Menghitung Laju Ariran Fluida Jenis Head Flow Meter Pada Sistem Rangkaian Perpipaan Dengan Menggunakan Control Valve Air To Open Di Pabrik Mini PTKI – Medan

KARYA AKHIR

MENGHITUNG LAJU ARIRAN FLUIDA JENIS HEAD FLOW

METER PADA SISTEM RANGKAIAN PERPIPAAN DENGAN

MENGGUNAKAN CONTROL VALVE AIR TO OPEN DI

PABRIK MINI PTKI – MEDAN

Karya Akhir ini diajukan untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan

Oleh :

AAN YUNITA

075203011

PROGRAM DIPLOMA-IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

MENGHITUNG LAJU ARIRAN FLUIDA JENIS HEAD FLOW METER PADA SISTEM RANGKAIAN PERPIPAAN DENGAN MENGGUNAKAN

CONTROL VALVE AIR TO OPEN DI PABRIK MINI PTKI – MEDAN

Oleh :

AAN YUNITA Nim. 075203011

Disetujui Oleh :

Pembimbing

Ir. MANSYUR, M.Si Nip : 19590201 198603 1 013

Diketahui Oleh :

KETUA PROGRAM DIPLOMA IV TEKNOLOGI INTRUMENTASI PABRIK

Fakultas Teknik USU

Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si. Nip. 19540531 198601 1 002

PROGRAM DIPLOMA IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

ABSTRAK

Di dalam suatu pengoperasian pabrik diperlukan usaha-usaha agar proses tersebut beropersi dengan baik dan berjalan dengan lancar sehingga menghasilkan produk yang diinginkan. Variabel-variabel yang terlibat dalam operasi yaitu : flow (aliran), temperatur (suhu), pressure (tekanan), dan level (ketinggian permukaan cairan).

Kampus PTKI MEDAN dilengkapi dengan sarana pendidikan yang lengkap. Salah satu dari peralatan instrument adalah head flow meter, yang merupakan sarana dan pembahasan dalam penulisan Karya Akhir ini. Fungsi dari peralatan ini adalah untuk mengukur laju aliran fluida jenis head flow meter yang mengalir pada rangkaian perpipaan. Dan alat ukur yang digunakan adalah control valve air to open.

Dalam pengukuran laju aliran fluida jenis head flow meter, control valve air to open juga didukung dengan peralatan-peralatan pengukur dan pengontrol laju aliran fluida jenis head flow meter seperti, plat orifice, transmitter,control valve. Maka beda tekanan yang dihasilkan oleh plat orifice akan dibaca oleh transmitter dan dikirim ke controller atau indicator dalam bentuk sinyal elektrik atau pneumatic dalam bentuk skala angka-angka.

Dari hasil pembacaan controller maka didapat besar debit alirannya, sedangkan kecepatan laju aliran fluidanya dapat diketahui besarnya dengan melakukan perhitungan menggunakan persamaan kointunitas yaitu : Q = V . A. Dari persamaan ini kecepatan laju aliran fluida dapat dihitung dengan menggunakan rumus yaitu: V = Q/A.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis sampaikan kepada Allah SWT, karena atas berkah dan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya akhir ini dengan baik.

Karya Akhir ini dibuat sebagai syarat kelulusan program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik di Universitas Sumatera Utara.

Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyusun Karya Akhir ini dengan judul :

“MENGHITUNG LAJU ALIRAN FLUIDA JENIS HEAD FLOW METER PADA SISTEM RANGKAIAN PERPIPAAN DENGAN MENGGUNAKAN CONTROL VALVE AIR TO OPEN DI PABRIK MINI PTKI – MEDAN”

Dengan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bimbingan kepada penulis sehingga penulis bisa menyelesaikan Karya Akhir ini, khususnya kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME, selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Program Studi

Teknologi Instrumentasi Pabrik.

3. Bapak Rahmat Fauzi ST.MT, selaku Sekretaris Program Studi

Teknologi Instrumentasi Pabrik.

4. Bapak Drs. Hasdari Helmi, MT, selaku Kordinator Program Studi

5. Bapak Ir. Mansyur, M.Si, selaku Dosen Pambimbing penulis yang telah banyak memberikan bimbingan dalam penulisan Karya Akhir ini. 6. Bapak Ir. Satria Ginting, selaku Dosen Wali.

7. Yang tercinta kedua orang tua saya, Ayahanda tercinta Ngatimin dan Ibunda tercinta Paini serta kakak dan abang saya tercinta Siti khadijah, Kurniawan, Susi handayani dan Kamal Muhammad. Terimakasih yang tak terhingga atas segala doa, materi dan dukungan yang telah diberikan kepada penulis.

8. Buat temen-teman seperjuangan Mhd. Syah Putra Lubis, Aan Yunita, Rahma Sapitri, Rani Herawati, Mhd. Fadhli, Benari H. Manurung, Andi Nova Suheri Gultom, Cipta Pratama, Rudiansyah Putra, Junid Sembiring, Jendrianta Simanjorang, Rahmat Azizi, Ilham, Indra Bakti, yang telah memberikan dukungan kepada penulis sehingga Karya Akhir ini selesai dengan baik.

Penulis menyadari bahwa Karya Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan Karya Akhir ini. Besar harapan penulis Karya Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca terutama bagi penulis.

Medan, Januari 2012 Penulis

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... viii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan ... 2

1.3 Rumusan Masalah ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Metode Penulisan ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI ... 6

2.1 Pengukuran Laju Aliran Fluida ... 6

2.1.1 Pengenalan Alat Ukur Laju Aliran Fluida ... 7

2.2 Macam – Macam Aliran Fluida ... 8

2.3 Jenis Alat Ukur Aliran Fluida ... 9

2.3.1 Venturi Meter ... 10

2.3.2 Flow Nozzle ………. ... 12

2.3.3 Pitot Tubes ... 13

2.3.5 Orifice Kosentrik ... 16

2.3.6 Orifice Eksentrik ... 17

2.3.7 Segmental Orifice ... 17

BAB III SISTEM RANGKAIAN PERPIPAAN ... 19

3.1 Sistem Rangkaian Perpipaan ... 27

3.1.1 Cara Kerja Pada Pada Sistem Rangkaian ... 29

3.2 alat – alat pengontrolat proses instrument ... 32

3.2.1 Controller ... 32

3.2.2 Transmitter ... 33

3.2.3 Konverter ... 34

3.2.4 Control Valve ... 35

BAB IV MENGHITUNG LAJU ALIRAN FLUIDA JENIS HEAD FLOW METER PADA SISTEM RANGKAIAN PERPIPAAN DENGAN MENGGUNAKAN CONTROL VALVE ... 35

4.1 Control Valve ... 35

4.2 Proses Control Valve Air To Open ... 35

4.3 Spesifikasi Peralatan ... 37

4.4 Data Pengamatan ... 38

4.5 Pembahasan ... 39

BAB V PENUTUP ... 43

5.1 Kesimpulan ... 43

5.2 Saran ... 43

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsif Dasar Hukum Kekekalan Massa ... 6

Gambar 2.2 Venturi Meter ... 10

Gambar 2.3 Flow Nozzle... 12

Gambar 2.4 Pitot Tubes ... 13

Gambar 2.5 Plat Orifice ... 14

Gambar 2.6 Plat Orifice Jenis Kosentrik ... 16

Gambar 3.1 Plat Orifice Jenis Eksentrik ... 17

Gambar 3.2 Plat Orifice Jenis Segmental ... 18

Gambar 3.3 Sistem Rangkaian Perpipaan ... 20

Gambar 3.4 Transmiter Elektrik ... . 24

Gambar 3.4 Sistem Kerja Konverter ... . 27

Gambar 3.4 Bagian Aktuator Dan Valve Body ... . 29

Gambar 3.4 Jenis Aksi Terbalik ... . 32

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Gangguan Dan Cara Mengatasi ... 39 Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Kecepaan Aliran ... 51

ABSTRAK

Di dalam suatu pengoperasian pabrik diperlukan usaha-usaha agar proses tersebut beropersi dengan baik dan berjalan dengan lancar sehingga menghasilkan produk yang diinginkan. Variabel-variabel yang terlibat dalam operasi yaitu : flow (aliran), temperatur (suhu), pressure (tekanan), dan level (ketinggian permukaan cairan).

Kampus PTKI MEDAN dilengkapi dengan sarana pendidikan yang lengkap. Salah satu dari peralatan instrument adalah head flow meter, yang merupakan sarana dan pembahasan dalam penulisan Karya Akhir ini. Fungsi dari peralatan ini adalah untuk mengukur laju aliran fluida jenis head flow meter yang mengalir pada rangkaian perpipaan. Dan alat ukur yang digunakan adalah control valve air to open.

Dalam pengukuran laju aliran fluida jenis head flow meter, control valve air to open juga didukung dengan peralatan-peralatan pengukur dan pengontrol laju aliran fluida jenis head flow meter seperti, plat orifice, transmitter,control valve. Maka beda tekanan yang dihasilkan oleh plat orifice akan dibaca oleh transmitter dan dikirim ke controller atau indicator dalam bentuk sinyal elektrik atau pneumatic dalam bentuk skala angka-angka.

Dari hasil pembacaan controller maka didapat besar debit alirannya, sedangkan kecepatan laju aliran fluidanya dapat diketahui besarnya dengan melakukan perhitungan menggunakan persamaan kointunitas yaitu : Q = V . A. Dari persamaan ini kecepatan laju aliran fluida dapat dihitung dengan menggunakan rumus yaitu: V = Q/A.

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Kebutuhan pemakaian peralatan instrument tidak hanya sebagai alat ukur saja, disamping itu juga sebagai alat pengontrol. Oleh karena kedua fungsi tersebut erat kaitannya antara yang satu dengan yang lainnya. Peralatan instrument yaitu alat-alat yang mengukur dan mengendalikan proses variabel seperti, tekanan (pressure), suhu (temperature), ketinggian permukaan (level), dan laju aliran fluida jenis head (flow) meter.

Kegiatan pengukuran bertujuan untuk mencegah kerusakan peralatan, mendapatkan wujud produksi yang diinginkan yang berhubungan dengan kualitas dan untuk pengontrolan proses.

Dalam proses pengolahan tersebut peranan pengendalian laju aliran jenis head flow meter sangat penting, sehingga untuk menjaga keadaan laju aliran jenis head flow meter tetap sesuai dengan standart operasi, maka pengendalian laju aliran jenis head flow meter haruslah diperhitungkan dengan benar. Maka dari itu perlu diperhatikan pengukuran laju aliran jenis head flow meter sehingga dapat dikontrol setiap saat.

Sekarang ini kemajuan dan perkembangan teknologi instrumentasi terhadap keterpasangan peralatan pada suatu pabrik sangat dibutuhkan, dimana pengaturan kerja peralatan dapat dilaksanakan oleh sistem kendali instrument

untuk mempermudah dan mempercepat suatu proses sehingga diperlukanlah alat-alat yang mengukur dan mengendalikan proses tersebut.

Karena perelatan instrument sangat dibutukan dalam suatu pabrik penulis merasa tertarik untuk menghitung laju aliran jenis head flow meter dalam suatu sistem rangkaian pipa menggunakan contol valve jenis air to open dan juga peralatan instrument yang berhubungan dan mendukung dalam kerja alat tersebut. Sehingga penulis mengambil judul yaitu:

“ MENGHITUNG LAJU ALIRAN FLUIDA JENIS HEAD FLOW METER PADA SISTEM RANGKAIAN PERPIPAAN DENGAN MENGGUNAKAN CONTROL VALVE AIR TO OPEN DI PABRIK MINI PTKI – MEDAN.” 1.2Tujuan dan manfaat penulisan

1. Tujuan

a. Untuk menghitung kecepatan laju aliran fluida jenis head flow meter pada sistem rangkaian perpipaan.

b. Untuk mengetahui cara kerja control valve air to open.

2. Manfaat

a. Dapat membantu mengontrol dan mempertahankan suatu proses kerja dengan peralatan yang optimal.

b. Untuk mempermudah pemeliharaan dan perawatan pada sistem

1.3 Rumusan Masalah

Pada prinsipnya besaran aliran jenis head flow meter dapat dikendalikan atau di ukur melalui volune, massa, dan luas bidang yang dapat dilaluinya. Alat instrument yang dipergunakan untuk mengukur dan menunjukkan besaran suatu aliran jenis head flow meter disebut sebagai alat ukur aliran jenis head flow meter. Salah satu peralatan instrument yang digunakan untuk mengendalikan aliran jenis head flow meter pada perpipaan adalah control valve air to open.

Mengingat betapa pentingnya peranan pengukuran aliran jenis head flow meter pada sistem proses, maka perlu mengetahui langkah-langkah yang harus diambil dan hal-hal yang harus diketahui dalam proses pengukuran dan peralatan apa saja yang berhubungan dan mendukung terhadap pengukuran aliran jenis head flow meter tersebut sehingga akan didapat hasil pengukuran yang maksimal. Oleh karena itu rumusan masalah yang dibahas penulis adalah:

1. Bagaimana menghitung laju aliran jenis head flow meter pada perpipaan yang menggunakan control valve air to open ?

2. Bagaimana cara kerja control valve air to open pada rangkaian perpipaan sebagai pengendalian laju aliran jenis head flow meter ?

1.4 Batasan Masalah

Mengingat masalah yang akan diangkat sebagai Karya Akhir ini mempunyai ruang lingkup yang relatif luas maka penulis membatasi masalah ini hanya pada:

1. Proses pengolahan laju aliran jenis head flow meter dan manfaatnya sebagai alat pengontrol.

2. Proses dan sistem rangkaian pipa menggunakan contol valve jenis air to open.

1.5 Metode Penulisan

Metode penulisan yang dipergunakan dalam penulisan Karya Akhir ini antara lain sebagai berikut :

1. Studi literatur : Mengambil bahan – bahan dari buku – buku referensi, jurnal, artikel dan website yang dapat menunjang penyusunan karya akhir.

2. Studi lapangan : Mengambil data dan informasi dari PABRIK MINI PTKI

MEDAN.

3. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing.

1.6 Sistematika Penulisan

Dalam penulisan dan penyusunan Karya Akhir ini, maka penulis membuat sistematika penulisan yang diharapkan akan mempermudah dan memahami maksud yang ingin disampaikan kepada pembaca. Adapun isi sistematika penulisan ini adalah :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan tentang latar belakang rumusan

masalah tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II : LANDASAN TEORI

Bab ini memberikan penjelasan mengenai teori-teori dasar yang diperlukan dalam karya akhir. Diantanya menjelaskan pengukuran laju aliran fluida jenis head flow meter.

BAB III : SISTEM RANGKAIAN PERPIPAAN DENGAN MENGGUNAKAN CONTROL VALVE AIR TO OPEN.

Bab ini membahas mengenai sistem rangkaian perpipaan

dengan menggunakan control valve air to open, dimana pada bab ini penulis menguraikan frinsip kerja control valve air to open, spesifikasi, serta perawatannya.

BAB IV : MENGHITUNG LAJU ALIRAN JENIS HEAD FLOW METER PADA SISTEM RANGKAIAN PERPIPAAN DENGAN MENGGUNAKAN

CONTROL VALVE AIR TO OPEN

Bab ini menjelaskan proses pengukuran laju aliran jenis

head flow meter pada system rangkaian perpipaan dengan menggunakan control valve air to open.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan tentang kesimpulan dan saran yang dapat

diambil penulis dari pengamatan dilapangan dan pada waktu penulisan karya akhir.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pengukuran Laju Aliran Fluida

dapat dilakukan berdasarkan persamaan kontinuitas yang mana prinsif dasarnya berasal dari hukum kekekalan massa seperti yang terlihat pada Gambar 2.1 Jumlah massa fluida (m1) yang melalui penampang 1 (A1) dalam satu satuan

waktu tertentu adalah sama dengan massa fluida (m2) yang melalui penampang 2

(A2). Pada fluida termampatkan (incompressible) massa jenis ( p ) fluida tidak

mengalami perubahan selama perjalanan mengalirnya.

Gambar 2.1 Prinsif Dasar Hukum Kekekalan Massa

Persamaan kontiniutas dari penampang 1 ke penampang 2 adalah: m1 = m2 → ρ1. V1. A1 = ρ2. V2. A2

... (2.1)

Untuk aliran tak mampu mampat, massa jenis (ρ) adalah tetap sehingga: V1. A1 = V2. A2 → Q1 = Q2………(2.2)

Maka: Q = V.A Dimana:

Q = Debit aliran (L/jam) V = Kecepatan aliran (m/)

A = Luas Penampang yang dilalui fluida (m2) P = Massa jenis fluida (kg/m3)

2.1.1 Pengenalan Alat Ukur Laju Aliran Fluida

Dalam pabrik-pabrik pengolahan diperlengkapi dengan berbagai macam alat pengoperasian setiap peralatan saling mendukung antar satu peralatan dengan peralatan yang lainnya. Untuk mencapai hasil yang diinginkan maka diperlukan peralatan pendukung. Salah satu pendukung yang penting dalam suatu pabrik adalah peralatan instrument pabrik. Peralatan instrument merupakan bagian dari kelengkapan keterpasangan peralatan yang dapat digunakan untuk mengetahui dan memperoleh sesuatu yang dikehendaki dari suatu kegiatan kerja peralatan mekanik. Salah satu peralatan instrument 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 instrument yang dipergunakan untuk mengukur dan menunjukkan besaran suatu fluida disebut dengan alat ukur fluida. Alat ukur aliran fluida dari dua bagian pokok yaitu :

1. Alat Ukur Primer

Yang dimaksud alat ukur primer adalah bagian alat ukur yang berfungsi sebagai alat perasa (sensor).

2. Alat Ukur Sekunder

Sedangkan alat ukur sekunder adalah bagian yang mengubah dan menunjukkan besaran aliran yang dirasakan alat perasa supaya dapat dibaca. Alat ukur yang sering dijumpai dalam pabrik dibagi menurut fungsinya yaitu:

a. Alat Pengukur Aliran

Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran dari fluida yang mengalir.

b. Alat Pengukuran Tekanan

Alat yang digunakan untuk mengukur dan menunjukan besaran tekanan dari suatu fluida.

c. Alat Pengukur Tinggi Permukaan Cairan

Alat yang digunakan untuk mengukur ketinggian dari permukaan suatu cairan.

d. Alat Pengukur Temperatur Alat yang dipergunakan untuk mengukur dan

menunjukkan besaran temperatur, Tujuan dari pada pengukuran aliran fluida adalah untuk mencegah kerusakan peralatan, untuk mendapatkan mutu produksi yang diinginkan dan mengontrol jalannya proses.

2.2 Macam-Macam Aliran fluida

Pada dasar nya fluida terdapat bayak Aliran diantaranya:

1. Aliran laminar

Aliran laminar didefinisikan sebagai aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan-lapisan , atau laminar-laminar dengan satu lapisan meluncur

secara lancar. Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam kecenderungan terjadinya gerakan relative antara lapisan.

2. Aliran transisi

Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.

3. Aliran turbulen

Aliran turbulen didefinisikan sebagai aliran yang dimana pergerakan dari l fluida sangat tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida ke bagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi mengakibatkan tegangan geser yang merata di seluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian-kerugian aliran.

2.3 Jenis Alat Ukur Aliran Fluida

Jenis alat ukur aliran fluida yang paling banyak digunakan diantaranya alat ukur lainnya adalah alat ukur fluida jenis laju aliran. Hal ini dikarenakan oleh konstruksinya yang sederhana dan pemasangannya yang mudah. Alat ukur aliran fluida jenis ini dibagi empat jenis yaitu :

1. Venturi meter 2. Nozzle 3. Pitot tubes

Pada dasarnya prinsip kerja dari keempat alat ukur ini adalah sama yaitu bila aliran fluida yang mengalir melalui alat ukur ini mengalir maka akan terjadi perbedaan tekanan sebelum sesudah alat ini. Beda tekanan menjadi besar bila laju aliran yang diberikan kepada alat ini bertambah.

2.3.1 Venturi Meter

Venturi Meter ini merupakan alat primer dari pengukuran aliran yang berfungsi untuk mendapatkan beda tekanan. Sedangkan alat untuk menunjukan besaran aliran fluida yang diukur atau alat sekundernya adalah manometer pipa U. Venturi Meter memiliki kerugian karena harganya mahal, memerlukan ruangan yang besar dan rasio diameter throatnya dengan diameter pipa tidak dapat diubah. Untuk sebuah venturi meter tertentu dan sistem manometer tertentu, 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. Seperti terlihat Gambar 2.2

Untuk Venturi Meter ini dapat dibagi 3 bagian utama yaitu :

a. Bagian Inlet adalah Bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa atau cerobong aliran. Lubang tekanan awal ditempatkan pada bagian ini.

b. Inlet Cone adalah Bagian yang berbentuk seperti kerucut, yang berfungsi untuk menaikkan tekanan fluida .

c. Throat (leher) adalah Bagian tempat pengambilan beda tekanan akhir

bagian ini berbentuk bulat datar. Hal ini dimaksudkan agar tidak mengurangi atau menambah kecepatan dari aliran yang keluar dari inlet cone.

Pada Venturi meter ini fluida masuk melalui bagian inlet dan diteruskan ke bagian outlet cone. Pada bagian inlet ini ditempatkan titik pengambilan tekanan awal. Pada bagian inlet cone fluida akan mengalami penurunan tekanan yang disebabkan oleh bagian inlet cone yang berbentuk kerucut atau semakin mengecil kebagian throat. Kemudian fluida masuk kebagian throat inilah tempat-tempat pengambilan tekanan akhir dimana throat ini berbentuk bulat datar. Lalu fluida akan melewati bagian akhir dari venturi meter yaitu outlet cone. Outlet cone ini berbentuk kerucut dimana bagian kecil berada pada throat, dan pada Outlet cone ini tekanan kembali normal. Jika aliran melalui venturi meter itu benar-benar tanpa gesekan, maka tekanan fluida yang meninggalkan meter tentulah sama persis dengan fluida yang memasuki meteran dan keberadaan meteran dalam jalur tersebut tidak akan menyebabkan kehilangan tekanan yang bersifat permanen dalam tekanan. Penurunan tekanan pada inlet cone akan dipulihkan dengan

sempurna pada outlet cone. Gesekan tidak dapat ditiadakan dan juga kehilangan tekanan yang permanen dalam sebuah meteran yang dirancangan dengan tepat.

2.3.2 Flow Nozzle

Flow Nozzle sama halnya dengan plat orifice yaitu terpasang diantara dua flensa. Flow Nozzle biasa digunakan untuk aliran fluida yang kecil. Karena flow nozzle mempunyai lubang lebih besar dan kehilangan tekanan lebih kecil daripada plat orifice sehinga flow nozzle dipakai untuk fluida kecepatan tinggi pada temperatur tinggi dan untuk penyediaan air ketel. Flow nozzle ini merupakan alat primer dari pengukuran aliran yang berfungsi untuk mendapatkan beda tekanannya. Sedangkan alat untuk menunjukkan besaran aliran fluida yang diukur atau alat sekundernya adalah berupa manometer. Pada flow nozzle kecepatan bertambah dan tekanan semakin berkurang seperti dalam venturi meter. Dan aliran fluida akan keluar secara bebas setelah melewati lubang flow nozzle sama seperti pada plat orifice. Flow nozzle terdiri dari dua bagian utama yang melengkung

pada selinder. Seperti liahat pada gambar 2.3

2.3.3 Pitot Tubes

Nama pitot tubes datang dari konsensip Henry de Pitot pada tahun 1732. Pitot tubes mengukur besaran aliran fluida dengan jalan menghasilkan beda tekanan yang diberikan oleh kecepatan fluida itu sendiri dapat dilihat pada Gambar 2.4 Sama halnya seperti plate orifice, pitot tubes membutuhkan dua lubang pengukuran tekanan untuk menghasilkan suatu beda tekanan. Pada pitot tubes ini biasanya fluida yang digunakan adalah jenis cairan dan gas. Pitot tubes terbuat dari stainless steel dan kuningan.

Gambar 2.4 Pitot Tubes

2.3.4 Plat Orifice

Agar dapat melakukan pengendalian atau proses-proses industri, kuantitas bahan yang masuk dan keluar dari proses perlu diketahui. Kebanyakan bahan ditransportasikan diusahakan dalam bentuk fluida, maka penting sekali mengukur kecepatan aliran fluida dalam pipa. Berbagai jenis meteran digunakan untuk mengukur laju arus seperti plat orifice.

Untuk plat orifice ini, fluida yang digunakan adalah jenis cair dan gas. Pada plat orifice ini piringan harus berbentuk tegak lurus pada sumbu pipa. Piringan tersebut harus bersih dan diletakkan pada perpipaan yang lurus untuk memastikan pola aliran yang normal dan tidak terganggu oleh fitting, kran atau peralatan lainnya. Prinsif dasar pengukuran plat orifice dari suatu penyempitan yang menyebabkan timbulnya suatu perbedaan tekanan pada fluida yang mengalir. Seperti terlihat Gambar 2.5

Pada percobaan menghitung kecepatan laju aliran fluida pada sistem rangkaian perpipaan dengan menggunakan control valve jenis air to open ini kita menggunakan plat orifice dan alat pengontrol proses instrument.

Plat orifice merupakan alat ukur aliran fluida yang paling banyak digunakan di pabrik-pabrik. Hal ini oleh karna harganya yang murah dan pemasangannya yang mudah. Plat orifice ini berbentuk plat yang berlubang dengan pinggiran yang tajam dan plat orifice ini terbuat dari bahan logam yang tahan terhadap korosi seperti stainless stell. Plat orifice ini disisipkan pada jalur perpipaan yang lurus.

Plat orifice merupakan alat primer yang berfungsi untuk mendapatkan beda tekanan antara sebelum dan sesudah plat orifice. Sedangkan peralatan sekundernya berupa menometer pipa U. Pada alat orifice ini piringan harus berbentuk tegak lurus pada sumbu pipa. Piringan tersebut harus bersih dan diletakkan pada perpipaan yang lurus untuk memastikan pola aliran yang normal dan tidak terganggu oleh sambungan katub atau peralatan lainnya.

Secara umum, plat orifice ini hanya digunakan apabila kehilangan tenaga dan tekanan bukan suatu faktor yang penting. Plat orifice selalu mengakibatkan suatu loss permanent dan tekanan fluida yang melaluinya. Sebab itu plat orifice digunakan pada pipa bertekanan tinggi yang banyak tenaga atau tekanannya. Plat orifice ini juga digunakan untuk tujuan percobaan atau testing dipipa steam.

Prinsif dasar pengukuran plat orifice adalah dari kenyataan bahwa plat orifice adalah suatu penyempitan yang menyebabkan timbulnya suatu perbedaan

Yang sebenarnya diukur adalah head statis atau tekanan pada salah satu sisi plat orifice. Kemudian sisi meteran mengubah pengukuran head statis ke suatu pengukuran flow.

Plat orifice terdiri atas tiga jenis, yaitu :

1.Orifice Konsetrik

2.Orifice Eksentrik

3.Segmental orifice

2.3.5 Orifice Konsentrik

Plat orifice jenis ini dipergunakan untuk semua jenis fluida yang tidak mengandung partikel-partikel padat. Orifice ini dibuat dengan mengebor bagian tengah (port) secara sentrik dalam bagian tengah plat. Plat orifice seperti ini lebih popular karna konstruksinya yang lebih sederhana dan mudah pembuatannya. Jenis ini dapat dilihat pada Gambar 2.6 Pada percobaan ini digunakan plat orifice jenis konsentrik yang sesuai dengan apa yang akan diukur kecepatan alirannya yaitu cairan/air.

2.3.6 Orifice Eksentrik

Orifice Eksentrik memiliki potongan lubang pembatasan secara eksentrik sehingga mencapai bagian dasar pipa seperti terlihat pada Gambar 2.7 jenis orifice ini dipergunakan untuk fluida yang mengandung partikel-partikel padat.

Gambar 2.7 Plat Orifice Jenis Eksentrik

Tipe orifice sangat bermanfaat untuk pengukuran kecepatan cairan yang mengandung padatan. Bila padatan tidak berkumpul pada sisi orifice, maka sisi orifice tidak akan mengalami kerusakan atau error hasil pengukuran.

2.3.7 Segmental Orifice

Jenis segmental Orifice ini dipergunakan untuk mengukur kecepatan aliran yang mengandung padatan, sama jenis orifice segmental, hanya saja kalau jenis eksentrik berbentuk lingkaran yang berada dibawah atau dekat dasar pipa, sedangkan kalau segmental orifice ini berlubang setengah lingkaran seperti terlihat pada Gambar 2.8

BAB III

SISTEM RANGKAIAN PERPIPAAN DENGAN MENGGUNAKAN CONTROL VALVE AIR TO OPEN

3.1 Sistem Rangkaian Perpipaan

Sistem rangkaian pipa adalah merupakan suatu kesatuan dari dasar perpipaan yang dipasang sedemikian rupa untuk maksud memperoleh suatu saluran aliran fuida yang memenuhi persyaratan dan kehendak pemasangan.

Pengoprasian pabrik pada umumnya berhubungan erat dengan rangkaian pipa sehingga bila suatu unsur rangkaian pipa rusak pada suatu bagian pabrik, maka penyebab pengoprasian menyebabkan pengoprasian pabrik terganggu dan bahkan dapat menyebabkan gangguan pada keselamatan suatu pabrik.

Sistem rangkaian pipa juga merupakan bagian penting dalam keberhasilan suatu pabrik. Larutan baik bahan cair, gas dan koloid yang digunakan dalam proses lalu dialirkan melalui pipa. Sistem rangkaian pipa yang terdapat diPTKI- Medan untuk percobaan flow rate control dapat dilihat pada Gambar 3.1

Gambar 3.1 Sistem Rangkaian Perpipaan Untuk Alat Simulator Flow Rat Control Di Laboratorium Instrument PTKI – MEDAN.

Keterangan Gambar 3.1

1. Pompa

2. PG

3. Plat Orifice 4. Control Valve 5. Transmiter Elektrik 6. Converter

7. Controller 8. Pipa

9. Air Regulator 10.Compressor

3.1.1 Cara Kerja Pada Sistem Rangkaian Perpipaan

Pada dasarnya cara kerja sistem rangkaian perpipaan adalala:

a. Pertama air dari bak penyimpanan akan mengalir melalui katub

V17, lalu melewati strainer (saringan) dan pompa. Kemudian buka

katup V1- V7, lalu hidupkan pompa air dimana katup V1 dalam

keadaan terbuka yang berfungsi untuk menaikkan air yang dipompakan. Setelah itu tutup katup V2, lalu atur katub V1 sampai

tegangan VG 2 kgrm, kemudian buka katub V3 perlahan-lahan

sampai tekanan berubah 2.

b. Hidupkan compressor, lalu beri tekanan udara melalui compressor untuk converter, kemudian buka control valve sebesar 100 %. Setelah itu tutup katub V4-V5

Dalam sistem rangkaian pipa terdapat fluida yang mengalir didalam pipa. Faktor yang perlu diperhatikan dalam fluida yang mengalir didalam pipa yaitu kecepatan laju aliran dan alat instrumentasi yang ada di perpipaan. Sistem perpipaan juga merupakan suatu sistem tentang pemasangan rangkaian dan aksesoris pipa yang diperlukan untuk jalur distribusi. Sedangkan sistem distribusi merupakan sistem pengaliran air dari instalasi pengolahan air minum atau sumber kepermukiman masyarakat. Pada percobaan menghitung kecepatan laju aliran fluida pada sistem rangkaian perpipaan dengan menggunakan control valve jenis air to open ini kita menggunakan plat orifice dan alat pengontrol proses

instrument.

3.2 Alat-Alat Pengontrolan Proses Instrument

Pada setiap proses selalu mempunyai satu keadaan yang diinginkan dari suatu proses tersebut, oleh sebab itu perlu dilakukan pengontrolan. Maksud pengontrolan dalam hal ini dapat dilakukan secara manual maupun secara otomatis. Alat-alat pengontrol dalam proses instrument antara lain :

3.2.1 Controller

Controller adalah peralatan yang berfungsi untuk mengatur agar keadaan yang sedang berlansung dari suatu proses sesuai dengan yang diinginkan dari proses tersebut. Atau dengan kata lain controller berfungsi untuk mempertahankan agar measurement (proses variable) yang sedang diukur sama dengan set point (nilai atau harga yang dikehendaki dari suatu proses).

Fungsi controller yang merupakan bagian dari sistem control suatu proses adalah : a. Mengukur besaran output yang berasal dari alat deteksi untuk

besaran input.

b. Membandingkan besar sinyal output yang diteruskan dengan

besaran sinyal yang datang dari set point.

3.2.2 Transmitter

Transmitter adalah salah satu elemen dari sistem pengendalian proses. Pada dasarnya transmitter berfungsi untuk mengubah sinyal proses menjadi sinyal pneumatik atau sinyal elektrik kemudian mengirimkan sinyal tersebut ke alat-alat lainnya seperti alat pencatat,alat controller dan alat indikator.

Menurut bentuk sinyal yang digunakan, transmitter dibedakan menjadi transmitter elektrik dan transmitter pneumatik, dan yang digunakan pada praktek adalah transmitter elektrik. Sebagai standarisasi sinyal yang keluar dari transmitter, baik jenis elektrik maupun pneumatic hanya bekerja pada besaran skala yang telah ditetapkan, yaitu : 4-20 mA,atau 0,1-2,0 kg/cm2.

Sinyal proses diubah kebentuk sinyal elektrik yang besarnya antara 4-20 mA dan dikirimkan ke controller yang kemudian disebut sebagai sinyal control. Sinyal control ini kemudian menjadi input pada controller.

. Menurut bentuk sinyal yang digunakan, transmitter dibedakan menjadi

transmitter elektrik dan transmitter pneumatik, dan yang digunakan pada praktek adalah transmitter elektrik. Sebagai standarisasi sinyal yang keluar dari transmitter, baik jenis elektrik maupun pneumatic hanya bekerja pada besaran skala yang telah ditetapkan, yaitu : 4-20 mA,atau 0,1-2,0 kg/cm2.

Sinyal proses diubah kebentuk sinyal elektrik yang besarnya antara 4-20 mA dan dikirimkan ke controller yang kemudian disebut sebagai sinyal control. Sinyal control ini kemudian menjadi input pada controller.

Transmitter pada umumnya terdiri dari dua bagian pokok, yaitu bagian perasa (detector) dan bagian pengirim. Detector untuk transmitter ini dapat berupa meter body, sel pada tekanan, atau bola berisi cairan dan penggeser. Bagian-bagian dari transmitter dapat dilihat pada Gambar 3.2

Keterangan:

1. Pengimbang Utama

2. Pegas peninggi dan pegas titik nol 3. peredam

4. penyetelan batasan 5. Pengimbang kedua 6. Pembatas langkah 7. Kesatuan maknet 8. Pegas bias 9 . Ditektor

10. Penunjuk Out-put.

Prinsif Kerja Gambar 3.2 Transmitter Elektrik adalah:

Pada dasarnya prinsif kerja transmitter adalah sebagai berikut :

a. Batang pemuntir dari detector disambungkan dengan pengimbang

utama dari bagian pengirim, sehingga pergerakan dari batang pemuntir menghasilkan pergerakan pada pengimbang utama.

b. Pergerakan dari pengimbang utama mengubah jarak antara kedua

ferrite dari detector bagian pengirim

c. Berubah jarak antara kedua ferrite menghasilkan perubahan pada

induktansi dari pick-up coil.

d. Perubahan pada pick-up osilator menghasilkan perubahan pada nilai arus listrik yang keluar dari transmitter. Jadi perubahanvariable proses yang terbaca oleh detector bagian perasa akan menghasilkan perubahan pada besarnya arus listrik yang keluar dari bagian pengirim. e. Sebagian dari output osilator dikirim ke satuan magnet sehingga akan

terjadi gaya tolak-menolak pada kesatuan magnet, yang akan menghasilkan pergerakan pergerakan pada penghubung kerdua.

f. Pergerakan (gaya) pada penghubung kedua diteruskan ke pengimbang utama melalui penyetelan batasan (span rider), gaya pengimbang kedua adalah melawan gaya pada pengimbang utama sehingga pergerakan pengimbang utama diimbangi oleh pergerakan pengimbang kedua.

g. Dengan demikian akan dihasilkan kedudukan dimana perubahan jarak antara ferrite akan sebanding dengan perubahan variable proses yang dirasakan oleh detector.

3.2.3 Konventer

Konventer adalah sebuah alat yang mengkonversikan sinyal elektrik (4-20 Ma) dari controller, untuk kemudian diubah menjadi sinyal pneumatic/tekanan dipakai untuk menggerakkan katup atau yang disebut sebagai finally element.

Finally element adalah suatu alat yang langsung bertugas untuk mengatur laju aliran fluida di lapangan seperti di control valve. Gambar 3.3 mengilustrasikan sebuah koverter didasarkan pada prinsip kesetimbangan gaya yang terkenal dengan nozel flapper. Arus listrik dilewatkan melalui kumparan dan menghasilkan suatu gaya gerak mgnet yang mengakibatkan perpindahan rasional dari batang, suatu keseimbangan dihasilkan bila gaya kumparan (proposional dengan tekanan keluaran) sama dengan gaya kumparan (proposional dengan sinyal elektrik masukan).

Komverter mengubah sinyal elektrik dari controller menjadi sinyal pneumatic atau tekanan udara untuk menggerakan control valve , converter dipasang untuk membuat bukaan control valve segera menyesuaikan dengan tepat terhadap harga yang ditentukan oleh sinyal kendali dari controller. Sebuah converter biasa dipasang sedikit jauh dengan control valve, hal ini dilakukan untuk mencegah kerusakan yang diakibatkan oleh panas cairan yang mengalir melalui contro valve.

Gambar 3.3 Sistem Kerja Converter

Sebuah converter biasa dipasang sedikit jauh dengan control valve, hal ini dilakukan untuk mencegah kerusakan yang diakibatkan oleh panas cairan yang mengalir melalui control valve.

3.2.4 Control Valve

Control Valve merupakan salah satu peralatan yang digunakan untuk mengontrol tekanan pada proses suatu aliran pada suatu pabrik/industri. Fungsi dari alat ini adalah sebagai alat pengendali dari suatu laju aliran proses dengan membuka dan menutup sesuai dengan tekanan udara operasi dari converter. Control valve sering dipindahkan dari jalur-jalur pipa untuk perawatan, oleh karena itu perpipaan disekitarnya harus fleksibel sehingga tidak terganggu kointutitas operasi pada kondisi tersebut.

Biasanya control valve mempunyai satu jalur dengan ukuran yang lebih kecil dari pada jalur utamanya sendiri atau lebih dari dua jalur ukuran yang lebih kecil. Untuk keadaan yang lebih banyak untuk pengoprasian dan pemeliharaan, maka block valve dipasang diantara dua sisi control valve sedangkan by pass

Selama jalur pintas ditutup sehingga aliran melalui control valve. Saringan dipasang didepan control valve dengan mengunakan drip lengs dikepala saringan (strainer).Type saringan Y dengan 20. Penyaringan akan digunakan control valve 1,5" dan yang lebih kecil. Sedangkan saringan datar dengan 14 mesh penyaringan digunakan lebih dari dua inci. Gambar 3.4 Bagian penggerak dan badan rangka.

Bagian-bagian katup kendali (control valve) ini pada umumnya terdiri atas dua macam yaitu:

a. Penggerak (actuator)

b. Perakit badan rangka (valve body)

a. Bagian-bagian penting dari penggerak itu adalah a) Sambungan sinyal penggerak

b) Rumah Diafrakma

c) Diafrakma d) Plat Diafrakma e) Pegas Penggerak f) Tiang Penggerak

g) Dudukan Pegas

h) Penyetel Pegas

i) Penghubung Tiang Penggerak

j) Yoke

k) Skala Pnunjuk Bukaan

Sinyal pneumatik dari controller atau alat bantu dari controller/positioned masuk kerumah diafrakma kemudian dilawan oleh pegas penggerak. Sinyal tersebut akan diteruskan pada diafrakma yang dipotong pada plat diafrakma.

Gaya yang dihasilkan sinyal (diafrakma) kemudian dilawan oleh pegas penggerak, pegas ini mempunyai nilai penekanan awal tertentu yang kemudian dapat diatur melalui penyetelan pegas. Jadi letak kedudukan tiang penggerak adalah hasil keseimbangan kedua gaya itu. Sedangkan gaya-gaya itu dalah tergantung pada luas bidang diafrakma pegas dapat dipergunakan pada keterangan-keterangan globe, saunder, butterfly, dan keterangan ball (ball valve). Sewaktu tekanan sinyal pneumatic hilang, pegas penggerak akan mengembalikan diafrakma pada posisi sebelum tekanan pneumatic masuk kerumah diafrakma.

a. Perakit badan rangka terdiri dari bagian-bagian pokok sebagai berikut: a) Tiang sumbat kerangan

b) Sumbat kerangan b) Perakitan bonet

c) Badan

Perakit bonet mencakup bagian-bagian pencegah bocoran sepanjang tiang sumbat kerangan, plensa untuk mengikuti yoke penggerak serta penggerak tiang sumbat itu sendiri. Tiang sumbat kerangan harus dijaga agar jangan longgar dan bergerak menyimpang dari tiang penggerak.

Untuk itu diperlukan penuntun (guided) sumbat kerangan terdiri dari dua jenis yaitu yang bergerak turun naik dan yang bergerak berputar. Untuk yang bergerak turun naik adalah kerangan-kerangan globe. Sedangkan berdasarkan atas aksi pergerakan katup kendali (control valve) terdiri atas dua macam yaitu:

a. Pergerakan air to open (aksi terbalik)

Maksud dari air to open (actuator jenis aksi ternbalik) ini adalah:

Katup ini akan terbuka apabila diberikan aksi udara dimana sinyal udara masuk bertambah maka bukaan katub kendali akan bertambah. Actuator jenis ini terdiri dari diafrakma karet, plat diafrakma, tangki actuator, pegas dan sebagainya. Dengan menaikan terkanan udara operasi, plat diafrakma turun, menekan pegas yang dihubungkan dengan plat ini, jadi menggerakan tangki actuator kebawah, kemudian tangki itu berhenti pada posisi dimana gaya pegas itu berhenti pada posisi dimana pegas itu seimbang dengan tekanan udara.

Bukaan control valve tergantung pada gerakan tangki valve. Biasanya valve mulai menutup pada tekanan udara operasi 0,2 kg/cm2 G. Valve itu sudah diatur sehingga ia menutup bila diberikan tekanan udara sebesar 1,0 kg/cm2 G. Gambar actuator jenis aksi terbalik dapat dilihat pada Gambar 3.5

Gambar 3.5 Jenis Aksi Terbalik

b. Pergerakan air to close (aksi langsung) Maksud dari air to close (actuator jenis aksi langsung) ini adalah:

Katup ini akan tertutup apabila diberikan aksi udara, dimana sinyal udara masuk bertambah maka bukaan katup kendali akan tertutup. Bila tekanan udara dinaikan dan bukaan valvenya berubah kearah posisi menutup. Gambar control valve jenis ini dapat dilihat pada Gambar 3.6

Peralatan-peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut: a. Dua bak air, yang berfungsi persediaan air sebai sumber dan sasaran

pengaliran.

b. Pompa, yang berfungsi untuk memompakan air dari bak persediaan air dan mengalir melalui pipa.

c. Motor untuk pompa, yang berfungsi sebagai sumber tenaga untuk

menjalankan pompa.

d. Tangki ukur tekanan air, yang berfungsi untuk mengukur tekanan

fluida yang terdapat didalam tangki.

e. Tangki ukur kedalaman air, yang berfungsi untuk mengukur

kedalaman atau tinggi cairan yang terdapat dalam tangki.

f. Pressure gauge, yang berfungsi untuk mengukur besarnya tekanan

yang diberikan selama proses berlangsung.

g. Plat orifice, yang berfungsi untuk mengukur kecepatan aliran.

h. Control valve, yang berfungsi untuk mengontrol bukaan aliran dengan pemberian udara bertekanan.

i. Katup-katup, yang berfungsi untuk pengaturan besarnya aliran fluida. j. Pipa dan Selang, yang berfungsi untuk media aliran fluida.

k. Kompressor, yang berfungsi untuk memberikan tekanan udara yang

kemudian diukur oleh pressure gauge.

l. Air regulator, yang berfungsi untuk mengatur berapa tekanan udara yang dibutuhkan untuk suplai udara instrument.

m. Tansmitter untuk flow, yang berfungsi untuk mengkalibrasi dan mengirimkan sinyal-sinyal proses yang sedang berlangsung yang nantinya akan dicatat oleh recorder.

Alat untuk bagian elektrik:

a. Electro pneumatic converter, yang berfungsi untuk mengkalibrasikan atau mengkonversikan sinyal electric menjadi

Sinyal pneumatic.

b. Manipulator selector, yang berfungsi untuk mengkoreksi variable

proses.

c. Controller, yang berfungsi untuk mengatur besarnya sinyal proses yang akan digunakan dalam proses.

d. Recorder, yang berfungsi untuk merekam harga-harga dari

pengukuran.

e. Progam set station, yang berfungsi untuk memprogram besaran sinyal.

f. Detector selector No. 1, yang berfungsi untuk mendeteksi sinyal

proses.

g. Detector selector No. 2, yang berfungsi untuk mendeteksi sinyal proses.

h. Power station, yang berfungsi untuk sumber tenaga listrik.

i. Konverter, yang berfungsi untuk mengubah sinyal electric menjadi sinyal pneumatic atau tekanan udara ataupun sebaliknya agar lebih mudah dalam pengukurannya.

BAB IV

MENGHITUNG LAJU ALIRAN FLUIDA JENIS HEAD FLOW METER PADA SISTEM RANGKAIAN PERPIPAAN DENGAN MENGGUNAKAN

CONTROL VALVE AIR TO OPEN 4.1 Control Valve

Control Valve adalah merupakan salah satu peralatan yang digunakan untuk mengontrol tekanan pada proses suatu aliran pada suatu pabrik/industri. Fungsi dari alat ini adalah proses sebagai alat pengendali dari suatu laju aliran fluida dengan membuka dan menutup sesuai dengan tekanan udara operasi dari converter. Control valve sering dipindahkan dari jalur-jalur pipa untuk perawatan, oleh karena itu perpipaan disekitarnya harus fleksibel sehingga tidak terganggu kointutitas operasi pada kondisi tersebut.

4.2Proses Control Valve Air To Open

Merupakan sebuah ketentuan bahwa pada 0 % bukaan control valve terjadi bila udara yang diberikan sebesar 0,2 kg/cm2 dan bukaan maksimal (100 %) jika tekanan udara yang diberikan 1,0 kg/cm2. Adapun tekanan yang dikirim berupa tekanan udara (yang dikirim melalui converter), yang bekerja untuk membuka dan menutup control valve sesuai dengan harga set point yang ditetapkan. Dengan tekanan udara yang telah diubah oleh converter akan menjadikan bukaan control valve sesuai dengan besarnya nilai proses variable oleh controller.

Pada dasarnya sinyal output yang bekerja pada converter berasal dari kompresor yang menghasilkan udara instrument dan udara yang bertekanan

diperlukan yaitu sebesar I,4 kg/cm2. Sedangkan sinyal output berupa sinyal pneumatic yang besarnya 0,2 – 1,0 kg/cm2 yang dihasilkan oleh converter, sinyal output inilah yang bekerja membuka dan menutup control valve sesuai dengan harga set point yang dikirim oleh controller. Sinyal pneumatic pada proses control biasanya dipersentasikan dengan besaran yang telah ditetapkan dalam kisaran 0,2 – 1,0 kg/cm2. Tekanan jangkauan terkecil sebesar 0,2 kg/cm2 disebut sebagai offset nol.

Setelah tekanan diberikan kepada converter, kemudian bukaan set point pada control valve ditentukan di controller yang akan dikimkan antara 4-20 mA. Kemudian sinyal ini akan diubah oleh converter menjadi sinyal pneumatic/tekanan udara pada sinyal inilah yang dinamakan sinyal instrument pneumatic (tekanan udara) operasi yang digunakan untuk membuka control valve sesuai dengan set point yang telah ditentukan.

Pada control valve jenis air to open (yang digunakan dalam praktek), dengan menaikan tekanan udara operasi, plat diafrakma akan menekan pegas yang dihubungkan dengan plat diafrakma. Dengan tertekannya pegas yang dihubungkan dengan plat diafrakmah maka akan menggerakan tangki actuator keatas, yang kemudian berhenti pada posisi dimana gaya itu setimbang dengan tekanan udara. Untuk mendapatkan data-data yang lengkap mengenai penggunaan control valve air to open untuk pengukuran laju aliran fluida jenis head flow meter, penulis mengadakan pengamatan langsung dalam melaksanakan praktek di laboratorium instrument. Disamping itu penulis juga langsung melakukan diskusi dengan para pembimbing dilapangan.

4.3 Spesipikasi- Spesipikasi Peralatan a. Plate Orifice

Diameter : 79,90 mm

Tebal : 3 mm

Diameter Luar : 10,2 mm

Sudut : 450

b. Pompa Sentrifugal

Type : AK

Seri : 832 F0057

Head : 15 m

Putaran : 1500 rpm

Kapasitas : 27L/menit

c. Motor

Jenis Motor : Motor Induksi 1 Phasa

No. Bering : 6203 UU

Daya : 0,4 kw

Tegangan : 220 Volt

Arus : 4,5 Ampere

Putaran : 1420 rpm

Frekuensi : 50 Hz

Jumlah Katup : 4 Katup

d. Kompresor

Tegangan : 220 Volt

Daya Input : 310 Watt

Type : 0,2 OP - 5 S

Max. pressure : 5 kg/cm2G

Free air delefery : 25 L/menit

No.Seri : WA 25972

e. Controller

Model : SLPC -171 E

Supply : 80-138 Volt AC, 47-63 Hz

20-30 Volt DC

Input : 1-5 Volt

f. Recorder

Model : SRPD – 200 B

Supply : 80-138 Volt AC, 47-63 Hz

20-130 Volt DC

Input : 1-5 Volt DC

g. Transmitter

Model : UNE II SMK 1

Supply : DC 4 Volt

Output : DC 4-20 MaNo. Serial :

247 SA 247

4.4Data pengamatan

Untuk menganalisa suatu masalah diperlukan sejumlah data-data yang diperlukan untuk diperhitungkan. Adapun data-data Tabel 4.1 yang diperoleh dari hasil pengamatan di Pabrik Mini PTKI Medan.

Tabel 4.1 Data Yang Di Peroleh Dari Hasil Pengamatan Bukaan Control valve (%) ∆P (mm hg) Sinyal Elektrik (mA) Sinyal Pneumatik

(kg/cm2)

100 44 20 1.0

75 40 19.2 0.80

50 36 17.6 0.60

35 25 15.8 0.50

20 15 11,6 0.40

Dari data-data tersebut selanjutnya akan disajikan bahan perhitungan dan analisa terhadap permasalahan yang akan dibahas.

4.5 Pembahasan

1. Perhitungan laju kecepatan aliran

a. Perhitungan kecepatan aliran berdasarkan data debit aliran pengamatan.

Seperti yang telah diketahui bahwa kecepatan aliran dapat dihitung dengan persamaan kointutitas seperti berikut ini:

Q = V. A

Maka V =

Dimana : Q adalah debit aliran hasil pengamatan

2

A =

)

2

A =

4,8991m

2

Untuk memudahkan perhitungan maka satuan dari debit dikonversikan menjadi “L/jam” kesatuan “m3/detik”

 Untuk bukaan control valve = 100%

∆P = 44 mmhg

.

.

= 44 . 760 . 1,033 kg .104 . m2

= 0,345 cm

. 0,345 kg/cm2

V = 0,58 kg/cm2

Maka Q = V.A

Q = 0,58 kg/cm2. 4,8991 m2

 Untuk bukaan control valve = 75%

∆P = 40 mmhg

.

.

= 40 . 760 . 1,033 kg .104 . m2 = 0,289 cm

. 0,289 kg/cm2

V = 0,53 kg/cm2

Maka Q = V. A

Q = 0,53 kg/cm2. 48991

Q = 2,59 L/detik

 Untuk bukaan control valve = 50%

∆P = 36 mmhg

.

.

= 36 . 760 . 1,033 kg .104 . m2 = 0,389 cm

V . 0,839 kg/cm2

V= 0,91 kg/cm2

Maka Q = V. A

Q = 0,91 kg/cm2. 4,8991 m2

Q = 4,45 L/detik

 Untuk bukaan control valve = 35%

∆P = 25 mmhg

.

.

= 25 . 760 . 1,033 kg .104 . m2 = 0,196 cm

V . 0,196 kg/cm2

V = 0,44 kg/cm2

Maka Q = V . A

Q = 0,44 kg/cm2 . 4,8991 m2

 Untuk bukaan control valve = 20%

∆P = 15 mmhg

.

.

= 15 . 760 . 1,033 kg .104 . m2 = 0,117 cm

V . 0,117 kg/cm2

V = 0,44 kg/cm2

Maka Q = V . A

Q = 0,34 kg/cm2 . 4,8991 m2

Kemudian hasil perhitungan keseluruhan untuk kecepatan aliran tersebut dimasukan dalam table 2 berikut:

Tabel 2. Hasil Perhitungan Kecepatan Aliran Bukaan Control

Valve (%)

Massa Jenis Fluida

(p) (kg/cm2)

Kecepatan Aliran (V)

(m/detik)

Debit Aliran (Q) L/jam

100 0,34 0,58 2,28

75 0,29 0,53 2,69

50 0,389 0,91 2,41

35 0,196 0,44 2,06

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah penulis melakukan pengamatan di laboratorium instrument PTKI Medan dan melakukan perhitungan serta menganalisa data-data dari hasil pengamatan tersebut maka penulis mengambil kesimpulan antara lain:

1. Dengan mengatur bukaan control valve maka besar debit aliran dapat

diketahui dari controller, yang merupakan hasil pengukuran plat orifice yang dikirim oleh transmitter dalam bentuk sinyal elektrik, sedangkan kecepatan aliran dapat dihitung dengan persamaan kontinuitas : V = Q/A

2. Besaran debit aliran berbanding lurus dengan bukaan control valve,

maksudnya ketika bukaan control valve semakin kecil maka debit juga semakin kecil, tetapi kecepatan aliran semakin besar jika jumlah masa fluida yang mengalir per satuan waktu adalah tetap walaupun bukaan control valve makin kecil.

5.2 Saran

Mengingat peralatan yang sudah dipergunakan dalam waktu yang cukup lama, maka perlu diadakannya perbaikan pada peralatan antara lain:

1. Perhatikan alat-alat yang jarang digunakan agar tetap bisa digunakan pada proses saat melakukan pekerjaan

DAFTAR PUSTAKA

1. Mansur, H. “Diktat Teknik Pengendalian Proses”. PTKI-Medan. 2005. 2. Srivasiva. “Teknik Instrumentasi”. Universitas Indonesia: Jakarta 1987. 3. Silitonga, Tigor. “Instrumentasi Proses Vol. I” PT. Arun LNG. 1986. 4. http/www.google.Citra Pelangi.co.id.

5. R. sitepu “Penuntun Pr. Teknik pemeliharaan Pabrik I”. PTKI Medan.

2009.

 Untuk bukaan control valve = 75%

∆P = 40 mmhg

.

.

= 40 . 760 . 1,033 kg .104 . m2 = 0,289 cm

. 0,289 kg/cm2

V = 0,53 kg/cm2

Maka Q = V. A

Q = 0,53 kg/cm2. 48991

Q = 2,59 L/detik

 Untuk bukaan control valve = 50%

∆P = 36 mmhg

.

.

= 36 . 760 . 1,033 kg .104 . m2 = 0,389 cm

V . 0,839 kg/cm2

V= 0,91 kg/cm2

Maka Q = V. A

Q = 0,91 kg/cm2. 4,8991 m2

Q = 4,45 L/detik

 Untuk bukaan control valve = 35%

∆P = 25 mmhg

.

.

= 25 . 760 . 1,033 kg .104 . m2 = 0,196 cm

V . 0,196 kg/cm2

V = 0,44 kg/cm2

Maka Q = V . A

Q = 0,44 kg/cm2 . 4,8991 m2

 Untuk bukaan control valve = 20%

∆P = 15 mmhg

.

.

= 15 . 760 . 1,033 kg .104 . m2 = 0,117 cm

V . 0,117 kg/cm2

V = 0,44 kg/cm2

Maka Q = V . A

Q = 0,34 kg/cm2 . 4,8991 m2

Kemudian hasil perhitungan keseluruhan untuk kecepatan aliran tersebut dimasukan dalam table 2 berikut:

Tabel 2. Hasil Perhitungan Kecepatan Aliran

Bukaan Control Valve

(%)

Massa Jenis Fluida

(p) (kg/cm2)

Kecepatan Aliran (V)

(m/detik)

Debit Aliran (Q) L/jam

100 0,34 0,58 2,28

75 0,29 0,53 2,69

50 0,389 0,91 2,41

35 0,196 0,44 2,06

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah penulis melakukan pengamatan di laboratorium instrument PTKI Medan dan melakukan perhitungan serta menganalisa data-data dari hasil pengamatan tersebut maka penulis mengambil kesimpulan antara lain:

1. Dengan mengatur bukaan control valve maka besar debit aliran dapat diketahui dari controller, yang merupakan hasil pengukuran plat orifice yang dikirim oleh transmitter dalam bentuk sinyal elektrik, sedangkan kecepatan aliran dapat dihitung dengan persamaan kontinuitas : V = Q/A 2. Besaran debit aliran berbanding lurus dengan bukaan control valve,

maksudnya ketika bukaan control valve semakin kecil maka debit juga semakin kecil, tetapi kecepatan aliran semakin besar jika jumlah masa fluida yang mengalir per satuan waktu adalah tetap walaupun bukaan control valve makin kecil.

5.2 Saran

Mengingat peralatan yang sudah dipergunakan dalam waktu yang cukup lama, maka perlu diadakannya perbaikan pada peralatan antara lain:

1. Perhatikan alat-alat yang jarang digunakan agar tetap bisa digunakan pada proses saat melakukan pekerjaan

DAFTAR PUSTAKA

1. Mansur, H. “Diktat Teknik Pengendalian Proses”. PTKI-Medan. 2005. 2. Srivasiva. “Teknik Instrumentasi”. Universitas Indonesia: Jakarta 1987. 3. Silitonga, Tigor. “Instrumentasi Proses Vol. I” PT. Arun LNG. 1986. 4. http/www.google.Citra Pelangi.co.id.

5. R. sitepu “Penuntun Pr. Teknik pemeliharaan Pabrik I”. PTKI Medan. 2009.