Flowmeter Wiwi

FLOWMETERA. TUJUAN PERCOBAAN :

Tujuan dari praktikum ini adalah :1. Mengetahui aplikasi pengukuran laju aliran dan kecepatan aliran di dalam pipa dengan menggunakan pipa permukaan halus dan kasar (6 mm smooth bore pipe, 10 mm smooth bore pipe, 17 mm artfical roughened pipe).2. Mengetahui aplikasi pengukuran laju aliran dan kecepatan aliran di dalam pipa dengan memakai pipa bend dengan sudut 900.3. Mengetahui aplikasi plat Orifice dalam pengukuran laju aliran dan kecepata aliran di dalam pipa.4. Mengetahui aplikasi Venturimeter dalam pengukuran laju aliran dan kecepatan aliran di dalam pipa.B. PERINCIAN KERJA :1. Pengukuran laju alir dalam pipa permukaan halus.

2. Pengukuran laju alir dalam pipa permukaan kasar.

3. Pengukuran laju alir dalam pipa bend sudut 900.

4. Pengukuran laju alir dalam venturimeter.

5. Pengukuran laju alir dalam plat orifice.C. ALAT DAN BAHAN

Alat yang digunakan :

1. Fluid friction apparatus

1 buah

2. Stopwatch

1 buah

3. Plat orifice

1 buah

4. Venturimeter

1 buah

5. 6 mm smooth bore pipe

1 buah

6. 17 mm smooth bore pipe

1 buah

7. 17 mm artificial roughed pipe

1 buah

8. 900 bend

1 buah Bahan yang digunakan :Bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah air bersih.

D. DASAR TEORI

Flowmeter adalah alat untuk mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir dalam pipa atau sambungan terbuka. alat ini terdiri dari primary device, yang disebut sebagai alat utama dan secondary device (alat bantu sekunder). Flowmeter umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu alat utama dan alat bantu sekunder. Alat utama menghasilkan suatu signal yang merespons terhadap aliran karena laju aliran tersebut telah terganggu. Alat utamanya merupakan sebuah orifis yang mengganggu laju aliran, yaitu menyebabkan terjadinya penurunan tekanan. Alat bantu sekunder menerima sinyal dari alat utama lalu menampilkan, merekam, dan/atau mentrasmisikannya sebagai hasil pengukuran dari laju aliran. Flowmeter dan Ukuran Arus

Arus zat cair umumnya kebanyakan diukur dengan menggunakan ujung flowmeter. Cara kerja dari flowmeter ini didasarkan pada persamaan Bernoulli. Flowmeter dengan pipa penyalur tertutup dapat dipergunakan pada zat zat gas maupun cair. Sedangkan flowmeter dengan pipa penyalur terbuka hanya dapat dipergunakan pada zat cair. Ujung flow meter terdiri dari lubang / mulut, venturimeter, alat pemercik arus, tabung pitot, dan weirs. Flowmeter terdiri atas sebuah elemen primer yang menyebabkan tekanan dan elemen sekunder yang berfungsi untuk mengukur hal tersebut. Elemen primer tidak mengandung banyak bagian yang bergerak. Umumnya kebanyakan elemen sekunder dengan flowmeter yang tertutup adalah sebuah manometer dengan tabung berbentuk U. Zat dalam sebuah lengan manometer dipisahkan dari lengan yang lainnya dengan menggunakan zat cair berberat jenis lebih tinggi yang biasanya disini digunakan air raksa. Tekanan dalam sebuah manometer adalah ( P1 + (.(h.g ) pada lengan 1 dan ( P2+ (m.(h.g ) pada lengan 2 dimana ( dan (m adalah berat jenis zat arus dan cairan pemisah berturut turut. Kedua tekanan ini sama saat kedua lengan manometer dihubungkan oleh sebuah kolom zat cair yang bersambung. Oleh karena itu :

P1 + (.(h.g = P2+ (m.(h.g

Dapat dituliskan sebagai berikut :

P1 P2 = (( - (m) .(h.g

Jika ( dan (m dalam kg/m3, .(h dalam m, dan g adalah 9,81 m/s2, perbedaan tekanan melewati elemen primer P1 P2 N/m2. Perbedaan ujung melewati elemen primer ke perbedaan dalam tingginya zat cair pemisah pada kedua lengan manometer.

Flowmeter lain umumnya menggunakan prinsip prinsip pengoperasian yang berbeda dengan flowmeter ujung. Flowmeter yang berhubungan dengan mesin mempunyai elemen primer yang terdiri dari bagian bagian yang bergerak atau berpindah. Flowmeter ini termasuk rotameter, ukuran pemindahan positif dan ukuran kecepatan. Flometer elektromagnetik mempunyai keuntungan keuntungan dengan tidak adanya pembatasan dalam sebuah pipa penyalur dan bagian bagian yang tidak bergerak atau berpindah.

Flowmeter dengan saluran pipa tertutup

Elemen primer sebuah orifice meter adalah piringan datar yang sederhana terdiri dari sebuah lubang bor, yang ditempatkan dalam pipa tegak lurus pada arah arus zat.

Persamaan Bernouli yang dimodifikasi untuk arus kuat dalam sebuah pipa.

P2 U2 2 P1 U1 2

( Z2 + + ) ( Z1 + + )

( 2.g 2.g.2 ( 1.g 2.g.1

Lubang lubang dalam piringan orifice baja berupa concentric accentric ataupun segmental. Piringan orifice cenderung rusak akibat erosi.

Koefisien Cd pada orifice meter tertentu adalah sebuah fungsi lokasi keran tekanan, rasio diameter lubang orifice pada garis tengah bagian dalam dari pipa di/d1. Jumlah Reynolds dalam pipa saluran Nre, dan ketebalan piringan orifice . Referensi yang penting seharusnya dikonsultasikan untuk nilai Cd. Data yang diberikan berturut turut seperti log- log Cd terhadap NRe. Hal tersebut seharusnya dicatat apakah jumlah Reynolds didasarkan pada diamter bagian dalam dari pipa atau lubang orifice. Pada umumnya kebanyakan Cd berkisar antara 0,6 sampai dengan 0,7.

Orifice meter rusak akibat murah dan mudah untuk diinstal apabila dapat dimasukkan pada gabungan piringan roda.

Venturymeter teorinya sama dengan orificemeter tetapi proporsi tekanan yang diberikan lebih tinggi dapat melindungi daripada orificemeter.

Kebanyakan tabung tabung pitot tidak mahal namun tabung tersebut tidak banyak dipergunakan. Tabung pitot memiliki kesensitifan yang tinggi untuk mengakibatkan pencemaran, tabung tersebut tidak dapat mengukur rata rata arus volume Q atau kecepatan linear U. Akhirnya dapat dihitung dari ukuran tunggal jika hanya distribusi kecepatan diketahui. Flowmeter dalam saluran terbuka

Weir umumnya digunakan untuk mengukur rata rata arus Weir yang tajam. tingkat awal zat cair menjadi di atas tingkat weir yang tajam . Sebagaimana zat cair mendekati weir, zat cair tingkatannya berangsur angsur turun dan kecepatan arus meningkat.

Mempertimbangkan banyak hal dalam zat cair pada ketinggian secara vertical di atas puncak weir. 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.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;

Dimana :Q=laju alir

Cd=coefisien discharge (Cd = 0.98

A0=Luas Throat atau ventury

A1=Luas pipa keluaran

h=head turun

g=gravitasi

E. PROSEDUR PERCOBAAN1. Prosedur percobaan yang dilakukan adalah sebagai berikut :2. Alat dipastikan telah terpasang dengan benar dan pastikan hydrolic bench terpasang di dekat apparatus.

3. Sump tank diisi dengan air hingga 90% penuh.

4. Pasokan air dari hydraulic bench dihubungkan dengan fluid friction measurement apparatus dengan menggunakan selang fleksibel.

5. Selang fleksibel dipastikan mengarah ke tangki volumetric.

6. Katup aliran masuk dibuka agar aliran bisa masuk ke dalam alat tes flowmeter.

7. Pompa dihidupkan lalu switch control dinyalakan.

8. Air dibiarkan mengalir hingga tidak ada lagi gelembung yang muncul pada selang melalui salah satu pipa.

9. Dilakukan pengukuran laju alir menggunakan pipa pertama yaitu 6 mm smooth bore pipe dan diatur head lose nya kemudian ditunggu hingga head lose nya menjadi konstan.10. Sambil menunggu konstan, maka laju alir volume juga diukur menggunakan stopwatch dengan volume 5 liter.

11. Percobaan 8 dan 9 diulangi untuk pipa 17 mm smooth bore pipe, 17 mm artfical pipe, 900 bend, venturimeter, dan plat orifice.F. DATA PENGAMATAN

6 mm smooth bore pipeNoVolume (liter)Waktu (dtk)head lose (mmH2o)

1572.851525.2

2553.252916.9

35404499.8

4533.96162.7

5529.87446

10 mm smooth bore pipeNoVolume (liter)Waktu (dtk)head lose (mmH2o)

1533.1495.55

2521.91018.2

35171532.6

4514.252098.3

5512.92603.2

17 mm artfical raughened pipe

NoVolume (liter)Waktu (dtk)head lose (mmH2o)

1533.85480.72

2521.551056.2

35181578.5

4515.52022.9

5514.052572.2

900 bend pipeNoVolume (liter)Waktu (dtk)head lose (mmH2o)

11027.9514.79

21022.625.57

31019.7535.67

41017.445.57

51015.9555.29

Venturimeter


11032.65101.31

21022.95206.2

31018.9303.22

41016.2411.34

51014.1518.3

Orificemeter


11026.7300.29

21019.6616.12

31016.95921.8

41014.551210.8

51013.051527.6

G. PERHITUNGANBeberapa contoh perhitungan :

a. Mencari volume dalam m3 dalam pipa halus 6 mm

m3b. Mencari laju (q)

c. Mencari kecepatan ( u )

m/sd. Mencari h (head lose) harus dalam m H2O, jadi dika diketahui 1525.2 mm H2O maka:

m H2Oe. Untuk logaritma kecepatan

f. Untuk logaritma head lose

g. Mencari bilangan reynold

h. Mencari gaya gesek

i. Mencari head lose calculated ( h calc )

m H2Oj. Mencari % error

k. Mencari k dalam 90o bend pipe

l. Mencari u teori dalam venturimeter

m. Mencari q teori

n. Mencari % error venturimeter

Vtquhlog ulog hRefh calc%

(m3)(s)(m3/s)(m/s)(m h20)(m h2o)Error

0.00572.856.86342E-052.4274381.52520.3851480.18332712639.560.0298031.4917632%

0.00553.259.38967E-053.3209172.91690.5212580.46492217291.870.0275572.5816211%

0.005400.0001254.4209714.49980.6455180.65319323019.80.0256544.2593835%

0.00533.90.0001474935.2164856.16270.7173780.78977127162.010.0246155.6898688%

0.00529.80.0001677855.9341897.4460.7733610.87192330899.060.0238347.1297324%

Untuk data yang lain dapat dilihat pada tabel dan grafik sebagai berikut : Untuk 6 mm smooth bore pipe

Data 10 mm smooth bore pipe

vtQuHlog ulog hReFh calcerror

(m3)(s)(m3/s)(m/s)(m h20)(m h2o)

0.00533.10.0001510571.9233230.495550.284052-0.3049116691.10.0278010.5241695%

0.00521.90.0002283112.906941.01820.4634360.00783325227.180.0250741.0799236%

0.005170.0002941183.7448221.53260.5734310.18542932498.540.0235351.6822279%

0.00514.250.0003508774.4675072.09830.6500650.32186838770.190.022522.2908378%

0.00512.90.0003875974.9350372.60320.693290.41550842827.540.0219662.7267055%

Data 17 mm artfical roughened pipevTquhlog ulog hRefh calcerror

(m3)(s)(m3/s)(m/s)(m h20)(m h2o)

0.00533.850.000147710.6507640.48072-0.18658-0.318119600.7520.0319240.04053392%

0.00521.550.0002320191.0221981.05620.0095350.02374615080.530.0285160.08933292%

0.005180.0002777781.2237981.57850.087710.19824518054.750.0272610.12240892%

0.00515.50.0003225811.4211852.02290.1526510.30597420966.80.0262610.15902292%

0.00514.050.0003558721.5678552.57220.1953060.41030523130.640.0256240.18884493%

Data 90o bend pipe

VtqUhK

(m3)(s)(m3/s)(m/s)(m h20)

0.0127.950.0003577820.7288670.014790.546224

0.0122.60.0004424780.9014090.025570.617428

0.0119.750.0005063291.0314850.035670.657773

0.0117.40.0005747131.1707950.045570.652253

0.0115.950.0006269591.2772310.055290.664977

Data venturimeter

vtquHu teoriq teoriError

(m3)(s)(m3/s)(m/s)(m h20)

0.0132.650.0003062790.2563880.101310.9938510.00011861%

0.0122.950.000435730.3647520.20622.0228220.00024145%

0.0118.90.0005291010.4429140.303222.9745880.00035433%

0.0116.20.0006172840.5167330.411344.0352450.0004822%

0.0114.10.000709220.5936930.51835.0845230.00060515%

Data orificemeter

vtquHu teoriq teorierror

(m3)(s)(m3/s)(m/s)(m h20)

0.0126.70.0003745320.3135230.300292.9458450.00021543%

0.0119.60.0005102040.4270950.616126.0441370.0004414%

0.0116.950.0005899710.4938680.92189.0428580.000659-12%

0.0114.550.0006872850.5753311.210811.877950.000866-26%

0.0113.050.0007662840.6414611.527614.985760.001092-43%

H. PEMBAHASANSebagaimana yang telah kita ketahui bahwa Flowmeter adalah alat untuk mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir dalam pipa atau sambungan terbuka. Praktikum ini bertujuan mengetahui aplikasi pengukuran laju aliran dan kecepatan aliran di dalam pipa dengan menggunakan pipa permukaan halus dan kasar, pipa dengan sudut 900 bend, serta orifice dan venturimeter. Alat yang digunakan dalam percobaan ini sudah terpasang dalam satu set sehingga mudah dalam penggunaannya. Prinsip kerja antara orificimeter dan venturimeter hampir sama, yaitu dengan mengalirkan fluida melalui nozzle maka akan terjadi beda tekanan pada nozzle tersebut. Namun yang membedakan adalah pada orificimeter beda tekanan terjadi sebelum dan sesudah nozzle, pada venturymeter beda tekanan terjadi sebelum dan pada saat melalui nozzle tersebut. Dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi kecepatan alir maka semakin tinggi perbedaan tekanan.Pada saat melakukan percobaan, pengukuran laju alir volume yang digunakan pada pipa permukaan kasar dan halus adalah 5 liter. Sedangkan pipa dengan sudut 900 bend, orifice dan venturimeter volumenya adalah 10 liter. Selain itu, pada saat mengukur laju alir volume perlu diperhatikan ketelitian pada saat membaca stopwatch dan beda tekananannya agar hasil yang didapatkan lebih akurat dan tidak terjadi kesalahan pada saat melakukan percobaan dan pengolahan data.Berdasarkan hasil pengolahan data yang telah kami lakukan, % kesalahan pada pipa permukaan kasar dengan diameter 17 mm sangat besar. Hal ini mungkin terjadi karena kesalahan praktikum atau kesalahan pengolahan data. Selain itu, dapat dilihat pula pada tabel perhitungan data venturimeter antara Q teori dan Q praktikum hanya terjadi sedikit kesalahan, yakni semakin banyak data yang kami ukur semakin bekurang pula % kesalahannya. Tetapi pada pengolahan data pipa permukaan halus (6 mm dan 10 mm), pipa 900 bend, dan orificemeter % kesalahannya naik turun. Hal ini mungkin terjadi karena kekurangtelitian kami dalam membaca tekanan karena tekanan yang terbaca sangat sulit menjadi konstan.Berdasarkan grafik hubungan antara H Vs U dan Log H Vs Log U pada pipa permukaan kasar dan halus, grafik yang diperoleh semakin meningkat atau hampir mendekati garis linier, dimana semakin tinggi nilai H dan Log H, maka semakin tinggi pula nilai U dan Log U. Hal ini berbanding terbalik dengan grafik hubungan antara F Vs Re pada pipa permukaan kasar dan halus, yang dimana semakin tinggi nilai F maka Re nya semakin kecil.

Berdasarkan grafik hubungan antara Q praktek Vs H pada orifice dan venturimeter, grafik yang diperoleh hampir membentuk garis linier. Grafik yang diperoleh dari Q Praktek Vs H hampir berbanding lurus dengan grafik Q Teori Vs H. Hal ini menunjukkan bahwa hasil praktikum dan pengolahan data yang telah kami lakukan hampir mendekati Q teori. I. KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah kami lakukan, maka dapat disimpulkan bahwa Flowmeter umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu alat utama dan alat bantu sekunder. Alat utama menghasilkan suatu signal yang merespons terhadap aliran karena laju aliran tersebut telah terganggu. Alat utamanya merupakan sebuah orifis yang mengganggu laju aliran, yaitu menyebabkan terjadinya penurunan tekanan. Alat bantu sekunder menerima sinyal dari alat utama lalu menampilkan, merekam, dan/atau mentrasmisikannya sebagai hasil pengukuran dari laju aliran. Semakin tinggi atau cepat laju alir(Q) suatu fluida maka semakin tinggi pula beda tekanannya.

Pada hasil praktikum didapatkan h yang diukur berbeda dengan h teori karena pembacaan pressure diferensial sel tidak stabil.

Pipa dengan diameter besar memiliki laju alir yang lebih cepat dibandingkan dengan pipa dengan diameter yang lebih kecil

Pipa yang berpermukaan halus memiliki gaya gesek yang lebih besar dari pipa yang berpemukaan kasar.DAFTAR PUSTAKA Buku petunjuk praktikum laboratorium satuan operasi 1. File tahun 2005. Jurusan Teknik Kimia. Politeknik Negeri Ujung Pandang. Makassar.

Elisabeth P.S , Noveriana. Tahun 2012. praktikum flowmeter. Diakses pada tanggal 8 Maret 2015. http://itsmenoverianaelisabeth.blogspot.com/2012/05/praktikum-flowmeter.html Blogger. Energi Terbarukan Online. Diakses pada tanggal 8 Maret 2015. http://energiterbarukanonline.blogspot.com/2012/11/flowmeter-adalah.html Biokim, Dhythy. Tahun 2011. Flow Meter. Diakses pada tanggal 6 Maret 2015. http://dhythybiokim.blogspot.com/2011/06/flow-meter.html Winoro, Rudy. Tahun 2012. Menentukan jenis Flowmeter. Diakses pada tanggal 6 Maret 2015.

http://www.kpmi.or.id/tulisan/1800/Menentukan+Jenis+Flow+Meter Ageng. Tahun 2014. Diakses pada tanggal 5 Maret 2015. http://www.duniainstrumentasi.com/flowmeter-2/flowmeter/ Hartono,Tri. Bahan pembelajaran Teori Aliran Fluida ppt. Jurusan Teknik Kimia.Polieknik Negeri Ujung PandangLAMPIRAN FOTO ALAT

1. Hydraulics bench

2. Fluid friction apparatus

Laporan Praktikum

FLOWMETER

DISUSUN OLEH :

Nama Pembimbing

: Tri Hartono LRSC., M.Chem.Eng.Kelompok

: 2Tanggal Praktikum

: 4 Maret 2015Nama

: Wiwi Wahyuni RasyidNim

: 33113003Kelas

: 2BJURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG

TAHUN AJARAN 2014/2015

Documents

Flowmeter Wiwi