Top Banner

of 46

Itp Makalah

Oct 10, 2015

Download

Documents

indripramiranda

makalah
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript

BAB I

PENDAHULUIANA. LATAR BELAKANGPengukuran adalah proses menetapkan standar untuk setiap besaran yang tidak terdefinisi. Standar tersebut dapat berupa barang yang nyata, dengan syarat sifat barang itu tidak berubah - ubah dalam waktu yang lama, misalnya standar untuk massa adalah silinder yang terbuat dari platinum - irridium dan di beri nama satu kilogram. Yang perlu diperhatikan dalam melakukan aktifitas pengukuran adalah :

1. Standar yang dipakai harus memiliki ketelitian yang sesuai dengan standar yang dapat di terima oleh umum.

2. Cara pengukuran dan alat yang digunakan harus sesuai persyaratan.

Umumnya, dalam melakukan pengukuran di butuhkan alat ukur untuk menentukan besaran. Alat ukur membantu meningkatkan keterampilan manusia dan dalam banyak hal memungkinkan seseorang untuk menentukan nilai besaran yang tidak diketahui. Tanpa bantuan tersebut manusia tidak dapat menentukannya, dengan demikian sebuah alat ukur dapat di defenisikan sebagai alat yang digunakan untuk menentukan kuantitas dari suatu besaran (variabel).Dalam pengukuran, digunakan sejumlah istilah sebagai berikut :

- Ketelitian ( Accuracy ): Harga suatu pembacaan alat ukur yang mendekat harga

sebenarnya dari variabel yang diukur.

- Ketepatan ( Precision ): Kemampuan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang

serupa dengan memberikan harga tertentu bagi sebuah

variabel.

- Kesalahan ( Eror )

: Penyimpangan variabel yang di ukur dari harga sebenarnya.

- Sensitivitas ( Sensitivity ): Perbandingan antara sinyal keluaran terhadap perubahan

masukan atau variabel yang di ukur.

- Resolusi ( Resolution ): Perubahan nilai terkecil dalam nilai yang diukur dimana alat

ukur akan memberi respon. B. RUMUSAN MASALAH1. Apa saja factor-faktor yang mempengaruhi pengukuran aliran?

2. Apa Jenis dan karakteristik aliran?

3. Bagaimana pengukuran aliran cair?

4. Bagaimana pengukuran aliran gas?

5. Bagaimana pengukuran aliran padat.?6. Alat-alat apa saja yang digunakan untuk pengukuran aliran?BAB II

PEMBAHASANA. PENGUKURAN ALIRAN CAIRANPengukuran aliran fluida sangat penting di dalam suatu industri proses seperti kilang minyak(refinery), pembangkit listrik (power plant) dan industri kimia(petrochemical). Pada industri proses seperti ini, memerlukan penentuan kuantitas dari suatu fluida (liquid, gasatausteam)yang mengalir melalui suatu titikpengukuran, baik didalam saluran yang tertutup(pipa)maupun saluran terbuka(open channel).Kuantitas yang ditentukan antara lain; laju aliran volume(volumeflow rate), laju aliran massa(mass flow rate),kecepatan aliran (flow velocity).

1. Beberapa jenis flow meter yang sering digunakan di dalam industri proses adalah sebagai berikut :

1. Differential Pressure Differential Pressure Flowmeters (Head Flow Meter)Differential pressure atau head flow measurement merupakan metodapengukuran flow yang paling populer saat ini untuk mengukur aliran fluida diindustri proses.Kelebihan: Biaya pengadaannya awal: rendah sedang

Dapat digunakan di dalam cakupan luas (hampir semua phase fluidadan kondisi aliran). Strukturnya kokoh dan sederhanaKekurangan: Rugi tekanan (pressure drop): sedang - tinggi1. OrificLetak lubang penghalang konsentris dengan penampang pipa.

A. Orifice PlatesSuatu plate berlubang dimasukkan ke dalam pipa dan ditempatkan secarategak lurus terhadap flow stream. Ketika fluida mengalir melewati orificeplate tersebut maka menyebabkan peningkatan kecepatan dan penurunantekanan. Perbedaan tekanan sebelum dan setelah orifice plate digunakan untuk mengkalkulasi kecepatan aliran (flow velocity).B. Eccentric Orifice Titik pusat lubang penghalang tidak satu garis pusat dengan pusatpenampang pipa. Pemasangan lubang yang tidak konsentris inidimaksud untuk mengurangi masalah jika fluida yang diukurmembawa berbagai benda padat (solid)C. Segmental Orifice Segmental orifice plates digunakan terutama pada service yang sama dengan eccentric orificesKelebihan: Dapat digunakan pada berbagai ukuran pipa (range yang lebar).

Ketelitian (accuracy) baik, jika plate dipasang dengan baik. Harga relative murahKekurangan: Rugi tekanan (pressure drop) relatif tinggi. Tidak dapat digunakan untuk mengukur laju aliran,karena cenderung terjadi penyumbatan.2. Angguk (nutating disk)Air masuk pada bagian kiri meter itu dan menekan piring yang terpasang secara eksentrik. Agar zat cair dapat mengalir melalui meter itu, piring itu harus mengangguk-angguk diseputar sumbu vertikal karena bagian atas dan bagian bawah piring selalu dalam kontak dengan ruang tempat piring itu terpasang. Ruang masuk dan keluar piring itu terpisah oleh suatu dinding sekat. Volume zat cair yang mengalir melalui meter itu terlihat dari jumlah anggukan piring. Penunjukan aliran volumetrik diberikan melalui suatu susunan roda gigi dan pencatat yang dihubungkan dengan piring angguk.

Laju aliran zat cair yang tak mudah menguap, seperti air, dapat diukur dengan teknik penimbangan langsung. Teknik ini biasa digunakan untuk kalibrasi meter-aliran air atau zat cair lain, dan karena itu dapat dianggap sebagai suatu teknik kalibrasi yang standar.

Kelebihan:Dapat digunakan untuk kalibrasi meter aliran cairKekurangan: Tidak cocok untuk pengukuran aliran transien.3. UltrasonicUltrasonic FlowmetersPengukuran laju aliran(flow rate) dengan metoda ini melibatkan elemen pengirim(transmitter)dan penerima(receiver)untuk frekuensi akustik. Pada elemen pengirim, transducer berfungsi mengubah tegangan listrik frekuensi tinggi menjadi getaran kristal (akustik). Sedangakan pada elemen penerima, transducer mengubah getaran kristal (akustik) menjadi sinyal listrik.Oleh karena daerah kerja frekuensi dari pengirim dan penerima di atas 20 KHz (misalnya 10 MHz), maka disebut ultrasonic.Secara umum metoda ultrasonicdibedakan atas :

Model Transit time:berdasarkan waktu lintas gelombang ultrasonicdari pengirim (transmitter) ke penerima (receiver). Model Doppler : berdarkan frekuensi pelayangan Doppler.Kelebihan: Tidak ada penghalang di lintasan aliran, sehingga tidak ada pressure drop.

Tidak ada part bergerak (moving parts), sehingga maintenance costrendah.

Model multi-path mempunyai ketelitian lebih tinggi

Dapat digunakan untuk mengukur flow fluida yang korosif dan slurry. Model portable tersedia untuk analisa dan diagnosa di lapangan.

Kekurangan: Biaya pengadaan awal : tinggi

Model single path (one-beam) tidak sesuai untuk pengukurankecepatan aliran (flow velocity) yang bervariasi di atas rangeReynolds numbers.Doppler Ultrasonic Flow metersFlowmeter ini didasarkan pada efek Doppler yang menghubungkan frekuensi pelayangan gelombang akustik dengan kecepatan aliran.Kelebihan: Tidak ada penghalang di lintasan aliran, sehingga tidak adapressure drop. Tidak ada part bergerak (moving parts), sehingga maintenancecost rendah. Dapat digunakan untuk mengukur flow fluida yang korosif danslurry.

Model portable tersedia untuk analisa dan diagnosa di lapangan.Kekurangan: Biaya pengadaan awal : tinggi4. VortexVortex FlowmetersFlowmeter ini dikenal juga sebagaivortex shedding flowmetersatauoscillatoryflowmeters, prinsip kerjanya didasarkan pada pengukuran getaran(vibration)pada down stream pusaran (vortex) yang disebabkan oleh penghalang yangditempatkan pada aliran fluida. Frekwensi getaran dari vortex dapat dihubungkan dengan laju aliran fluidaKelebihan: Akurasinya tinggi Handal pada liquid yang bersih.

Metoda terbukti (proven) Dapat dipasang secara internal atau secara eksternal. Pemasangan secara external pada unit dapat di blok dengan valveuntuk maintenance. Dapat digunakan untuk mengukur liquid interface.Kekurangan: Range terbatas (level > 48 inches sukar untuk ditangani). Biaya meningkat untuk unit eksternal sehubungan dengan pressurerating meningkat.

External units kemungkinan memerlukan pemanas (heating) untukmenghindari pembekuan (freezing). External units kemungkinan menghasilkan kesalahan disebabkanperbedaan temperature antara fluida didalam vessel dengan fluida didalam level chamber2. Metode Pengukuran Aliran Fluida

Metoda - metoda aliran fluida perlu dilakukan untuk mendapatkan data analisa. Pada berbagai proses operasi industri/pembangkit tenaga, misalnya ketelitian pengukuran aliran fluida berhubungan langsung dengan efisiensi. Karena itu, kesalahan kecil saja dapat mengakibatkan kerugian yng besar dalam kurun waktu yang lama. Dalam pengukuran aliran fluida ada banyak cara, mulai dari elemen perasa (sensor) sehingga penunjukannya dalam berbagai tampilan. Elemen dasar dan sistem yang di gunakan untuk pengukuran aliran banyak sekali ragamnya. Dari ragam tersebut yang dapat digunakan biasanya tergantung pada proses, kemampuan, dan segi harga. Secara garis besar ada 3 metoda Pengukuran Aliran Fluida yaitu : Metoda Positive Displacement Meter, Metoda Khusus, dan Metoda Perbedaan Tekanan.

a. Metoda Positive Displacement Meter

Positive Displacement Meter adalah jenis volumetrik yang secara berkelanjutan akan membagi aliran uap menjadi beberapa discreat segmen. Alat ini menjebak fluida (Isolated Volume) yang telah diketahui harganya, kedalam suatu elemen pengukur dan meneruskan volume tersebut dari masukan ke keluaran. Dengan menghitung tiap jebakan fluida akan didapatkan jumlah volume yang telah ditransfer (totalizer). Displacement Meter merupakan alat ukur yang mengukur volume dan bukan mengukur kecepatan aliran fluida. Positive Displacement Meter banyak digunakan untuk pengukuran aliran air, gas alam, dan minyak. Positive Displacement Meter tidak memerlukan catu daya, adapun yang menjadi energi penggeraknya adalah aliran fluida itu sendiri, biasanya penunjukan menjadi satu dengan meter bodinya. Meter jenis ini dirancang dengan menggunakan moving part dengan demikian meter ini cenderung mudah rusak / aus, sehingga diperlukan perawatan yang teratur. Contoh yang sederhana dari penggunaan Positive Displacement Meter ini adalah meter air rumah tangga, meter ini bekerja dengan prinsip piring angguk (nutating disk). Air masuk pada bagian kiri meter dan menekan piring yang terpasang secara eksentrik agar zat cair dapat mengalir melalui meter itu. Piring tersebut akan mengangguk - angguk di seputar sumbu vertikal karena bagian atas dan bawah piring selalu melekat dengan ruang piring terpasang. Ruang masuk dan keluar piring itu terpisah oleh dinding sekat. Volume zat cair yang mengalir melalui meter itu terlihat dari jumlah anggukan piring. Penunjukan aliran volumetrik diberikan melalui suatu susunan roda gigi dan pencatat yang dihubungkan dengan piring angguk. Meter piring angguk dapat digunakan untuk pengukuran aliran dengan ketelitian 1%. b. Metoda Khusus

Piranti pengukuran aliran yang dimaksud dengan metoda khusus ini adalah Turbin Flowmeter, Magnetik Flowmeter, Variable Area Meter (Rotameter).

Turbin Flowmeter

Turbin Flowmeter merupakan alat ukur yang cukup popular, Fluida yang mengalir melalui meter ini menyebabkan roda turbin akan berputar, dalam badan roda turbin itu terdapat magnet permanen yang berputar dengan roda turbin. Sebuah pemungut reluktans (reluctance pickup) yang terpasang pada bagian atas meter mendeteksi setiap putaran roda turbin. Oleh karena itu aliran volumetrik sebanding dengan jumlah putaran roda, maka keluaran pulsa total akan memberikan petunjuk tentang total aliran.

Magnetik Flowmeter

Oleh karena itu fluida dianggap sebagai konduktor yang bergerak di dalam medan magnet, sehingga akan terjadi tegangan induksi sesuai dengan :

E = B L v x 10

Dimana : B : Densitas fluk magnet (gauss)

L : Panjang Konduktor (cm)

v : Kecepatan Konduktor (cm/s)

E : Tengangan Induksi (Volt)

Panjang konduktor sebanding dengan diameter tabung, dan kecepatannya sebanding dengan kecepatan aliran. Tegangan induksi di deteksi dengan dua buah elektroda, dan dapat dianggap sebagai petunjuk langsung mengenai kecepatan aliran.

Ada dua jenis magnetik flowmeter yang dipergunakan secara komersial, jenis pertama menggunakan pelapis baja yang bersifat tidak menghantar dan di gunakan untuk fluida berkonduktivitas rendah, seperti air. Magnetik flowmeter jenis kedua adalah digunakan untuk fluida berkonduktivitas tinggi, terutama logam cair. Keluaran meter jenis ini cukup tinggi sehingga dapat digunakan untuk memberikan bacaan langsung.

Variable Area Meter ( Rotameter )

Rotameter merupakan alat ukur aliran yang paling sering digunakan, rotameter merupakan bentuk khusus dari beda tekanan, bedanya adalah apabila beda tekanan yang dihasilkan plat orifice dengan mempertahankan adanya piranti penghalang aliran dan menjadikannya untuk menghasilkan beda tekanan, sedangkan rota meter mengubah harga dari piranti rintangan aliran untuk mempertahankan harga beda tekanan terhadap tambahan kenaikan harga aliran.c. Metoda Pebedaan tekanan Ada beberapa jenis meter aliran yang termasuk dalam kategori pengukuran perbedaan tekanan, alat ukur yang demikian sering disebut Head Flowmeter (head meter), alat ini digunakan sebagai petunjuk tentang laju aliran untuk pengukuran pada sisi sebelum dan sesudah piranti penghalang. Untuk mengukur aliran fluida dalam pipa dengan head flowmeter, maka pada fluida itu di pasang suatu piranti penghalang dengan diameter lubang yang lebih kecil dari diameter pipa sehingga baik tekanan maupun kecepatannya berubah, dengan mengukur beda tekanan antara sebelum dan sesudah piranti penghalang tersebut dapat di tentukan besarnya aliran. Untuk mengukur perbedaan tekanan dapat di pakai pengukur - pengukur beda tekanan. Beberapa flowmeter di bawah ini merupakan pengukuran aliran jenis head flowmeter yaitu, orifice plate, flow nozzle, dan pipa venturi.A. Orifice Plate

Alat ukur terdiri dari pipa dimana dibagian dalamnya diberi pelat berlubang lebih kecil dari ukuran diameter pipa. Sensor tekanan diletakan disisi pelat bagian inlet (P1) dan satu lagi dibagian sisi pelat bagian outlet (P2). Jika terjadi aliran dari inlet ke outlet, maka tekanan P1 akan lebih besar dari tekanan outlet P2.

Keuntungan utama dari Orfice plate ini adalah dari :

- Konstruksi sederhana

- Ukuran pipa dapat dibuat persis sama dengan ukuran pipa sambungan.

- Harga pembuatan alat cukup murah

- Output cukup besar

Kerugian menggunakan cara ini adalah :

- Jika terdapat bagian padat dari aliran fluida, maka padat bagian tersebut akan terkumpul pada bagian pelat disisi inlet.

- Jangkauan pengukuran sangat rendah

- Dimungkinkan terjadinya aliran Turbulen sehingga menyebabkan kesalahan pengukuran jadi besar karena tidak mengikuti prinsip aliran Laminer. - Tidak memungkinkan bila digunakan untuk mengukur aliran fluida yang bertekanan rendah.

Gambar Orifice Plate

Jumlah fluida yang mengalir per satuan waktu ( m3/dt) adalah :

di mana : Q = jumlah fluida yang mengalir ( m3/dt)

K = konstanta pipa

A2 = luas penampang pipa sempit

P = tekanan fluida pada pipa 1 dan 2

= masa jenis fluida

g = gravitasi bumi

Rumus ini juga berlaku untuk pipa venturi

B. Pipa Venturi

Bentuk lain dari pengukuran aliran dengan beda tekanan adalah pipa venture.

Pada pipa venture, pemercepat aliran fluida dilakukan dengan cara membentuk corong sehingga aliran masih dapat dijaga agar tetap laminar. Sensor tekana pertama (P1) diletakkan pada sudut tekanan pertama dan sensor tekanan kedua diletakkan pada bagian yang plaing menjorok ke tengah. Pipa venturi biasa dipergunakan untuk mengukur aliran cairan.

Keuntungan dari pipa venturi adalah:

- Partikel padatan masih melewati alat ukur

- Kapasitas aliran cukup besar

- Pengukuran tekana lebih baik dibandingkan orifice plate.

- Tahan terhadapa gesakan fluida.

Kerugiannya adalah:

- Ukuiran menjadi lebih besar

- Lebih mahal dari orifice plate

- Beda tekanan yang ditimbulkan menjadi lebih kecil dari orifice plate.

Gambar Pipa VenturiC. Flow Nozzle

Tipe Flow Nozzle menggunakan sebuah corong yang diletakkan diantara sambungan pipa sensor tekanan P1 dibagian inlet dan P2 dibagian outlet. Tekanan P2 lebih kecil dibandingkan P1. Sensor jenis ini memiliki keunggulan diabanding venture dan orifice plate yaitu:

- Masih dapat melewatkan padatan

- Kapasitas aliran cukup besar

- Mudah dalam pemasangan

- Tahan terhadap gesekan fluida

- Beda tekanan yang diperoleh lebih besar daripada pipa venturi

- Hasil beda tekanan cukup baik karena aliran masih laminer

3. Jenis dan Karakteristik Aliran

Hal yang berhubungan dengan jenis dan karesteristik aliran fluida yang di maksud di sini adalah profil dalam wadah tertutup (pipa umumnya). Profil aliran dari fluida yang melalui pipa akan dipengaruhi oleh gaya momentum fluida yang membuat fluida bergerak di dalam pipa, gaya gesek yang menahan aliran pada dinding pipa dan fluidanya sendiri dan juga dipengaruhi oleh belokan pipa, katub, dan sebagainya. Jenis aliran fluida terbagi atas 3 bagian yaitu, aliran laminar, aliran turbulen, dan aliran transisi..

Laminer berasal dari bahasa latin Thin Plate yang berarti aliran yang sangat halus. Pada aliran laminer, gesekan relatif besar mempengaruhi kecepatannya. Secara teori, aliran ini berbentuk parabola dengan bagian tengah mempunyai kecepatan yang besar karena bagian yang paling pinggir mempunyai kecepatan yang paling rendah akibat adanya gesekan.

Aliran turbulen merupakan kebalikan dari aliran laminer. Aliran turbulen ini kasar dan tidak menentu, ini yang membuat arus menjadi lambat, bergelombang pada semua arah dan sering terbentuk pusaran yang kecil. Pada aliran turbulen gaya momentum aliran lebih besar dibandingkan dengan gaya gesekan dan pengaruh dinding pipa kecil. Karenanya aliran turbulen memberikan kecepatan yang lebih seragam di bandingkan aliran laminer, walaupun pada lapisan fluida dekat dinding pipa tetap laminer, pada beberapa tempat aliran turbulen dibutuhkan untuk pencampuran zat.

Sedangkan gabungan antara laminer dengan aliran turbulen disebut dengan aliran transisi. Secara empiris bahwa ada 4 faktor yang menentukan apakah aliran fluida tersebut bersifat laminer atau turbulen, ke empat faktor tersebut dikenal sebagai bilangan Reynold. Besarnya bilangan Reynold yang terjadi pada suatu aliran dalam pipa dapat menunjukkan apakah jenis aliran itu turbulen atau aliran laminer. Biasanya angka ReD < 2000 maka aliran itu jenis aliran laminer, dan bila angka ReD > 2000 maka aliran itu jenis turbulen. Antara ke dua nilai tersebut aliran tidak stabil dan dapat berubah dari turbulen menjadi laminer dan sebaliknya. Dalam pengukuran aliran dengan menggunakan metode head flowmeter aliran yang diharapkan dalam keadaan turbulen.B. PENGUKRAN ALIRAN GASUap air adalah sejenis fluida yang merupakan fase gas dari air, bila mengalami pemanasan sampai temperatur didih di bawah tekanan tertentu. Uap air tidak berwarna, bahkan tidak terlihat bila dalam keadaan murni kering. Uap air tidak mengikuti hukum - hukum gas sempurna, sampai uap air tersebut benar - benar kering (kadar uap 100 %). Bila uap kering di panaskan lebuh lanjut maka di anggap sebagai gas sempurna. Uap air terbentuk dalam 3 jenis, yaitu : Uap saturasi basah (kadar Air < 1), Uap saturasi kering (kadar Uap = 1) yang di gunakan pada head flowmeter karena uap ini tidak mengandung air lagi, dan uap panas (kadar uap = 1).

Dalam proses industri pengukuran aliran steam mempunyai peranan yang sangat penting. Pengukuran aliran dapat dilakukan antara lain :

1. Untuk mengetahui banyaknya steam yang di perlukan pada saat proses berlangsung.

2. Untuk mengetahui laju aliran dalam satuan waktu.

Faktor - faktor yang mempengaruhi dan perlu diperhitungkan dalam memilih pengukuran aliran antara lain :

1. Alat ukur yang di pakai hanya baik bila di pakai untuk zat cair saja.

2. Alat ukur yang hanya bisa di pakai untuk uap dan gas.

3. Alat ukur yang bisa di pakai untuk ketiga - tiganya. Graphic Enthalpi - Entrhopi (Diagram H-S humidity)

1. Ketel Uap

Ketel uap adalah suatu bahan yang digunakan untuk mengubah air menjadi uap (steam) dengan sejumlah panas yang diberikan kepada ketel yang didapat dari hasil pembakaran bahan bakar, panas tersebut akan dialirkan melalui bidang-bidang pemanas. Fluida kerja yang digunakan adalah air, sehingga air yang ada pada pipa-pipa tersebut akan mendapatkan panas karena air yang ada pada ketel uap tersebut akan mengalami perubahan fasa, yaitu dari fasa cair menjadi fasa uap dan uap tersebut akan diproses lagi menjadi uap kering agar sesuai yang diinginkan dan dapat digunakan untuk turbin.

Pada umumnya ketel uap terdiri atas beberapa komponen - komponen utama yaitu :

Dapur (Furnace) yaitu sebagai alat untuk mengubah energi kimia menjadi energi panas.

Alat penguap (Evaporator) yaitu yang mengubah energi pembakaran (Energi panas) menjadi energi potensial. Kedua komponen tersebut diatas telah dapat memungkinkan sebuah ketel uap untuk dapat berfungsi, sedangkan komponen - komponen yang dipakai untuk meningkatkan efisiensi ketel uap adalah sebagai berikut :

1. Alat Pemanas Udara (Air Heater)

2. Alat Pemanas Mula (Dearator)

3. Alat Pemanas Lanjut (Super Heater)

4. Alat Pemanas Air Pengisi Ketel (Economizer)

5. Alat Pengaman (Apendasi)

6. Cerobong Asap (Chimney)

Ketel uap yang berbahan bakar berupa minyak tanah sangat penting dikontrol/dikendalikan, dikarenakan besar tekanan bahan bakar dan tekanan pembakaran bahan bakar dapat termanfaatkan. Pemanfaatan bahan bakar yang digunakan dapat semaksimal mungkin dan bahan bakar yang terbuang akibat pembakaran awal dapat dikurangi. Sumber panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar ini terjadi karena terdapat tiga faktor penting, yaitu :

1. Adanya supply oksigen

2. Bahan yang mudah terbakar

3. Energi panas atau pengapian

Perpindahan panas dalam dapur ketel tergantung pada :

1. Massa bahan bakar

2. Massa gas asap yang mengalir

3. Temperatur

Pengontrolan pembakaran bahan bakar ini adalah jumlah udara yang dibutuhkan bahan bakar untuk proses pembakaran, jumlah kelebihan udara bahan bakar dan kehilangan panas yang disebabkan oleh pembakaran yang tidak sempurna dari bahan bakar. Untuk menghasilkan uap yang sesuai dengan kapasitas yang dihasilkan diperlukan pengontrolan tekanan pembakaran bahan bakar sehingga terpakai semaksimal mungkin. Untuk mengontrol tekanan pembakaran ini sangatlah penting yaitu pada pengontrolan bahan bakar, pengontrolan tekanan udara (oksigen) dan pengontrolan energi panas atau pengapian. Berdasarkan uraian diatas maka perlu dilakukan pengontrolan operasi agar berlangsung pada kondisi yang diinginkan sehingga uap yang dihasilkan akan sesuai dengan yang dibutuhkan.

Alat yang di gunakan pada industry untuk mengukur aliran gas:

>> Meter Gas Turbine

Shunt Flow

C.PENGUKURAN ALIRAN PADATPengukuran aliran padat yang paling biasa terjadi ketika materi dalam bentuk partikel kecil, seperti materi bubuk atau serbuk, dibawa dengan sebuah system sabukconveryoratau dengan beberapa hostmateri lain. Sebagai contoh, jika materi padat disisipkan dalam sebuahhostcair, kombinasi ini dinamakanslurry, yang dipompa kedalam pipa seperti sebuah cairan. Kita pertimbangkan systemconveyordan menjadikanslurrydiperlakukan sebagai aliran.1. Konsep Aliran ConvenyerSebagai objek padat , aliran selalu dikatakan mempunyai spesifikasi massa atau berat setiap unit waktu yang dibawa denagan systemconveyor. Unit akan menjadi banyak bentuk, sebagai contoh, kg/min, lb/min. Untuk membuat pengukuran dari aliran itu hanya diperlukan bentuk berat kuantitas dari materi atas beberapa panjang yang pasti dari systemconveyerbergerak mengikuti perkiraan dari rata rata aliran materiQ = WR/ L Dimana Q = aliran dalam kg/min W = berat materi dari bagian panjang L R = Kecepatanconveyerdalam m/min L = panjang susunan berat dalam m

Pada contoh cara kerja seperti gambar diatas, itu sebagai bukti bahwa pembuka hopper, dan susunan berat. Susunan berat menjadi bentuk pengukuran dari rata rata aliran yang dideterminasi, meskipun kita telah melihat bahwa pengukuran aliran berubah menjadi pengukuran berat. Dalam kasus ini kita mempunyai asumsi bahwa berat ini diukur sebagaiload cell, yang mana kemudian menjadi pengukuran tegangan gage.Di dalam industri, bahan -bahan yang digunakan kadangkala merupakan bahan yang berat maupun berbahaya bagi manusia. Untuk itu diperlukan alat transportasi untuk mengangkut bahan -bahan tersebut mengingat keterbatasan kemampuan tenaga manusia baik itu berupa kapasitas bahan yang akan diangkut maupun keselamatan kerja dari karyawan. Salah satu jenis alat pengangkut yang sering digunakan adalah Conveyor yang berfungsi untuk mengangkut bahan -bahan industri yang berbentuk padat.

Pemilihan alat transportasi (conveying equipment) material padatan antara lain tergantung pada :

Kapasitas material yang ditangani

Jarak perpindahan material

Kondisi pengangkutan : horizontal, vertikal atau inklinasi

Ukuran (size), bentuk (shape) dan sifat material (properties)

Harga peralatan tersebut.

Klasifikasi Conveyor

Secara umum jenis/type Conveyor yang sering digunakan dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

Belt Conveyor Chain Conveyor :

-Scraper Conveyor

-Apron Conveyor

-Bucket Conveyor

-Bucket Elevator

-Screw Conveyor

-Pneumatic Conveyora. Belt Conveyor

Belt Conveyor pada dasarnya mernpakan peralatan yang cukup sederhana. Alat tersebut terdiri dari sabuk yang tahan terhadap pengangkutan benda padat. Sabuk yang digunakan pada belt conveyor ini dapat dibuat dari berbagai jenis bahan misalnya dari karet, plastik, kulit ataupun logam yang tergantung dari jenis dan sifat bahan yang akan diangkut. Untuk mengangkut bahan -bahan yang panas, sabuk yang digunakan terbuat dari logam yang tahan terhadap panas.

Karakteristik dan performance dari belt conveyor yaitu :

Dapat beroperasi secara mendatar maupun miring dengan sudut maksimum sampai dengan 18.

Sabuk disanggah oleh plat roller untuk membawa bahan.

Kapasitas tinggi.

Serba guna.

Dapat beroperasi secara continiue.

Kapasitas dapat diatur.

Kecepatannya sampai dengan 600 ft/m.

Dapat naik turun.

Perawatan mudah.

Kelemahan -kelemahan dari belt conveyor:

Jaraknya telah tertentu.

Biaya relatif mahal.

Sudut inklinasi terbatas.

b. Chain Conveyor

Chain conveyor dapat dibagi atas beberapa jenis conveyor, yaitu :

scraper conveyor, apron conveyor, bucket conveyor, bucket elevator

Keempat jenis elevator tersebut pada dasarnya menggunakan rantai sebagai alat bantu untuk menggerakkan material.c.Scraper Conveyor

Scraper conveyor merupakan konveyor yang sederhana dan paling murah diantara jenis -jenis conveyor lainnya. Conveyor jenis ini dapat digunakan dengan kemiringan yang besar. Conveyor jenis ini digunakan untuk mengangkut material - material ringan yang tidak mudah rusak, seperti : abu, kayu dan kepingan.

Karakteristik dan performance dari scaper conveyor:

Dapat beroperasi dengan kemiringan sampat 45.

Mempunyai kecepatan maksimum 150 ft/m.

Kapasitas pengangkutan hingga 360 ton/jam.

Harganya murah.

Kelemahan - kelemahan pada scraper conveyor:

Mempunyai jarak yang pendek.

Tenaganya tidak konstan.

Biaya perawatan yang besar seperti service secara teratur.

Mengangkut beban yang ringan dan tidak tetap.

D. Apron Conveyor

Apron Conveyor digunakan untuk variasi yang lebih luas dan untuk beban yang lebih berat dengan jarak yang pendek. Apron Conveyor yang sederhana terdiri dari dua rantai yang dibuat dari mata rantai yang dapat ditempa dan ditanggalkan dengan alat tambahan A. Palang kayu dipasang pada alat tambahan A diantara rantai dengan seluruh tumpuan dari tarikan conveyor. Untuk bahan yang berat dan pengangkutan yang lama dapat ditambahkan roda (roller) pada alat tambahan A. Selain digunakan roller, palang kayu dapat juga digantikan dengan plat baja untuk mengangkut bahan yang berat.

Karakteristik dan performance dan apron conveyor:

Dapat beroperasi dengan kemiringan hingga 25.

Kapasitas pcngangkutan hingga 100 ton/jam.

Kecepatan maksimum 100 ft/m.

Dapat digunakan untuk bahan yang kasar, berminyak maupun yang besar.

Perawatan murah.

Kelemahan -kelemahan apron konveyor :

Kecepatan yang relatif rendah.

Kapasitas pengangkutan yang kecil

Hanya satu arah gerakan

E. Bucket Conveyor

Bucket Conveyor sebenarnya merupakan bentuk yang menyerupai conveyor apron yang dalam. Karakteristik dan performance dari bucket conveyor:

Bucket terbuat dari baja

Bucket digerakkan dengan rantai

Biaya relatif murah.

Rangkaian sederhana.

Dapat digunakan untuk mengangkut bahan bentuk bongkahan.

Kecepatan sampai dengan 100 ft/m.

Kapasitas kecil 100 ton/jam.Kelemahan -kelemahan bucket conveyor:

Ukuran partikel yang diangkut 2-3 in.

Investasi mahal.

Kecepatan rendah.

F. Bucket Eleyator

Belt, scraper maupun apron conveyor mengangkut material dengan kemiringan yang terbatas. Belt conveyor jarang beroperasi pada sudut yang lebih besar dari 15-20 dan scraper jarang melebihi 300. Sedangkan kadangkala diperlukan pengangkutan material dengan kemiringan yang curam. Untuk itu dapat digunakan Bucket Elevalor. Secara umum bucket elevator terdiri dari timba timba (bucket) yang dibawa oleh rantai atau sabuk yang bergerak. Timba -timba (bucket) yang digunakan memiliki beberapa bentuk sesuai dengan fungsinya masing -masing.

Bentuk - bentuk dari timba -timba (bucket) dapat dibagi atas :

Minneapolis Type

Bentuk ini hampir dipakai di seluruh dunia. Dipergunakan untuk mengangkut butiran dan material kering yang sudah lumat.

Buckets for Wet or Sticky Materials.

Bucket yang lebih datar. Dipergunakan untuk mengangkut material yang cenderung lengket.G. Stamped Steel Bucket for Crushed Rock

Dipergunakan untuk mengangkut bongkahan -bongkahan besar dan material yang berat.

H. Screw Comveyor

Jenis konveyor yang paling tepat untuk mengangkut bahan padat berbentuk halus atau bubur adalah konveyor sekrup (screw conveyor)Alat ini pada dasarnya terbuat dari pisau yang berpilin mengelilingi suatu sumbu sehingga bentuknya mirip sekrup. Pisau berpilin ini disebut flight.

Konveyor berfiight section (Gambar 2.6-a) dibuat dari pisau-pisau pendek yang disatukan -tiap pisau berpilin satu putaran penuh- dengan cara disimpul tepat pada tiap ujung sebuah pisau dengan paku keling sehingga akhirnya akan membentuk sebuah pilinan yang panjang. Sebuah helicoid flight, bentuknya seperti pita panjang yang berpilin mengelilingi suatu poros untuk membentuk suatu konveyor, flight-flight itu disatukan dengan cara dilas tepat pada poros yang bersesuaian dengan pilinan berikutnya.

Flight khusus digunakan dimana suhu dan tingkat kerusakan tinggi adalah flight cast iron. Flight-flight ini disusun sehingga membentuk sebuah konveyor. Untuk bahan yang lengket, digunakan ribbon flight. Untuk mengaduk digunakan cut flight (Gambar 2.6-e). Flight pengaduk ini dibuat dari flight biasa, yaitu dengan cara memotong-motong flight biasa lalu membelokkan potongannya ke berbagai arah. Untuk mendapatkan konveyor panjang yang lebih sederhana dan murah, biasanya konveyor tersebut itu disusun dari konveyor-konveyor pendek. Sepasang konveyor pendek disatukan dengan sebuah penahan yang disebut hanger dan disesuaikan pasangan pilinannya. Tiap konveyor pendek mempunyai standar tertentu sehingga dapat dipasang dengan konveyor pendek lainnya, yaitu dengan cara memasukkan salah satu poros sebuah konveyor ke lubang yang terdapat pada poros konveyor yang satunya lagi.Wadah konveyor biasanya terbuat dan lempeng baja, Panjang sebuah wadah antara 8, 10, dan 12 ft. Tipe wadah yang paling sederhana hanya bagian dasarnya, yang berbentuk setengah lingkaran dan terbuat dari baja, sedangkan sisi-sisi lurus lainnya terbuat dari kayu. Untuk mendapatkan sebuah wadah yang panjang, wadah-wadah pendek disusun sehingga sesuai dengan panjang konveyor. Menunjukkan wadah yang lebih rumit yang konstruksinya semuanya terbuat dari besi.

Perlu diketahui bahwa poros konveyor harus digantung pada persambungan yang tetap sejajar. Dua buah persambungan dibuat pada ujung wadah, dan sepanjang wadah harus tetap ada hanger atau penahan, Biasanya ada sebuah hanger untuk tiap bagian.

Bentuk yang lebih rumit mempunyai persambungan yang dapat disetel dan juga dengan cara diminyaki.Jika bahan yang diangkut konveyor bersentuhan dengan persambungan hanger, seringkali minyak atau pelumas tidak dapat dipakai karena akan mencemari bahan tersebut, dan wadah kayu akan basah oleh minyak. 0leh karena itu, wadah dalam hanger dibuat dari besi putih cor sehingga tempat bergerak dapat digunakan walaupun tanpa pelumas.

Ujung dari wadah konveyor disebut box ends . Umumnya box ends awal berbeda konstruksinya dengan box ends akhir. Box ends awal memiliki roda gigi (gears) bevel untuk memutar poros konveyor.

I. Pneumatic Conveyor

Konveyor yang digunakan unluk mcngangkul bahan yang ringan atau berbentuk bongkahan kecil adalah konvenyor aliran udara (pneumatic conveyor). Pada jenis konveyor ini bahan dalam bentuk suspensi diangkut oleh aliran udara. Pada konveyor ini banyak alat dipakai, antara lain:

Sebuah pompa atau kipas angin untuk menghasilkan aliran udara.

Sebuah cyclone untuk memisahkan partikel-partikel besar.

Sebuah kotak penyaring (bag filter) untuk menyaring debu.

Pada tipe yang sederhana, sebuah pompa cycloida akan menghasilkan kehampaan yang sedang dan sedotannya dihubungkan dengan system pengangkulan. Bahan -bahan akan terhisap naik melalui selang yang dapat dipindah-pindahkan ujungnya.

Kemudian, aliran udara yang mengangkut bahan padat dalam bentuk suspensi akan menuju siklon dan selanjutnya menuju ke pompa. Jika bahan-bahan ini mengandung debu, debu ini tentunya akan merusak pompa dan debu ini juga akan membahayakan jika dibuang ke udara, dengan kala lain debu adalah produk yang tidak diinginkan. Karenanya, sebuah kotak penyaring ditempatkan diantara siklon dan pompa. Jenis konveyor ini terutama digunakan untuk mengangkut bahan yang kebersihannya harus tetap terjaga baik (seperti biji-bijian, bahan-bahan lumat seperti soda abu, dan lain-lain) supaya keadaannya tetap baik dan tidak mengandung zat-zat beracun seperti timbal dan arsen. Konveyor ini juga dapat dipakai untuk mengangkut bahan-bahan yang berbentuk bongkahan kecil seperti chip kayu, bit pulp kering, dan bahan lainnya yang sejenis. Kadang-kadang juga digunakan bila jalan yang dilalui bahan berkelok- kelok atau jika bahan harus diangkat dan lain-lain hal yang pada tipe konveyor lainnya menyebabkan biaya pengoperasian lebih tinggi. Kecepatan aliran udara pada kecepatan rendah adalah 3000-7500 fpm dan pada kecepatan tinggi adalah 10000-20000 fpm. Sedangkan jumlah udara yang digunakan untuk mengangkut tiap ton bahan per jam adalah 50-200 cfm, tergantung pada keadaan dan berat bahan,jarak dan kemiringan pengangkutan, dan lain-lain. Kerugian menggunakan jenis konveyor ini adalah pemakaian energinya lebih besar dibanding jenis konveyor lainnya untuk jumlah pengangkutan yang sama. Perhitungan-perhitungan pada konveyor pneumatik sama sekali empiris dan memuat faktor-faktor yang tidak terdapat di luar data-data peralatan pabrik.

Pemilihan alat angkut (konveyor) selain didasarkan pada sifat-sifat bahan yang berpengaruh terhadap alat angkut, maka hal-hal lain yang perlu dipertimbangkan adalah jarak angkut, kemiringan atau perbedaan ketinggian dari posisi bahan yang hendak diangkut. Jumlah bahan yang hendak diangkut, kecepatan pengangkutan yang diperlukan dan Untuk pengangkutan bahan yang tidak berhamburran serta volumenya juga yang cukup besar, maka digunakan alat pangangkut sabuk. Alat angkut sekrup digunakan untuk mengangkut bahan dalam wadah yang tertutup dan jarak angkutnya dekat. Sedangkan pengangkutan yang membutulkan kecepatan aliran dan aliran yang tujuannya berbagai arah digunakan konveyor pneumatik yang mengalir dengan menggunakan tekanan. Pemilihan alat yang digunakan untuk mengangkut material yang sedikit basah atau lembab lebih sukar dibandingkan dengan pemilihan alat yang digunakan untuk mengangkut material yang halus serta kering, karena material yang lembab bisa melekat pada alat angkut sehingga dapat mengganggu proses pengangkutan.

Apron Conveyor scraper conveyorchain conveyoD. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Alirani. Viskositas Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, maka makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul gas. Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas. Satuan SI untuk koefisien viskositas adalah Ns/m2 atau pascal sekon (Pa s). Ketika Anda berbicara viskositas Anda berbicara tentang fluida sejati. Fluida ideal tidak mempunyai koefisien viskositas. Apabila suatu benda bergerak dengan kelajuan v dalam suatu fluida kental yang koefisien viskositasnya, maka benda tersebut akan mengalamigaya gesekan fluida , dengan k adalah konstanta yang bergantung pada bentuk geometris benda. Berdasarkan perhitungan laboratorium, pada tahun 1845, Sir George Stokes menunjukkan bahwa untukbenda yang bentuk geometrisnya berupa bola nilai k = 6 r. Bila nilai k dimasukkan ke dalam persamaan, maka diperoleh persamaan seperti berikut:

a. Densitas

Massa jenisadalah pengukuranmassa setiap satuanvolume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnyabesi) akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnyaair).

SatuanSI massa jenis adalahkilogram permeter kubik (kgm-3)

Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama.

Rumus untuk menentukan massa jenis adalah

= m / vdengan

adalah massa jenis,

madalahmassa,

Vadalahvolume.

Satuan massa jenis dalam CGS [centi-gram-sekon] adalah:gram persentimeter kubik (g/cm3).

1 g/cm3=1000 kg/m3Massa jenis air murni adalah 1 g/cm3atau sama dengan 1000 kg/m3Distribusi densitas dalam perairan dapat dilihat melalui stratifikasi densitas secara vertikal dalam kolom perairan dan perbedaan secara horizontal yang disebabkan oleh arus. Distribusi densitas berhubungan dengan karakter arus dan daya tenggelam suatu massa air yang berdensitas tinggi pada lapisan permukaan pada kedalaman tertentu. Densitas air laut tergantung pada suhu dan salinitas serta semua proses yang mengakibatkan berubahnya suhu dan salinitas. Densitas permukaan laut berkurang apabila ada pemanasan, presipitasi, dan aliran sungai, serta dapat meningkat jika terjadi evaporasi dan menurunnya suhu permukaan.

Densitas merupakan salah satu parameter terpenting dalam mempelajari dinamika laut. Perbedaan densitas yang kecil secara horisontal (misalnya akibat perbedaan pemanasan di permukaan) dapat menghasilkan arus laut yang sangat kuat. Oleh karena itu penentuan densitas merupakan hal yang sangat penting dalam oseanografi. Lambang yang digunakan untuk menyatakan densitas adalah (rho). Densitas air laut bergantung pada temperatur (T), salinitas (S) dan tekanan (p). Kebergantungan ini dikenal sebagai persamaan keadaan air laut (Equation of State of Sea Water): = (T,S,p). Penentuan dasar pertama dalam membuat persamaan di atas dilakukan oleh Knudsen dan Ekman pada tahun 1902. Pada persamaan mereka, dinyatakan dalam g cm-3. Penentuan dasar yang baru didasarkan pada data tekanan dan salinitas dengan kisaran yang lebih besar, menghasilkan persamaan densitas baru yang dikenal sebagai Persamaan Keadaan Internasional (The International Equation of State, 1980). Persamaan ini menggunakan temperatur dalamoC, salinitas dari Skala Salinitas Praktis dan tekanan dalam dbar (1 dbar = 10.000 pascal = 10.000 N m-2). Densitas dalam persamaan ini dinyatakan dalam kg m-3. Jadi, densitas dengan harga 1,025 g cm-3dalam rumusan yang lama sama dengan densitas dengan harga 1025 kg m-3dalam Persamaan Keadaan Internasional. Densitas bertambah dengan bertambahnya salinitas dan berkurangnya temperatur, kecuali pada temperatur di bawah densitas maksimum. Densitas air laut terletak pada kisaran 1025 kg m-3sedangkan pada air tawar 1000 kg m-3. Para oseanografer biasanya menggunakan lambang t(huruf Yunani sigma dengan subskrip t, dan dibaca sigma-t) untuk menyatakan densitas air laut. dimana t= 1000 dan biasanya tidak menggunakan satuan (seharusnya menggunakan satuan yang sama dengan ). Densitas rata-rata air laut adalah t= 25. Aturan praktis yang dapat kita gunakan untuk menentukan perubahan densitas adalah: tberubah dengan nilai yang sama jika T berubah 1oC,S0,1, dan p yang sebanding dengan perubahan kedalaman 50 m.

Perlu diperhatikan bahwa densitas maksimum terjadi di atas titik beku untuk salinitas di bawah 24,7 dan di bawah titik beku untuk salinitas di atas 24,7.

b. Gaya Gesek

Gaya gesekadalahgayayang berarah melawan gerakbendaatau arah kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan. Benda-benda yang dimaksud di sini tidak harus berbentukpadat, melainkan dapat pula berbentukcair, ataupungas. Gaya gesek antara dua buah benda padat misalnya adalah gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan gaya antara benda padat dan cairan serta gas adalahgaya Stokes.Secara umum gaya gesek dapat dituliskan sebagai suatuekspansi deret, yaitu

,

di mana suku pertama adalah gaya gesek yang dikenal sebagai gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan suku kedua dan ketiga adalah gaya gesek pada benda dalam fluida.

Gaya gesek dapat merugikan atau bermanfaat.Panaspadaporosyang berputar,engselpintuyang berderit, dansepatuyang aus adalah contoh kerugian yang disebabkan oleh gaya gesek. Akan tetapi tanpa gaya gesekmanusiatidak dapat berpindah tempat karena gerakankakinyahanya akan menggelincir di ataslantai. Tanpa adanya gaya gesek antarabanmobil denganjalan,mobilhanya akan slip dan tidak membuat mobil dapat bergerak. Tanpa adanya gaya gesek juga tidak dapat terciptaparasut.

E. Sensor Aliran Fluida ( Flow Sensor )

Pengukuran aliran mulai dikenal sejak tahun 1732 ketika Henry Pitot mengatur jumlah fluida yang mengalir. Dalam pengukuran fluida perlu ditentukan besaran dan vektor kecepatan aliran pada suatu titik dalam fluida dan bagaimana fluida tersebut berubah dari titik ke titik.

Pengukuran atau penyensoran aliran fluida dapat digolongkan sebagai berikut:

1. Pengukuran kuantitas

Pengukuran ini memberikan petunjuk yang sebanding dengan kuantitas total yang telah mengalir dalam waktu tertentu. Fluida mengalir melewati elemen primer secara berturutan dalam kuantitas yang kurang lebih terisolasi dengan secara bergantian mengisi dan mengosongkan bejana pengukur yang diketahui kapasitasnya.

Pengukuran kuantitas diklasifikasikan menurut :

a. Pengukur gravimetri atau pengukuran berat

b. Pengukur volumetri untuk cairan

c. Pengukur volumetri untuk gas

2. Pengukuran laju aliran

Laju aliran Q merupakan fungsi luas pipa A dan kecepatan V dari cairan yang mengalir lewat pipa, yakni:

Q = A.V

tetapi dalam praktek, kecepatan tidak merata, lebih besar di pusat. Jadi kecepatan terukur rata-rata dari cairan atau gas dapat berbeda dari kecepatan rata-rata sebenarnya. Gejala ini dapat dikoreksi sebagai berikut:

Q = K.A.V

di mana K adalah konstanta untuk pipa tertentu dan menggambarkan hubungan antara kecepatan rata-rata sebenarnya dan kecepatan terukur. Nilai konstanta ini bisa didapatkan melalui eksperimen.

Pengukuran laju aliran digunakan untuk mengukur kecepatan cairan atau gas yang mengalir melalui pipa. Pengukuran ini dikelompokkan lagi menurut jenis bahan yang diukur, cairan atau gas, dan menurut sifat-sifat elemen primer sebagai berikut:

a. Pengukuran laju aliran untuk cairan:

1) jenis baling-baling defleksi

2) jenis baling-baling rotasi

3) jenis baling-baling heliks

4) jenis turbin

5) pengukur kombinasi

6) pengukur aliran magnetis

7) pengukur aliran ultrasonic

8) pengukur aliran kisaran (vorteks)

Gambar Vortex shedding flowmeter, (a) flowmeter geometry, (b) response, (c) readout block diagram.

9) pengukur pusaran (swirl)

b. Pengukuran laju aliran gas

1) jenis baling-baling defleksi

2) jenis baling-baling rotasi

3) jenis termal

3. Pengukuran metoda diferensial tekanan

Jenis pengukur aliran yang paling luas digunakan adalah pengukuran tekanan diferensial. Pada prinsipnya beda luas penampang melintang dari aliran dikurangi dengan yang mengakibatkan naiknya kecepatan, sehingga menaikan pula energi gerakan atau energi kinetis. Karena energi tidak bisa diciptakan atau dihilangkan ( Hukum perpindahan energi ), maka kenaikan energi kinetis ini diperoleh dari energi tekanan yang berubah..

Lebih jelasnya, apabila fluida bergerak melewati penghantar (pipa) yang seragam dengan kecepatan rendah, maka gerakan partikel masing-masing umumnya sejajar disepanjang garis dinding pipa. Kalau laju aliran meningkat, titik puncak dicapai apabila gerakan partikel menjadi lebih acak dan kompleks.

Kecepatan kira-kira di mana perubahan ini terjadi dinamakan kecepatan kritis dan aliran pada tingkat kelajuan yang lebih tinggi dinamakan turbulen dan pada tingkat kelajuan lebih rendah dinamakan laminer.

Kecepatan kritis dinamakan juga angka Reynold, dituliskan tanpa dimensi:

di mana : D = dimensi penampang arus fluida, biasanya diameter

= kerapatan fluida

V = kecepatan fluida

= kecepatan absolut fluida

Batas kecepatan kritisuntuk pipa biasanya berada diantara 2000 dan 2300.

Pengukuran aliran metoda ini dapat dilakukan dengan banyak cara misalnya: menggunakan pipa venturi, pipa pitot, orifice plat (lubang sempit), turbine flow meter, rotameter, cara thermal, menggunakan bahan radio aktif, elektromagnetik, ultar sonic dan flowmeter gyro. Cara lain dapat dikembangkan sendiri sesuai dengan kebutuhan proses. Yang dibahas dalam buku ini adalah sensor laju aliran berdasarkan perbedaan tekanan.

1. Sensor Aliran Berdasarkan Perbedaan Tekanan

Metoda ini berdasarkan Hukum Bernoulli yang menyatakan hubungan :

dimana: P = tekanan fluida

= masa jenis fluida

v = kecepatan fulida

g = gravitasi bumi

h = tinggi fluida (elevasi)

Gambar 3.36. Hukum Kontiunitas

Jika h1 dan h2 dibuat sama tingginya maka

atau

Perhatian : Rumus diatas hanya berlaku untuk aliran Laminer, yaitu aliran yang memenuhi prinsip kontinuitas.

Pipa pitot, orifice plate, pipa venturi dan flow Nozzle menggunakan hukum Bernoulli diatas. Prinsip dasarnya adalah membentuk sedikit perubahan kecepatan dari aliran fluida sehingga diperoleh perubahan tekanan yang dapat diamati. Pengubahan kecepatan aliran fluida dapat dilakukan dengan mengubah diameter pipa, hubungan ini diperoleh dari Hukum kontiunitas aliran fluida. Perhatikan rumus berikut: , di mana : A = luas penampang pipa, D = debit fluida

Karena debit fluida berhubungan langsung dengan kecepatan fluida, maka jelas kecepatan fluida dapat diubah dengan cara mengubah diameter pipa.

Kelompok sensor aliran:

A. Pressure based flow sensors

B. Turbine flow sensors

C. Jenis khusus

A. Pressure based flow sensors

1.1. Orifice Plate

Alat ukur terdiri dari pipa dimana dibagian dalamnya diberi pelat berlubang lebih kecil dari ukuran diameter pipa. Sensor tekanan diletakan disisi pelat bagian inlet (P1) dan satu lagi dibagian sisi pelat bagian outlet (P2). Jika terjadi aliran dari inlet ke outlet, maka tekanan P1 akan lebih besar dari tekanan outlet P2.

Keuntungan utama dari Orfice plate ini adalah dari :

1. Konstruksi sederhana

2. Ukuran pipa dapat dibuat persis sama dengan ukuran pipa sambungan.

3. Harga pembuatan alat cukup murah

4. Output cukup besar

Kerugian menggunakan cara ini adalah :

1. Jika terdapat bagian padat dari aliran fluida, maka padat bagian tersebut akan terkumpul pada bagian pelat disisi inlet.

2. Jangkauan pengukuran sangat rendah

3. Dimungkinkan terjadinya aliran Turbulen sehingga menyebabkan kesalahan pengukuran jadi besar karena tidak mengikuti prinsip aliran Laminer. 4. Tidak memungkinkan bila digunakan untuk mengukur aliran fluida yang bertekanan rendah.

Gambar Orifice Plate

Jumlah fluida yang mengalir per satuan waktu ( m3/dt) adalah :

di mana : Q = jumlah fluida yang mengalir ( m3/dt)

K = konstanta pipa

A2 = luas penampang pipa sempit

P = tekanan fluida pada pipa 1 dan 2

= masa jenis fluida

g = gravitasi bumi

Rumus ini juga berlaku untuk pipa venturi

1.2. Pipa Venturi

Bentuk lain dari pengukuran aliran dengan beda tekanan adalah pipa venture.

Pada pipa venture, pemercepat aliran fluida dilakukan dengan cara membentuk corong sehingga aliran masih dapat dijaga agar tetap laminar. Sensor tekana pertama (P1) diletakkan pada sudut tekanan pertama dan sensor tekanan kedua diletakkan pada bagian yang plaing menjorok ke tengah. Pipa venturi biasa dipergunakan untuk mengukur aliran cairan.

Keuntungan dari pipa venturi adalah:

1.Partikel padatan masih melewati alat ukur

2. Kapasitas aliran cukup besar

3. Pengukuran tekana lebih baik dibandingkan orifice plate.

4. Tahan terhadapa gesakan fluida.

Kerugiannya adalah:

1. Ukuiran menjadi lebih besar

2. Lebih mahal dari orifice plate

3. Beda tekanan yang ditimbulkan menjadi lebih kecil dari orifice plate.

Gambar Pipa Venturi

1.3. Flow Nozzle

Tipe Flow Nozzle menggunakan sebuah corong yang diletakkan diantara sambungan pipa sensor tekanan P1 dibagian inlet dan P2 dibagian outlet. Tekanan P2 lebih kecil dibandingkan P1. Sensor jenis ini memiliki keunggulan diabanding venture dan orifice plate yaitu:

1. Masih dapat melewatkan padatan

2. Kapasitas aliran cukup besar

3. Mudah dalam pemasangan

4. Tahan terhadap gesekan fluida

5. Beda tekanan yang diperoleh lebih besar daripada pipa venturi

6. Hasil beda tekanan cukup baik karena aliran masih laminer

Gambar Flow Nozzle

1.4. Pipa Pitot

Pitot tube ialah pipa terbuka kecil dimana permukaannya bersentuhan langsung dengan aliran. Terdiri dari 2 pipa, yaitu :

Static tube (untuk mengukur tekanan statis)

Pipa ini membuka secara tegak lurus sampai ke aliran sehingga dapat diketahui tekanan statisnya.

Impact/stagnation tube (untuk mengukur tekanan stagnasi = velocity head)

Impact pressure selalu lebih besar daripada static pressure dan perbedaan antara kedua tekanan ini sebanding dengan kecepatan.

Konstruksi pipa ini adalah berupa pipa biasa sedang di bagian tengah pipa diselipkan pipa kecil yang dibengkokkan ke arah inlet. Jenis pipa ini jarang dipergunakan di industri karena dengan adanya pipa kecil di bagian tengah akan menyebabkan benturan yang sangat kuat terhadap aliran fluida. Alat ini hanya dipergunakan untuk mengukur aliran fluida yang sangat lambat.

Cara kerja pitot tube :

Pipa yang mengukur tekanan statis terletak secara radial pada batang yang dihubungkan ke manometer (pstat)

Tekanan pada ujung pipa di mana fluida masuk merupakan tekanan stagnasi(p0)

Kedua pengukuran tekanan tersebut dimasukkan dalam persamaan Bernoulli untuk mengetahui kecepatan alirannya

Sulit untuk mendapat hasil pengukuran tekanan stagnasi secara nyata karena adanya friksi pada pipa. Hasil pengukuran selalu lebih kecil dari kenyataan akibat faktor C (friksi empirik)

P0 = stagnation pressure

Pstat = static pressure

Gambar Pipa Pitot

Prinsip dari pitot tube :

Energi kinetik dikonversikan menjadi static pressure headAplikasi pipa pitot

Mengukur kecepatan pada pesawat (airspeed)

Altimeter pesawat

Mengukur tekanan fluida pada wind tunnel (terowongan angin)

Skema Pipa Pitot

a. Rotameter

Rotameter terdiridari tabung vertikal dengan lubang gerak di mana kedudukan pelampung dianggap vertical sesuai dengan laju aliran melalui tabung . Untuk laju aliran yang diketahui, pelampung tetap stasioner karena gaya vertical dari tekanan diferensial, gravitasi, kekentalan, dan gaya-apung akan berimbang. Jadi kemampuan menyeimbangkan diri dari pelampung yang digantung dengan kawat dan tergantung pada luas dapat ditentukan. Gaya kebawah (gravitasi dikurangi gaya apung) adalah konstan dan demikian pula gaya keatas (penurunan tekanan dikalikan luas pelampung) juga harus konstan. Dengan mengasumsikan aliran non kompresif, hasilnya adalah sebagai berikut:

Di mana, Q = laju aliran volume

C = koefisien pengosongan

At = luas tabung

Af = luas pelampung

Vf = volume pelampung

Wf = berat jenis pelampung

Wff = berat jenis fluida yang mengalir

Gambar. Rotameter

Pelampung dapat dibuat dari berbagai bahan untuk mendapatkan beda kerapatan yang diperlukan (Wf-Wff) untuk mengukur cairan atau gas tertentu. Tabung sering dibuat dari gelas berkekuatan tinggi sehingga dapat dilakukan pengamatan langsung terhadap kedudukan pelampung.

b. Turbine flow sensors

Turbine flow sensors

Disebut juga flow meter, menggunakan tongkat roda (paddle wheel) atau baling-baling yang diletakkan pada garis aliran. Kecepatan rotasi dari roda berbanding langsung dengan kecepatan aliran.

Aliran medium akan mengeliminasi tipe sensor ini untuk beberapa aplikasi, khususnya temperatur tinggi atau fluida tipe abrasive.

Gambar Turbine Flow Sensor

C. Jenis khusus1. Cara-cara Thermal

Cara-cara thermal biasanya dipergunakan untuk mengukur aliran udara. Pengukuran dengan menggunakan carathermal dapat dilakukan dengan cara-cara :

Anemometer kawat panas

Teknik perambatan panas

Teknik penggetaran

1.1. Anemometer Kawat Panas

Metoda ini cukup sederhana yaitu dengan menggunakan kawat yang dipanaskan oleh aliran listrik, arus yang mengalir pada kawat dibuat tetap konstan menggunakan sumber arus konstan. Jika ada aliran udara, maka kawat akan mendingin (seperti kita meniup lilin) dengan mendinginnya kawat, maka resistansi kawat menurun. Karena dipergunakan sumber arus konstan, maka kita dapat menyensor tegangan pada ujung-ujung kawat. Sensor jenis ini memiliki sensitivitas sangat baik untuk menyensor aliran gas yang lambat. Namun sayangnya penginstalasian keseluruhan sensor tergolong sulit.

Disini berlaku rumus :

di mana : I = arus kawat

Rw = resistansi kawat

Kc = faktor konversi, panas ke daya listrik

Tw = temperatur kawat

Tt = temperatur fluida yang mengalir

Hc = koefisien film (pelapis) dari perpindahan panas

A = luas perpindahan panas

Gambar. Kontruksi Anemometer Kawat Panas

Gambar Thermal-type mass flowmeters: (a) internally heated thermiostor, (b) readout, (c) separated heater tyoe, (d) heated capillry type.

1.2. Perambatan Panas

Pada teknik perambatan panas, pemanas dipasang pada bagian luar pipa, pipa tersebut terbuat dari bahan logam. Di kiri dan kanan pemanas, dipasang bahan isolator panas, dan pada isolator ini dipasang sensor suhu. Bila udara mengalir dari kiri ke kanan, maka suhu disebelah kiri akan terasa lebih dingin dibanding suhu sebelah kanan.

Gambar. Flowmeter Rambatan Panas

Sensor suhu yang digunakan dapat berupa sensor resistif tetapi yang biasa terpasang adalah thermokopel karena memiliki respon suhu yang cepat. Sensor aliran perambatan panas tipe lama, memanaskan seluruh bagian dari saluran udara, sehingga dibutuhkan pemanas sampai puluhan kilowatt, untuk mengurangi daya panas tersebut digunakan tipe baru dengan membelokkan sebagian kecil udara kedalam sensor.

2. Flowmeter Radio Aktif

Teknik pengukuran aliran dengan radio aktif adalah dengan menembakkan partikel netron dari sebuah pemancar radio aktif. Pada jarak tertentu ke arah outlet, dipasang detector. Bila terjadi aliran, maka akan terdeteksi adanya partikel radio aktif, jumlah partikel yang terdeteksi pada selang tertentu akan sebanding dengan kecepatan aliran fluida.

Teknik lain yang masih menggunakan teknik radio aktif adalah dengan cara mencampurkan bahan radio aktif kedalam fluida kemudian pada bagian-bagian tertentu dipasang detector. Teknik ini dilakukan bila terjadi kesulitan mengukur misalnya karena bahan aliran terdiri dari zat yang berada pada berbagai fase.

Teknik radio aktif ini juga bila dipergunakan pada pengobatan yaitu mencari posisi pembuluh darah yang macet bagi penderita kelumpuhan.

Gambar . Flowmeter Cara Radiasi Nuklir

3. Flowmeter Elektromagnetis

Flowmeter jenis ini biasa digunakan untuk mengukur aliran cairan elektrolit. Flowmeter ini menggunakan prinsip Efek Hall, dua buah gulungan kawat tembaga dengan inti besi dipasang pada pipa agar membangkitkan medan magnetik. Dua buah elektroda dipasang pada bagian dalam pipa dengan posisi tegak lurus arus medan magnet dan tegak lurus terhadap aliran fluida.

Bila terjadi aliran fluida, maka ion-ion posistif dan ion-ino negatif membelok ke arah elektroda. Dengan demikian terjadi beda tegangan pada elektroda-elektrodanya. Untuk menghindari adanya elektrolisa terhadap larutan, dapat digunakan arus AC sebagai pembangkit medan magnet.

Beda potensial yang terjadi dinyatakan dengan rumus, yaitu:

Gambar 3.45. Prinsip Pengukuran Aliran menggunakan Efek Hall

4. Flowmeter Ultrasonic

Flowmeter ini menggunakan Azas Doppler.Dua pasang ultrasonic transduser dipasang pada posisi diagonal dari pipa, keduanya dipasang dibagian tepi dari pipa, untuk menghindari kerusakan sensor dantyransmitter, permukaan sensor dihalangi oleh membran. Perbedaan lintasan terjadi karena adanya aliran fluida yang menyebabkan pwerubahan phase pada sinyal yang diterima sensor ultrasonic

Gambar 3.46. Sensor Aliran Fluida Menggunakan Ultrasonic

Flow meter dengan Efek Doppler ini memenpaatkan perubahan frekuensi, dengan rumus:

Pemisahan frekuensi pancar denga frekuensi terima dilakukan dengan heterodyne, mendapatkan HPF untuk mendapatkan sinyal AC saja

Gambar Ultrasonic (d\Doppler) flowmeter, (a) geometry, (b) response, (c) block diagram of readout.

BAB IIIKESIMPULANDari makalah diatas dapat disimpulkan :

2. Factor-faktor yang mempengaruhi laju aliran adalah :

a. Viskositas

b. Densitas

c. Gaya Gesek

3. Alat yang digunakan untuk pengkuran laju alir cair adalah :

A. Differential Pressure

B. Ultrasonic

C. Anggguk

4. Alat yang digunakan untuk pengukuran laju gas adalah :

a. Ketel Uap

5. Alat yang digunakan untuk pengukuran laju padat adalah :

a. Convenyer DAFTAR PUSTAKA

Handojo, Lienda. Teknologi kimia, Jilid 1, Cetakan Pertama, Pertja, 1995.

Cook, T.M. Dan Cullen, D.J. Industri kimia operasi :aspek-aspek keamanan dan kesehatan,

Gramedia, 1985.

Peters, Maxs.Elementary chemical engineering, Second Edition, Mc. Graw-Hill, Book C

ompany, USA 1984.

http://www.google.com

Aliran fluida

P2

P1

P1 > P2

EMBED Equation.3

P1

P2

Aliran Fluida

P1 > P2

P2

P1

P1 > P2

Aliran fluida

P1

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

P2

h2

h1

v2

v1

EMBED Equation.3

Aliran fluida

P2

P1

P1 > P2

EMBED Equation.3

P1

P2

Aliran Fluida

P1 > P2

P2

P1

P1 > P2

Aliran fluida

EMBED Equation.3

P1

Aliran fluida

P2

P1 > P2

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Inlet

Outlet

x

Tabung gelas

Pelampung

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

(a) tertutup

(b) terbuka

Aliran

fluida

T1

T2

Sensor suhu

Sensor suhu

Elemen pemanas

T1 < T2

Aliran

Sumber radiasi

netron

Detektor mendeteksi muatan ion akibat radiasi

Aliran fluida

Lintasan ion positif

Lintasan ion negatif

Medan magnet arah meninggalkan kita

Elektroda logam

+

_

Ultra sonic

Tx - Rx

Ultra sonic

Tx - Rx

46 | Pengukuran Aliran

_1172432171.unknown

_1189189922.unknown

_1264875798.unknown

_1189191537.unknown

_1189186833.unknown

_1189187331.unknown

_1189187142.unknown

_1188854866.unknown

_1188855299.unknown

_1188854162.unknown

_1188854146.unknown

_1172046551.unknown

_1172046844.unknown

_1172045137.unknown