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

2. 11-Oct-13 Janu Pardadi 2
 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 Pardadi 3
PENGUKURAN 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 5
POSITIVE-DISPLACEMENT METHODS
PENGUKURAN ALIRAN

6. 11-Oct-13 Janu Pardadi 6
 Type lain dari Positive-displacement flowmeter adalah 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 digunakan
untuk 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 8
PENGUKURAN ALIRAN

9. 11-Oct-13 Janu Pardadi 9
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 Pardadi 10
FLOW-OBSTRUCTION METHODS
 m adalah kecepatan. Bila aliran adiabatis, tanpa gesekan dan fluidanya in-
compressible persamaan Bernoulli bisa ditulis
 Dimana r1 = r2 dengan menggabungkan ke dua persamaan di atas maka penurunan
tekanan 
( 2 )
PENGUKURAN ALIRAN
( 3 )

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

12. 11-Oct-13 Janu Pardadi 12
FLOW-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-13 Janu Pardadi 13
FLOW-OBSTRUCTION METHODS
 Discharge coefficient C tidak konstan dan sangat tergantung pada Reynolds
number dan 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
 Dimana cp adalah 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-13 Janu Pardadi 15
FLOW-OBSTRUCTION METHODS
 dengan Dp = p1 – p2 dan g = cp/cv adalah ratio dari spesifik heat untuk gas. Persamaan
(9) berlaku untuk Dp < p1 /4 , bila Dp < p1 /10 maka :
( 10 )
PENGUKURAN ALIRAN

16. 11-Oct-13 Janu Pardadi 16
FLOW-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 bawah
PENGUKURAN ALIRAN

17. 11-Oct-13 Janu Pardadi 17
FLOW-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-13 Janu Pardadi 18
FLOW-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-13 Janu Pardadi 19
FLOW-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 bawah
PENGUKURAN ALIRAN

20. 11-Oct-13 Janu Pardadi 20
FLOW-OBSTRUCTION METHODS
PENGUKURAN ALIRAN

21. 11-Oct-13 Janu Pardadi 21
FLOW-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-13 Janu Pardadi 22
FLOW-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-13 Janu Pardadi 23
PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METER Unit yang terkait pada persamaan (17) sampai (20) adalah
PENGUKURAN ALIRAN

24. 11-Oct-13 Janu Pardadi 24
PERTIMBANGAN 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 Pardadi 25
PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METER
PENGUKURAN ALIRAN

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

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

28. 11-Oct-13 Janu Pardadi 28
PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METER
PENGUKURAN ALIRAN

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

30. 11-Oct-13 Janu Pardadi 30
PERTIMBANGAN PRAKTIS untuk OBSTRUCTION METER
PENGUKURAN ALIRAN

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

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

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

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

35. 11-Oct-13 Janu Pardadi 35
D = diameter pipa
m = viskositas absolut
n
Re
Hubungan n vs
Re
PENGUKURAN ALIRAN

36. 11-Oct-13 Janu Pardadi 36
TABUNG PITOT
Incompressible flow (aliran tak mampu mampat)
dengan
Vo = kecepatan di O
Vs = kecepatan di S
g = berat per satuan volume
g = gravitasi lokal
po = tekanan di O
ps = tekanan stagnasi di S
Arah aliran
O
Pitot tube
Piezometer
tube
Tekanan
dinamis
h
h1
S
PENGUKURAN ALIRAN

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

38. 11-Oct-13 Janu Pardadi 38
PENGUKURAN ALIRAN

39. 11-Oct-13 Janu Pardadi 39
PENGUKURAN ALIRAN

40. 11-Oct-13 Janu Pardadi 40
PENGUKURAN ALIRAN

41. 11-Oct-13 Janu Pardadi 41
PENGUKURAN ALIRAN

42. 11-Oct-13 Janu Pardadi 42
PENGUKURAN ALIRAN

43. 11-Oct-13 Janu Pardadi 43
PENGUKURAN ALIRAN