Makalah Venturi Orifice Fix

 

BAB I PENDAHULUAN

1.1. 

Latar Belakang

Dalam pabrik-pabrik pengolahan diperlengkapi dengan berbagai macam alat pengo pengoper perasia asian. n. Setiap Setiap peralat peralatan an saling saling menduk mendukung ung antar antar satu satu peralat peralatan an dengan den gan peralat peralatan an yang yang lainny lainnya. a. Untuk Untuk mencap mencapai ai hasil hasil yang yang diingin diinginkan kan maka maka diperlukan peralatan pendukung. Salah satu pendukung yang penting dalam suatu  pabrik adalah peralatan instrumen pabrik. Peralatan Perala tan instrumen merupakan me rupakan bagian dari dari kele keleng ngka kapa pan n

kete keterp rpas asan anga gan n

pera perala lata tan n

ya yang ng da dapa patt

di digu guna naka kan n

un untu tuk  k 

mengetahui menge tahui dan memperoleh memperoleh sesuatu yang dikehendaki dikehendaki dari suatu kegiatan kerja  peralatan mekanik. Salah satu peralatan instrumen yang penting adalah alat ukur. Penggunaan alat ukur dalam pabrik sangat banyak digunakan, ini bertujuan untuk  menjaga hasil yang dibutuhkan, sehingga perlu adanya pemeliharan dari alat-alat ukur tersebut. Alat-alat ukur instrumen instrumen yang dipergunakan dipergunakan untuk mengukur mengukur dan menunjukkan besaran suatu fluida disebut dengan alat ukur fluida.

 

1.3 Rumusan Masalah

a. Penger Pengertian tian alat ukur ukur vent venturi uri dan dan orifi orifice ce meter meter   b. !agaimana persamaan dalam pengukuran laju alir dengan venturi dan orifice c. Apa saja jenis-jen jenis-jenis is alat ukur venturimeter venturimeter dan orifice orifice meter d. !agaim !agaimana ana prins prinsip ip kerja kerja dari dari venturi venturi dan dan orifice orifice e. !agaim !agaimana ana pene penerap rapan an dari dari ventu venturi ri dan dan orifice orifice  1.2 Tujuan Tujuan

a. "engetahui "engetahui pengertian pengertian dari dari alat alat ukur ukur venturi venturi dan dan orifice orifice meter. meter.  b. "engetahui persamaan yang digunakan dalam dalam pengukuran venturi dan orifice meter. c. "engertahui "engertahui jenis-jenis jenis-jenis alat ukur venturimeter venturimeter dan orifice. orifice. d. "engetahui "engetahui prinsif prinsif kerja kerja dari venturimeter venturimeter dan orificem orificemeter eter.. e. "engetahui "engetahui aplikasi aplikasi dalam dalam penguku pengukuran ran venturi venturi dan orife orife meter. meter. BAB II

#

 

PEMBAHAAN

2.1

!entur" !entur" Meter

2.1.1 #engert"an !entur"

$enturimeter adalah sebuah alat yang bernama pipa venturi. Pipa venturi merupakan sebuah pipa yang memiliki penampang bagian tengahnya lebih sempit dan diletak diletakkan kan mendat mendatar ar dengan dengan dileng dilengkap kapii dengan dengan pipa pipa pengen pengendal dalii untuk  untuk  meng me nget etah ahui ui perm permuk ukaa aan n air air yang ang ad adaa se sehi hing ngga ga be besa sarn rny ya te teka kana nan n da dapa patt diperhitungkan. Dalam pipa venturi ini luas penampang pipa bagian tepi memiliki  penampang yang lebih luas daripada bagian tengahnya atau diameter pipa bagian tepi lebih besar daripada bagian tengahnya. %at cair dialirkan melalui pipa yang  penampangnya lebih besar lalu akan mengalir melalui pipa yang memiliki  penampang yang lebih sempit, dengan demikian, maka akan terjadi perubahan kecepatan.

$am%ar 1. $enturimeter 

Untu Un tuk k sebua sebuah h ve vent ntur urim imete eterr terte tertent ntu u da dan n siste sistem m mano manome meter ter te tert rten entu tu,, kecepatan aliran yang dapat diukur adalah tetap sehingga jika kecepatan aliran  berubah maka diameter throatnya dapat diperbesar untuk memberikan pembacaan yang akurat atau diperkecil untuk mengakomodasi kecepatan aliran maksimum yang baru.

Untuk $enturi $enturi "eter ini dapat dibagi & bagian utama yaitu '

(

 

a. !agian ian )nlet  

!agian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti

diameter pipa atau cerobong aliran. *ubang tekanan a+al ditempatkan  pada bagian ini.  b. )nlet one !agian !ag ian yang yang berben berbentuk tuk seperti seperti kerucu kerucut, t, yang yang berfun berfungsi gsi untuk  untuk  menaikkan tekanan fluida. c. hro roat at l leh eher er// !agi !a gian an tem tempat pat peng pengam ambi bila lan n be beda da te teka kana nan n ak akhi hirr ba bagi gian an in inii  berbentuk bulat datar. 0al ini dimaksudkan agar tidak mengurangi atau menambah kecepatan dari aliran yang keluar dari inlet cone. cone.

Pada $enturi meter ini fluida masuk melalui bagian inlet dan diteruskan ke  bagian outlet cone. cone. Pada bagian inlet ini ditempatkan ditempatkan titik pengambilan pengambilan tekanan a+al a+ al.. Pada Pada ba bagi gian an in inlet let cone cone fluida akan mengalami penurunan tekanan yang disebabkan oleh bagian inlet cone yang berbentuk kerucut atau semakin mengecil kebagian kebag ian throat. 1emudian 1emudian fluida masuk kebagian th thro roat at inilah tempat-tempa tempat-tempatt  pengambilan tekanan akhir dimana throat ini berbentuk bulat datar. *alu fluida akan mele+ati bagian akhir dari venturi meter yaitu outlet cone. cone. Outlet cone ini  berbentuk kerucut dimana bagian kecil berada pada throat , dan pada Outlet cone ini tekanan kembali normal. 2ikaa ali 2ik aliran ran melalui melalui ventur venturii meter meter itu benarbenar-ben benar ar tanpa tanpa geseka gesekan, n, maka maka tekanan fluida yang meninggalkan meter tentulah sama persis dengan fluida yang memasuk mem asukii meteran meteran dan keberad keberadaan aan meteran meteran dalam dalam jalur jalur terseb tersebut ut tidak tidak akan akan menyebabkan kehilangan tekanan yang bersifat permanen dalam tekanan. Penurunan tekanan pada inlet cone akan dipulihkan dengan sempurna pada outlet out let cone. cone. 3esekan tidak dapat ditiadakan dan juga kehilangan tekanan yang  permanen dalam sebuah meteran yang dirancangan dengan tepat. Alat ukur venturi dimasukkan ke dalam aliran cairan, yang rapat massanya 4. Alat lat ini ini terd terdir irii dari dari pipa pipa se sepe pert rtii di tu tunj njuk ukka kan n pa pada da ga gamb mbar ar di ba ba+a +ah. h.

&

 

Penampang pipa di bagian pinggir yang lebar adalah A# sedangkan penampang  pipa di bagian penyempit adalah A(. Perhatikan titik #/ dan (/ pada gambar. Di titik #/ kecepatan aliran adalah v#, luas penampang A# ,sedangkan Di titik (/ kecepatan aliran adalah v( , luas penampang A(.Perbedaan ketinggian #/ dan (/ adalah sama dengan 5 atau h#6h(. Alat pipa/ dilengkapi pipa U yang diisi dengan cairan yang rapat massanya 47 misal air raksa/.

#. #

 

$am%ar 2.venturimeter dengan manometer 

$am%ar 3. "engukur kecepetan aliran fluida dalam pipa

8

 

Kecepatan aliran zat cair dalam pipa dirumuskan :

$am%ar &. persamaan venturimeter dengan manometer 

2.1. 2.1.2 2

'e 'en" n"s( s('e 'en" n"ss )ent )entur ur"" mete meterr

 !e !entur"meter ntur"meter Tan#a Tan#a Man*meter Prin Prinsi sip p ke kerja rja ve vent ntur urim imete eterr tanp tanpaa mano manome meter ter in inii be berd rdasa asark rkan an pa pada da Asas !ernoulli yang berbunyi 9Pada pipa mendatar 0ori:ontal/, tekanan fluida yang  paling besar adalah pada bagian kelajuan alirnya paling kecil, dan tekanan paling kecil adalah pada bagian kelajuan alirnya paling besar;.

P1 A1

v2

P2 A2

v1

  $am%ar +. $enturi tanpa manometer 

Air dengan massa jenis ρ  menga mengalir lir memasuki memasuki pipa berpenam berpenampang pang besar  besar  dengan den gan kecepa kecepatan tan v# men menuju uju pipa pipa berpen berpenamp ampang ang kecil kecil dengan dengan kecepat kecepatan an v( <

 

dimana v( > v#. 1ecepatan fluida mengalir pada pipa sebelah kanan, maka tekanan  pada pipa sebelah kiri lebih besar. Perbedaan tekanan fluida di dua dua tempat tersebut diukur diu kur oleh oleh manome manometer ter yang yang diisi diisi dengan dengan fluida fluida dengan dengan massa massa jenis jenis 47 dan manometer menunjukkan bah+a perbedaan ketinggian permukaan fluida di kedua sisi adalah adalah 0. er erjad jadii perbed perbedaan aan ketingg ketinggian ian air h/ pada pada kedua kedua pipa pipa vertik vertikal. al. Dalam hal hal ini berlaku h# 6 h( sehingga ρ g h# 6 ρ g h(.

!erlaku persamaan !ernoulli sebagai berikut.  p# = > ρ v#( = ρ g h#  

6

p( = > ρ v(( = ρ g h(

 p# = > ρ v#(

6

p( = > ρ v(( 

 p# − p(

6

> ρ v(( −  > ρ v#(

?p

6

> ρ v(( −  v#(/

6

> ρ v(( −  v#(/

6

> v(( −  v#(/

ρ g

gh

h

untuk unt uk menentu menentukan kan laju aliran :at cair cair pada pada pipa pipa di atas. atas. "enggu "enggunak nakan an  persamaan efek venturi yang telah diturunkan sebelumnya. sebelumnya.

2ika hendak mencari laju aliran :at cair di penampang besar v #/. 1ita gantikan v( pada persamaan # dengan v( pada persamaan (.

@

 

2ika perbedaan massa jenis fluida sangat kecil, maka bisa menggunakan  persamaan ini untuk menentukan perbedaan tekanan pada ketinggian yang  berbeda.  

!entur"meter Dengan Man*meter

v1

v2

P1

P2

r

$am%ar ,. $enturi dengan manometer 

$enturimeter $e nturimeter dengan manometer adalah aplikasi gabungan antara venturimeter  dan tabung pitot. ungsinya untuk mengukur laju fluida. Air dengan massa jenis ρ mengalir memasuki pipa pipa berpenampang besar besar dengan kecepatan v#

B

 

menuju pipa berpenampang kecil dengan kecepatan v ( dimana v(  > v #. 1ecepatan fluida mengalir pada pipa sebelah kanan, maka tekanan pada pipa sebelah kiri lebih besar, terjadi terjadi perbedaan ketinggian ketinggian h/ raksa dengan massa jenis ρr  pada kedua pipa manometer. Dalam hal ini berlaku h # 6 h( sehingga ρ g h# 6 ρ g h(. !erlaku persamaan !ernoulli sebagai berikut.  p# = > ρ v#( = ρ g h# 

6

p( = > ρ v(( = ρ g h(

 p# = > ρ v#(

6

p( = > ρ v(( 

 p# − p(

6

> ρ v(( −  > ρ v#(

?P

6

> ρ v(( −  v#(/

ρr − ρ/ g h

6

> ρ v(( −  v#(/

Dengan Den gan menggun menggunaka akan n persama persamaan an kontinui kontinuitas tas

A#.v#

6

A(.v( untuk 

mendapatkan hubungan antara v( dan v#, maka v# dapat dihitung. 2.1.3 -ele%"han an -ekurangan !entur" 2.1.3.1 -ele%"han

C ugi tekanan pressure loss/ permanen relatif rendah dari pada orifice atau flo+ no::le C Dapat digunakan untuk mengukur cairan yang mengandung endapan padatan solids/.

2.1.3.2 -ekurangan C idak tersedia pada ukuran pipa diba+ah @ inches.

C 0arga relatif mahal

2.1.& Pr"ns"# -erja !entur" Meter

 

luida luida yang mengalir mengalir dalam pipa mempunyai mempunyai massa jenis 4. 1ecepatan 1ecepatan

fluida mengalir pada pipa sebelah kanan, maka tekanan pada pipa sebelah kiri lebi lebih h be besa sar. r. Perb Perbed edaa aan n teka tekana nan n fl flui uida da di du duaa tempa tempatt te terse rsebu butt di diuk ukur ur ol oleh eh manome man ometer ter yang yang diisi diisi dengan dengan fluida fluida dengan dengan massa massa jenis jenis 47 dan manome manometer  ter  E

 

menunjukkan bah+a perbedaan ketinggian permukaan fluida di kedua sisi adalah 0.  *ubang yang menuju ke kaki kanan manometer, tegak lurus dengan aliran udara. 1arenanya, laju aliran udara yang le+at di lubang ini bagian tengah/  berkurang dan udara berhenti ketika tiba di titik ti tik (. Dalam hal ini, v( 6 5. ekanan  pada kaki kanan manometer sama dengan tekanan udara di titik ( P(/. 1etinggian titik # dan titik ( hampir sama perbedaannya tidak terlalu besar/ sehingga sehing ga bisa diabaikan. diabaikan. "engingat, "engingat, tabung pitot juga dirancang dirancang menggunak menggunakan an  prinsip efek venturi. "irip seperti venturimeter, per perbedaannya bedaannya adalah tabung pitot ini dipakai untuk mengukur laju gas atau udara. "aka dari itu, teta tetap p menggunakan  persamaan efek venturi. (.#.< Penerapan 0ukum !ernoulli Pene Pe nera ra#a #an n Huku Hukum m Bern Bern*u *ull" ll"// mem memper perhat hatika ikan n gambar gambar di ba+ah ba+ah ini.

Suatu fluida bergerak dari titik A yang ketinggiannya h# dari permukaan tanah ke titik ! yang ketinggianny ketinggiannyaa h( dari permukaan tanah. "isalnya, pada benda yang  jatuh dari ketinggian tertentu dan pada anak panah yang lepas dari busurnya. 0ukum 1ekekalan Fnergi "ekanik juga berlaku pada fluida yang bergerak, pada gambar.

$am%ar 0.penerapan hokum bernouli

luida bergerak luida  bergerak dalam pipa yang ketinggian dan dan luas penampangnya yang  berbeda. luida  berbeda.  luida naik  naik dari ketinggian h# ke h( dan kecepatannya berubah dari v# ke v(.

G

 

Di ujung pipa satu, mengalir air dengan volume H$, bila kerapatan air adalah 4 maka massa pada volume tersebut adalah Hm 6 H$4. enaga potensial yang dimiliki massa adalah U 6 Hmgh. luida tak luida tak termampatkan maka pada ujung yang lainnya keluar air dengan volume yang sama dan massa yang sama. Ujung kedua memili mem iliki ki keting ketinggia gian n yang yang berbed berbedaa dengan dengan ujung ujung pertama pertama.. Dengan Dengan demiki demikian, an, tenaga potensialnya potensialnya berbeda meskipun meskipun massanya massanya sama. 2ika massa Hm bergerak  bergerak  dari ujung # ke ujung ( maka massa mengalami perubahan tenaga potensial sebesar,

Perubahan tenaga kinetik massa'

Saat fluida di fluida di ujung kiri fluida mendapat tekanan P # dar i fluida di fluida di sebelah kirinya, gaya yang diberikan oleh fluida di fluida di sebelah kirinya adalah #6 P#A#. 1erja yang dilakukan oleh gaya ini adalah'

Pada saat yang sama fluida di bagian kanan memberi tekanan kepada fluida ke arah arah kiri kiri.. !esa !esarny rnyaa gaya gaya ka kare rena na teka tekana nan n in inii ad adala alah h (6 -P(A(. 1erja 1erja ya yang ng dilakukan gaya ini.

1erja total yang dilakukan gaya di sebelah kiri dan sebelah kanan ini adalah'

#5

 

!erikut teorema kerja dan energi'

Setelah dimasukan akan diperoleh'

membagi kedua ruas dengan H$ maka diperoleh'

kita bisa mengubah persamaan tersebut menjadi'

Secara lengkap, 0ukum !ernoulli menyatakan menyatakan bah+a jumlah tekanan, energi kinetik per satuan volume, dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama di setiap titik sepanjang aliran fluida ideal. Persamaan Persamaan matematisnya, matematisnya, dituliskan sebagai berikut.  p   p   )2  gh  gh 4k*nstan  4k*nstan

atau

##

 

dengan' p dengan'  p 6  6 tekanan IJm(/, v 6 kecepatan aliran fluida mJs/,  g  6  6 percepatan gravitasi mJs(/, h 6 ketinggian pipa dari tanah m/, dan 4 6 massa jenis fluida. 0ukum !ernoulli diterapkan dalam berbagai peralatan yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari. !erikut uraian mengenai cara kerja beberapa alat yang menerapkan 0ukum !ernoulli.

Alat ukur venturi venturimeter/ dipasang dalam suatu pipa aliran untuk  mengukur laju aliran suatu :at cair. Suatu :at cair dengan massa jenis 4 mengalir  melalui sebuah pipa dengan luas penampang penampang A  A# pada daerah #/. Pada daerah (/, luas penampang mengecil menjadi A menjadi A(. Suatu tabung manometer pipa U/ berisi :at cair lain raksa/ dengan massa jenis 47 dipasang pada pipa. Perhatikan $am%ar 5. 1ecepatan aliran :at cair di dalam pipa dapat diukur dengan persamaan.

#(

 

$am%ar 5. Penampang pipa menyempit di ( sehingga tekanan di bagian pipa

sempit lebih kecil dan fluida bergerak lebih lambat. 2.1., Penera#an Alat Ukur !entur" Meter

#/ $enturimeter nturimeter biasa digunakan digunakan untuk untuk pengaturan pengaturan aliran aliran bensin dalam dalam sistem  pengapian pada kendaraan bemotor. bemotor. (/ Digunakan Digunakan untuk untuk menguk mengukur ur debit debit dalam dalam pipa. pipa. &/ Sekarang Sekarang juga digunak digunakan an untuk untuk menghitung menghitung kecepata kecepatan n darah dalam dalam Arteri. Arteri. 8/ "enghitung "enghitung laju alir alir suatu suatu fluida fluida dalam dalam sebuah sebuah tabung. tabung.

2.2 6r"7"8e Meter

2.2.1 Pengert"an 6r"7"8e

Krifice adalah salah satu alat yang digunakan untuk menguk mengukur ur laju aliran volume vol ume atau massa fluida fluida di dalam dalam saluran saluran yang yang tertutu tertutup p pipa/ pipa/ berdas berdasark arkan an  prinsip beda tekanan. Alat ini berupa pelat tipis dengan gagang yang diapit diantara dianta ra flens pipa. ungsi dari gagang gagang orifice adalah untuk memudahkan memudahkan dalam  proses pemasangan dan penggantian. Krifice termasuk alat ukur laju aliran dengan metode rintangan aliran Kbstruction Device/. 1arena geometrinya sederhana,  biayanya rendah dan mudah dipasang dipasang atau diganti.

$am%ar 9. Pelat orifice

#&

 

Krifice Plate Sebuah pelat lubang/ lubang/ adalah pelat tipis dengan lubang di tengah ten gah.. 0al ini biasany biasanyaa ditemp ditempatk atkan an dalam dalam pipa pipa aliran aliran fluida fluida dimana dimana ketika ketika cairan mencapai pelat orifice, dengan lubang di tengah, cairan dipaksa untuk   berkumpul untuk pergi melalui lubang kecil, titik konvergensi maksimum sebenarnya terjadi tak lama hilir orifice fisik, pada titik kava disebut contracta. Seperti tidak demikian, kecepatan dan perubahan tekanan di luar contracta vena, cairan mengembang dan kecepatan dan tekanan berubah sekali lagi. Dengan menguk men gukur ur perbed perbedaan aan tekana tekanan n fluida fluida antara antara bagian bagian pipa pipa normal normal dan di vena vena contracta, tingkat aliran volumetrik dan massa dapat diperoleh dari persamaan !ernoulli. Perubahan kecepatan setelah melalui orifice pelat tersebut berkaitan dengan perubahan tekanan differential  differential pressure/. pressure/. Perubahan tekanan ini yang kemudian diukur dan kemudian diasosiasikan dengan laju aliran. Dalam kaitannya dengan Krifice dan pengukuran dengan pengukuran aliran, aliran, umumnya umumnya yang diukur diukur adalah differential  pemasangan dengan dengan sistem, orifice dapat digambarkan digambarkan sebagai  pressure.. Dalam pemasangan  pressure  berikut' Krifice pelat terbuat dari pelat tipis stainless tipis  stainless steel , pada bagian tengahnya dilubangi dilub angi dengan ukuran yang telah dihitung dihitung besarnya, kemudian dipasang pada  pipa alir untuk memberikan beda tekanan. Krifice dapat dipakai untuk semua fluida yang bersih dan gas, tetapi tidak  umum dipakai untuk fluida yang mengandung solidJkotoran. Pelat Krifice paling sering digunakan digunakan untuk untuk pengukuran pengukuran kontinyu kontinyu cairan di dalam pipa. Pelat Krifice  juga digunakan dalam beberapa sistem sungai kecil untuk mengukur aliran sungai di mana mana lokasi lokasi aliran aliran sungai sungai mele+at mele+atii gorong gorong-go -goron rong g atau saluran saluran.. Dalam Dalam ling lingku kung ngan an alam alam,, pe pelat lat or orif ifice ice be besa sarr di digu guna naka kan n un untu tuk k meng mengon ontr trol ol al alira iran n  bendungan banjir. Dalam struktur sebuah bendungan, pelat orifice ditempatkan di seberang sungai dan dalam operasi normal, air mengalir melalui pelat orifice sebagai lubang substansial besar dari aliran normal. Iamun ketika banjir, laju aliran fluida meningkat, meningkat, menyebabka menyebabkan n fluida fluida keluar keluar dari pelat orifice kemudian kemudian arus tersebut hanya dapat mele+ati aliran yang ditentukan oleh dimensi fisik dari lu luba bang ng or orifi ifice ce terse tersebu but. t. Aru russ in inii kemud kemudian ian munc muncul ul ke kemb mbal alii di be bela laka kang ng  bendungan yang rendah dalam dala m reservoir res ervoir sementara s ementara dan perlahan perla han dibuang melalui mulut lubang ketika banjir reda.

#8

 

2.2.2 'en"s('en"s 6r"7"8e:  

1.  ;*n8entr"8 6r"7"8e oncentric Krifice merupakan jenis orifice yang paling banyak digunakan.

Profil lubang orifice ini mempuyai takik bevel/ dengan kemiringan 8