instumen laju alir

LAPORAN PRAKTIKUM

INSTRUMENTASI PROSES

INSTRUMENT PENGUKURAN LAJU ALIR

OLEH :

Nama : Nurmalisna

NIP : 1124301027

JURUSAN TEKNIK KIMIA

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI

POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE

2012

LEMBAR TUGAS

Judul Praktikum : Instrument Pengukuran Laju Alir

Laboratorium : Komputasi dan Instrumentasi Proses

Jurusan / Prodi : T. Kimia / TKI

Nama : Nurmalisna

Kelas / Semester : 2A_TKI / IV (Empat)

NIM : 1124301027

Anggota Kelompok I :

Cut Farah Diana

Farhaan Jihan

Rauzatinur

Sari Maulita Rizky

Uraian Tugas :

1. Set bukaan katup ¼, ½, ¾, dan 1

2. Bukaan keran orifice 1 dan 2, 1 dan 4 , 3 dan 4

3. Bukaan keran venture 1 dan 2

4. Bukaan keran tabung pitot 1 dan 2

Lhokseumawe, maret 2013

Ka. Laboratorium Dosen Pembimbing

Ir. Syafruddin. MSi Eka kurniasih.ST.MT

NIP. 19650819 199802 1 001 NIP. 19811102 200912 2003

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Praktikum : Instrument Pengukuran Laju Alir

Mata Kuliah : Praktek Instrumentasi Proses

Nama : Nurmalisna

NIM : 1124301027

Kelas / Semester : 2A_TKI / IV (Empat)

Nama Dosen Pembimbing : Eka kurniasih.ST.MT

NIP : 19811102 200912 2003

Ka Laboratorium : Ir. Syafruddin. MSi

NIP : 19650819 199802 1 001

Tanggal Pengesahan :

Lhokseumawe, maret 2013

Ka. Laboratorium Dosen Pembimbing

Ir. Syafruddin. MSi Eka kurniasih.ST.MT

NIP. 19650819 199802 1 001 NIP. 19811102 200912 2003

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 TUJUAN PERCOBAAN

1.1.1 Alat Ukur Manometer

1. Mahasiswa dapat menjelaskan prinsip kerja alat ukur tekanan yang digunakan untuk

mengukur penurunan tekanan pada aliran fluida

1.1.2 Alat Ukur Orifice Meter

1. Dapat menjelaskan prinsip pengukuran laju alir fluida cair didalam pipa

menggunakan Orifice meter

2. Dapat membandingkan hasil pengukuran laju alir dengan alat ukur lain

1.1.3 Alat Ukur Venturi Meter


menggunakan Venturi Meter


1.1.4 Alat Ukur Tabung Pitot


tertutup menggunakan Tabung Pitot


1.2 ALAT dan BAHAN

1. Stop Watch

2. Gelas Ukur

3. Perangkat Modul ( Orifice, Venturi, dan Tabung Pitot )

4. Termometer

5. Air

1.3 PROSEDUR PERCOBAAN

1.3.1 Prosedur Praktikum Orifice Meter

1. Pasang Modul Orifice mater (OM) pada aliran yang akan diukur laju alirnya hubungkan

selang untuk mengukur ∆P sebelum dan sesudah

2. Pompa diaktifkan (On kan), alirkan air ke pipa dimana terpasang (OM) dan atur bukaan

keran utama (KU) sesuai lembaran tugas

3. Tampung air didalam tangki penampung dengan menutup saluran keluarnya (lepaskan

bola penutup dari kaitnya), catat waktu (detik) yang dibutuhkan untuk kenaikan volume

air (liter) didalam tangki dengan stop watch

4. Ukur suhu air

5. Hitung Q

6. Hubungkan pipa dari titik pengukuran sebelum dan sesudah melalui orifice dengan

manometer, baca perbedaan head pada manometer, (kolom H2O atau Hg) untuk mngukur

beda tekanan ∆P

7. Dengan g = 9.8 m/det2, maka dapat dihitung √2gh

8. Karena Q dan A telah diketahui, maka Q/A = V = Co√2gh ; maka dapat dihitung nilai

koefisien orifice Co

1.3.2 Prosedur Praktikum Venturi Meter

1. Pasang Modul Venturi mater (VM) pada aliran yang akan diukur laju alirnya hubungkan


2. Pompa diaktifkan (On kan), alirkan air ke pipa dimana terpasang (VM) dan atur bukaan





4. Ukur suhu air

5. Hitung Q



beda tekanan ∆P

7. Catat debit air yang ditunjukkan oleh instrument lain (Q1)

8. Hitung CV, karena Q dan A telah diketahui, maka Q/A = V = Cv√2gh ; maka dapat

dihitung nilai koefisien orifice Cv.

1.3.3 Prosedur Praktikum Tabung Pitot

1. Pasang Modul Tabung Pitot (TP) pada aliran yang akan diukur laju alirnya hubungkan


2. Pompa diaktifkan (On kan), alirkan air ke pipa dimana terpasang (TP) dan atur bukaan





4. Ukur suhu air

5. Hitung Q



beda tekanan ∆P

7. Dengan g = 9.8 m/det2, maka dapat dihitung √2gh

8. Karena Q dan A telah diketahui, maka Q/A = V = Cp√2gh ; maka dapat dihitung nilai

koefisien orifice Cp

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 TEORI

2.1.1 Dasar Teori

Pengukuran aliran fluida adalah 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, gas

atau steam) yang mengalir melalui suatu titik pengukuran, baik didalam saluran yang tertutup

(pipe) maupun saluran terbuka (open channel). Kuantitas yang ditentukan antara lain ; laju aliran

volume (volume flow rate), laju aliran massa (mass flow rate), kecepatan aliran (flow velocity).

Instrumen untuk melakukan pengukuran kuantitas aliran fluida ini disebut flowmeter.

Pengembangan flowmeter ini melalui tahapan yang luas mencakup pengembangan flow sensor,

interaksi sensor dan fluida melalui penggunaan teknik komputasi (computation techniques),

transducers dan hubungannya dengan unit pemprosesan sinyal (signal processing units), serta

penilaian dari keseluruhan sistem di bawah kondisi ideal, kondisi gangguan (disturbed), kasar

(harsh), kondisi berpotensi meledak (explosive conditions) serta pada lokasi laboratorium dan

lapangan (field).

Tabel 2.1 Metode pengukuran laju alir dan instrumen

No Metode Pengukuran Jenis Flowmeter

1 Pengukuran langsung Piston, Oval-gear, Nutating disk,

Rotary-vane type.

2 Perbedaan Tekanan Orifice plate, Ventury tube, Flow

nozzle, Pitot tube.

3 Variable Area Rotameter, Movable vane, weir,

flume.

4 Elektrik Magnetik, Turbin, Elemen.

2.1.2 possitive displacement flowmeter

1. Prinsip kerja

Postive Displacement Flowmeters (PD meters), bekerja berdasarkan pengukuran volume

dari fluida yang sedang mengalir dengan menghitung secara berulang aliran fluida yang

dipisahkan kedalam suatu volume yang diketahui (chamber), selanjutnya dikeluarkan sebagai

volume tetap yang diketahui.

Bentuk dasar dari PD meter adalah suatu chamber yang berfungsi memisahkan atau

menghalangi aliran fluida. Di dalam chamber tersebut terdapat sebuah alat mekanik yaitu

rotating/reciprocating unit yang ditempatkan untuk menciptakan paket volume tetap dari fluida

yang sedang mengalir.

Oleh karena itu, volume dari fluida yang melewati chamber dapat diketahui dengan

menghitung jumlah discreate parcels yang lewat atau setara dengan jumlah putaran dari

rotating / reciprocating. Dengan demikian volume flow rate dapat dihitung dari laju perputaran

alat rotating / reciprocating.

2. Kelebihan dan Kekurangan

Secara umum kelebihan dan kekurangan dari PD flowmeter adalah sebagai berikut:

Kelebihan

Biaya pengadaannya awal : rendah ~ sedang

Dapat digunakan di dalam aliran viscous

Rangeability yang tinggi

Output pembacaan linear

Akurasi sangat bagus

Kekurangan

Biaya pemeliharaan relatif tinggi

Pressure drop relatif tinggi

Tidak sesuai untuk laju alir rendah

Sangat peka pada kerusakan akibat gas, fluida dengan padatan (slugs) dan fluida yang

kotor

Gas (bubbles) didalam fluida signifikan menurunkan akurasi.

3. Jenis-jenis possitive displacement flowmeter

Beberapa jenis positive displacement flowmeter yang tersedia dan digunakan secara luas

di dalam industri proses, antara lain ; nutating disc, rotating valve, oscillating piston, oval gear,

roots (rotating lobe), birotor, rotating impeller, receiprocating piston dan rotating vane.

Perbedaan penamaan hanya didasarkan pada bentuk alat mekanis di dalam chamber, namun

prinsip operasi untuk pengukuran volumetric flow adalah sama.

Gambar 2.1 Jenis – jenis Displacement Flowmeter

2.1.3 Differential Pressure Flowmeter

1. Prinsip kerja

Prinsip operasi Differential Pressure Flowmeters (DP Flowmeters) di dasarkan pada

persamaan Bernoulli yang menguraikan hubungan antara tekanan dan kecepatan pada suatu

aliran fluida.

Alat ini memandu aliran ke dalam suatu penghalang aliran (yang mempunyai lubang

dengan diameter yang berbeda dengan diameter pipa), sehingga menyebabkan perubahan

kecepatan aliran (flow velocity) dan tekanan (pressure) antara sisi upstream dan downstream dari

penghalang. Dengan mengukur perubahan tekanan tersebut, maka kecepatan aliran dapat

dihitung.

Gambar 2.2 Differential Pressure Flowmeters (DP Flowmeters)

2. Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan

Biaya pengadaannya awal : rendah ~ sedang

Dapat digunakan di dalam cakupan luas (hampir semua phase fluida dan kondisi

aliran).

Strukturnya kokoh dan sederhana

Kekurangan

Rugi tekanan (pressure drop) : sedang ~ tinggi

3. Jenis-jenis differential pressure flowmeter

Berbagai jenis primary element yang tersedia dipasaran untuk DP flowmeters antara lain :

orifice plates, venturi tube, flow nozzle, pitot tube, anubar tubes, elbow taps, segmental wedge,

V-Cone dan Dall Tube.

Jenis yang paling banyak digunakan adalah orifice plate, namun element lain

menawarkan beberapa kelebihan untuk aplikasi tertentu. Kelebihan dan kekurangan untuk

berbagai jenis element tersebut dapat dilihat di bawah.

a. Orifice Tube

Suatu plate berlubang dimasukkan ke dalam pipa dan ditempatkan secara tegak lurus

terhadap flow stream. Ketika fluida mengalir melewati orifice plate tersebut maka menyebabkan

peningkatan kecepatan dan penurunan tekanan. Perbedaan tekanan sebelum dan setelah orifice

plate digunakan untuk mengkalkulasi kecepatan aliran (flow velocity).

Gambar 2.3 Orifice Tube

Gambar 2.4 Orifice Tube

b. Ventury Tube

Perubahan di (dalam) area / luas penampang menyebabkan perubahan kecepatan dan

tekanan dari aliran (flow).

Gambar 2.5 Ventury Tube

Secara umum kelebihan dan kekurangan dari penggunaan Venturi Tube, adalah sebagai

berikut :

Kelebihan

Rugi tekanan (pressure loss) permanan relatif rendah dari pada orifice atau flow

nozzle

Dapat digunakan untuk mengukur cairan yang mengandung endapan padatan (solids).

Kekurangan

Tidak tersedia pada ukuran pipa dibawah 6 inches.

Harga relatif mahal.

c. Flow Nozzle

Alat ini terdiri dari bagian yang berbentuk lonceng dengan profile ellips diikuti dengan

leher silindris dan diletakkan di dalam pipa untuk merubah bidang aliran sehingga menghasilkan

penurunan tekanan (pressure drop) untuk digunakan menghitung flow velocity.

Gambar 2.6 Flow Nozzel

Kelebihan

Pressure loss lebih rendah dibandingkan orifice plate.

Dapat digunakan untuk fluida yang mengandung padatan (solids).

Kekurangan

Terbatas pada ukuran pipa di bawah 6 “.

Harga lebih tinggi dibanding dengan orifice.

d. Pitot Tubes

Sebuah probe dengan open tip (pitot tube) dimasukkan ke dalam suatu bidang aliran

(flow), dimana tip tersebut sebagai titik stationary (zero velocity) dari flow. Tekanan nya,

dibandingkan dengan tekanan statis dan digunakan untuk mengkalkulasi kecepatan aliran (flow

velocity) Pitot tabung dapat mengukur flow velocity pada titik pengukuran.

Gambar 2.7 Pitot Tube

Pitot tube jarang digunakan pada process stream tetapi umumnya digunakan pada utilities

streams dimana ketelitian (accuracy) yang tinggi tidaklah diperlukan.

Kelebihan

Tidak ada pressure loss.

Kekurangan

Akurasi kurang

Tidak direkomendasikan untuk fluida yang kotor dan lengket

Sensitif pada gangguan pada hulu (upstream)

e. Annubar tubes

Gambar 2.8 Annubar Tubes

Gambar 2.9 Jenis-jenis differential pressure flowmeter

2.1.3 Variable Area Flowmeter

Prinsip operasi dari rotameter (variable area meters) didasarkan pada pelampung (float)

yang berfungsi sebagai penghalang aliran, pelampung tersebut akan melayang dalam suatu

tabung yang mempunyai luas penampang tidak konstan. Luas penampang tabung berubah

tergantung ketinggiannya (semakin tinggi semakin besar).

Posisi pelampung akan menyatakan harga aliran fluida yang mengenainya. Pada posisi

tersebut pada pelampung akan terjadi keseimbangan gaya, yaitu keseimbangan antara berat

pelampung dengan gaya tarik aliran yang mengenainya dan gaya apung pelampung.

Gambar 30 Rotameter

Gambar 31 Kelebihan dan kekurangan Rotameter

2.2 Jenis-jenis variable area flowmeter

a. Rotameter

Gambar 2.2.1 Rotameter

b. Movable Area Vane

Gambar 2.2.2 Movable Area Vane

c. Weir, flume

Gambar 2.2.3 Weir, flume

2.3 MANOMETER

Manometer adalah alat ukur tekanan dan manometer tertua adalah manometer kolom

cairan. Alat ukur ini sangat sederhana, pengamatan dapat dilakukan langsung dan cukup teliti

pada beberapa daerah pengukuran. Manometer kolom cairan biasanya digunakan untuk

pengukuran tekanan yang tidak terlalu tinggi (mendekati tekanan atmosfir).

Fungsi Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi untuk

mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan.

Gambar 2.3.1 Ilustrasi Skema Manometer Kolom Cairan

2.4 Magnetic Meters

Prinsip kerja flowmeter jenis ini didasarkan pada hukum induksi elektromagnetik

(Faraday’s Low), yaitu bila suatu fluida konduktif elektrik melewati pipa tranducer, maka fluida

akan bekerja sebagai konduktor yang bergerak memotong medan magnet yang dibangkitkan oleh

kumparan magnetic dari transducer, sehingga timbul tengangan listrik induksi. Hubungan ini

dapat dinyatakan sebagai :

e = B . l . v

Dimana :

e = tegangan listrik induksi

B = rapat fluksi medan magnet

L = panjang konduktor (diameter dalam pipa)

V = kecepatan konduktor (laju aliran)

Gambar 2.4.1a Gambar 2.4.1b

Kelebihan

• Pressure drop minimum, oleh karena penghalang yang minimum pada lintasan flow.

• Biaya maintenance rendah sebab tidak ada moving parts.

• Linearitas yang tinggi.

• Dapat digunakan untuk mengukur fluida yang korosif dan slurry.

• Pengukuran tidak dipengaruhi oleh viscosity, density, temperature dan pressure.

• Dapat mengukur aliran fluida jenis turbulent atau laminar.

Kekurangan

• Dalam banyak kasus, persyaratan electrical conductivity dari fluida yang ditetapkan pabrik (0.1

– 20 micromhos).

• Zero drifting pada kondisi tidak ada flow atau low flow _ problem ini pada disain baru

ditingkatkan dengan memotong (cut-off) low flow.

BAB III DATA PENGAMATAN

3.1 Data Pengamatan pada Orrifice meterTabel 3.1.1 Data Pengamata pada orifice meter untuk bukaan katup ¼

Bukaan katup

Waktu (t)/detik

Volume air (L) u .10−3 Debit

(Q)Tekanan (Kg/cm2 ¿ ∆ P

P1 P2 P3 P4¼ 3.48 5 3.80 1.44 0.9 0.8 - - 0.1¼ 3.38 4 3.11 1.18 0.8 - - 0.75 0.05¼ 5.57 4 1.85 0.7 - - 0.7 0.75 0.05

2.92 1.10 0.06

Documents

instumen laju alir