Pengukuran
aliran adalah pengukuran kapasitas aliran atau laju aliran massa
atau laju aliran volume aliran. Pada makalah akan dibahas alat-alat dan
perhitungan pengukuran aliran dalam orifice meter. Adapun persamaan
dasar yang dipergunakan dalam menganalisa pengukuran aliran adalah persamaan kontinuitas,
persamaan Bernoulli dan perhitungan head loss aliran.
Beberapa alat untuk mengukur
kapasitas aliran dengan metode pembatasan adalah
1. Orifice: plat tipis yang diflens antara dua buah flens pipa.
Bentuknya sederhana, sehingga harganya murah dan mudah untuk dipasang. Kekurangan orifice adalah
kerugian headnya tinggi dan kapasitas pengukuran rendah
2. Nosel : pemakaian nosel sebagai
alat ukur kapasitas dapat dipasang pada instalasi pipa, maupun pada plenum.
3.
Venturi
: dibuat langsung dengan pengecoran dan dihaluskan untuk memperoleh ketentuan
sesuai standar. Harganya mahal karena berat dan kapasitas pengukurannya juga
tinggi, serta kerugian headnya rendah. Gambar dan karakteristik
masing-masing alat tersebut ditampilkan.
4. Elemen Aliran Laminer ( LFE )
Alat ini
mempunyai bagian pengukuran yang dibagi dalam beberapa laluan yang
diameternya cukup kecil untuk menjamin
alirannya laminer berkembang penuh (fully developed).
Alat ini juga akan dipengaruhi
oleh suhu karena tergantung kepada viskositas. Harganya hampir sama dengan
venturi, namun LFE lebih kecil dan lebih
ringan.
I.
Orifice Meter
Meteran laju adalah alat yang
menentukan jumlah (berat atau volume) per waktu yang melalui suatu penampang
tertentu. Meteran laju mencakup antara lain orifice, nose, meteran
venture, rootometer dan bendung.
Orifice
meter adalah satu set alat yang diletakan di suatu pipa untuk menghambat aliran
fluida dan menimbulkan pressure drop. Pengukuran laju aliran (flow rate)
didapat dari perbedaan tekanan karena adanya pressure drop tersebut. Metode pengukuran ini disebut
inferential atau rate meter. Jadi tidak langsung mengukur quantity fluida.
Gambar 1. Pelat
orifice
Gambar 2. Prinsip
orifice
Jenis orifice
meter yang banyak dipakai dan sudah ada standardnya, adalah concentric, square
edge, flange tap orifice meter. Selain orifice plate, Flow nozzle dan venturi
tube juga masuk kedalam jenis flow meter ini. Agar dapat dipakai untuk
pengukuran, alat ini perlu di kalibrasi secara empiris. Yaitu dengan
mengalirkan sejumlah volume tertentu fluida dan mencatat pembacaannya untuk
mendapatkan quantity standard bagi pengukuran fluida lainnya. Dengan mengikuti konstruksi mekanis yang standard,
tidak diperlukan kalibrasi kembali. Sebuah orifice plate yang terpasang di
line, ditunjukan gambar dibawah ini. Area jet yang mengecil sesaat fluida
melalui lubang orifice (orifice bore) disebut “vena contracta”
Sistematika kerja meter orifis adalah
mengukur aliran gas di dalam pipa yang dipersempit lubang alirannya dengan
orifice (lubang kecil), akan terjadi gesekan dan terjadi perbedaan
tekanan antara sebelum orifice (upstream) dan setelah orifice (downstream).
Untuk menentukan beda tekanan tersebut digunakan alat ukur beda tekanan dengan
alat bellow atau merqury float.
II.1. Cara Kerja Orifis Meter
gambar orifice meter
Ketika aliran
fluida mendekati orifice, tekanan naik sedikit dan kemudian turun mendadak
begitu melewati lubang di orifice plate. Tekanan ini terus turun sampai “vena
contracta” tercapai, lalu perlahan lahan naik kembali sampai mendekati 5 sampai
8 diameter, tekanan tertinggi dicapai yang mana masih lebih rendah dari tekanan
sebelum fluida msuk ke orifice. Penurunan tekanan ketika fluida melewati
orifice sebagai akibat dari kenaikan velocity fluida sesudah melalui lubang
orifice plate. Setelah velocity turun, tekanan cenderung naik kembali menuju
tekanan semula. Semua rugi tekanan (pressure loss) tidak dapat kembali karena
adanya rugi rugi friksi dan turbulence di pipa. Tekanan jatuh di orifice akan
naik sejalan dengan kenaikan laju aliran (flow rate) fluida. Bila tidak ada
aliran, maka tidak ada beda tekanan. Beda tekanan proportional dengan kwadrat
velocity, dengan demikian, bila semua faktor tetap, maka beda tekanan
proportional dengan kwadrat laju aliran.
III.
APLIKASI ORIFICE METER
·
Digunakan
untuk mengukur laju aliran dalam reservoir
·
Untuk
pengukuran beda tekan melalui piring orifice pada alat flow meter
·
Penguluran
laju alir udara (air flow measurement)
·
Pengukuran
gas bumi