Tinjauan Pustaka Dan Jenis Aliran

(1)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Aliran

Aliran dapat diklasifikasikan (digolongkan) dalam banyak jenis seperti: turbulen, laminar, nyata, ideal, mampu balik, tak mampu balik, seragam, tak seragam, rotasional, tak rotasional.

Aliran fluida melalui instalasi (pipa) terdapat dua jenis aliran yaitu : 1. Aliran laminer

2. Aliran turbulensi

Cairan dengan rapat massa yang akan lebih mudah mengalir dalam keadaan laminer. Dalam aliran fluida perlu ditentukan besarannya, atau arah vektor kecepatan aliran pada suatu titik ke titik yang lain. Agar memperoleh penjelasan tentang medan fluida, kondisi rata-rata pada daerah atau volume yang kecil dapat ditentukan dengan instrument yang sesuai.

2.2. Pengukuran Aliran

Pengukuran aliran adalah untuk mengukur kapasitas aliran, massa laju aliran, volume aliran. Pemilihan alat ukur aliran tergantung pada ketelitian, kemampuan pengukuran, harga, kemudahan pembacaan, kesederhanaan dan keawetan alat ukur tersebut.

(2)

langsung terdiri dari atas penentuan volume atau berat fluida yang melalui suatu penampang dalam suatu selang waktu tertentu. Metoda tak langsung bagi pengukuran debit memerlukan penentuan tinggi tekanan, perbedaan tekanan atau kecepatan dibeberapa dititik pada suatu penampang dan dengan besaran perhitungan debit. Metode pengukuran aliran yang paling teliti adalah penentuan gravimerik atau penentuan volumetrik dengan berat atau volume diukur atau penentuan dengan mempergunakan tangki yang dikalibrasikan untuk selang waktu yang diukur.

Pada prinsipnya besar aliran fluida dapat diukur melalui : 1. Kecepatan (velocity)

2. Berat (massanya)

3. Luas bidang yang dilaluinya 4. Volumenya

2.3. Pengenalan Alat Ukur Laju Aliran Fluida

(3)

menjaga hasil yang dibutuhkan, sehingga perlu adanya pemeliharan dari alat-alat ukur tersebut.

Alat-alat ukur instrument yang dipergunakan untuk mengukur dan menunjukkan besaran suatu fluida disebut dengan alat ukur fluida. Alat ukur aliran fluida dari dua bagian pokok yaitu :

1. Alat Ukur Primer

Yang dimaksud alat ukur primer adalah bagian alat ukur yang berfungsi sebagai alat perasa (sensor).

2. Alat Ukur Sekunder

Sedangkan alat ukur sekunder adalah bagian yang mengubah dan menunjukkan besaran aliran yang dirasakan alat perasa supaya dapat dibaca.

Alat ukur yang sering dijumpai dalam pabrik dibagi menurut fungsinya yaitu:

a. Alat Pengukur Aliran

Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran dari fluida yang mengalir.

b. Alat Pengukuran Tekanan

Alat yang digunakan untuk mengukur dan menunjukan besaran tekanan dari suatu fluida.

c. Alat Pengukur Tinggi Permukaan Cairan

(4)

d. Alat Pengukur Temperatur

Alat yang dipergunakan untuk mengukur dan menunjukkan besaran temperatur.

Tujuan dari pada pengukuran aliran fluida adalah untuk mencegah kerusakan peralatan, untuk mendapatkan mutu produksi yang diinginkan dan mengontrol jalannya proses.

2.4. Jenis Alat Ukur Aliran Fluida

Jenis alat ukur aliran fluida yang paling banyak digunakan diantaranya alat ukur lainnya adalah alat ukur fluida jenis laju aliran. Hal ini dikarenakan oleh konstruksinya yang sederhana dan pemasangannya yang mudah. Alat ukur aliran fluida jenis ini dibagi empat jenis yaitu :

1. Venturi meter 2. Nozzle 3. Pitot tubes 4. Flat orifice

Pada dasarnya prinsip kerja dari keempat alat ukur ini adalah sama yaitu bila aliran fluida yang mengalir melalui alat ukur ini mengalir maka akan terjadi perbedaan tekanan sebelum sesudah alat ini. Beda tekanan menjadi besar bila laju aliran yang diberikan kepada alat ini bertambah.

2.4.1. Venturi Meter

(5)

besaran aliran fluida yang diukur atau alat sekundernya adalah manometer pipa U. Venturi Meter memiliki kerugian karena harganya mahal, memerlukan ruangan yang besar dan rasio diameter throatnya dengan diameter pipa tidak dapat diubah.

Untuk sebuah venturi meter tertentu dan sistem manometer tertentu, kecepatan aliran yang dapat diukur adalah tetap sehingga jika kecepatan aliran berubah maka diameter throatnya dapat diperbesar untuk memberikan pembacaan yang akurat atau diperkecil untuk mengakomodasi kecepatan aliran maksimum yang baru.

Untuk Venturi Meter ini dapat dibagi 4 bagian utama yaitu : a. Bagian Inlet

Bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa atau cerobong aliran. Lubang tekanan awal ditempatkan pada bagian ini. b. Inlet Cone

Bagian yang berbentuk seperti kerucut, yang berfungsi untuk menaikkan tekanan fluida.

c. Throat (leher)

Bagian tempat pengambilan beda tekanan akhir bagian ini berbentuk bulat datar. Hal ini dimaksudkan agar tidak mengurangi atau menambah kecepatan dari aliran yang keluar dari inlet cone.

(6)

pengambilan tekanan akhir dimana throat ini berbentuk bulat datar. Lalu fluida akan melewati bagian akhir dari venturi meter yaitu outlet cone. Outlet cone ini berbentuk kerucut dimana bagian kecil berada pada throat, dan pada Outlet cone

ini tekanan kembali normal.

Jika aliran melalui venturi meter itu benar-benar tanpa gesekan, maka tekanan fluida yang meninggalkan meter tentulah sama persis dengan fluida yang memasuki meteran dan keberadaan meteran dalam jalur tersebut tidak akan menyebabkan kehilangan tekanan yang bersifat permanen dalam tekanan.

Penurunan tekanan pada inlet cone akan dipulihkan dengan sempurna pada

outlet cone. Gesekan tidak dapat ditiadakan dan juga kehilangan tekanan yang

permanen dalam sebuah meteran yang dirancangan dengan tepat

2.4.2. Flow Nozzle

Flow Nozzle sama halnya dengan plat orifice yaitu terpasang diantara dua

flensa. Flow Nozzle biasa digunakan untuk aliran fluida yang kecil. Karena flow

nozzle mempunyai lubang lebih besar dan kehilangan tekanan lebih kecil daripada

(7)

pada plat orifice. Flow nozzle terdiri dari dua bagian utama yang melengkung pada silinder.

2.4.3. Pitot Tubes

Nama pitot tubes datang dari konsensip Henry de Pitot pada tahun 1732.

Pitot tubes mengukur besaran aliran fluida dengan jalan menghasilkan beda

tekanan yang diberikan oleh kecepatan fluida itu sendiri dapat dilihat pada Gambar 2.1. Sama halnya seperti plate orifice, pitot tubes membutuhkan dua lubang pengukuran tekanan untuk menghasilkan suatu beda tekanan. Pada pitot

tubes ini biasanya fluida yang digunakan adalah jenis cairan dan gas. Pitot tubes

terbuat dari stainless steel dan kuningan.

V e lo c ity p re s s u re

F lo w

S ta c n a tio n p o in t S ta tic p re s s u re

Gambar 2.1. Flow Rate

2.4.4. Flat Orifice

(8)

ditransportasikan diusahakan dalam bentuk fluida, maka penting sekali mengukur kecepatan aliran fluida dalam pipa. Berbagai jenis meteran digunakan untuk mengukur laju arus seperti Flat orifice.

Untuk plat orifice ini, fluida yang digunakan adalah jenis cair dan gas. Pada Flat orifice ini piringan harus bentuk plat dan tegak lurus pada sumbu pipa. Piringan tersebut harus bersih dan diletakkan pada perpipaan yang lurus untuk memastikan pola aliran yang normal dan tidak terganggu oleh fitting, kran atau peralatan lainnya.

Prinsip dasar pengukuran Flat orifice dari suatu penyempitan yang menyebabkan timbulnya suatu perbedaan tekanan pada fluida yang mengalir. Flat orifice dapat dibagi atas 3 jenis, yaitu :

1. Jenis Concentric Orifice 2. Jenis Eccentric Orifice 3. Jenis Segmental Orifice

2.5. Jenis Concentric Orifice

(9)

Gambar 2.2. Flat Jenis Concentric Orifice

2.6. Jenis Eccentric Orifice

Eccentric Orifice memiliki potongan lubang pembatas secara eccentric

sehingga mencapai bagian dasar pipa. Pada jenis eccentric orifice ini dipergunakan untuk fluida yang mengandung partikel-partikel padat. Tipe orifice ini sangat bermanfaat untuk pengukuran cairan yang telah memiliki padatan. Bila padatan tidak berkumpul pada orifice, maka sisi orifice tidak akan mengalami kerusakan atau error dalam pengukurannya dapat dikurangi. Jenis Eccentric Orifice dapat dilihat pada Gambar 2.3.

(10)

2.7. Jenis Segmental Orifice

Pada jenis segmental orifice ini dipergunakan untuk mengukur laju aliran yang mengandung padatan, sama seperti jenis eccentric orifice hanya saja kalau jenis eccentric berbentuk lingkaran yang berada di bawah atau dekat dasar pipa, sedangkan kalau jenis segmental ini berlubang setengah lingkaran. Plat Orifice jenis Segmental dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Flat Orifice Jenis Segmental

2.8. Lokasi Peletakan Lubang ( Tap ) Beda Tekanan

(11)

ditempatkan pada bidang horizontal dari garis tengah pipa. Sama halnya untuk pengukuran gas, penumpukan sisa-sisa dari cairan atau uap harus dihindari, untuk itu lubang-lubang pengambilan beda tekanan biasanya ditempatkan pada bagian atas pipa. Tekanan awal dan akhir dari plat orifice akan sangat berbeda oleh jarak dari plat orifice. Oleh karena itu standart dari penentuan jarak ini tergantung dari pipa yang digunakan. Terlepas dari apakah orifice dipergunakan untuk pengukuran cairan, gas atau uap maka lokasi pengambilan beda tekanan untuk pengukuran dibagi dalam empat bentuk yaitu :

1. Flange Taps

2. Vena Contracta Taps 3. Pipe Taps

4. Corner Taps

2.8.1. Flange Taps

(12)

dan dibuat setipis mungkin dan jarak tertentu dari orifice. Ketebalan plat orifice untuk flange taps dapat dilihat dalam tabel berikut ini :

Tabel 2.1. Ketebalan Maksimuim Flat Orifice untuk Flange Taps

Diameter Pipa ( mm ) Ketebalan Plat Orifice ( mm )

Kurang dari 100

100 – 200

Lebih dari 200

1,5 ~ 3,0 3,0 ~ 6,0

6,0 ~ 12,0

Plat Orifice

Flow

Gambar 2.5. Flange Taps

2.8.2. Vena Contracta Taps

(13)

ukuran enam inchi yang dapat dilihat pada Gambar 2.6. Untuk pipa yang berdimater lebih dari enam inchi, umumnya dipergunakan tipe radius taps. Radius Taps adalah jenis dari vena contracta taps. Perbedaan kedua jenis plat orifice ini terletak pada penempatan lubang-lubang down stream atau lubang sesudah plat orifice ini. sedangkan untuk lubang upstreamnya adalah sama. Untuk radius taps, lubang dowm-stream ditempatkan pada jarak 1,5 dari diameter pipa aliran yang diukur dari sisi down-stream.

F lo w

D

X ( 0 , 2 - 0 , 8 )

D

Gambar 2.6. Vena Contracta taps

2.8.3. Pipe Taps

Pada tipe pipetaps ini, lubang-lubang pengambilan beda tekanan berbeda antara lubang up-stream orifice dengan lubang down stream. Beda lubang up

-stream ditempatkan pada jarak 2,5 kali dari besar diameter pipa aliran yang

digunakan yang diukur dari sisi up-stream orifice. Sedangkan pada lubang down

-streamorifice ditempatkan pada jarak delapan kali dari diameter pipa aliran yang

(14)

Flow