MAKALAH INSTRUMENTASI

PENGUKURAN LAJU ALIR

Disusun oleh :
1. Andreas Sagala 21030112060026
2. Dewi Mintari 21030112060027
3. Surya Candra 21030112060028
4. Resti Dian P. 21030112060029
5. Elsa Paramita 21030112060030
6. Danang Pirnadi 21030112060031
7. Randi Pranata 21030112060032
8. Nimatul Izzah 21030112060033
9. Lifinski Pililang S 21030112060034

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

PROGRAM DIPLOMA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
S E M AR AN G
BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pengukuran laju alir cairan dan gas merupakan salah satu jenis pengukuran variabel
proses. Pengukuran laju alir cairan dan gas merupakan variabel penting di dalam proses industri.
Pengukuran laju alir diperlukan untuk menentukan proporsi dan jumlah bahan yang mengalir
masuk dan keluar proses. Dengan kata lain, pengukuran laju alir menunjukan berapa banyak
fluida yang digunakan atau didistribusikan ke dalam proses.
Saat ini, efisiensi dan biaya dari suatu proses dibantu dengan berbagai variabel
pengendali yang salah satunya adalah variabel laju alir. Biaya merupakan salah satu faktor yang
mempengaruhi pemilihan instrumentasi yang tepat dalam suatu penerapan misalnya di industri.
 Ketepatan dan ketelitian yang baik pada proses akan berpengaruh pada efisiensi operasi.
Semakin tinggi efisiensi maka laba yang didapatkan akan semakin besar. Pengukuran laju alir
yang tidak akurat akan menyebabkan kesalahan yang fatal dalam proses di industri.
Pengukuran laju alir ditentukan dengan mengukur kecepatan cairan atau perubahan
energi kinetiknya. Perbedaan tekanan yang terjadi pada saat cairan melintasi pipa mempengaruhi
kecepatan suatu aliran. Karena luas penampang pipa sudah diketahui, kecepatan rata-rata
merupakan indikasi dari laju alirnya.
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju alir selain tekanan adalah viskositas, densitas, dan
gaya gesek cairan terhadap dinding dalam pipa.
Banyak metoda yang sudah dikenal untuk pengukuran laju alir cairan dan atau gas. Alat
yang dapat digunakan disesuaikan dengan sifat fluida tertentu, seperti : bersih, jernih, kotor,
basah, kering, erosif, korosif, uap, sluri, multi pase, kental, dan lain-lain. Selain itu dikaitkan
dengan sifat aliran seperti turbulensi dan laminar

1.2 Tujuan
a. Mengetahui pengertian pengukuran laju alir.
b. Mengetahui jenis pengukuran aliran
c. Mengetahui persamaan yang digunakan dalam pengukuran laju alir
d. Mengetahui alat ukur laju alir
e. Mengetahui prisip kerja pengukuran laju alir
f. Mengetahui aplikasi dalam pengukuran laju alir

1.3 Rumusan Masalah

a. Pengertian pengukuran laju alir.
b. Apa saja jenis pengukuran aliran.
c. Bagaimana persamaan dalam pengukuran laju alir
d. Macam-macam metode pengukuran laju alir
e. Apa saja jenis flowmeter yang digunakan untuk mengukur laju alir
f. Bagaimana aplikasi dalam pengukuran laju alir.
 BAB II
PENGUKURAN LAJU ALIR

2.1 Definisi
Pengukuran aliran adalah pengukuran kapasitas aliran atau laju aliran massa atau laju aliran
volume aliran. Ditinjau dari jenis saluran, aliran fluida dibagi menjadi dua, yaitu aliran saluran
tertutup dan aliran saluran terbuka. Dan instrumen pengukuran aliran pun secara
umum diklasifikasikan menjadi dua bagian, yaitu pengukuran aliran terbuka dan pengukuran
aliran tertutup.

2.2 Jenis Pengukuran

2.2.1 Pengukuran Aliran Terbuka
Pengukuran aliran terbuka dapat dilakukan dengan 4 metode yaitu :
a. Metode Langsung
Metode langsung pengukuran aliran dapat dilakukan dengan mengukur volume atau massa
fluida dalam selang waktu tertentu. Pada selang waktu yang lama dan diukur secara tepat, serta
pengukuran volume atau massa diukur secara tepat, maka pengukuran ini tidak memerlukan
kalibrasi. Pengukuran laju aliran volume atau massa dengan metode langsung ini cukup teliti.
Akan tetapi apabila fluida yang diukur adalah gas, maka efek kompresibilitasnya harus
diperhitungkan.
Persamaannya adalah :
m = V A = (/t) (2.2.1.1)
dimana :
m : laju massa aliran
(/t): perubahan volume/perubahan waktu

b. Metode pembatasan
 Metode pembatasan ini mengukur perbedaan tekanan diantara dua penampang aliran yang
sebanding dengan laju aliran. Perhitungan laju aliran teoritis dapat dilakukan berdasarkan hukum
kontinuitas dan persamaan Bernoulli. Kapasitas aliran sebenarnya dapat ditentukan dengan
memperhitungkan faktor koreksi dari masing-masing alat ukur yang ditentukan secara empiris.
Alat ukur metode tak langsung dengan pembatasan ini dianalisa pada penampang 1 yaitu
sebelum masuk alat ukur, dan penampang 2 yaitu tepat di daerah alat ukur yang biasanya
menimbulkan vena contrakta. Vena kontrakta adalah daerah setelah pengecilan penampang
aliran. Pada daerah ini kapasitas aliran minimum dan tekanan aliran pada penampang
tersebut seragam.
Persamaan kontinuitas dari penampang 1 ke penampang 2 adalah :
m1 = m21 V1 A1 = 2 V2 A2
untuk aliran tak mampu mampat maka adalah tetap sehingga :
V1 A1 = V2 A2

Sedangkan menurut persamaan Bernoulli antara penampang 1 dan penampang 2

Dari persamaan kontinuitas,
Sehingga kecepatan teoritis adalah : (2.2.1.2)
Laju aliran massa teoritis adalah mt = VA=

(2.2.1.3)
Persamaan 2.2.1.3 adalah persamaan umum hubungan antara laju aliran massa dengan
penurunan tekanan pada alat ukur tidak langsung. Dengan kondisi penampang yang berbeda,
maka karakteristik aliran juga berbeda sehingga dibutuhkan faktor koreksi untuk angka Reynold
dan perbandingan diameter dari alat ukur, yakni koefisiendischarge, KC
(2.2.1.4)
Sedangkan koreksi atas ketidakseragaman kecepatan aliran adalah dengan koefisien
kecepatan. Kedua faktor koreksi ini umumnya digabungkan menjadi sebuah koefisien aliran, K.
Dengan demikian persamaan laju aliran massa sesungguhnya menjadi :
(2.2.1.5)
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
 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.
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).
Persamaannya adalah :
=
Alat ini juga akan dipengaruhi oleh suhu karena tergantung kepada viskositas. Harganya hampir
sama dengan venturi, namun LFE lebih kecil dan lebih ringan.
c. Metode linier
Alat ukur aliran yang hasilnya langsung proporsional dengan laju aliran antara lain : Float
meter, turbin flowmeter, Vortex flow meter, electromagnetik flow meter, magnetik flow meter,
ultrasonic flowmeter.
Float meter memiliki bagian yang terapung dengan bentuk bola atau kerucut. Bagian ini
akan begerak ke atas atau ke bawah akibat gaya dari aliran fluida, sampai tercapai keseimbangan
antara gaya seret dan gaya apung.
Turbin flowmeter mempunyai sudu gerak yang dapat bergerak dengan bebas sehingga laju
rotasinya sebanding dengan laju aliran volume aliran. Kecepatan rotasinya diindera oleh sensor
magnetik ataupun sensor frekuensi modulasi yang dipasang diluar medan aliran. Alat ini dapat
digunakan untuk mengukur aliran fluida yang korosif dan yang beracun.

d. Metode pembagian
Teknik pembagian aliran pada penampang tetap digunakan pada pengukuran aliran
refrigeran ataupun instalasi fluida pada industri, dimana tidak praktis untuk memasang peralatan
seperti nosel, venturi dan lain-lain alat ukur yang terpasang tetap.
Kecepatan aliran diukur tepat di pusat penampang dengan pitot tube ataupun anemometer.
Tabung Pitot dapat dipergunakan untuk mengukur tekanan statik dan tekanan stagnasi dari fluida,
dengan mengetahui kapasitas aliran yang diberikan.
Sebaliknya dengan mengetahui perbedaan tekanan statis dan tekanan stagnasi, maka tekanan
dinamis dapat ditentukan dan pada akhirnya tekanan dinamis fluida dapat dinyatakan dalam
kecepatan fluida. Kapasitas aliran tiap bagian penampang adalah perkalian kecepatan dengan
luas penampang. Kapasitas total adalah jumlah kapasitas tiap bagian.
Tabung pitot yang dipasang didalam pipa berupa silinder kecil dapat juga dipergunakan
untuk menentukan arah aliran dengan sangat peka. Silinder pitot ini dipakai dipesawat terbang
untuk menunjukkan laju naik turun pesawat. Selain itu silinder pitot juga dipasang dalam pipa
untuk mendeteksi aliran-aliran spiral.
 Pemakaian pitot tube mengharuskan adanya penetrasi ke dalam aliran sehingga hasilnya
akan tidak akurat apabila responnya terlalu lambat atau timbulnya pergeseran garis arus
(streamline) aliran. Pemakaian thermal anemometer atau anemometer laser Doppler dapat
mengatasi hal tersebut. Thermal anemometer menggunakan elemen yang kecil yang dipanaskan
dengan arus listrik. Perbedaan laju aliran panas dikalibrasikan untuk menyesuaikan dengan
perubahan kecepatan aliran. Karena ukuran elemen yg sangat kecil, yaitu diameternya 0,002 mm
dan panjangnya 0,1 mm maka respon dari fluktuasi aliran sangat cepat bahkan sampai mencapai
50 kHz . Maka dari itu sangat tepat untuk aplikasi pada aliran turbulen. Alat ini banyak
dipergunakan untuk riset dan sinyal yg dihasilkan diolah dengan prosesor digital ataupun
Transformasi Fourier.
Laser Doppler anemometer bekerja berdasarkan efek Doppler dimana frekuensi dari sinar
laser akan tergeser akibat perubahan kecepatan aliran. Karena pengukuran kecepatan langsung
dapat dihitung, tanpa kalibrasi sinyal juga tidak terpengaruh oleh perubahan suhu, massa jenis
ataupun komposisi fluida pada aliran. Kekurangan dari alat ini adalah peralatan optik yang harus
dipakai mahal dan mudah pecah.
Hot Wire Anemometer memanfaatkan efek pendinginan konveksi pada sebuah silinder yang
sengaja dipanaskan dan dipasang tegak lurus terhadap aliran fluida. Pendinginan merupakan
fungsi suhu fluida, suhu kawat dan kecepatan fluida. Kawat dengan diameter antara 0,01 - 0,1
mm dan panjang sekitar 1,5 mm dipasang pada ujung sepasang garpu pada suatu aliran fluida.
Dua metode pengukuran yang digunakan adalah :
1. Hambatan kawat dijaga tetap dengan mengatur aliran arus yang melewati dan kecepatan fluida
ditentukan dari pengukuran arus menggunakan instrumen yang telah dikalibrasi.
2. Aliran arus melewati kawat dijaga tetap dan perubahan hambatan kawat akibat pendinginan
konveksi diukur menurut penurunan tegangan antara ujung-ujungnya. Fluktuasi kecepatan
dideteksi dengan rangkaian elektronik yang dirancang untuk keperluan ini.
Anemometer kawat panas ini umumnya dipergunakan untuk mengukur profil kecepatan
yang gradien kecepatannya besar juga untuk mengukur intensitas turbulensi aliran gas.

2.2.2 Pengukuran Aliran Terbuka

Metoda dasar pengukuran aliran saluran terbuka tergantung dari faktor kritikal aliran. Untuk
aliran kritikal yaitu dengan angka Froude, Fr = 1 maka kecepatan aliran sama dengan kecepatan
kritikal, sehingga laju aliran dapat dihitung dari pengukuran kedalaman fluida.
(2.2.2.1)

Pada saluran yang ada halangannya berupa bendung (weir) maka laju aliran merupakan
fungsi dari kedalaman aliran pada bendungnya. Bendung atau weir adalah sebuah halangan
parsial di suatu saluran terbuka yang sedemikian rupa sehingga fluida yang mengalir diatasnya
mengalami percepatan dengan permukaan bebas
Bentuk bendung secara umum ada 3 jenis :
 1. Bendung berpuncak tajam (Sharp-crested Weirs)
2. Bendung berpuncak lebar (Broad-crested Weirs)
3. Pintu Air (Sluice gate)

a. Bendung Berpuncak Tajam (Sharp-crested Weirs)

Aliran fluida melewati bendung berpuncak tajam Dekat puncak bendung garis arus aliran
menlengkung tajam sehingga variasi tekanan statis akan besar. Untuk itu diperlukan penentuan
koefisien buang secara empiris agar diperoleh perhitungan yang lebih akurat.
Berbagai bentuk bendung berpuncak tajam telah diteliti antara lain ada 3 jenis yaitu :
horisontal lebar penuh, horisontal tidak penuh, bendung bertakik V (V-notch).
Luas penampang aliran fluida tegak lurus bendung sebanding dengan perbedaan kedalaman
antara fluida dan tinggi bendung, ( y1 - zw ), sehingga :
(2.2.2.2)
Jika kecepatan aliran pada hulu diabaikan maka kecepatan fluida melintas bendung dapat
ditentukan dengan persamaan Bernoulli sebagai berikut :
(2.2.2.3)
Kapasitas aliran dapat dihitung dengan melengkapi koefisien discharge secara empiris menjadi :
(2.2.2.4)
Luas penampang aliran fluida melewati bendung takik V adalah sebanding dengan (y1 -
2
zw ) ,
(2.2.2.5)
sehingga kapasitas aliran adalah:
(2.2.2.6)
Pemilihan bendung untuk kondisi tertentu tergantung kepada : selang kapasitas aliran yang
akan diukur, akurasi dan pengkalibrasian setelah bendung terpasang.

b. Bendung Berpuncak Lebar (Broad-Crested Weirs)

Aliran melintas bendung berpuncak lebar dapat menimbulkan aliran kritis pada puncak
bendungnya apabila kedalaman air di hilir bendung rendah. Kapasitas aliran dapat dihitung
dengan persamaan untuk aliran dengan angka Fr = 1 yaitu :
(2.2.2.7)
Bila bendungnya panjang dan kedalaman air di hilir rendah akan terjadi aliran terjun bebas
(free overfall).

c. Pintu Air (Sluice Gate)

Pintu air umumnya digunakan untuk mengatur kapasitas discharge/aliran buang. Untuk yang
hilirnya dangkal maka kapasitas aliran dapat dihitung dengan persamaan :
(2.2.2.8)
d. Kritikal Flumes
Pengukuran aliran untuk saluran terbuka dapat ditentukan dengan akurat mempergunakan
bendung. Namun ada beberapa kesulitan dalam prakteknya yaitu :
Bendung dapat dikotori debu atau material endapan
Gangguan karena ujungnya yang tajam
Head lossnya tinggi
Kendala tersebut dapat diatasi dengan mempergunakan pengukur aliran kritikal Parshall
Flume yaitu aliran melalui celah yang sempit.
Parshall Flume dibuat dengan pembagian 3 daerah aliran yaitu, bagian hulu yang dasar datar
dengan dindingnya menyempit (converging walls), bagian tengah atau bagian tenggorok
( throat ) yang dindingnya sejajar dengan dasarnya menurun (downward) , dan bagian keluaran
yang dindingnya membesar (diverging walls) dengan dasar yang menanjak (upward).
Parshall Flume banyak digunakan pada pengukuran aliran irigasi , karena flume tidak perlu
dibersihkan, head yang dibutuhkan relatif rendah dan memberikan hasil pengukuran yang cukup
akurat pada selang kapasitas aliran yang besar.

2.3 Alat Ukur Laju Alir

Alat ukur yang digunakan berdasarkan metodenya pengukurannya adalah sebagai
berikut :
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.

Alat ukur laju alir untuk metode Elektrik

a. Magnetic Meters
Prinsip kerja flowmeter jenis ini didasarkan pada hukum induksi elektromagnetik
(Faradays Low), yaitu bila suatu fluida konduktifelektrik melewati pipa tranducer, maka fluida
akan bekerja sebagaikonduktor yang bergerak memotong medan magnet yang dibangkitkanoleh
kumparan magnetic dari transducer, sehingga timbul tenganganlistrik 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)
 Flowmeters magnetik, juga dikenal sebagai flowmeter elektromagnetik atau flowmeterind
uksi, mendapatkan kecepatan aliran dengan mengukur perubahan tegangan induksi darifluida ko
nduktif yang melintasi dikendalikan medan magnet .
Sebuah flowmeter magnet khas ditempatkan kumparan listrik sekitar (inline model)/ dekat
(model penyisipan) pipa aliran yang akan diukur dan membuat sepasang elektroda di
dindingpipa (inline model) atau di ujung flowmeter tersebut (penyisipan model). Jika cairan yang
ditargetkan elektrik konduktif, yaitu, konduktor, melewati melalui pipa adalah setara
dengan sebuah konduktor memotong medan magnet. Hal ini menyebabkan perubahan dalam
membaca tegangan antara elektroda. Kecepatan semakin tinggi aliran,tegangan tinggi.
Prinsip operasi inline flowmeters magnetik

Prinsip operasi penyisipan flowmeters magnetic

Menurut hukum Faraday induksi elektromagnetik: setiap perubahan dalam medan magnet
dengan waktu menginduksi medan listrik tegak lurus dengan medan magnet yang berubah:

di mana E adalah tegangan arus induksi, B adalah medan magnet eksternal, A adalah bagian
pengelompokan lintas bidang kumparan, N adalah jumlah putaran kumparan, adalah fluks
magnetik, dan akhirnya tanda negatif menunjukkan bahwa arus diinduksi akan menciptakan
medan magnet lainnya berlawanan dengan penumpukan medan magnet dalam kumparan
berdasarkan hukum Lenz.
Ketika menerapkan persamaan di atas untuk flowmeters magnetik, jumlah putaran N
dan kekuatan medan magnet B adalah tetap. Hukum Faraday menjadi
dimana D adalah jarak antara dua elektroda (panjang konduktor), dan V adalah kecepatan aliran.
Jika kita menggabungkan semua parameter N tetap, B, dan D menjadi faktor tunggal, kita dapat
Sudah jelas bahwa tegangan dikembangkan adalah sebanding dengan kecepatan aliran. Sebuah
prasyarat menggunakan flowmeters magnetik adalah bahwa fluida harus
konduktif. Konduktivitas listrik dari fluida harus lebih tinggi dari 3 mikrodetik / cm dalam
kebanyakan kasus. Sebuah lapisan bahan nonconductive sering digunakan untuk mencegah
tegangan dari menghilang ke bagian pipa ketika dibangun dari bahan konduktif.

Kelebihan
o Pressure drop minimum, oleh karena penghalang yang minimumpada lintasan flow.
o Biaya maintenance rendah sebab tidak ada moving parts.
o Linearitas yang tinggi.
o Dapat digunakan untuk mengukur fluida yang korosif dan slurry.
o Pengukuran tidak dipengaruhi oleh viscosity, density, temperature dan pressure.
o Dapat mengukur aliran fluida jenis turbulent atau laminar.
 Kekurangan
o Dalam banyak kasus, persyaratan electrical conductivity dari fluidayang ditetapkan pabrik (0.1
20 micromhos).

b. Ultrasonic Flowmeters
Pengukuran laju aliran (flow rate) dengan metoda ini melibatkanelement :
o Transmitter : transducer berfungsi mengubah tegangan listrikfrekuensi tinggi menjadi getaran
Kristal (akustik).
o Receiver : mengubah getaran kristal (akustik) menjadi sinyal listrik
Ultrasonik flowmeter adalah jenis flowmeter yang mengukur kecepatan cairan atau gas
dengan menggunakan prinsip ultrasound. Menggunakan transduser ultrasonik, flow meter dapat
mengukur kecepatan rata-rata sepanjang jalannya sinar yang dipancarkan dari ultrasound, dengan
rata-rata perbedaan waktu transit diukur antara ultrasound yang berdenyut menyebarkan ke
dalam dan melawan arah aliran. Ultrasonic flowmeter dipengaruhi oleh densitas, suhu
dan viskositas dari media yang mengalir. Mereka tidak mahal untuk menggunakan
dan mempertahankan karena mereka tidak menggunakan bagian yang bergerak, tidak
seperti flow meter mekanis.

Ada tiga jenis aliran ultrasonik meter. Transmisi (contrapropagating transit-time)

flowmeter dapat dibedakan menjadi in-line (intrusif, dibasahi) dan clamp-on (non-intrusif)
varietas. Ultrasonic flowmeter yang menggunakan pergeseran Doppler disebut refleksi atau
pengukur aliran Doppler. Jenis ketiga adalah Open-Channel flowmeter.
Ultrasonic flowmeter mengukur perbedaan waktu transit denyut ultrasonik yang
merambat dan melawan arah aliran. Perbedaan waktu ini mengukuran kecepatan rata-rata fluida
sepanjang jalur sinar ultrasonik. Dengan menggunakan waktu transit mutlak baik kecepatan rata-
rata fluida dan kecepatan suara dapat dihitung. Menggunakan dua waktu transit tup dan tdown dan
jarak antara penerima dan pengirim transduser L dan sudut kemiringan dapat ditulis
persamaan:
dimana v adalah kecepatan rata-rata dari fluida di sepanjang jalur suara dan c adalah kecepatan
suara.
Sebuah inovasi terbaru dalam pengukuran aliran ultrasonik adalah penggunaan dari
pergeseran Doppler yang dihasilkan dari refleksi dari sinar ultrasonik dari bahan sonically
reflektif, seperti partikel padat atau gelembung udara tertahan dalam fluida yang mengalir, atau
turbulensi dari fluida itu sendiri, jika cairan bersih.
Jenis flow meter juga dapat digunakan untuk mengukur laju aliran darah, dengan
melewati sinar ultrasonik melalui jaringan, terpental dari piring reflektif, kemudian membalik
arah balok dan mengulangi pengukuran, volume aliran darah dapat diperkirakan. Frekuensi sinar
yang ditransmisikan dipengaruhi oleh gerakan darah di vessel dan dengan membandingkan
frekuensi sinar hulu dengan hilir, aliran darah melalui pembuluh tersebut dapat
 diukur. Perbedaan antara dua frekuensi adalah cara untk mengukur volume aliran yang
sebenarnya. Sebuah sensor sinar lebar juga dapat digunakan untuk mengukur aliran independen
dari luas penampang pembuluh darah.

Kelebihan
Tidak ada penghalang di lintasanaliran, sehingga tidak ada pressuredrop.
Dapat digunakan untuk mengukurflow fluida yang korosif dan slurry.
Model portable tersedia untuk analisa dan diagnosa di lapangan.
Kekurangan
Biaya pengadaan awal : tinggi

c. Vortex Flowmeters
Prinsip kerjanya didasarkan pada pengukuran getaran (vibration) pada downstream
pusaran (vortex) yang disebabkan oleh penghalang yang ditempatkan pada aliran fluida.
Frekwensi getaran dari vortex dapat dihubungkan dengan laju aliran fluida

Dimana :
Q = Volum flowrate
fv = frequency of vortex shedding
D = diameter of the pipe
S = strouhal number
K = K factor
K factor pada umumnya diperkenalkan untuk mengganti kerugian untuk profil yang tidak
seragam dari pipa.
S strouhal number ditentukan secara eksperimen.
w/D S
0.1 0.18
0.3 0.26
0.5 0.44

Kelebihan
Biaya pengadaan awal : rendah ~ sedang.
Tidak dibutuhkan maintenance bila digunakan pada aliran fluida yang bersih.
Kekurangan
Pressure drop : rendah ~ sedang

2.4 Aplikasi pengukuran laju alir

2.4.1 Pengukur aliranvariabel pengukur aliranpiston dan spring untuk gas dan cairan.
Jenis pengukur aliran piston menggunakan orifis tabung yang dibentuk oleh piston dan
sebuah kerucut runcing. Piston ditempatkan dibagian dasar kerucut (tidak pada posisi aliran)
oleh kalibrasi spring. Skalanya berdasarkan pada berat jenis 0,84 untuk pengukur minyak dan
1,0 untuk pengukur air. Desainnya sederhana dan mudah yang dapat dilengkapi alat untuk
mentransmisikan sinyal listrik yang membuatnya menjadi ekonomis untuk rotameter untuk
mengukur laju alir dan kontrol.
2.4.2 Pengukur aliran ultrasonik (No n-Intrusif atau Doppler) untuk cairan
Pengukur aliran ultrasonik Doppler biasanya digunakan pada penggunaan cairan kotor
seperti limbah cair dan cairan kotor lainnya dan lumpur yang biasanya menyebabkan kerusakan
pada sensor konvensional. Prinsip dasar operasi memakai pergantian frekuensi (Efek Doppler)
dari sinyal ultrasonik ketika direfleksikan oleh partikel yang mengambang atau gelembung gas
(tidak sinambung) dalam pergerakan.

Gambar Pengukur aliran Ultrasonik (Dynasonics Ltd)

2.4.3 Pengukur aliran turbin

Pengukur aliran turbin merupakan pengukur yang sangat teliti (0,5% pembacaa n) dan dapat
digunakan untuk cairan bersih dan cairan kental hingga mencapai 100 centistokes. Sebuah pipa
lurus berdiameter 10 diperlukan pada saluran masuk. Keluaran yang paling umum adalah
frekuensi gelombang sinus atau gelombang k uadrat, namun pengkondisi sinyal dapat disimpan
di puncak meteran untuk keluaran analog dan pengklasifikasian anti ledakan. Meterannya terdiri
dari sebuah rotor multi-bladed yang dipasang pada sudut yang tepat terhadap aliran dan
tersuspensi dalam aliran fluida pada bearing yang berjalan bebas.
2.4.4 Sensor roda pengayuh
Sensor roda pengayuh merupakan pengukur aliran terkenal yang efektif biayanya untuk air
atau fluida seperti air. Beberapa alat ditawarkan dengantambahan alat aliran atau gaya sisipan.
Meteran tersebut, seperti meteran turbin, memerlukan pipa lurus dengan diameter minimum 10
pada saluran masuk dan 5 pada saluran keluar. Bahan kimia yang cocok harus diperiksa bila
tidak menggunakan air. Keluaran pulsa gelombangnya jenis gelombang sinus dan gelombang
kuadratnya namun pengirim transmiternya tersedia untuk integral atau panel mounting. Rotor
roda pengayuh tegak lurus terhadap aliran dan hanya berhubungan dengan penampang lintang
aliran yang terbatas.
2.4.5 Pengukur aliran jenis positive displacement
Meteran ini digunakan untuk pengukur air jika tidak tersedia pipa lurus dan jika meteran
turbin dan sensor pengayuh roda akan mengakibatkan terlalu banyak turbulensi. Pengukur aliran
jenis positive displacement juga digunakan untuk mengukur aliran cairan kental.
 BAB III
KESIMPULAN

Pengukuran laju alir cairan dan gas merupakan variabel penting di dalam proses industri.
Pengukuran laju alir diperlukan untuk menentukan proporsi dan jumlah bahan yang mengalir
masuk dan keluar proses. Pengukuran laju alir ditentukan dengan mengukur kecepatan cairan
atau perubahan energi kinetiknya. Perbedaan tekanan yang terjadi pada saat cairan melintasi
pipa mempengaruhi kecepatan suatu aliran. Karena luas penampang pipa sudah diketahui,
kecepatan rata-rata merupakan indikasi dari laju alirnya.
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju alir selain tekanan adalah viskositas, densitas, dan
gaya gesek cairan terhadap dinding dalam pipa. Pengukuran aliran adalah pengukuran kapasitas
aliran atau laju aliran massa atau laju aliran volume aliran. Instrumen pengukuran aliran secara
umum diklasifikasikan menjadi dua bagian, yaitu pengukuran aliran terbuka dan pengukuran
aliran tertutup.
Pengukuran aliran terbuka dapat dilakukan dengan 4 metode yaitu :
a. Metode Langsung
Metode langsung pengukuran aliran dapat dilakukan dengan mengukur volume atau
massa fluida dalam selang waktu tertentu. Pengukuran laju aliran volume atau massa dengan
metode langsung ini cukup teliti. Akan tetapi apabila fluida yang diukur adalah gas, maka efek
kompresibilitasnya harus diperhitungkan.
b. Metode pembatasan
Metode pembatasan ini mengukur perbedaan tekanan diantara dua penampang aliran yang
sebanding dengan laju aliran. Alat ukur metode tak langsung dengan pembatasan ini dianalisa
pada penampang 1 yaitu sebelum masuk alat ukur, dan penampang 2 yaitu tepat di daerah alat
ukur yang biasanya menimbulkan vena contrakta. Vena kontrakta adalah daerah setelah
pengecilan penampang aliran. Pada daerah ini kapasitas aliran minimum dan tekanan aliran pada
penampang tersebut seragam.
c. Metode linier
Alat ukur aliran yang hasilnya langsung proporsional dengan laju aliran antara lain : Float
meter, turbin flowmeter, Vortex flow meter, electromagnetik flow meter, magnetik flow meter,
 ultrasonic flowmeter. Alat ini dapat digunakan untuk mengukur aliran fluida yang korosif dan
yang beracun.
d. Metode pembagian
Teknik pembagian aliran pada penampang tetap digunakan pada pengukuran aliran
refrigeran ataupun instalasi fluida pada industri, dimana tidak praktis untuk memasang peralatan
seperti nosel, venturi dan lain-lain alat ukur yang terpasang tetap.

Alat ukur yang digunakan berdasarkan metodenya pengukurannya adalah sebagai berikut :
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.

Alat ukur laju alir untuk metode Elektrik

1. Magnetic Flowmeters
Prinsip kerja flowmeter jenis ini didasarkan pada hukum induksi elektromagnetik
(Faradays Low), yaitu bila suatu fluida konduktifelektrik melewati pipa tranducer, maka fluida
akan bekerja sebagaikonduktor yang bergerak memotong medan magnet yang dibangkitkanoleh
kumparan magnetic dari transducer, sehingga timbul tenganganlistrik induksi.
2. Ultrasonic Flowmeters
Ultrasonik flowmeter adalah jenis flowmeter yang mengukur kecepatan cairan atau gas
dengan menggunakan prinsip ultrasound. Menggunakan transduser ultrasonik, flow meter dapat
mengukur kecepatan rata-rata sepanjang jalannya sinar yang dipancarkan dari ultrasound, dengan
rata-rata perbedaan waktu transit diukur antara ultrasound yang berdenyut menyebarkan ke
dalam dan melawan arah aliran.
3. Vortex Flowmeters
Prinsip kerjanya didasarkan pada pengukuran getaran (vibration) pada downstream pusaran
(vortex) yang disebabkan oleh penghalang yang ditempatkan pada aliran fluida.

Aplikasi pengukuran laju alir :

a. Pengukur aliranvariabel pengukur aliranpiston dan spring untuk gas dan cairan.
b. Pengukur aliran ultrasonik (No n-Intrusif atau Doppler) untuk cairan
c. Pengukur aliran turbin
d. Sensor roda pengayuh
e. Pengukur aliran jenis positive displacement dan pengukur magnetic cairan konduktif
DAFTAR PUSTAKA
 Chamidy, N. Harita. Buku Ajar Instrumentasi dan Pengukuran. 2009. Polban : Bandung
Fisher, Control Valve Handbook, Emerson Process Management.
Geankoplis, C.J., Transport Process and Unit Operations, 2nd Ed., Allyn dan Bacon Inc., Boston,
1983
Gunterus, Frans. Falsafah Dasar: Sistem Pengendalian Proses. ElexMedia. Komputindo
Haliday, D dan Resnick, R. 1985. Fisika. Penerjemah: Pantur Silaban dan Erwin Sucipto. Jilid I. Edisi
Ketiga. Jakarta: Erlangga
McCabe, W.L.,J.C. Smith, Unit Operations of Chemical Engineering, 3rd., Mc Graw Hill, Kogakusha,
1976