Dokumen tersebut membahas berbagai metode pengukuran laju aliran cairan dan gas, termasuk metode berdasarkan massa dan volume, serta berbagai jenis alat pengukur laju aliran seperti venturi tube, orifice plate, turbin meter, dan electromagnetic flowmeter beserta prinsip kerja dan aplikasinya."

1. PENGUKURAN LAJU ALIRAN
MUHAMMAD RIO RIZKY SAPUTRA
TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS GUNADARMA

2. INTRODUCE
Flowmeter
Alat untuk mengukur jumlah atau laju aliran dari
suatu fluida yang mengalir pada pipa

3. PENGUKURAN LAJU ALIRAN
Pengukuran laju aliran dibedakan menjadi 2 :
 Metode Pengukuran Massa (Mass Flow
Rate)
 Metode Pengukuran Volume (Volume Flow
Rate)

4. PENGUKURAN LAJU ALIRAN
MASS FLOW RATE
The method used to measure mass flow rate is largely
determined by whether the measured quantity is in a solid,
liquid or gaseous state.
 Conveyor-Based Method
 Coriolis Flowmeter
 Thermal Mass flowmeter measurement
 Joint measurement of volume flow rate and fluid
density

5. CONVEYOR-BASED METHOD
These methods are concerned with measurement
of the flow of solids that are in the form of small
particles.
Mass flow rate
Q = Mv/L
M : mass of material
v : conveyor velocity
L : length of conveyor

6. CORIOLIS FLOWMETER
The Coriolis flowmeter is primarily used to measure the mass flow rate of
liquids, although it has also been successfully used in some gas-flow
measurement applications.
The net deflection
d = kfR
k : a constant
f : the frequency of the tube vibration
R : the mass flowrate of the fluid inside the tube.
Coriolis meters give excellent accuracy, with measurement
uncertainties of ±0.2% being typical.

7. THERMAL MASS FLOWMETER MEASUREMENT
Thermal mass flowmeters are
primarily used to measure the
flow rate of gases.
Typical measurement
uncertainty is ±2%.

8. JOINT MEASUREMENT OF VOLUME FLOW
RATE AND FLUID DENSITY
Before the advent of the Coriolis meter, the usual
way of measuring mass flow rate was to compute
this from separate, simultaneous measurements of
the volume flow rate and the fluid density.

9. PENGUKURAN LAJU ALIRAN
VOLUME FLOW RATE
 Differential pressure
 Variable area of flowmeter
 Possitive Displacement flowmeter
 Turbine Meters
 Elektromagnetic Flowmeter
 Vortex-shedding flowmeter
 Ultrasonic Flowmeter
 Other Types

10. VOLUME RATE FLOW METER
DIFFERENTIAL PRESSURE
 Venturi tube
 Oriface plate
 Flow nozel
 Dall flow tube
 Pitot static tube

11. VENTURI TUBE
 Sebuah Venturi memiliki sensor-
sensor tekanan untuk
mengukur tekanan
diferensial sebelum dan
dalam penyempitan. Metode
ini banyak digunakan untuk
mengukur laju aliran dalam
transmisi gas melalui pipa,
dan telah digunakan sejak
Kekaisaran Romawi times.The
koefisien pelepasan dari
Venturi meter berkisar
0,93-0,97.

12. DALL FLOW TUBE
 The Dall tabung adalah versi singkat dari
sebuah Venturi meter, dengan
penurunan tekanan yang lebih
rendah daripada lubang pelat.
Seperti halnya dengan aliran ini meter
laju aliran dalam sebuah tabung Dall
ditentukan dengan mengukur
penurunan tekanan yang
disebabkan oleh pembatasan
dalam saluran. Dall tabung secara luas
digunakan untuk mengukur laju aliran
pipeworks besar.

13. FLOW NOZZLE
For measurements where high
temperatures and velocities are
present, the flow nozzle may provide
a better solution than an orifice
plate. At high velocities, Its construction
makes it substantially more rigid in
adverse conditions and the flow
coefficient data at high Reynolds
numbers is better documented than
for orifice plates. The flow nozzle is
relatively simple and cheap, and
available for many applications in
many materials.

14. ORIFACE PLATE
Oriface Plate adalah sebuah
piring dengan lubang,
ditempatkan dalam aliran,
dengan mengkonstriksi aliran,
dan mengukur perbedaan
tekanan di sepanjang
penyempitan laju aliran.
kerugian energi yang lebih
tinggi dibandingkan dengan
Venturi Tube. Ada tiga jenis
lubang: konsentrik, eksentrik,
dan segmental.

15. ORIFACE PLATE

16. PITOT TUBE
alat ukur tekanan yang
digunakan untuk mengukur
kecepatan aliran fluida
dengan menentukan
tekanan stagnasi.
Persamaan Bernoulli
digunakan untuk
menghitung tekanan
dinamis dan karenanya
kecepatan fluida.

17. PITOT TUBE

18. VARIABLE AREA OF FLOW METER
 Ini merupakan contoh teknologi sederhana dari
variable area of flow meter
 Laju aliran volumetrik yang melalui tabung
runcing sebanding dengan perpindahan float.
 Masih terlalu sederhana, karena masih
bergantung pada gravitasi bumi sehingga harus
di-install secara vertikal

19.  Fluida bergerak melalui tabung dari bawah ke atas
sehingga menyebabkan penurunan tekanan melintasi
float-nya, yang menghasilkan gaya ke atas dan
menyebabkan float bergerak ke atas tabung. Ketika ini
terjadi, maka luas penampang antara dinding-dinding
tabung dan float-nya (anulus) meningkat (sehingga inilah
istilah variabel-daerah).

21.  Contoh teknologi terbaru, tidak bergantung pada gravitasi
 Desain seperti ini dapat menyederhanakan instalasi dan
operator menambahkan fleksibilitas, terutama ketika meteran
harus dipasang dalam ruang fisik yang ketat dan instalasi
vertikal tidak mungkin.
 Penggunaan pegas dalam perpindahan float dalam tabung

23. DIRECT-READING FLOW METER
 memungkinkan pengguna untuk membaca laju aliran
cairan atau gas dalam unit teknik (yaitu, gal / min dan L /
menit) dicetak langsung pada tabung, dengan
menyelaraskan bagian atas mengambang dengan tanda
centang di flowtube.
 Keuntungan dari direct membaca flowmeter adalah
bahwa laju aliran secara harfiah membaca langsung dari
flowtube.

24. CORRELATED METER
 memiliki skala non-unit (biasanya tanda centang 0-65,
atau 0-150), dan datang dengan lembar data terpisah
yang berhubungan membaca skala pada laju aliran
flowtube ke dalam unit teknik tertentu
 Lembaran korelasi biasanya memberikan 25 atau
sehingga data titik sepanjang skala flowtube, yang
memungkinkan pengguna untuk menentukan laju
aliran yang sebenarnya di gal / menit, L / menit, atau
unit rekayasa yang diperlukan.

25. CORRELATED METER
 Keuntungan :
 dapat digunakan untuk berbagai gas dan cairan (aliran
yang diwakili oleh unit yang berbeda) dengan memilih
lembar korelasi yang sesuai, di mana tambahan
pembacaan meter langsung akan diperlukan untuk aplikasi
fluida yang berbeda.
 jika tekanan atau temperatur perubahan parameter untuk
aplikasi tertentu, pengguna hanya akan menggunakan
lembar korelasi yang berbeda untuk mencerminkan
parameter baru ini. Sebagai perbandingan, untuk langsung
membaca meter, perubahan dalam parameter operasional
akan kompromi keakuratan meteran, memaksanya untuk
dikembalikan ke pabrik untuk recalibration. Secara umum,
akurasi rata-rata dari variabel-daerah flowmeter adalah ±
2-4% dari fullscale aliran.

26. KEUNTUNGAN
 Keuntungan utama dari variabel-daerah flowmeter
adalah relatif biaya rendah dan kemudahan instalasi.
Karena kesederhanaan desain, variabel-daerah
meteran praktis bebas pemeliharaan dan, karenanya,
cenderung untuk memiliki kehidupan operasi panjang.
 fleksibilitas dalam menangani berbagai bahan kimia
 Kelebihan dari Teflon flowmeter dengan built-in katup
adalah bahwa Anda tidak hanya dapat memantau laju
aliran fluida, tetapi Anda dapat mengendalikan itu, juga,
dengan membuka dan menutup katup

27. KERUGIAN
 satu potensi kerugian dari variabel-daerah
flowmeter terjadi ketika suhu dan tekanan fluida
menyimpang dari kalibrasi suhu dan tekanan
 variasi suhu dan tekanan akan menyebabkan gas
untuk memperluas dan kontrak, dan dengan
demikian mengubah kerapatan dan viskositas,
kalibrasi tertentu flowmeter variabel-daerah tidak
akan lagi berlaku sebagai kondisi ini berfluktuasi
 Efek dari perubahan viskositas potensial lain
kelemahan dari variabel-area meter ketika
mengukur cairan

28.  Intinya adalah bahwa pengguna harus menyadari variasi
antara kondisi kalibrasi dan kondisi operasi untuk aliran
gas, dan harus benar membaca sesuai dengan
rekomendasi pabrik. Beberapa pengguna memiliki
pabrik mengkalibrasi meteran kondisi yang ada, tetapi
hal ini mengasumsikan bahwa kondisi operasional akan
tetap sama-yang jarang mereka lakukan.

29. APLIKASI
 Mengukur aliran air dan gas pada tumbuhan atau
laboratorium
 Pemantauan garis kimia
 Membersihkan udara instrumen baris (misalnya, jalur
yang menggunakan valved meter)
 Pemantauan pengisian filtrasi
 Pemantauan aliran dalam pencampuran bahan-aplikasi
(misalnya, jalur yang menggunakan valved meter)
 Monitoring hidrolik minyak (walaupun ini mungkin
memerlukan kalibrasi khusus)
 monitor air untuk makanan & minuman tanaman

30. TURBIN FLOW METER
 Turbin flow meter (lebih baik digambarkan sebagai
turbin aksial) menerjemahkan tindakan mekanik dari
turbin berputar dalam cairan mengalir di sekitar sebuah
sumbu yang menjadi pengguna dapat dibaca oleh laju
aliran (gpm, lpm, dll). Turbin cenderung memiliki semua
aliran perjalanan di sekitarnya.

31. TURBIN FLOW METER
 Roda turbin diatur di jalur aliran fluida. Fluida yang
mengalir pada sudu turbin, memberikan gaya ke
permukaan dan pengaturan bilah rotor bergerak. Ketika
kecepatan rotasi yang mantap telah tercapai, kecepatan
sebanding dengan kecepatan cairan.
 Meteran terdiri dari multi-baling berbilah terpasang
pada sudut yang tepat terhadap aliran dan tergantung
pada aliran fluida pada free-running bearing
 Turbin arus meter digunakan untuk pengukuran gas
alam dan cairan mengalir

33. TURBIN FLOW METER
 Dalam turbin flowmeter, turbin bersama dengan rotor
berada dalam pipa dimana cairan akan dilewatkan pada
pipa tersebut. Rotor akan berputar karena gerakan dari
cairan. Kecepatan putaran rotor akan sebanding dengan
kecepatan aliran, kemudian dari putaran rotor tersebut
akan diubah menjadi pulsa elektrik oleh koil bermagnet
yang berada pada sisi pipa. Kipas pada turbin akan lewat
dekat koil kemudian membawa pulsa pada koil dan akan
diterima oleh counter/motion sensor. Jumlah pulsa per
detik sebanding dengan kecepatan aliran.

34. TURBIN FLOW METER
 dapat memiliki akurasi sebesar 0,5% dari pembacaan. Ini
adalah meteran yang sangat akurat dan dapat digunakan
untuk membersihkan cairan dan cairan kental hingga
100 centistokes.
 Minimum 10 diameter pipa lurus pipa pada inlet
diperlukan.
 Output yang paling umum adalah gelombang sinus atau
squarewave sinyal AC frekuensi tetapi dapat dipasang di
atas untuk analog output dan klasifikasi bukti ledakan.

35. POSITIVE DISPLACEMET FLOWMETER
 Meteran ini digunakan untuk aplikasi cairan ketika
tidak ada pipa lurus yang terpasang, turbin meter
dan paddlewheel sensor yang akan melihat banyak
sekali turbulensi.
 Positive Displacement juga digunakan untuk
viskositas cairan .

36. POSITIVE DISPLACEMENT
 jenis flow meter yang memerlukan cairan yang diukur
untuk menggantikan komponen mekanis meteran agar
setiap aliran fluida terjadi. Perpindahan positif (PD)
flowmeters membuat pengukuran aliran volumetrik
terbatas mengambil penambahan atau volume dari
fluida.
 Sebuah analogi dasar akan mengadakan sebuah ember
di bawah keran, mengisi ke tingkat satu set, lalu dengan
cepat menggantikannya dengan ember dan waktu lain
tingkat di mana ember diisi (atau jumlah ember untuk
"totalized" aliran) .
 Dengan tekanan dan temperatur yang sesuai
kompensasi, laju aliran massa dapat secara akurat
ditentukan

37. POSITIVE DISPLACEMENT
 Beberapa bentuk FPD :
 Reciprocating piston / berosilasi piston - masing-masing
piston secara mekanik atau magnetis dioperasikan
untuk mengisi silinder dengan cairan dan kemudian
melaksanakan cairan. Setiap stroke mewakili
pengukuran yang terbatas dari fluida.
 Oval gear - dua berotasi oval disinkronisasi gigi
persneling dengan "menekan" jumlah terbatas cairan
melalui meteran untuk setiap revolusi.

38. POSITIVE DISPLACEMENT
 Nutating disk - disk dipasang pada sebuah bola adalah
"goyah" tentang akses oleh aliran fluida dan setiap putaran
mewakili jumlah yang terbatas cairan ditransfer.
 Rotary baling-baling - Sebuah memutar impeller yang
mengandung dua atau lebih baling-baling membagi ruang
antara baling-baling ke volume diskrit dan masing-masing
rotasi (atau baling-baling kelulusan) dihitung.
 Diafragma - Fluida ditarik ke sisi inlet diafragma yang
berosilasi dan kemudian menghilangkan ke stopkontak.
Diafragma berosilasi siklus dihitung untuk menentukan laju
aliran.

39.  Berulang kali perpindahan positif menjebak
flowmeters cairan untuk mengukur aliran. Hal ini
dapat dianggap sebagai berulang kali mengisi
ember dengan cairan sebelum membuang isi hilir.
Berapa kali bahwa ember diisi mewakili aliran.
Banyak flowmeter perpindahan positif geometri
yang tersedia.

40. ELECTROMAGNETIC FLOWMETERS
• Terbatas pada Conductive fluids
• ketidakakuratan ±1%
• Expensive (material dan penggunaan listrik)
• sinyal voltase 1 mV ketika flow rate 1 m/s

41. ELECTROMAGNETIC FLOWMETERS
 Mekanisme kerja
Faraday’s Formula
E =V x B x D
where:
E = The voltage generated in a conductor
V = The velocity of the conductor
B = The magnetic field strength
D/L = The length diameter of the conductor

42. VORTEX SHEDDING FLOWMETERS
• An obstruction in a fluid flow creates vortices in a downstream flow.
• Low Power Consumption
• Inacuracy ±1%
• Turn Off at low flow rates
• In minimum linear Reynolds number constraint, the measurement will not
be accurate

43. ULTRASONIC FLOWMETERS
 Frekuensi yang dipantulkan oleh sinyal akan
berubah sesuai dengan kecepatan aliran.
 Tidak dibatasi untuk fluida yang konduktif
 Berguna untuk mengukur aliran fluida yang
corrosive
 Dibedakan menjadi dua:
 Doppler Shift Ultrasonic Flowmeters
 Transit Time Ultrasonic Flowmeter

44. DOPPLER SHIFT ULTRASONIC FLOWMETER
 Konsep utama berdasarkan prinsip kerja hukum Doppler
 Frekuensi antara 0,5 MHz-20 MHz
 Mekanisme kerja :
Transmission Frequency (ft) yang terpancar kedalam aliran fluida kemudian
dimodifikasi oleh pantulan yang berasal dari partikel dan gelembung dan
menghasilkan Received Frequency (fr)
v = c (fr - ft) / 2 ft cosΦ
where
fr = received frequency
ft = transmission frequency
v = fluid flow velocity
Φ = the relative angle between the transmitted
ultrasonic beam and the fluid flow
c = the velocity of sound in the fluid

45. TRANSIT TIME ULTRASONIC FLOWMETER
 Pengukuran yang berdasarkan perbedaan waktu antara gelombang
transmitter yang telah dipengaruhi oleh kecepatan aliran fluida baik
searah dan berlawanan arah.
Tf = forward transmission time
Tb = backward transmission time
c = kecepatan suara
v = kecepatan aliran
Ff = Frekuensi forward
Fb = Frekuensi backward

46. INTELEGENT FLOWMETER
Intelegent flowmeter dapat digunakan
dengan baik dalam hubunganya dengan
obstruksi aliran jenis transduser
Salah satu manfaat langsung dari hal ini
yaitu pembatasan aliran pada plat lubang

47. Pada proses ini,hampir semua jenis data transduser
di masukan ke komputer.
Setelah pengolahan aliran mentah transduser,aliran
komputer mampu menghasilkan aliran pengukuran
yang sangat tinggi akurasi