Dokumen tersebut membahas mengenai pengukuran aliran fluida dengan berbagai metode seperti positive displacement dan flow obstruction. Metode positive displacement meliputi penimbangan langsung dan penggunaan meter air. Metode flow obstruction meliputi pengukuran penurunan tekanan menggunakan venturi, nozzle, dan orifice untuk menghitung laju aliran. Dokumen ini juga membahas pertimbangan praktis dalam pemilihan dan penggunaan berbagai jenis alat ukur aliran fluida.

1. 11-Oct-13
Janu Pardadi
1METROLOGI TERMAL

2. 11-Oct-13
Janu Pardadi2
Pengukuran Aliran Fluida penting dalam aplikasinya mulai dari pengukuran laju aliran darah manusia sampai pengukuran aliran oxygen dalam roket.
Berbagai proyek penelitian dan proses di Industri tergantung pada sejumlah pengukuran aliran fluida untuk mendapatkan data yang akan dianalisis.
Pemilihan instrumen yang tepat untuk aplikasi khusus ditentukan oleh berbagai variabel termasuk biaya.
Untuk berbagai proses industri, ketelitian dari pengukuran aliran fluida berhubungan langsung dengan keuntungan. Contoh sederhana, pompa bahan bakar di SPBU dan meteran air serta meter listrik di rumah.
Dengan mudah kita bisa melihat bahwa kesalahan kecil pada pengukuran gas alam yang besar atau pipa minyak akan memberikan perbedaan ribuan dollar untuk periode waktu tertentu.
Peralatan ukur aliran fluida sering memerlukan pengukuran tekanan dan temperatur yang teliti untuk menghitung output dari alat ukur itu sendiri.
PENGUKURAN ALIRAN

3. 11-Oct-13
Janu Pardadi3PENGUKURAN ALIRAN

4. 11-Oct-13
Janu Pardadi
4
POSITIVE-DISPLACEMENT METHODS
Laju Aliran fluida yang non-kompresibel seperti air bisa diukur langsung melalui teknik Penimbangan-Langsung.
Waktu yang diperlukan untuk mengumpulkan sejumlah cairan ke dalam tangki diukur, dan kemudian dilakukan pengukuran teliti pada berat cairan yang terkumpul. Dengan demikian laju aliran rata-rata bisa dihitung dengan mudah.
Teknik Penimbangan Langsung sering digunakan untuk meng-kalibrasi flow-meter air dan cairan yang lain.
Positive-displacement flowmeter secara umum digunakan untuk aplikasi dimana diperlukan ketelitian tinggi yang konsisten pada kondisi aliran yang stabil / steady.
Peralatan khusus positive-displacement adalah pengukur air di rumah seperti terlihat dibawah dgn. Error 1%
PENGUKURAN ALIRAN

5. 11-Oct-13
Janu Pardadi
5POSITIVE-DISPLACEMENT METHODSPENGUKURAN ALIRAN

6. 11-Oct-13
Janu Pardadi
6
Type lain dari Positive-displacement flowmeteradalah Rotary-vane meter, vane ditekan dengan pegas sehingga bisa secara kontak dengan dinding rumah meter secara terus menerus.
Sejumlah cairan (tetap) terperangkap dalam setiap seksi yang berfungsi seperti drum eksentrik yang berputar.
Ketidak pastian dari alat ukur ini 0,5 % dan meter ini relatif tidak sensitif terhadap kekentalan cairan selama vane selalu bisa mempertahankan kontak yang baik dengan dinding dalam rumah. PENGUKURAN ALIRAN

7. 11-Oct-13
Janu Pardadi
7
Type Lobed-impeller Positive-displacement flowmeter, bisa digunakanuntuk pengukuran aliran gas atau cairan.
Impeller dan rumahnya dikerjakan secara teliti dan bisa berpasangan secara baik.
Pada sistem ini, fluida masuk selalu terperangkap antara 2 rotor dan terdorong ke saluran keluar.
Cepat/lambatnya putaran poros rotor menunjukkan volume fluida yang mengalir. PENGUKURAN ALIRAN

8. 11-Oct-13
Janu Pardadi
8PENGUKURAN ALIRAN

9. 11-Oct-13Janu Pardadi9
FLOW-OBSTRUCTION METHODS
Sejumlah type flowmeter masuk dalam katagori peralatan OBSTRUCTION. Sebagian alat sering disebut head meter karena pengukuran head-loss atau prsseure-drop diambil sebagai indikasi dari laju aliran. Kelompok ini juga disebut dengan differential-pressure meters .
Berdasarkan sistem aliran 1 –dimensi seperti gambar di atas, hubungan kontinyuitas untuk situasi tersebut : ( 1 ) PENGUKURAN ALIRAN

10. 11-Oct-13
Janu Pardadi10FLOW-OBSTRUCTION METHODS
m adalah kecepatan. Bila aliran adiabatis, tanpa gesekan dan fluidanya in- compressible persamaan Bernoulli bisa ditulis
Dimana r1= r2dengan menggabungkan ke dua persamaan di atas maka penurunan tekanan 
( 2 )
PENGUKURAN ALIRAN( 3 )

11. 11-Oct-13Janu Pardadi
11FLOW-OBSTRUCTION METHODS
Laju aliran volumetrik  ( 4 ) PENGUKURAN ALIRAN

12. 11-Oct-13
Janu Pardadi12FLOW-OBSTRUCTION METHODS
Kita bisa melihat bahwa dengan saluran seperti gambar di atas bisa digunakan untuk mengukur aliran dengan mengukur penurunan tekanan ( p1–p2) dan menghitung aliran dengan rumus di atas.
Tidak ada saluran yang bebas gesekan, selalu ada gesekan sehingga ada losses pada aliran tersebut. Rumus Laju aliran volumetris ( 4 ) seperti di atas adalah ideal dan mempunyai hubungan dengan laju aliran aktual sebagai :
PENGUKURAN ALIRAN
( 5 )

13. 11-Oct-13Janu Pardadi13FLOW-OBSTRUCTION METHODS
Discharge coefficient C tidak konstan dan sangat tergantung pada Reynolds numberdan geometri dari saluran.
Bila aliran berupa gas ideal, maka persamaan di bawah bisa digunakan
Dimana T = temperatur absolut dan R = konstanta Gas (untuk gas yang tertentu), bisa di ekspresikan dalam konstanta gs universal R dan berat molekular :
R= 8314 J/kg.mol.oK atau 1545 ft.lbf/lbm.mol.oR
Untuk reversible adiabatic flow persamaan energi aliran-stabil untuk gs ideal adalah( 6 ) ( 7 ) PENGUKURAN ALIRAN

14. 11-Oct-13
Janu Pardadi
14
FLOW-OBSTRUCTION METHODS
Dimanacpadalah specific heat pada tekanan konstan dan dianggap konstan untuk gas ideal.
Bila persamaan ( 1 ) , ( 6 ), dan ( 7 ) digabung maka menghasilkan
Dengan pendekatan kecepatan kecepatan pada seksi 1 (gambar di depan) di anggap sangat kecil. Rumus di atas bisa disederhanakan ( 8 ) ( 9 ) PENGUKURAN ALIRAN

15. 11-Oct-13Janu Pardadi15FLOW-OBSTRUCTION METHODS
dengan Dp= p1 –p2dang= cp/cvadalah ratio dari spesifik heat untuk gas. Persamaan (9) berlaku untuk Dp< p1 /4 , bila Dp< p1 /10maka : ( 10 )
PENGUKURAN ALIRAN

16. 11-Oct-13Janu Pardadi16FLOW-OBSTRUCTION METHODS
Sebagai catatan, persamaan (10) bisa menjadi persamaan (4) bila kerapatan pada persamaan (6) di subsitusikan. Sehingga untuk Dp yang kecil dibanding dengan p1, aliran dari fluida compressible bisa di dekati dengan aliran dari fluida incompressible.
3 meter obstruction khusus bisa terlihat seperti di bawahPENGUKURAN ALIRAN

17. 11-Oct-13Janu Pardadi17FLOW-OBSTRUCTION METHODS
Venturi memberikan keuntungan : ketelitian yang tinggi dan penurunan tekanan yang kecil, orifice bisa dipertimbangkan karena harganya murah.
Flow nozzle dan orifice relatif mempunyai penurunan tekanan tinggi yang permanen.
Laju aliran dari ke 3 alat dihitung dengan dasar persamaan (4) dengan penentuan konstanta impiris yang tepat
PENGUKURAN ALIRAN( 11 ) ( 12 ) ( 13 )

18. 11-Oct-13Janu Pardadi
18FLOW-OBSTRUCTION METHODS
Untuk orifice ekspresi eksperimental Y
Bila dibuat pengukuran aliran untuk fluida compressible, maka perlu parameter tambahan faktor ekspansi Y. untuk venturi dan nozzle :
Bila digunakan flange taps atau vena contracta taps . Orifice dengan sambungan pipa tersebut di apliksikan ( 14 ) ( 15 ) ( 16 ) PENGUKURAN ALIRAN

19. 11-Oct-13Janu Pardadi19FLOW-OBSTRUCTION METHODS
Faktor ekspansi eksperimental yang diberikan oleh persamaan (15) dan (16) mempunyai ketelitian +0,5% untuk 0,8 <p2/ p1< 1,0.
Plot dari faktor ekspansi Ya dan Y1 seperti gambar di bawahPENGUKURAN ALIRAN

20. 11-Oct-13Janu Pardadi20FLOW-OBSTRUCTION METHODSPENGUKURAN ALIRAN

21. 11-Oct-13
Janu Pardadi21FLOW-OBSTRUCTION METHODS
Penggunaan dari koefisien aliran (perkalian) CM hanya pada hal-hal sesuai perjanjian. Bila fluida compressible, persamaan di atas dimmodifikasi dengan faktor Y dan kerapatan fluida di ukur/evaluasi pada kondisi Inlet.
Nozzle dan Orifice, aliran incompressible
Kita mempunyai persmaan semi-eksperimental yang secara konvensional digunakan pada ventury, nozzle, dan orifice :
Ventury, aliran incompressible
( 17 ) ( 18 ) PENGUKURAN ALIRAN

22. 11-Oct-13Janu Pardadi
22FLOW-OBSTRUCTION METHODS
Penggunaan dari koefisien aliran (perkalian) CM hanya pada hal-hal sesuai perjanjian. Bila fluida compressible, persamaan di atas dimmodifikasi dengan faktor Y dan kerapatan fluida di ukur/evaluasi pada kondisi Inlet.
Ventury, aliran incompressible
Nozzle dan Orifice, aliran incompressible
( 19 )
( 20 )
PENGUKURAN ALIRAN

23. 11-Oct-13Janu Pardadi23PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METER
Unit yang terkait pada persamaan (17) sampai (20) adalahPENGUKURAN ALIRAN

24. 11-Oct-13
Janu Pardadi
24PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METER
Konstruksi dari obstruction meter sudah distandard-kan oleh American Society of Mechanical Engineering.
Proporsi dai tabung ventury yang direkomendasikan adalah
PENGUKURAN ALIRAN

25. 11-Oct-13
Janu Pardadi25
PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METER
PENGUKURAN ALIRAN

26. 11-Oct-13
Janu Pardadi26PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METER
PENGUKURAN ALIRAN

27. 11-Oct-13Janu Pardadi27
PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METER
PENGUKURAN ALIRAN

28. 11-Oct-13Janu Pardadi28PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METERPENGUKURAN ALIRAN

29. 11-Oct-13Janu Pardadi
29PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METERPENGUKURAN ALIRAN

30. 11-Oct-13Janu Pardadi30PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METERPENGUKURAN ALIRAN

31. 11-Oct-13
Janu Pardadi
31PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METERPENGUKURAN ALIRAN

32. 11-Oct-13
Janu Pardadi
32PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METER
PENGUKURAN ALIRAN

33. 11-Oct-13
Janu Pardadi
33Laju Aliran
dengan= laju aliran tiap satuan waktu= kerapatan lokal aliran= kecepatan lokal aliran= luas penampang aliranAliran dibedakan atas : * aliran LAMINER* aliran TURBULEN
LAMINERTURBULEN
PENGUKURAN ALIRAN

34. 11-Oct-13Janu Pardadi34
* Aliran Laminer dalam PIPA : Vavg= kecepatan rata-2= V0/ 2* Aliran Turbulen dalam PIPA Halus ( smooth pipe ) : n tergantung pada “Reynolds number” RePENGUKURAN ALIRAN

35. 11-Oct-13
Janu Pardadi
35D = diameter pipam= viskositas absolut
n
ReHubungan n vs RePENGUKURAN ALIRAN

36. 11-Oct-13
Janu Pardadi
36TABUNG PITOTIncompressible flow (aliran tak mampu mampat) denganVo= kecepatan di OVs = kecepatan di Sg= berat per satuan volumeg = gravitasi lokalpo= tekanan di Ops= tekanan stagnasi di SArah aliranOPitot tubePiezometertube
Tekanan
dinamis
hh1SPENGUKURAN ALIRAN

37. 11-Oct-13
Janu Pardadi
37TABUNG PITOTIncompressible flow (aliran tak mampu mampat) Untuk VS= 0 tekanan dinamis pS –pO = (g.Vo2)/2.g = (2gh)0,5Kecepatan di O :
PENGUKURAN ALIRAN

38. 11-Oct-13Janu Pardadi38
PENGUKURAN ALIRAN

39. 11-Oct-13Janu Pardadi39
PENGUKURAN ALIRAN

40. 11-Oct-13Janu Pardadi40
PENGUKURAN ALIRAN

41. 11-Oct-13Janu Pardadi41
PENGUKURAN ALIRAN

42. 11-Oct-13Janu Pardadi42
PENGUKURAN ALIRAN

43. 11-Oct-13Janu Pardadi43PENGUKURAN ALIRAN