FLOWMETER

A. TUJUANTujuan dari pelaksanaan praktikum ini adalah memahami pengoprasian alat flowmeter dan menentukan perbandimgn laju alir (Q) dan pressure drop (h).

B. PERINCIAN KERJA Pengukuran laju alir dalam pipa apermukaan halus 10 mm. Pengukuran laju alir dalam pipa permukaan halus 17 mm. Pengukuran laju alir dalam pipa permukaan kasar 17 mm. Pengukuran laju alir dalam pipa elbow sudut45o. Pengukuran laju alir dalam pitot static tube. Pengukuran laju alir dalam venturi meter. Pengukuran laju alir dalam orifice meter.C. ALAT YANG DIGUNAKAN Instrument Flowmeter Stopwatch Pressure Indicator

D. DASAR TEORIFlowmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa atau lajualiran volumetrik cairan atau gas. Sebelum menetapkan flowmeter, juga dianjurkan untuk menentukan apakah aliran informasi akan lebih berguna jika disajikan dalam unit massa atau volumetrik. Ketika mengukur aliran bahan yang mempunyai tekanan, aliran volumetrik tidak terlalu berarti, kecuali kepadatan adalah konstan. Ketika kecepatan (volumetric aliran) dari cairan mampat diukur, faktor gelembung udara akan menyebabkan kesalahan, karena itu, udara dan gas harus dipindahkan sebelum mencapai fluida meter. (Noor Yudha Priyantini, 2010). Tidak semua fluida yang berpindah dinamakan fluida bergerak. Yang dimaksud fluida bergerak adalah jika fluida tersebut bergerak lurus terhadap sekitar. Aliran fluida dikatakan aliran garis lurus apabila aliran fluida yang mengalir mengikuti suatu garis (lurus melengkung) yang jelas ujung pangkalnya. Aliran garis lurus juga disebut aliran berlapis atau aliran laminar (laminar flow). Kecepatan- kecepatan partikel di tiap titik pada garis arus, searah dengan garis singgung di titik itu. Dengan demikian garis arus tidak pernah berpotongan. Pada fluida yang tak termampatkan, hasil kali antara kelajuan aliran fluida dan luas penampangnya selalu tetap. Jadi A.v = konstan, atau disebut debit (Q). Debit adalah volume fluida ( m3 ) yang mengalir melewati suatu penampang dalamm selang waktu tertentu. Dirumuskan dengan persamaan berikut:Q = V/ t. ..(2.1)

Keterangan : Q = debit ( m3 / s ) : V = volume fluida ( m3 ) : t = waktu fluida mengalir (s)(Fathor Rohman, 2009) Sistem kontrol fluida adalah sebuah alat yang dapat mengatur jumlah debit air yang akan dikeluarkan. Dengan sistem digital, sistem kontrol ini dirancang untuk mempermudah dalam pengemasan atau penakaran cairan dengan batas keluaran yang ditentukan. Rancangan alat ini berupa perangkat keras dimana perangkat yang satu dengan yang lainya berhubungan dan saling mendukung, adapun perangkat keras tersebut terdiri dari Mikrokontroler, piringan derajat, optocoupler, water meter termodivikasi, solenoid, pompa air dan LCD karakter. Sedangkan perangkat lunaknya berupa program pada mikrokontroler dengan menggunakan bahasa pemrograman assembly sehingga dapat mengontrol perangkat tersebut baik berupa input maupun output.Pengukuran aliran pada saluran terbuka dilakukan dengan menggunakanweir.Weir adalah sebuah obstruksi yang dilalui cairan di dalam sebuah aliran terbuka. Weir merupakandampenahan dimana cairan ditampung ke dalamnya dan cairan dalam weir merupakan laju aliran. Istilah beda permukaan bending biasanya diartikan tinggi cairan diatas ambang bendungan tepat di hulu dimana pengisian bending diberitandaH yang dinyatakan dalam meter.Weir mempunyai bentuk bermacam-macam yaitu segiempat (rectangular), segitiga (V-notch) dan trapesium (cipoletti). Weir segiempat merupakan salah satu bentuk weir yang sudahlamadigunakan karena bentuknya sederhana, konstruksinya mudah dan akurat. Weir trapesium merupakan benutuk weir yang cukup banyak digunakan. Aliran fluida proposional dengan lebar dibawah cekungan weir trapesium. Weir segitiga mempunyai jangkauan kapasitas yang lebih besar dan praktis dibandingkan dengan bentuk weir lainnya. Kalau sudut dariweirsegitiga sama dengan,sepertiditunjukan padagambardibawah ini.Prinsip kerjanya adalahpengukuran aliran pada saluran terbuka menggunakan weir (bendungan) dilengakpi dengan Vernier Height Gauge (pengukur perubahan ketinggian ) yang mempunyai suatuscale line(garis pembacaan). Mula mula posisi ujung Vernier Height Gauge tepat diatas permukaan aliran fluida dan scale line nya menunjukkan angka nol. Ketika aliran suatu fluida melalui weir mengalami peningkatan laju, maka ketinggian dari fluida tersebut meningkat. Ketinggian dari fluida akan terbaca pada Vernier Height Gauge sehingga laju alir dari suatu fluida sebanding dengan ketinggian dari Vernier Height Gauge dengan beberapa faktor pembanding seperti kemiringan bukaan weir dan panjang puncak weir.Weir hanya dapat digunakan apabila liquida mengalir dalam channel terbuka, tidak dapat digunakan untuk liquida dalampipa. Perhitungan pada aliran terbuka lebih rumit dari pada aliran dalam pipa dikarenakan:

Bentuk penampang yang tidak teratur (terutama sungai) Sulit menentukan kekasaran (sungai berbatu sedangkan pipa tembaga licin) Kesulitan pengumpulan data di lapangan.

Untuk menghitung perbedaan head turun, maka digunakan turunan dari persamaan Bernouli sebagai berikut;

Q=laju alirCd=coefisien discharge (Cd = 0.98A0=Luas Throat atau venturyA1=Luas pipa keluaranh=head turung=gravitasi

a. PengukurankuantitasPengukuraninimemberikanpetunjuk yang sebandingdengankuantitas total yang telahmengalirdalamwaktutertentu.Pengukurankuantitasdiklasifikasikanmenurut :a. Pengukurgravimetriataupengukuranberatb. Pengukurvolumetriuntukcairanc. Pengukurvolumetriuntuk gas

b. PengukuranlajualiranLajualiranQ merupakanfungsiluaspipaAdankecepatanV daricairan yang mengalirlewatpipa, yakni:Q=A.V......................................................................................(1.1)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..................................................................................(1.2)dimana K adalah konstanta untuk pipa tertentu dan menggambarkan hubungan antara kecepatan rata-rata sebenarnya dan kecepatan terukur.

c. Pengukuran metoda diferensial tekananPada 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 dimusnahkan (Hukum kekekalan energi), maka kenaikan energi kinetis ini diperoleh dari energi tekanan yang berubah.

Kecepatan kritis dinamakan juga angka Reynold, dituliskan tanpadimensidi mana : D = dimensi penampang arus fluida, biasanya diameter = kerapatan fluidaV = kecepatan fluida = kecepatan absolut fluidaBatas kecepatan kritis untuk pipa biasanya berada diantara 2000 sampai 2300.

VenturimeterBagian dari venturimeter yaitu : Bagian pertama pipa yang berbentuk kerucut dengan diameternya mengecil Bagian kedua pipa dengan diameter tertentu. Pada bagian ketiga pipa berbentuk kerucut dengan diameter membesar.

Dengan menggunakan persamaan Bernouli:

..................................................................(1.3)maka untuk venturimeter berlaku persamaan :

.................................................................(1.4)Dengan :Q: Debit Aliran, ft3/detCv: Koefisien Discharger VenturimeterA1: Luas Penampang Pipa, ft2A2: Luas Penampang Nozzle,ft2: Berat Jenis Fluida, lbm/ft3gc: Konstanta Gravitasi, 32,174 lbm ft/lbf detp: Penurunan Tekanan, lbf/ft2h: Beda Tinggi Fluida pada Manometer

OrificeOrifice terdiri dari dua buah pipa dengan diameter sama yang dihubungkan oleh sebuah plat berlubang kecil atau disebut orifice yang terpasang secara konsentris.Untuk Orificemeter berlaku persamaan :

...................................................................(1.5)Dengan :Q: Debit Aliran, ft3/detCv: Koefisien Discharger VenturimeterA1: Luas Penampang Pipa, ft2A2: Luas Penampang Nozzle,ft2: Berat Jenis Fluida, lbm/ft3gc: Konstanta Gravitasi, 32,174 lbm ft/lbf detp: Penurunan Tekanan, lbf/ft2h: Beda Tinggi Fluida pada Manometer

E. PROSEDUR PERCOBAAN

1) Menyambungkan dua kabel kontak pada saklar yang disediakan.2) Menekan tombol on pada alat flowmeter.3) Dipersiapkan pipa yang akan digunakan yaitu flowmeter dengan : 10 mm smooth bore pipe. 17 mm smooth bore pipe. 17 mm artfical roughened pipe. 45o Elbow. Pitot Static Tube. Venture Meter. Orifice Meter.4) Membuka semua katub dan Nyalakan alat Pompa flowmeter hingga fluida mengalir pada pipa untuk menghilangkan gelembung. Kecepatan aliran fluida diatur melalui katup yang terdapat pada pompa.5) Memasang selang pengukur beda tekanan Harus diperhatikan cara pemasangan selang sebab jika terbalik akan menghasilkan (-) pada alat ukur laju alir.6) Menutup semua katub terkecuali pipa yang akan di ukur beda tekanan, aliran fluida yang mengalir dalam pipa yang dinginkan.7) Setelah fluida mengalir dengan kecepatan tertentu, maka diukur beda tekanan pada elektrik (mm H2O) 8) Setelah itu, beralih ke plug pada bak penampungan sehingga dapat diukur volume dan waktu nya. 9) Setelah itu, laju fluida diperbesar dengan memutar katup hingga terjadi perubahan beda tekanan.

10) Dan diukur kembali volume dan waktunya.11) Percobaan di lakukan secara berturut-turut hingga di peroleh 5 data pada masing-masing pipa yang telah di tentukan.12) Untuk menonaktifkan instrument flowmeter maka terlebih dahulu tombol on/off pada alat harus di tekan terlebih dahulu kemudian memutar keran laju alir kea rah kanan untuk menutup.13) Setelah itu kabel kontak boleh di cabut pada colokan listrik.

F. DATA PENGAMATANData data perolehan pada analisa laju alir fluida pada pipa:10 mm smooth bore pipe. L( 1 meter )

NOV (LITER)WAKTU (S)HEAD (mmH2O)

110132255

210105520,23

31047875,43

410401104,06

510351460,2

17 mm smooth bore pipe. L( 1 meter )

NOV (LITER)WAKTU (S)HEAD (mmH2O)

11028181,06

21027215,83

31021330,19

41017469,4

51015548,08

17 mm artfical roughened pipe.L ( 1 meter )

NOV (LITER)WAKTU (S)HEAD (mmH2O)

110158155,13

210144231,17

310123300,14

410109458,23

510105521,08

45o Elbow. d ( 25 mm )

NOV (LITER)WAKTU (S)HEAD (mmH2O)

110361,63

210323,21

310295,03

410287,52

510259,08

Pitot Static Tube.d ( 24 mm )

NOV (LITER)WAKTU (S)HEAD (mmH2O)

110583,22

210466,2

310428,7

4103712,74

5103214,32

Venture Meter. Cd ( 0.98 ), D1 ( 18 mm), D2 ( 39 mm)

NOV (LITER)WAKTU (S)HEAD (mmH2O)

11012412,13

21011416,67

31011120,31

41010329,11

5105534,42

Orifice Meter. Cd ( 0.6 ), D1 ( 18 mm), D2 ( 39 mm )NOV (LITER)WAKTU (S)HEAD (mmH2O)

11012813,05

21011618,26

31011324,26

41010733,64

51010338,44

G. PERHITUNGANDari beberapa data dapat diambil satu acuan perhitungan sebagai metode perolehan hasil perhitungan :1) Mencari volume dalam m3 dalam 10 mm smooth bore pipePercobaan pertama.

V (m^3)

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

m3

2) Mencari Laju (Q) dalam m3/s dalam 10 mm smooth bore pipe. Q (m^3/s)

7,57576E-05

9,52381E-05

0,000212766

0,00025

0,000285714

Percobaan pertama.

7,57576E-05 m3

3) Mencari Kecepatan ( u ) dalam 10 mm smooth bore pipe. Percobaan pertama.

u = 0.9645755413 m/s

U

0,964575413

1,21260909

2,709020308

3,183098862

3,637827271

4) Mencari h (head lose) harus dalam m H2O, jadi dika diketahui 255 mm H2O pada percobaan pertama untuk 10 mm smooth bore pipe.

Head (mH2O)

0,255

0,52023

0,87543

1,10406

1,4602

5) Untuk logaritma kecepatan (U)Percobaan pertama. log u

-0,01566381

0,08372082

0,432812261

0,502850127

0,560842074

0,964575413 -0,01566381

6) Untuk logaritma head lose (H)log H

-0,59346

-0,2838

-0,05778

0,042993

0,164412

-0,59346

7) Mencari bilangan renold (Re) pada percobaan pertama pada 10 mm smooth bore pipe.

8370,83706

Diperoleh data Reynold :Re

8370,83706

10523,33802

23509,58493

27623,7623

31570,01405

8) Mencari Faktor Gesek (f) pada percobaan pertama pada 10 mm smooth bore pipe.

f = 0,033036563 F

0,033036563

0,031199577

0,025519716

0,024511302

0,023706552

9) Mencari head lose calculated ( h clc ) pada percobaan pertama pada 10 mm smooth bore pipe.

0,156663647h calc

0,156663647

0,233825213

0,954555887

1,265807391

1,599018669

Berdasarkan perhitungan di atas dapat di terapkan juga pada pipa selanjutnya yakni: 17 mm smooth bore pipe. 17 mm artfical roughened pipe.10) Mencari Q dan U pada pipa 450 Elbow sama dengan prosedur di atas!Selanjutnya mencari K pada pipa 450 Elbow Percobaan pertama!.

K

0,099869162

0,155397415

0,199987468

0,278722933

0,268290112

11) Rumus Mencari U teori pada pitot static tube. Pada Percobaan pertama.

U teori

0,25134916

0,348774999

0,413151304

0,499958798

0,530055091

12) Mencari Q teori berdasarkan pada percobaan pertama dengan pipa pitot static tube.

Q teori Q teori 0,000452389) x (0,25134916)Q teori = 0,000114Q teori

0,000114

0,000158

0,000187

0,000226

0,00024

13) Mencari Error berdasarkan pada percobaan pertama dengan venturi meter.

Error

35%

40%

44%

50%

13%

14) Untuk mencari Q teori pada pipa Venturi meter dan orifice meter di gunakan rumus berikut.

0,000124516

Perhitungan di atas merupakan hasil dari percobaan pertama pada Venturi meter.Q teori

0,000124516

0,00014597

0,00016112

0,000192893

0,000209749