Pengujian nozzle flow meter sederhana dengan variasi rasio diameter.
IS 2338 - 414X
ISSN
Prosiding Konferensi
erensi Nasional
N
Engineering Perhotelan
rhotelan IV – 2013
27 – 28 Juni, 2013
Ketua Editor
Dr. Ir. I K. G. Sugita, MT.
Editor Pelaksana
Ainul Ghurri, S.T., M.T., Ph.D.
I Made Gatot Karohika, S.T., M.T.
I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T.
I G. Teddy Prananda, ST., MT.
Dr. I Made Parwata, ST., MT.
Penyunting Ahli
Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD)
Prof.D
Pro
Prof.Dr.
ING Antara M.Eng. (UNUD)
Prof.
Prof.Dr.Ir.
IGB Wijaya Kusuma (UNUD)
Prof Johny Wahyuadi M, DEA (UI)
Fauzun, S.T., M.T., Ph.D. (UGM)
Dra.
ra. Ida A
Ayu Suryasih, M.Par .(Pariwisata,UNUD)
Prof. Dr.
D Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS)
Dr Sularjoko (UNDIP)
Dr Caturwati (UNTIRTA)
Prof.D
Prof.Dr.Ing.
Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM)
Prof. Ir. I Nyoman Sutantra M.Sc., Ph.D. (ITS)
Prof.Ir ING Wardana, M.Eng., Ph.D. (UB)
Prof.Ir.
Prof.Ir. IA Dwi Giriantari,
Giri
MEng.Sc., Ph.D. (Teknik Elektro,
tro, UNU
UNUD)
Ir. IN Arya
Ary Thanaya, ME, Ph.D. (T. Sipil, UNUD)
Dr. Ir.
I I Wayan Surata, MErg (UNUD)
Hak Cipta @ 2013 oleh KNEP IV
I – 2013 Jurusan Teknik Mesin – Universitas
versitas Udayana.
U
Dilarang mereproduksi dan mendistribusi
me
bagian dari publikasi inii dalam bentuk maupun
media apapun tanpa seijin
ijin Jurusan
Jurus Teknik Mesin – Universitas Udayana.
Dipublikasikan dan didistribusikan
didistri
oleh Jurusan Teknik Mesin – Universitas
Udayana, Kampus Bukit
ukit Jimbaran,
Jim
Bali 80362, Indonesia.
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena
berkat rahmatNya acara Konferensi Engineering Perhotelan IV (KNEP-IV) bisa
terselenggara dengan sukses pada tanggal 27-28 Juni 2013 di Bali. KNEP-IV ini
diselenggarakan oleh jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana dalam rangkaian
kegiatan BKFT ke 48 dan Dies Natalis ke 51 Universitas Udayana, didukung oleh
Badan Kerjasama Teknik Mesin (BKSTM) seluruh Indonesia.
KNEP IV – 2013 ini merupakan forum untuk mendiskusikan dan
mengkomunikasikan hasil-hasil penelitian terkini engineering dalam konteks
perhotelan; dan topik-topik pendukung lain dalam lingkup Teknik Mesin. Disamping
itu untuk meningkatkan kerja sama dengan organisasi profesi engineering perhotelan.
Hasil yang dihapakan adalah meningkatnya mutu riset-riset yang akan dilakukan,
meningkatnya daya kompetisi untuk mendapatkan grant penelitian, hubungan yang
baik inter akademisi dan antara akademisi dengan praktisi.
Konferensi ini mengangkat beberapa Grup topik yang meliputi:
1. Engineering perhotelan (EP): manajemen dan optimasi energi, manajemen
air, AC dan Chiller, pompa, perpipaan, maintenance, elektrikal, sistem
pengamanan, boiler, building service, bangunan hemat energi, dll.
2. Konversi energi (KE): Perpindahan panas, mekanika fluida, termodinamika,
sumber energi alternatif.
3. Teknik dan manajemen manufaktur (TMM): proses permesinan,
pembentukan, fabrikasi, sistem manufaktur, CAD-CAM, otomasi industri,
sistem pengontrolan.
4. Teknologi, pengujian dan pengembangan material (TPPM): Korosi,
pengelasan, pengecoran, polimer dan komposit, analisis kegagalan.
5. Bidang umum (BU): pendidikan Teknik Mesin, metode pengajaran, kebijakan
energi, pengelolaan dampak lingkungan.
Adapun jumlah artikel yang dipresentasikan dalam konferensi ini adalah
sebanyak 87 makalah yang mencakup ke lima topik di atas.
Kami mengucapkan terima kasih kepada Keynote speaker, para akademisi,
peneliti, praktisi dan professional di bidang perhotelan yang telah mengirimkan
artikelnya, serta semua pihak yang meliputi panitia pengarah, panitia pelaksana,
scientific committee dan sponsor yang telah terlibat dan membantu terselenggaranya
kegiatan ini dengan sukses.
Denpasar, Bali 28 Juni 2013
Dr. Ir. IKG Sugita, M.T.
Ketua Panitia
ii
DAFTAR ISI
ii
iii
Kata Pengantar
Daftar Isi
Makalah KNEP IV - 2013
iii
Grup Engineering Perhotelan
EP02
Studi perencanaan atap panel surya di hotel The Royale Krakatau Cilegon - Zawahar Islamy, Agung
Sudrajad.
1
EP04
Aplikasi teknologi radio frequency identification (RFID) pada sistem monitoring kehadiran
karyawan terintegrasi dengan teknologi informasi (TI) - N.M.A.E.D. Wirastuti, IGAK Diafari Djuni
5
Grup konversi energi
KE01
Kaji eksperimental penurunan tekanan air dalam filter pasir aktif - Toto Supriyono, Herry
Sonawan, Rizal A. P.
13
KE02
Koefisien Perpindahan Panas dan Kerugian Jatuh Tekanan Aliran di dalam Pipa - Rr. Sri Poernomo
Sari, T. Aswinsyah Hassan, D. Saputra, R. Malau
21
KE03
Pengaruh variasi pembebanan terhadap efisiensi ideal dan aktual trubin gas unit Y.Z pada PLTGU
X - Yusvardi Yusuf, Santoso Budi, dan Ian Hardiyanto
27
KE04
Metoda pengukuran performansi pengujian turbin angin di terowongan angin - Subagyo
33
KE05
Studi Eksperimental Medan Aliran Hilir Dibelakang Internal Flow Double Skewed Wall Cyclone
(IFC2SW) - Gede Widayana, Herman Sasongko
37
KE06
analisa performa mesin dengan biodiesel terbuat dari virgin coconut oil pada mesin diesel Annisa Bhikuning
43
KE07
Pengaruh bentuk mur pengunci impeller terhadap karakteristik pompa sentrifugal tipe aliran
radial - Allo Sarira Pongsapan, Syamsul Arifin, Syukri Himran, Hafrison Salamba
49
KE08
Studi eksperimental pemanfaatan temperatur gas buang dari kendaran bermotor roda dua untuk
pemanas kotak makanan pada layanan pesan antar (delivery service box) - Ismail Thamrin, Surya
Hadi
59
KE09
Analisa karakteristik kebisingan yang ditimbulkan oleh rem drum kendaraan bermotor Zulkarnain
67
iii
KE11
Frekuensi pola aliran Vortex disekitar geometri dek jembatan - Subagyo
KE12
Peningkatan Kinerja Sepeda Motor 4 Tak Dengan Menambahkan Bubble Water Injection Pada
Ruang Bakar Motor - NK. Caturwati
KE13
Studi karakteristik bahan bakar solar emulsi air - Agung Sudrajad, Ahmad Gofur.
71
79
85
KE14
Studi kemampuan tanaman rumah dalam penyerapan panas matahari untuk mengatasi panas
local - Ahmad Syuhada dan Dharma Dawood
89
KE15
Waktu Ekstraksi Polutan Formaldehyde oleh Ventilasi Mekanik Aliran Sederhana, Bagian Kamar
Tidur 1 untuk Rumah Tinggal dengan Menggunakan Simulasi untuk Kondisi Cuaca Perancis dan
Indonesia - Dwinanto, Erni Listijorini
97
KE16
Analysis of rewetting time and temperature distributions during cooling process in vertical
rectangular narrow channel - IGN. Bagus Catrawedarma, Indarto, Mulya Juarsa
103
KE17
Pemanfaatan energi angin pantai Anyer sebagai pembangkit listrik skala kecil – Erwin, Slamet
Wiyono,Andri nofa
109
KE18
Simulasi numerik pemisahan aliran dingin-panas di dalam tabung vortex - Radi Suradi K, Sugianto
115
KE19
Karakterisasi sifat biolistrik lengkeng diamond river (dimocarpus longan) tambulampot terhadap
perbedaan cuaca hujan dan tidak hujan - Hamdan Akbar Notonegoro, Rina Lusiani, Najmi Firdaus
123
Ke20
Pengujian nozzle flow meter sederhana dengan variasi rasio diameter - Ainul Ghurri, AA Adhi
Suryawan dan IG Teddy Prananda Surya
129
KE21
Analisis performansi kolektor surya terkonsentrasi menggunakan receiver berbentuk silinder Ketut Astawa, I Ketut Gede Wirawan, I Made Budiana Putra
137
KE22
The influence of compression ratio to performance of four stroke engine with used arak bali as a
fuel - IGK. Sukadana, IKG. Wirawan
145
KE23
Study eksperimental geometri sirif kondensor terhadap unjuk kerja refrigerator - IGA Kade Suriadi,
IGK. Sukadana
153
KE24
Pengaruh Besar Butiran Biji Jarak Dan Arang Sekam Padi Pada Briket Dengan Perekat Kanji Dan
Tanah Liat Terhadap Kadar Air, Nilai Kalor Dan Laju Pembakarannya - Panca Sunu Pamungkas , I
Wayan Joniarta, Made Wijana
161
iv
KE25
Pengaruh Penggunaan Cdi Standard Dangan Programmable Cdi terhadap Performance Sepeda
Motor Empat Langkah 100 Cc - I GNP Tenaya, I GK Sukadana, Hendra Cipta
167
KE26
Kecepatan Api Laminar Pada Pembakaran Premixed Minyak Jatropha - I.K.G. Wirawan,I.N.G.
Wardana, Rudy Soenoko, Slamet Wahyudi
175
KE27
Studi gasifikasi downdraft berbahan bakar biomasa - I Nyoman Suprapta Winaya, Made Sucipta,
Nur Khotim Romadan
181
KE28
Evaluasi Sistem Pompa Booster
(Studi Kasus : di PDAM Kota Denpasar) - Made Suarda, I Putu Yasa
189
Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur
TMM01
Redesain traktor capung meningkatkan kesehatan dan kepuasan petani di Subak Teba Mengwi
Badung - I Ketut Widana
199
TMM02
Proses bubut pada berbagai jenis kayu untuk furniture - Rusnaldy, Achmad Widodo, Norman
Iskandar, Berkah Fajar T.K
205
TMM03
Analisa kinerja traksi transmisi standar dan modifikasi pada berbagai kondisi jalan dengan
kendaraan Suzuki Escudo 2.0 - Ketut Gunawan, I.N. Sutantra
211
TMM04
Analisa Stabilitas Kendaraan Dalam Rangka Meningkatkan Keamanan dan Kenyamanan
Pengendara - Kadek Rihendra Dantes, I.N. Sutantra
219
TMM06
Pengaruh Perubahan Bentuk Bead Panel Kendaraan terhadap Frekuensi Alamiah pada Kondisi
Batas Bebas-bebas - Sukanto I Made Miasa, R. Soekrisno
227
TMM07
Kaji Teoritik dan Eksperimental Defleksi Balok Dengan Penampang Yang Tidak Seragam - Mukhtar
Rahman, Hammada Abbas, Ivonne Fredrika Yunita Polii
233
TMM08
Mesin pengasah batu permata - M. Yusuf dan Made Anom Santiana
241
TMM09
Online monitoring keausan cutting tool menggunakan audio signal - Ahmad Atif Fikri dan Muslim
Mahardika, Teguh Pudji Purwanto, Andi Sudiarso, Herianto
247
TMM10
Pendekatan baru penentuan kemudahan proses m-EDM dengan menggunakan analisis
dimensional teorema Buchingham π - Nidia Lestari dan Muslim Mahardika
253
v
TMM11
Identifikasi, pemodelan dan kompensasi ketidaktelitian pada konstruksi mesin CNC milling mini 5axis tipe tilt – rotary table - Eri Yulius Elvys, Herianto, Subarmono
259
TMM12
Analisa bentuk profil dan dimensi supporting profile terhadap defleksi dan tegangan pada base
kondensor unit - Purna Anugraha Suarsana , Ahmad Hanif Firdaus, Ismi Choirotin, Moch. Agus
Choiron
265
TMM13
Simulasi 2D dan 3D pada proses multi-pass equal channel angular pressing (ECAP) - Khairul Anam,
Moch. Agus Choiron
273
TMM14
Pemodelan hyper elastic material untuk pengembangan desain baru gasket karet - Fikrul Akbar
Alamsyah, Moch. Agus Choiron
279
TMM15
Analisa lebar kontak dan tegangan kontak untuk pengembangan desain gasket tipis - Moch. Agus
Choiron, Avita Ayu Permanasari, I Made Gatot Karohika
285
TMM16
Analisis kekuatan struktur pallet menggunakan metode elemen hingga - Tria Mariz Arief, Sugianto
291
TMM17
Analisa kekuatan desain meja kursi lipat dengan simulasi computer - Jatmoko Awali, Dicky Adi
Tyagita, dan Moch. Agus choiron
299
TMM19
Perancangan trolli barang yang ergonomis dan efisien untuk pramuniaga pertokoan Glodok
Jakarta - I Wayan Sukania, Silvi Ariyanti, Ivan Wibowo
305
TMM20
Proses produksi pembuatan kapal layar phinisi untuk meminimalkan waktu produksi dengan
model pert ( programming evaluation dan review technique ) - dirgahayu lantara
311
TMM21
karakteristik traksi dan kinerja transmisi pada sistem gear transmission dan gearless transmission
- A.A.I.A. Sri Komaladewi, I Ketut Adi Atmika
319
TMM22
analisis sistem pengapian : distributor ignition system dan distributorless ignition system sebagai
upaya meningkatkan kualitas pembakaran - Liza Rusdiyana, Bambang Sampurno, Syamsul hadi,
I.N. Sutantra
325
TMM23
the dexterous of smooth motion for a three fingered robot gripper – Wayan Widhiada,
S.S.Douglasand J.B.Gomm
333
TMM24
Teknologi Tepat Guna Peralatan Sterilisasi Baglog untuk Meningkatkan Kualitas Produk Jamur
Tiram pada UKM Jamur Tiram Pacet Mojokerto - Liza Rusdiyana, Eddy Widiyono, Suhariyanto
343
vi
TMM25
Aplikasi Electronic Control MODULE (ECM) pada pengendalian emisi gas buang - I Ketut Adi Atmika
349
Grup Teknologi, Pengujian dan Pengembangan Material
TPPM01
Pengaruh perlakuan quench temper 600oC ,640oC, 690oC dan pengelasan terhadap sifat mekanik
dan struktur mikro baja perkakas untuk aplikasi mold dan dies - Abdul Azis
355
TPPM02
Analisis karakteristik getaran pada balok jepit bebas yang terbuat dari material komposit serat
bamboo - Hammada Abbas dan Mukhtar Rahman
361
TPPM03
Penerapan metode sentrifugal pada proses pengecoran produk komponen otomotif dalam rangka
peningkatan fasilitas praktikum di Laboratorium Bahan dan Metalurgi Polban - Waluyo M Bintoro,
Undiana B, dan Duddy YP
369
TPPM04
Kekuatan tarik komposit matrik polimer berpenguat serat alam bambu gigantochloa apus jenis
anyaman diamond braid dan plain weave - Sofyan Djamil, Sobron Y Lubis, dan Hartono
377
TPPM05
Analisis perubahan laju korosi dan kekerasan pada pipa baja ASTM A53 akibat tegangan dalam
dengan metode C-ring - Johannes Leonard
385
TPPM06
Pengaruh proses penghalusan butir dengan metode pengerolan panas terkontrol dan pengerolan
dingin-anil terhadap struktur mikro baja SCM 445 - I Gusti Bagus Eka Nitiya
389
TPPM07
Penambahan cil pada desain sistem saluran (gating system) low pressure die casting (LDPC) untuk
mereduksi kebocoran akibat hole pada produk kran hotel dengan simulasi Procast V2008 Muhammad Fitrullah, Koswara, dan Ricky Parmonangan
395
TPPM08
Analisis J-Integral dengan ADVENTURE System - Irsyadi Yani
TPPM09
Aplikasi Multichart Diagram Dalam Desain Dan Manufaktur Tungku Pengecoran Kuningan CuZn30
Menggunakan Bahan Bakar Briket Batubara Kalori Rendah - Diah Kusuma Pratiwi
TPPM10
Seal performance of centrifugal pump mechanical seals - Cokorda Prapti Mahandari, Ariyanto
405
411
419
TPPM11
Pengaruh komposisi larutan, variasi arus dan waktu proses pelapisan Chrome pada plastik ABS
terhadap kekerasannya - Ahmad Zohari, Kusmono, Soekrisno
425
TPPM12
Pengaruh Perlakuan Alkali pada Kekuatan Tarik Serat Kenaf - Henny Pratiwi, R. Soekrisno, Harini
Sosiati
429
vii
TPPM13
Peningkatan kekuatan tekan dan impak material rotan dengan proses laminasi resin epoksi Agustinus P.Irawan, Frans J. Daywin, Fanando, Tommy A.
433
TPPM14
Perancangan dan pembuatan cetakan sampel multi komposisi untuk aplikasi blok rem komposit
kereta api - Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R.
437
TPPM16
Sifat mekanik dan struktur mikro paduan cu-sn bahan genta dengan metode investment casting –
I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara.
441
TPPM17
Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Serat Tapis Kelapa Sebagai Bahan Alternatif Bumbung
Gender Wayang - I Putu Lokantara, Ngakan Putu Gede Suardana, I Made Gatot Karohika
449
TPPM18
Pengaruh Komposisi Penguat SiC Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix Composite (AMC)
terhadap Kekerasan Setelah Proses Sintering - Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto,
Anindito Purnowidodo, Putu Wijaya Sunu
459
TPPM19
Karakterisasi serbuk hasil produksimenggunakan metode atomisasi - M. Halim Asiri
465
TPPM20
identifikasi unsur utama penyusun permukaan bahan baja ringan dengan laser-induced
breakdown spectroscopy (libs) - Hery Suyanto
473
TPPM21
Karakteristik kekuatan bending komposit polyester diperkuat serat pandan wangi dengan filler
serbuk gergaji kayu 5% - Nasmi Herlina Sari, IGNK Yudhyadi, Emmy Dyah S
477
TPPM22
Analisa kekuatan impact komposit serat pandan wangi-polyester dengan filler serbuk gergaji
kayu - IGNK Yudhyadi, Nasmi Herlina Sari
487
TPPM23
Distribusi Kekerasan Baja AISI 1045 Akibat Pemberian Proses Pack Carburizing dengan Media
Karburasi Arang Batok Kelapa dan Arang Tulang Sapi - Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut
Gde Sugita, I Dewa Made Kirshna Muku
495
TPPM24
uji fourier transform infrared spectroscopy tentang pengaruh perlakuan naoh dan koh pada serat
arenga pinnata - Nitya Santhiarsa, Eko Marsyahyo, Achmad Assad Sonief, Pratikto
503
TPPM25
Keausan cylinder liner blok mesin kendaraan roda dua akibat beban kontak ring piston - I Made
Widiyarta, Tjok Gde Tirta Nindhia dan Arif Widyanto
513
TPPM26
Analisis kegagalan Korosi Pada Tangki Penyimpan Air Panas Terbuat Dari Baja Nirkarat - Tjokorda
Gde Tirta Nindhia, I Putu Widya Semara , I Wayan Putra Adnyana, I Putu Gede Artana
519
viii
TPPM27
Kekuatan Tarik dan Lentur Komposit Berpenguat Serat Bambu Orientasi Acak yang Dicetak
dengan Teknik Hand Lay-Up - I Wayan Surata, I Putu Lokantara, Adhika Rakhmatullah
523
TPPM28
Fenomena beating padagamelan Bali sebagai local genius akustik musik tradisionalBali. I Ketut Gede Sugita, I Made Kartawan
529
TPPM29
Karakteristik sifat tarik dan mode patahan komposit polimer dengan penguat serat sabut kelapa I Made Astika, I Putu Lokantara, I Made Gatot Karohika dan I Gusti Komang Dwijana
535
TPPM30
Penerapan model ergo termal injektor udara pembakaran dapat mempercepat proses peleburan
perunggu serta mengurangi kadar polutan pada perajin gamelan Bali di desa Tihingan –
Priambadi, Si Putu Gede Gunawan Tista
TPPM31
Sifat tarik komposit unsaturated polyester serat sisal local - NPG. Suardana, I Made Astika , Ikhsan
Dwi Gusmanto
543
549
Grup Bidang Umum
BU01
Analisis profesionalisme lulusan Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali yang bekerja
pada industry - Made Anom Santiana dan M. Yusuf
555
BU02
Tingkat Pencemaran Udara Pada Areal Parkir Bawah Tanah
Di Kota Denpasar - Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati dan AAIA Sri Kumala Dewi
561
BU03
Penerapan desain sistem pembelajaran melalui model contextual teaching learning (CTL) untuk
meningkatkan kualitas dan efektifitas pembelajaran mata kuliah fisika dasar II - I Made Dwi
Budiana Penindra, I Gede Teddy Prananda Surya
565
BU04
Pengembangan media pembelajaran berbasis komputer guna meningkatkan pemahaman
mahasiswa pada mata kuliah aljabar linier – I Made Gatot Karohika dan I Gusti Ngurah Putu
Tenaya
571
BU05
Pembelajaran Ilmu Metrologi Industri Dengan Student Centered Learning Dan Multimedia - I
Gede Putu Agus Suryawan
577
Jadwal Lengkap KNEP IV - 2013
x
ix
Pengujian nozzle flow meter sederhana dengan variasi rasio diameter
Ainul Ghurri, AA Adhi Suryawan dan IG Teddy Prananda Surya
Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362
a.ghurri@gmail.com
Abstrak
Pengujian nozzle flow meter telah dilakukan menggunakan nozzle sederhana yang bentuknya serupa
dengan orifice plate yang dibalik, dengan rasio diameter, = 0.5, 0.6, 0.7, dan 0.8 pada range kapasitas
aliran dengan bilangan Reynolds antara 5000 s/d 31000. Pengujian dilakukan dengan mengalirkan air
melintasi nozzle. Kapasitas aliran teoritis dihitung menggunakan persamaan Kontinyuitas dan Bernoulli
yang dimodifikasi dengan mengukur beda tekanan antara hulu dan hilir nozzle, sedangkan kapasitas aliran
aktual diukur menggunakan V-notch weir dan sight glass. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai
coefficient of discharge (Cd) yang dihasilkan memiliki karakteristik sebagaimana nozzle flow meter, yaitu
meningkat sejalan dengan kenaikan bilangan Reynolds. Nilai Cd untuk rasio diameter = 0.7 dan 0.8
mampu menghasilkan nilai Cd yang dikategorikan efektif. Sedangkan prosentase irrecoverable pressure
drop terhadap maximum pressure drop terendah dari nozzle sederhana yang diuji masih cukup besar yaitu
berkisar 50%-45%.
Kata kunci: Nozzle, pengukuran aliran, penurunan tekanan
Abstract
Experimental study of nozzle flow meter was conducted by using nozzle having diameter ratio = 0.5, 0.6,
and 0.7, respectively at Re = 5000 31000. The shape of the nozzle is similar to orifice plate at
reversed position. Water is circulated through nozzle flow meter. The theoretical capacity was determined
by using the mass conservation and Bernoulli equations based on the measured pressure at upstream and
downstream of the nozzle. The actual capacity was measured by using V-notch weir and sight glass. The
results showed that the values of Cd have trend line which is like the common nozzle flow meter, i.e.
increase with Reynolds number. Nozzles with diameter ratio 0.7 and 0.8 resulted in the effective value of
Cd. Unfortunately, the lowest value of irrecoverable pressure drop is still high, i.e. 50%-45%.
Key words: Nozzle, flow measurement, pressure drop
1. Pendahuluan
Salah satu jenis flow meter yang paling banyak digunakan adalah flow meter berbasis beda tekanan dimana
beda tekanan tersebut dihasilkan saat fluida melintasi perubahan luas penampang, baik berupa orifice plate (plat
orifis), nozzle (nosel) atau venturi [1]. Dibanding orifice, head loss yang dihasilkan akibat pemasangan nozzle flow
meter bernilai lebih rendah. Makalah ini melaporkan pengujian nozzle flow meter sederhana berbentuk seperti
orifice yang dibalik dengan variasi rasio diameter (). Hasil pengujian akan dibandingkan dengan literatur-literatur
tentang nozzle flow meter untuk mengetahui apakah nozzle sederhana ini menghasilkan parameter-parameter
yang merupakan karakteristik nozzle flow meter.
Morrison et.al. [2] meneliti respon orifice flow meter dengan nilai rasio diameter (beta, ) yang bervariasi
akibat gangguan aliran pada hulu orifice plate. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa distribusi tekanan tidak
berubah akibat gangguan aliran yang simetris terhadap sumbu lintasan aliran, sebaliknya menjadi sangat sensitif
oleh adanya pusaran (swirl). Prabu et.al. [3] dan Zimmermann [4] menggunakan tipe gangguan aliran yang
serupa yaitu belokan tunggal dan ganda untuk mengetahui perubahan koefisien buangan (coefficient of
discharge, Cd) orifice flow meter. Hasilnya menyatakan bahwa orifice flow meter lebih sensitif terhadap gangguan
pada hulu aliran dibanding conical flow meter. Sementara Zimmerman [4] merekomendasikan sebuah koreksi
pada ISO 5167 (Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices, 1991), yaitu saran untuk
mengurangi panjang minimum lintasan lurus yang diperlukan pada hulu orifice plate dari yang telah distandarkan
dalam ISO 5167. Ramamurti dan Nandakumar [5] menginvestigasi aliran terseparasi, aliran terseparasi yang
melekat kembali, dan aliran dengan kavitasi pada plat orifis yang kecil. Hasilnya menunjukkan bahwa koefisien
buangan Cd berubah signifikan akibat aliran terseparasi dan aliran dengan kavitasi. Pengujian-pengujian tersebut
[2, 3, 4, 5] semuanya menggunakan plat orifice tipis bersisi tajam.
Kim et.al. [6] menginvestigasi efek ketebalan plat orifice pada orifice meter dengan rasio diameter (beta)
kecil. Plat orifice tebal dalam pengujian ini memiliki t/d = 0.55 dan 0.7 dimana t = tebal plat orifice, d = diameter
plat orifice. Hasil penelitian tidak menunjukkan kesimpulan yang meyakinkan (not conclusive), dan hal ini diduga
disebabkan oleh sisi tajam plat orifice yang digunakan. Fossa dan Guglielmini [7] menguji penurunan tekanan
aliran air fase tunggal dan ganda melintasi plat orifice bersisi tajam yang tergolong tipis dan tebal. Rasio diameter
beta (= d/D, d = diameter orifice, D = diameter pipa) dalam penelitian ini masing-masing 0.73 dan 0.85. Plat orifis
tebal dalam penelitian ini memiliki t/d = 0.59. Hasil penelitian aliran fase tunggal menunjukkan bahwa penurunan
tekanan plat orifice tebal (t/d = 0.59) lebih kecil daripada plat orifice tipis (t/d = 0.03 dan 0.2).
Ghurri dan Nata [8] melaporkan bahwa posisi pengukuran beda tekanan sangat menentukan hasil
pengukuran oleh orifice flow meter. Posisi pengukuran tekanan pada hulu dan hilir yang berbeda akan
menghasilkan kapasitas teoritis yang berbeda sehingga memiliki nilai koefisien buangan (Cd) yang berbeda pula.
Pemilihan posisi pengukuran ini juga menjadi bahan pertimbangan dalam penelitian nozzle flow meter ini, yaitu
dengan memilih posisi hulu-hilir yang menghasilkan kapasitas teoritis yang paling mendekati kapasitas aktual dan
memiliki perubahan yang konsisten terhadap kapasitas aktualnya.
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
129
-
Tujuan penelitian ini adalah:
Mengetahui pengaruh rasio diameter nozzle terhadap perbandingan hasil perhitungan teoritis kapasitas aliran
terhadap kapasitas aktualnya.
Mengetahui pengaruh rasio diameter nozzle terhadap perubahan nilai koefisien buangan (Cd).
Membandingkan hasil Cd pengujian terhadap literatur untuk mengetahui apakah pemasangan orifice yang
dibalik dalam pengujian ini bisa merepresentasikan nilai Cd nozzle flow meter.
2. Teori
Gambar 1 menunjukkan model aliran ideal melintasi nosel dalam pipa. Dalam penelitian ini sebuah nozzle
yang bentuknya persis dengan orifice plate bersudut namun diposisikan terbalik terhadap aliran, dipasang untuk
menghasilkan aliran seperti dalam Gambar 1 di bawah ini. Pada jarak antara dan aliran diasumsikan tanpa
gesekan. Beda tekanan antara dan dapat ditentukan berdasarkan persamaan Bernoulli.
V1
d
D
V3
V2
P2
P1
P3
Aliran tanpa gesekan
Bernoulli
Aliran dengan losses
Gambar 1. Aliran ideal melintasi nosel dalam pipa
Dengan mengasumsikan aliran mengalir horisontal (dengan demikian perbedaan elevasi tidak ada atau
diabaikan); persamaan Bernoulli menjadi:
2
2
P1 + 1/2 ρ V1 = P2 + 1/2 ρV2
(1)
Dimana
P = Tekanan (Pascal)
3
ρ = Densitas (kg/m )
V = Kecepatan aliran (m/s)
Jika profil kecepatan aliran dianggap seragam pada sisi hulu dan hilir; maka persamaan kontinyuitas berlaku
sebagai berikut:
Qth = V1 A1 = V2 A2
(2)
Dimana
3
Qth = Laju alir volumetris atau kapasitas teoritis (m /s)
2
A = Luas penampang aliran (m )
Dengan mensubstitusikan V1 dari persamaan (1); maka persamaan (2) menjadi:
Qth = A2
2P P
1
2
2
A2
1
A1
1
2
=
2 2P1 P2
d
4
4
1 d
D
1
2
3
(m /s)
(3)
Jika didefinisikan rasio diameter = d/D persamaan (3) menjadi:
Qth
.
d2
1
1
4
4
2P
3
(m /s)
(4)
Dengan demikian kapasitas aliran teoritis bisa dihitung dengan mengukur beda tekanan (P) antara dan
Salah satu cara membandingkan keakuratan alat ukur aliran berbasis beda tekanan adalah dengan
membandingkan kapasitas aliran aktual terhadap kapasitas aliran teoritisnya. Rasio antara kapasitas aliran aktual
terhadap kapasitas aliran teoritis disebut koefisien buangan (coefficient of discharge, Cd):
Cd
Qa ctua l
Qth
(5)
Prosiding KNEP IV
• ISSN
8 - 414X
130
3. Metodologi Penelitian
Susunan peralatan eksperimen ditunjukkan pada Gambar 2 di bawah ini. Air disirkulasikan menggunakan
pompa (2) dan besarnya laju alir volumetris secara sederhana dikontrol dengan menggunakan katup (6). Aliran
melewati nozzle (7), dimana pada pipa hulu dan hilir nozzle dipasang pressure tap untuk manometer (8). Selain
manometer tersebut, tepat pada nozzle juga dipasang manometer pressure tap untuk mengukur tekanan pada
vena contracta. Penelitian pendahuluan dilakukan untuk memilih posisi pressure tap pada hulu dan hilir nozzle,
agar dihasilkan kapasitas yang paling mendekati kapasitas aktual dan perubahannya paling konsisten
menyerupai perubahan kapasitas aktualnya.
Selama mengalir melewati nozzle, tekanan hulu dan hilir aliran dicatat. Air kemudian dibuang ke sebuah Vnotch weir dimana kapasitas aktual aliran bisa langsung terbaca maupun dihitung berdasarkan ketinggian air
pada V-notch weir. Dalam alat uji ini terdapat juga sight glass yang digunakan sebagai pembanding kapasitas
aliran yang ditunjukkan oleh V-notch weir.
Nozzle yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 3 (b), serupa dengan orifice plate
Gambar 3 (a) dalam posisi terbalik.
Data-data geometri dan aliran dalam pengujian meliputi:
- Pipa terbuat dari akrilik transparan, berdiameter 16 mm.
- Nozzle flow meter yang diuji 4 buah, masing-masing memiliki rasio diameter = 0.5, 0.6, 0.7 dan 0.8 .
- Tebal nozzle 30 mm.
- Manometer pengukur tekanan dipasang pada jarak 1 inch (25.4mm) hulu nozzle, dan 1 inch (25.4 mm) pada
hilir nozzle.
- Pengujian dilakukan pada range bilangan Reynolds antara 5000 s/d 31000.
1. Test section base
2. Pump
3. Water tank
4. Suction line
5. Valve at by pass line
6. Valve at discharge line
7. Nozzle
8. Manometer
9. Manometer board
10. V-notch weir
11. Sight glass
12. Secondary water tank
13. Valve
Gambar 2. Susunan Peralatan Eksperimen
P1
Flow
P1
P2
d
Gambar 3. (a). Orifice flow meter
P2
d
D
D
(b). Nozzle flow meter
Proses pengumpulan dan pengolahan data secara singkat dijelaskan sebagai berikut:
1. Mengalirkan air dengan kapasitas Q1, catat data tekanan dalam skala tinggi kolom air pada manometer.
2. Kapasitas aliran aktual (Qact) diukur dengan pembacaan langsung pada V-notch weir dan sight glass.
3. Kapasitas aliran teoritis dihitung menggunakan rumus pada persamaan (4) dengan P = beda tekanan
hulu dan hilir nozzle yang terukur.
4. Percobaan diulang untuk dinilai Q2, Q3, dst.
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
131
5. Data-data tekanan, kapasitas aliran aktual dan kapasitas aliran teoritis tersebut kemudian diplotkan dalam
grafik untuk didiskusikan/dibahas lebih lanjut.
4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Perbandingan kapasitas aktual (Qact) dan kapasitas teoritis (Qth)
Gambar 4 s/d 7 di bawah ini secara berturut-turut menunjukkan grafik Qact dan Qth nozzle flow meter dengan
= 0.5, 0.6, 0.7 dan 0.8 . Terdapat perubahan secara gradual dimana pada = 0.5 nilai Qth yang dihitung
menggunakan rumus (4) berdasarkan pengukuran beda tekanan antara hulu dan hilir nozzle memiliki nilai lebih
besar daripada kapasitas aktual yang terukur; kemudian berangsur-angsur menjadi lebih kecil dari pada Qact yang
terukur pada = 0.8 . Hal ini disebabkan persamaan Bernoulli yang menjadi dasar rumus (4) tidak bisa
mengakomodasi fenomena aliran melintasi vena contracta pada yang berbeda-beda, karena kondisi aliran
memang tidak ideal lagi. Meski demikian, perubahan hasil pengukuran ini tidak terjadi secara drastis (perubahan
kemiringan grafik tidak mencolok). Berdasarkan Qact dan Qth tersebut kemudian diplotkan nilai coefficient of
discharge (Cd) nozzle flow meter berdasarkan rumus (5); ditampilkan dalam Gambar 8.
5.00E-04
4.50E-04
Kapasitas (m 3/s)
4.00E-04
3.50E-04
3.00E-04
2.50E-04
2.00E-04
1.50E-04
1.00E-04
5.00E-05
0.00E+00
5.00E+03
7.50E+03
1.00E+04
1.25E+04
1.50E+04
1.75E+04
2.00E+04 2.25E+04
2.50E+04
Bilangan Reynolds (Re)
Qact
Qth
Gambar 4. Qact vs Qth Nozzle Flow Meter dengan = 0.5
7.00E-04
Kapasitas (m 3/s)
6.00E-04
5.00E-04
4.00E-04
3.00E-04
2.00E-04
1.00E-04
0.00E+00
5.0E+03 7.5E+03 1.0E+04 1.3E+04 1.5E+04 1.8E+04 2.0E+04 2.3E+04 2.5E+04 2.8E+04 3.0E+04
Bilangan Reynolds (Re)
Qact
Qth
Gambar 5. Qact vs Qth Nozzle Flow Meter dengan = 0.6
Prosiding KNEP IV
• ISSN
8 - 414X
132
6.00E-04
Kapasitas (m 3/s)
5.00E-04
4.00E-04
3.00E-04
2.00E-04
1.00E-04
0.00E+00
5.0E+03 7.5E+03
1.0E+04 1.3E+04 1.5E+04
1.8E+04 2.0E+04 2.3E+04 2.5E+04 2.8E+04 3.0E+04 3.3E+04
Bilangan Reynolds (Re)
Qact
Qth
Gambar 6. Qact vs Qth Nozzle Flow Meter dengan = 0.7
6.00E-04
Kapasitas (m 3/s)
5.00E-04
4.00E-04
3.00E-04
2.00E-04
1.00E-04
0.00E+00
5.0E+03
1.0E+04
1.5E+04
2.0E+04
2.5E+04
3.0E+04
3.5E+04
Bilangan Reynolds (Re)
Qact
Qth
Gambar 7. Qact vs Qth Nozzle Flow Meter dengan = 0.8
1.2
= 0.8
= 0.7
1
Cd
= 0.6
0.8
= 0.5
0.6
4.00E+03
9.00E+03
1.40E+04
1.90E+04
2.40E+04
2.90E+04
3.40E+04
Bilangan Reynolds (Re)
Gambar 8. Cd Nozzle FM pada berbagai yang diuji
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
133
Gambar 8 menunjukkan perubahan nilai Cd mempunyai hubungan dengan kenaikan bilangan Reynolds,
pada semua rasio diameter () yang diuji. Tampak bahwa Cd semakin meningkat sesuai dengan kenaikan
bilangan Reynolds. Kecenderungan tersebut memang merupakan karakteristik nozzle flow meter. Sebagai
perbandingan, pada Gambar 9 di bawah ini ditunjukkan tipikal nilai Cd pada nozzle flow meter. Meskipun besaran
nilai Cd-nya berbeda (tergantung pada bentuk nozzle) namun kecenderungannya telah memiliki kesesuaian. Nilai
Cd yang > 1 bisa diterima, karena juga telah dilaporkan dalam beberapa publikasi [6, 9]. Water Resources
Research Laboratory [10] menyatakan bahwa nilai Cd nozzle flow meter yang efektif adalah berkisar 0.96 ÷ 1.2.
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa nozzle sederhana yang bentuknya serupa dengan orifice yang
dibalik bisa mewakili alat ukur nozzle flow meter.
Gambar 9. Tipikal Coefficient of Discharge Nozzle FM [11]
4.2. Irrecoverable Pressure Drop
Gambar 10 di bawah ini menunjukkan distribusi tekanan aliran melintasi nozzle flow meter dengan = 0.7 .
Angka 0 pada sumbu X menyatakan posisi nozzle, sedangkan angka -1 dan -2 menyatakan posisi pressure tap
pada hulu nozzle, sedangkan angka 1, 2, 3 ... menyatakan posisi pengukuran tekanan pada hilir aliran. Q1, Q2,
dan seterusnya menyatakan kapasitas aliran selama pengujian yang semakin diperbesar. Pemasangan nozzle
flow meter (juga orifice dan venturi) bertujuan menghasilkan penurunan tekanan agar kapasitas aliran dapat
diukur. Penurunan tekanan yang tak bisa dipulihkan (irrecoverable pressure drop) merupakan kerugian tekanan
akibat pemasangan flow meter tersebut. Besarnya penurunan tekanan maksimum (maximum pressure drop) dan
irrecoverable pressure drop secara grafis juga ditunjukkan pada Gambar 10. Dalam penelitian ini, diasumsikan
tekanan terukur pada pressure tap pertama pada arah hilir cukup mendekati tekanan pada vena contracta karena
posisinya dibuat sedekat mungkin. Besarnya irrecoverable pressure drop merupakan salah satu pertimbangan
penting penggunaan flow meter berbasis beda tekanan. Besarnya irrecoverable pressure drop yang dinyatakan
sebagai prosentase penurunan tekanan maksimum pada semua rasio diameter () yang diuji disajikan dalam
Gambar 11.
Dari Gambar 11 tampak bahwa prosentase irrecoverable pressure drop terhadap maximum pressure drop
jelas semakin kecil jika rasio diameter diperbesar; dan hanya sedikit menurun sejalan dengan kenaikan bilangan
Reynolds. Hal yang penting untuk menjadi catatan bahwa pada = 0.8, prosentase irrecoverable pressure drop
masih berkisar 50%-45%. Nilai ini tergolong tinggi apabila dibanding dengan penelitian sebelumnya yang
menggunakan orifice plate tebal dengan bevel (yang diperhalus sisi masuknya), dimana prosentase irrecoverable
pressure drop-nya bisa mencapai 40%-30% pada = 0.6 dan 0.7 [8].
Prosiding KNEP IV
• ISSN
8 - 414X
134
3.00E+03
2.50E+03
Tekanan ( Pascal )
1.50E+03
1.00E+03
Maximum pressure drop
Irrecoverable
pressure
drop
2.00E+03
5.00E+02
-3
-2
0.00E+00
-1
0
-5.00E+02
1
2
3
4
5
-1.00E+03
-1.50E+03
-2.00E+03
-2.50E+03
Posisi Pressure Tap
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q8
Q9
Q10
Q11
Q12
Q13
Q7
Gambar 10. Distribusi Tekanan aliran Melintasi Nozzle Flow Meter = 0.7
Irrecoverable Pressure Drop (% of Max. PD)
80%
75%
= 0.5
70%
65%
= 0.6
60%
55%
= 0.7
50%
= 0.8
45%
40%
4.00E+03
9.00E+03
1.40E+04
1.90E+04
2.40E+04
2.90E+04
3.40E+04
Bilangan Reynolds (Re)
Gambar 11. Irrecoverable pressure drop sebagai prosentase maximum PD
5. KESIMPULAN
Pengujian nozzle flow meter telah dilakukan menggunakan nozzle sederhana yang bentuknya serupa
dengan orifice plate yang dibalik, dengan rasio diameter, = 0.5, 0.6, 0.7, dan 0.8 pada range kapasitas aliran
dengan bilangan Reynolds antara 5000 s/d 31000 menghasilkan kesimpulan sebagai berikut:
1) Nilai coefficient of discharge (Cd) yang dihasilkan memiliki karakteristik sebagaimana nozzle flow meter, yaitu
meningkat sejalan dengan kenaikan bilangan Reynolds.
2) Nilai Cd untuk rasio diameter = 0.7 dan 0.8 mampu menghasilkan nilai Cd yang dikategorikan efektif.
3) Prosentase irrecoverable pressure drop terhadap maximum pressure drop terendah dari nozzle sederhana
yang diuji masih cukup besar yaitu berkisar 50%-45%.
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
135
Daftar Pustaka
[1] Sondh, H.S., Singh S.N., Seshadri, V., Gandhi, B.K, Design and development of variable area orifice
meter, Flow Measurement and Instrumentation, 13, pp. 69-73, 2002.
[2] Morrison, G.L., Hauglie, J., DeOtte, Jr, R.E., Beta ratio, axisymmetric flow distortion and swirl
effects upon orifice flow meters, Flow Meas. Instrum., Vol. 6, No. 3, pp. 207-216, 1995.
[3] Prabu, S.V., Mascomani, R., Balakrishnan, K., and Konnur, M.S., Technical Note: Effect of upstream
pipe fittings on the performance of orifice and conical flowmeters, Flow Meas. Instrum., Vol. 7, No.
1, pp. 49-54, 1996.
[4] Zimmermann, H., Examination of disturbed pipe flow and its effects on flow measurement using
orifice plates, Flow Measurement and Instrumentation, 10, pp. 223-240, 1999.
[5] Ramamurti, K., Nandakumar, K., Characteristics of flow through small sharp-edged cylindrical
orifices, Flow Measurement and Instrumentation, 10, pp. 133-143, 1999.
[6] Kim, B.B., Pak, B.C., Cho, N.H., Chi, D.S., Choi, H.M., Choi, Y.M, and Park, K.A., Effects of cavitation
and plate thickness on small diameter ratio orifice meters, Flow Meas. Instrum., Vol. 8, No. 2, pp.
85-92, 1997.
[7] Fossa, M., Guglielmini, G., Pressure drop and void fraction profiles during horizontal flow through
thin and thick orifices, Experimental Thermal and Fluid Science, 26, pp. 513-523, 2002.
[8] Ghurri, A., Nata S., IW., Studi Eksperimen Orifice Flow Meter dengan Variasi Posisi Pengukuran
Beda Tekanan Aliran Melintasi Orifice Plate, Prosiding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin V
(SNTTM V), 21-23 November 2006, M2-016/1-8, UI, Depok, 2006.
[9] Fox, R.W., McDonald, A.T., Introduction to Fluid Mechanics, 4th edition, John Wiley & Sons, New
York, 1994.
[10] ---, Water Measurement Manual: A Water Resources Technical Publication, Water Resources
Research Laboratory, US Department of Interior, Bureau of Reclamation, Chapter 14 – Measurement in
Pressure Conduit, pp. 14(1 – 27), 2001.
[11] Munson, Bruce R., Young, Donald F., Okiishi, Theodore H., Fundamentals of Fluid Mechanics, 4th
Edition, John Wiley & Sons, USA, 2002.
[12] ---, Orifice, nozzle and venturi flow rate meters, www.EngineeringToolBox.com, 2005.
Prosiding KNEP IV
• ISSN
8 - 414X
136
ISSN
Prosiding Konferensi
erensi Nasional
N
Engineering Perhotelan
rhotelan IV – 2013
27 – 28 Juni, 2013
Ketua Editor
Dr. Ir. I K. G. Sugita, MT.
Editor Pelaksana
Ainul Ghurri, S.T., M.T., Ph.D.
I Made Gatot Karohika, S.T., M.T.
I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T.
I G. Teddy Prananda, ST., MT.
Dr. I Made Parwata, ST., MT.
Penyunting Ahli
Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD)
Prof.D
Pro
Prof.Dr.
ING Antara M.Eng. (UNUD)
Prof.
Prof.Dr.Ir.
IGB Wijaya Kusuma (UNUD)
Prof Johny Wahyuadi M, DEA (UI)
Fauzun, S.T., M.T., Ph.D. (UGM)
Dra.
ra. Ida A
Ayu Suryasih, M.Par .(Pariwisata,UNUD)
Prof. Dr.
D Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS)
Dr Sularjoko (UNDIP)
Dr Caturwati (UNTIRTA)
Prof.D
Prof.Dr.Ing.
Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM)
Prof. Ir. I Nyoman Sutantra M.Sc., Ph.D. (ITS)
Prof.Ir ING Wardana, M.Eng., Ph.D. (UB)
Prof.Ir.
Prof.Ir. IA Dwi Giriantari,
Giri
MEng.Sc., Ph.D. (Teknik Elektro,
tro, UNU
UNUD)
Ir. IN Arya
Ary Thanaya, ME, Ph.D. (T. Sipil, UNUD)
Dr. Ir.
I I Wayan Surata, MErg (UNUD)
Hak Cipta @ 2013 oleh KNEP IV
I – 2013 Jurusan Teknik Mesin – Universitas
versitas Udayana.
U
Dilarang mereproduksi dan mendistribusi
me
bagian dari publikasi inii dalam bentuk maupun
media apapun tanpa seijin
ijin Jurusan
Jurus Teknik Mesin – Universitas Udayana.
Dipublikasikan dan didistribusikan
didistri
oleh Jurusan Teknik Mesin – Universitas
Udayana, Kampus Bukit
ukit Jimbaran,
Jim
Bali 80362, Indonesia.
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena
berkat rahmatNya acara Konferensi Engineering Perhotelan IV (KNEP-IV) bisa
terselenggara dengan sukses pada tanggal 27-28 Juni 2013 di Bali. KNEP-IV ini
diselenggarakan oleh jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana dalam rangkaian
kegiatan BKFT ke 48 dan Dies Natalis ke 51 Universitas Udayana, didukung oleh
Badan Kerjasama Teknik Mesin (BKSTM) seluruh Indonesia.
KNEP IV – 2013 ini merupakan forum untuk mendiskusikan dan
mengkomunikasikan hasil-hasil penelitian terkini engineering dalam konteks
perhotelan; dan topik-topik pendukung lain dalam lingkup Teknik Mesin. Disamping
itu untuk meningkatkan kerja sama dengan organisasi profesi engineering perhotelan.
Hasil yang dihapakan adalah meningkatnya mutu riset-riset yang akan dilakukan,
meningkatnya daya kompetisi untuk mendapatkan grant penelitian, hubungan yang
baik inter akademisi dan antara akademisi dengan praktisi.
Konferensi ini mengangkat beberapa Grup topik yang meliputi:
1. Engineering perhotelan (EP): manajemen dan optimasi energi, manajemen
air, AC dan Chiller, pompa, perpipaan, maintenance, elektrikal, sistem
pengamanan, boiler, building service, bangunan hemat energi, dll.
2. Konversi energi (KE): Perpindahan panas, mekanika fluida, termodinamika,
sumber energi alternatif.
3. Teknik dan manajemen manufaktur (TMM): proses permesinan,
pembentukan, fabrikasi, sistem manufaktur, CAD-CAM, otomasi industri,
sistem pengontrolan.
4. Teknologi, pengujian dan pengembangan material (TPPM): Korosi,
pengelasan, pengecoran, polimer dan komposit, analisis kegagalan.
5. Bidang umum (BU): pendidikan Teknik Mesin, metode pengajaran, kebijakan
energi, pengelolaan dampak lingkungan.
Adapun jumlah artikel yang dipresentasikan dalam konferensi ini adalah
sebanyak 87 makalah yang mencakup ke lima topik di atas.
Kami mengucapkan terima kasih kepada Keynote speaker, para akademisi,
peneliti, praktisi dan professional di bidang perhotelan yang telah mengirimkan
artikelnya, serta semua pihak yang meliputi panitia pengarah, panitia pelaksana,
scientific committee dan sponsor yang telah terlibat dan membantu terselenggaranya
kegiatan ini dengan sukses.
Denpasar, Bali 28 Juni 2013
Dr. Ir. IKG Sugita, M.T.
Ketua Panitia
ii
DAFTAR ISI
ii
iii
Kata Pengantar
Daftar Isi
Makalah KNEP IV - 2013
iii
Grup Engineering Perhotelan
EP02
Studi perencanaan atap panel surya di hotel The Royale Krakatau Cilegon - Zawahar Islamy, Agung
Sudrajad.
1
EP04
Aplikasi teknologi radio frequency identification (RFID) pada sistem monitoring kehadiran
karyawan terintegrasi dengan teknologi informasi (TI) - N.M.A.E.D. Wirastuti, IGAK Diafari Djuni
5
Grup konversi energi
KE01
Kaji eksperimental penurunan tekanan air dalam filter pasir aktif - Toto Supriyono, Herry
Sonawan, Rizal A. P.
13
KE02
Koefisien Perpindahan Panas dan Kerugian Jatuh Tekanan Aliran di dalam Pipa - Rr. Sri Poernomo
Sari, T. Aswinsyah Hassan, D. Saputra, R. Malau
21
KE03
Pengaruh variasi pembebanan terhadap efisiensi ideal dan aktual trubin gas unit Y.Z pada PLTGU
X - Yusvardi Yusuf, Santoso Budi, dan Ian Hardiyanto
27
KE04
Metoda pengukuran performansi pengujian turbin angin di terowongan angin - Subagyo
33
KE05
Studi Eksperimental Medan Aliran Hilir Dibelakang Internal Flow Double Skewed Wall Cyclone
(IFC2SW) - Gede Widayana, Herman Sasongko
37
KE06
analisa performa mesin dengan biodiesel terbuat dari virgin coconut oil pada mesin diesel Annisa Bhikuning
43
KE07
Pengaruh bentuk mur pengunci impeller terhadap karakteristik pompa sentrifugal tipe aliran
radial - Allo Sarira Pongsapan, Syamsul Arifin, Syukri Himran, Hafrison Salamba
49
KE08
Studi eksperimental pemanfaatan temperatur gas buang dari kendaran bermotor roda dua untuk
pemanas kotak makanan pada layanan pesan antar (delivery service box) - Ismail Thamrin, Surya
Hadi
59
KE09
Analisa karakteristik kebisingan yang ditimbulkan oleh rem drum kendaraan bermotor Zulkarnain
67
iii
KE11
Frekuensi pola aliran Vortex disekitar geometri dek jembatan - Subagyo
KE12
Peningkatan Kinerja Sepeda Motor 4 Tak Dengan Menambahkan Bubble Water Injection Pada
Ruang Bakar Motor - NK. Caturwati
KE13
Studi karakteristik bahan bakar solar emulsi air - Agung Sudrajad, Ahmad Gofur.
71
79
85
KE14
Studi kemampuan tanaman rumah dalam penyerapan panas matahari untuk mengatasi panas
local - Ahmad Syuhada dan Dharma Dawood
89
KE15
Waktu Ekstraksi Polutan Formaldehyde oleh Ventilasi Mekanik Aliran Sederhana, Bagian Kamar
Tidur 1 untuk Rumah Tinggal dengan Menggunakan Simulasi untuk Kondisi Cuaca Perancis dan
Indonesia - Dwinanto, Erni Listijorini
97
KE16
Analysis of rewetting time and temperature distributions during cooling process in vertical
rectangular narrow channel - IGN. Bagus Catrawedarma, Indarto, Mulya Juarsa
103
KE17
Pemanfaatan energi angin pantai Anyer sebagai pembangkit listrik skala kecil – Erwin, Slamet
Wiyono,Andri nofa
109
KE18
Simulasi numerik pemisahan aliran dingin-panas di dalam tabung vortex - Radi Suradi K, Sugianto
115
KE19
Karakterisasi sifat biolistrik lengkeng diamond river (dimocarpus longan) tambulampot terhadap
perbedaan cuaca hujan dan tidak hujan - Hamdan Akbar Notonegoro, Rina Lusiani, Najmi Firdaus
123
Ke20
Pengujian nozzle flow meter sederhana dengan variasi rasio diameter - Ainul Ghurri, AA Adhi
Suryawan dan IG Teddy Prananda Surya
129
KE21
Analisis performansi kolektor surya terkonsentrasi menggunakan receiver berbentuk silinder Ketut Astawa, I Ketut Gede Wirawan, I Made Budiana Putra
137
KE22
The influence of compression ratio to performance of four stroke engine with used arak bali as a
fuel - IGK. Sukadana, IKG. Wirawan
145
KE23
Study eksperimental geometri sirif kondensor terhadap unjuk kerja refrigerator - IGA Kade Suriadi,
IGK. Sukadana
153
KE24
Pengaruh Besar Butiran Biji Jarak Dan Arang Sekam Padi Pada Briket Dengan Perekat Kanji Dan
Tanah Liat Terhadap Kadar Air, Nilai Kalor Dan Laju Pembakarannya - Panca Sunu Pamungkas , I
Wayan Joniarta, Made Wijana
161
iv
KE25
Pengaruh Penggunaan Cdi Standard Dangan Programmable Cdi terhadap Performance Sepeda
Motor Empat Langkah 100 Cc - I GNP Tenaya, I GK Sukadana, Hendra Cipta
167
KE26
Kecepatan Api Laminar Pada Pembakaran Premixed Minyak Jatropha - I.K.G. Wirawan,I.N.G.
Wardana, Rudy Soenoko, Slamet Wahyudi
175
KE27
Studi gasifikasi downdraft berbahan bakar biomasa - I Nyoman Suprapta Winaya, Made Sucipta,
Nur Khotim Romadan
181
KE28
Evaluasi Sistem Pompa Booster
(Studi Kasus : di PDAM Kota Denpasar) - Made Suarda, I Putu Yasa
189
Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur
TMM01
Redesain traktor capung meningkatkan kesehatan dan kepuasan petani di Subak Teba Mengwi
Badung - I Ketut Widana
199
TMM02
Proses bubut pada berbagai jenis kayu untuk furniture - Rusnaldy, Achmad Widodo, Norman
Iskandar, Berkah Fajar T.K
205
TMM03
Analisa kinerja traksi transmisi standar dan modifikasi pada berbagai kondisi jalan dengan
kendaraan Suzuki Escudo 2.0 - Ketut Gunawan, I.N. Sutantra
211
TMM04
Analisa Stabilitas Kendaraan Dalam Rangka Meningkatkan Keamanan dan Kenyamanan
Pengendara - Kadek Rihendra Dantes, I.N. Sutantra
219
TMM06
Pengaruh Perubahan Bentuk Bead Panel Kendaraan terhadap Frekuensi Alamiah pada Kondisi
Batas Bebas-bebas - Sukanto I Made Miasa, R. Soekrisno
227
TMM07
Kaji Teoritik dan Eksperimental Defleksi Balok Dengan Penampang Yang Tidak Seragam - Mukhtar
Rahman, Hammada Abbas, Ivonne Fredrika Yunita Polii
233
TMM08
Mesin pengasah batu permata - M. Yusuf dan Made Anom Santiana
241
TMM09
Online monitoring keausan cutting tool menggunakan audio signal - Ahmad Atif Fikri dan Muslim
Mahardika, Teguh Pudji Purwanto, Andi Sudiarso, Herianto
247
TMM10
Pendekatan baru penentuan kemudahan proses m-EDM dengan menggunakan analisis
dimensional teorema Buchingham π - Nidia Lestari dan Muslim Mahardika
253
v
TMM11
Identifikasi, pemodelan dan kompensasi ketidaktelitian pada konstruksi mesin CNC milling mini 5axis tipe tilt – rotary table - Eri Yulius Elvys, Herianto, Subarmono
259
TMM12
Analisa bentuk profil dan dimensi supporting profile terhadap defleksi dan tegangan pada base
kondensor unit - Purna Anugraha Suarsana , Ahmad Hanif Firdaus, Ismi Choirotin, Moch. Agus
Choiron
265
TMM13
Simulasi 2D dan 3D pada proses multi-pass equal channel angular pressing (ECAP) - Khairul Anam,
Moch. Agus Choiron
273
TMM14
Pemodelan hyper elastic material untuk pengembangan desain baru gasket karet - Fikrul Akbar
Alamsyah, Moch. Agus Choiron
279
TMM15
Analisa lebar kontak dan tegangan kontak untuk pengembangan desain gasket tipis - Moch. Agus
Choiron, Avita Ayu Permanasari, I Made Gatot Karohika
285
TMM16
Analisis kekuatan struktur pallet menggunakan metode elemen hingga - Tria Mariz Arief, Sugianto
291
TMM17
Analisa kekuatan desain meja kursi lipat dengan simulasi computer - Jatmoko Awali, Dicky Adi
Tyagita, dan Moch. Agus choiron
299
TMM19
Perancangan trolli barang yang ergonomis dan efisien untuk pramuniaga pertokoan Glodok
Jakarta - I Wayan Sukania, Silvi Ariyanti, Ivan Wibowo
305
TMM20
Proses produksi pembuatan kapal layar phinisi untuk meminimalkan waktu produksi dengan
model pert ( programming evaluation dan review technique ) - dirgahayu lantara
311
TMM21
karakteristik traksi dan kinerja transmisi pada sistem gear transmission dan gearless transmission
- A.A.I.A. Sri Komaladewi, I Ketut Adi Atmika
319
TMM22
analisis sistem pengapian : distributor ignition system dan distributorless ignition system sebagai
upaya meningkatkan kualitas pembakaran - Liza Rusdiyana, Bambang Sampurno, Syamsul hadi,
I.N. Sutantra
325
TMM23
the dexterous of smooth motion for a three fingered robot gripper – Wayan Widhiada,
S.S.Douglasand J.B.Gomm
333
TMM24
Teknologi Tepat Guna Peralatan Sterilisasi Baglog untuk Meningkatkan Kualitas Produk Jamur
Tiram pada UKM Jamur Tiram Pacet Mojokerto - Liza Rusdiyana, Eddy Widiyono, Suhariyanto
343
vi
TMM25
Aplikasi Electronic Control MODULE (ECM) pada pengendalian emisi gas buang - I Ketut Adi Atmika
349
Grup Teknologi, Pengujian dan Pengembangan Material
TPPM01
Pengaruh perlakuan quench temper 600oC ,640oC, 690oC dan pengelasan terhadap sifat mekanik
dan struktur mikro baja perkakas untuk aplikasi mold dan dies - Abdul Azis
355
TPPM02
Analisis karakteristik getaran pada balok jepit bebas yang terbuat dari material komposit serat
bamboo - Hammada Abbas dan Mukhtar Rahman
361
TPPM03
Penerapan metode sentrifugal pada proses pengecoran produk komponen otomotif dalam rangka
peningkatan fasilitas praktikum di Laboratorium Bahan dan Metalurgi Polban - Waluyo M Bintoro,
Undiana B, dan Duddy YP
369
TPPM04
Kekuatan tarik komposit matrik polimer berpenguat serat alam bambu gigantochloa apus jenis
anyaman diamond braid dan plain weave - Sofyan Djamil, Sobron Y Lubis, dan Hartono
377
TPPM05
Analisis perubahan laju korosi dan kekerasan pada pipa baja ASTM A53 akibat tegangan dalam
dengan metode C-ring - Johannes Leonard
385
TPPM06
Pengaruh proses penghalusan butir dengan metode pengerolan panas terkontrol dan pengerolan
dingin-anil terhadap struktur mikro baja SCM 445 - I Gusti Bagus Eka Nitiya
389
TPPM07
Penambahan cil pada desain sistem saluran (gating system) low pressure die casting (LDPC) untuk
mereduksi kebocoran akibat hole pada produk kran hotel dengan simulasi Procast V2008 Muhammad Fitrullah, Koswara, dan Ricky Parmonangan
395
TPPM08
Analisis J-Integral dengan ADVENTURE System - Irsyadi Yani
TPPM09
Aplikasi Multichart Diagram Dalam Desain Dan Manufaktur Tungku Pengecoran Kuningan CuZn30
Menggunakan Bahan Bakar Briket Batubara Kalori Rendah - Diah Kusuma Pratiwi
TPPM10
Seal performance of centrifugal pump mechanical seals - Cokorda Prapti Mahandari, Ariyanto
405
411
419
TPPM11
Pengaruh komposisi larutan, variasi arus dan waktu proses pelapisan Chrome pada plastik ABS
terhadap kekerasannya - Ahmad Zohari, Kusmono, Soekrisno
425
TPPM12
Pengaruh Perlakuan Alkali pada Kekuatan Tarik Serat Kenaf - Henny Pratiwi, R. Soekrisno, Harini
Sosiati
429
vii
TPPM13
Peningkatan kekuatan tekan dan impak material rotan dengan proses laminasi resin epoksi Agustinus P.Irawan, Frans J. Daywin, Fanando, Tommy A.
433
TPPM14
Perancangan dan pembuatan cetakan sampel multi komposisi untuk aplikasi blok rem komposit
kereta api - Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R.
437
TPPM16
Sifat mekanik dan struktur mikro paduan cu-sn bahan genta dengan metode investment casting –
I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara.
441
TPPM17
Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Serat Tapis Kelapa Sebagai Bahan Alternatif Bumbung
Gender Wayang - I Putu Lokantara, Ngakan Putu Gede Suardana, I Made Gatot Karohika
449
TPPM18
Pengaruh Komposisi Penguat SiC Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix Composite (AMC)
terhadap Kekerasan Setelah Proses Sintering - Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto,
Anindito Purnowidodo, Putu Wijaya Sunu
459
TPPM19
Karakterisasi serbuk hasil produksimenggunakan metode atomisasi - M. Halim Asiri
465
TPPM20
identifikasi unsur utama penyusun permukaan bahan baja ringan dengan laser-induced
breakdown spectroscopy (libs) - Hery Suyanto
473
TPPM21
Karakteristik kekuatan bending komposit polyester diperkuat serat pandan wangi dengan filler
serbuk gergaji kayu 5% - Nasmi Herlina Sari, IGNK Yudhyadi, Emmy Dyah S
477
TPPM22
Analisa kekuatan impact komposit serat pandan wangi-polyester dengan filler serbuk gergaji
kayu - IGNK Yudhyadi, Nasmi Herlina Sari
487
TPPM23
Distribusi Kekerasan Baja AISI 1045 Akibat Pemberian Proses Pack Carburizing dengan Media
Karburasi Arang Batok Kelapa dan Arang Tulang Sapi - Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut
Gde Sugita, I Dewa Made Kirshna Muku
495
TPPM24
uji fourier transform infrared spectroscopy tentang pengaruh perlakuan naoh dan koh pada serat
arenga pinnata - Nitya Santhiarsa, Eko Marsyahyo, Achmad Assad Sonief, Pratikto
503
TPPM25
Keausan cylinder liner blok mesin kendaraan roda dua akibat beban kontak ring piston - I Made
Widiyarta, Tjok Gde Tirta Nindhia dan Arif Widyanto
513
TPPM26
Analisis kegagalan Korosi Pada Tangki Penyimpan Air Panas Terbuat Dari Baja Nirkarat - Tjokorda
Gde Tirta Nindhia, I Putu Widya Semara , I Wayan Putra Adnyana, I Putu Gede Artana
519
viii
TPPM27
Kekuatan Tarik dan Lentur Komposit Berpenguat Serat Bambu Orientasi Acak yang Dicetak
dengan Teknik Hand Lay-Up - I Wayan Surata, I Putu Lokantara, Adhika Rakhmatullah
523
TPPM28
Fenomena beating padagamelan Bali sebagai local genius akustik musik tradisionalBali. I Ketut Gede Sugita, I Made Kartawan
529
TPPM29
Karakteristik sifat tarik dan mode patahan komposit polimer dengan penguat serat sabut kelapa I Made Astika, I Putu Lokantara, I Made Gatot Karohika dan I Gusti Komang Dwijana
535
TPPM30
Penerapan model ergo termal injektor udara pembakaran dapat mempercepat proses peleburan
perunggu serta mengurangi kadar polutan pada perajin gamelan Bali di desa Tihingan –
Priambadi, Si Putu Gede Gunawan Tista
TPPM31
Sifat tarik komposit unsaturated polyester serat sisal local - NPG. Suardana, I Made Astika , Ikhsan
Dwi Gusmanto
543
549
Grup Bidang Umum
BU01
Analisis profesionalisme lulusan Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali yang bekerja
pada industry - Made Anom Santiana dan M. Yusuf
555
BU02
Tingkat Pencemaran Udara Pada Areal Parkir Bawah Tanah
Di Kota Denpasar - Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati dan AAIA Sri Kumala Dewi
561
BU03
Penerapan desain sistem pembelajaran melalui model contextual teaching learning (CTL) untuk
meningkatkan kualitas dan efektifitas pembelajaran mata kuliah fisika dasar II - I Made Dwi
Budiana Penindra, I Gede Teddy Prananda Surya
565
BU04
Pengembangan media pembelajaran berbasis komputer guna meningkatkan pemahaman
mahasiswa pada mata kuliah aljabar linier – I Made Gatot Karohika dan I Gusti Ngurah Putu
Tenaya
571
BU05
Pembelajaran Ilmu Metrologi Industri Dengan Student Centered Learning Dan Multimedia - I
Gede Putu Agus Suryawan
577
Jadwal Lengkap KNEP IV - 2013
x
ix
Pengujian nozzle flow meter sederhana dengan variasi rasio diameter
Ainul Ghurri, AA Adhi Suryawan dan IG Teddy Prananda Surya
Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362
a.ghurri@gmail.com
Abstrak
Pengujian nozzle flow meter telah dilakukan menggunakan nozzle sederhana yang bentuknya serupa
dengan orifice plate yang dibalik, dengan rasio diameter, = 0.5, 0.6, 0.7, dan 0.8 pada range kapasitas
aliran dengan bilangan Reynolds antara 5000 s/d 31000. Pengujian dilakukan dengan mengalirkan air
melintasi nozzle. Kapasitas aliran teoritis dihitung menggunakan persamaan Kontinyuitas dan Bernoulli
yang dimodifikasi dengan mengukur beda tekanan antara hulu dan hilir nozzle, sedangkan kapasitas aliran
aktual diukur menggunakan V-notch weir dan sight glass. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai
coefficient of discharge (Cd) yang dihasilkan memiliki karakteristik sebagaimana nozzle flow meter, yaitu
meningkat sejalan dengan kenaikan bilangan Reynolds. Nilai Cd untuk rasio diameter = 0.7 dan 0.8
mampu menghasilkan nilai Cd yang dikategorikan efektif. Sedangkan prosentase irrecoverable pressure
drop terhadap maximum pressure drop terendah dari nozzle sederhana yang diuji masih cukup besar yaitu
berkisar 50%-45%.
Kata kunci: Nozzle, pengukuran aliran, penurunan tekanan
Abstract
Experimental study of nozzle flow meter was conducted by using nozzle having diameter ratio = 0.5, 0.6,
and 0.7, respectively at Re = 5000 31000. The shape of the nozzle is similar to orifice plate at
reversed position. Water is circulated through nozzle flow meter. The theoretical capacity was determined
by using the mass conservation and Bernoulli equations based on the measured pressure at upstream and
downstream of the nozzle. The actual capacity was measured by using V-notch weir and sight glass. The
results showed that the values of Cd have trend line which is like the common nozzle flow meter, i.e.
increase with Reynolds number. Nozzles with diameter ratio 0.7 and 0.8 resulted in the effective value of
Cd. Unfortunately, the lowest value of irrecoverable pressure drop is still high, i.e. 50%-45%.
Key words: Nozzle, flow measurement, pressure drop
1. Pendahuluan
Salah satu jenis flow meter yang paling banyak digunakan adalah flow meter berbasis beda tekanan dimana
beda tekanan tersebut dihasilkan saat fluida melintasi perubahan luas penampang, baik berupa orifice plate (plat
orifis), nozzle (nosel) atau venturi [1]. Dibanding orifice, head loss yang dihasilkan akibat pemasangan nozzle flow
meter bernilai lebih rendah. Makalah ini melaporkan pengujian nozzle flow meter sederhana berbentuk seperti
orifice yang dibalik dengan variasi rasio diameter (). Hasil pengujian akan dibandingkan dengan literatur-literatur
tentang nozzle flow meter untuk mengetahui apakah nozzle sederhana ini menghasilkan parameter-parameter
yang merupakan karakteristik nozzle flow meter.
Morrison et.al. [2] meneliti respon orifice flow meter dengan nilai rasio diameter (beta, ) yang bervariasi
akibat gangguan aliran pada hulu orifice plate. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa distribusi tekanan tidak
berubah akibat gangguan aliran yang simetris terhadap sumbu lintasan aliran, sebaliknya menjadi sangat sensitif
oleh adanya pusaran (swirl). Prabu et.al. [3] dan Zimmermann [4] menggunakan tipe gangguan aliran yang
serupa yaitu belokan tunggal dan ganda untuk mengetahui perubahan koefisien buangan (coefficient of
discharge, Cd) orifice flow meter. Hasilnya menyatakan bahwa orifice flow meter lebih sensitif terhadap gangguan
pada hulu aliran dibanding conical flow meter. Sementara Zimmerman [4] merekomendasikan sebuah koreksi
pada ISO 5167 (Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices, 1991), yaitu saran untuk
mengurangi panjang minimum lintasan lurus yang diperlukan pada hulu orifice plate dari yang telah distandarkan
dalam ISO 5167. Ramamurti dan Nandakumar [5] menginvestigasi aliran terseparasi, aliran terseparasi yang
melekat kembali, dan aliran dengan kavitasi pada plat orifis yang kecil. Hasilnya menunjukkan bahwa koefisien
buangan Cd berubah signifikan akibat aliran terseparasi dan aliran dengan kavitasi. Pengujian-pengujian tersebut
[2, 3, 4, 5] semuanya menggunakan plat orifice tipis bersisi tajam.
Kim et.al. [6] menginvestigasi efek ketebalan plat orifice pada orifice meter dengan rasio diameter (beta)
kecil. Plat orifice tebal dalam pengujian ini memiliki t/d = 0.55 dan 0.7 dimana t = tebal plat orifice, d = diameter
plat orifice. Hasil penelitian tidak menunjukkan kesimpulan yang meyakinkan (not conclusive), dan hal ini diduga
disebabkan oleh sisi tajam plat orifice yang digunakan. Fossa dan Guglielmini [7] menguji penurunan tekanan
aliran air fase tunggal dan ganda melintasi plat orifice bersisi tajam yang tergolong tipis dan tebal. Rasio diameter
beta (= d/D, d = diameter orifice, D = diameter pipa) dalam penelitian ini masing-masing 0.73 dan 0.85. Plat orifis
tebal dalam penelitian ini memiliki t/d = 0.59. Hasil penelitian aliran fase tunggal menunjukkan bahwa penurunan
tekanan plat orifice tebal (t/d = 0.59) lebih kecil daripada plat orifice tipis (t/d = 0.03 dan 0.2).
Ghurri dan Nata [8] melaporkan bahwa posisi pengukuran beda tekanan sangat menentukan hasil
pengukuran oleh orifice flow meter. Posisi pengukuran tekanan pada hulu dan hilir yang berbeda akan
menghasilkan kapasitas teoritis yang berbeda sehingga memiliki nilai koefisien buangan (Cd) yang berbeda pula.
Pemilihan posisi pengukuran ini juga menjadi bahan pertimbangan dalam penelitian nozzle flow meter ini, yaitu
dengan memilih posisi hulu-hilir yang menghasilkan kapasitas teoritis yang paling mendekati kapasitas aktual dan
memiliki perubahan yang konsisten terhadap kapasitas aktualnya.
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
129
-
Tujuan penelitian ini adalah:
Mengetahui pengaruh rasio diameter nozzle terhadap perbandingan hasil perhitungan teoritis kapasitas aliran
terhadap kapasitas aktualnya.
Mengetahui pengaruh rasio diameter nozzle terhadap perubahan nilai koefisien buangan (Cd).
Membandingkan hasil Cd pengujian terhadap literatur untuk mengetahui apakah pemasangan orifice yang
dibalik dalam pengujian ini bisa merepresentasikan nilai Cd nozzle flow meter.
2. Teori
Gambar 1 menunjukkan model aliran ideal melintasi nosel dalam pipa. Dalam penelitian ini sebuah nozzle
yang bentuknya persis dengan orifice plate bersudut namun diposisikan terbalik terhadap aliran, dipasang untuk
menghasilkan aliran seperti dalam Gambar 1 di bawah ini. Pada jarak antara dan aliran diasumsikan tanpa
gesekan. Beda tekanan antara dan dapat ditentukan berdasarkan persamaan Bernoulli.
V1
d
D
V3
V2
P2
P1
P3
Aliran tanpa gesekan
Bernoulli
Aliran dengan losses
Gambar 1. Aliran ideal melintasi nosel dalam pipa
Dengan mengasumsikan aliran mengalir horisontal (dengan demikian perbedaan elevasi tidak ada atau
diabaikan); persamaan Bernoulli menjadi:
2
2
P1 + 1/2 ρ V1 = P2 + 1/2 ρV2
(1)
Dimana
P = Tekanan (Pascal)
3
ρ = Densitas (kg/m )
V = Kecepatan aliran (m/s)
Jika profil kecepatan aliran dianggap seragam pada sisi hulu dan hilir; maka persamaan kontinyuitas berlaku
sebagai berikut:
Qth = V1 A1 = V2 A2
(2)
Dimana
3
Qth = Laju alir volumetris atau kapasitas teoritis (m /s)
2
A = Luas penampang aliran (m )
Dengan mensubstitusikan V1 dari persamaan (1); maka persamaan (2) menjadi:
Qth = A2
2P P
1
2
2
A2
1
A1
1
2
=
2 2P1 P2
d
4
4
1 d
D
1
2
3
(m /s)
(3)
Jika didefinisikan rasio diameter = d/D persamaan (3) menjadi:
Qth
.
d2
1
1
4
4
2P
3
(m /s)
(4)
Dengan demikian kapasitas aliran teoritis bisa dihitung dengan mengukur beda tekanan (P) antara dan
Salah satu cara membandingkan keakuratan alat ukur aliran berbasis beda tekanan adalah dengan
membandingkan kapasitas aliran aktual terhadap kapasitas aliran teoritisnya. Rasio antara kapasitas aliran aktual
terhadap kapasitas aliran teoritis disebut koefisien buangan (coefficient of discharge, Cd):
Cd
Qa ctua l
Qth
(5)
Prosiding KNEP IV
• ISSN
8 - 414X
130
3. Metodologi Penelitian
Susunan peralatan eksperimen ditunjukkan pada Gambar 2 di bawah ini. Air disirkulasikan menggunakan
pompa (2) dan besarnya laju alir volumetris secara sederhana dikontrol dengan menggunakan katup (6). Aliran
melewati nozzle (7), dimana pada pipa hulu dan hilir nozzle dipasang pressure tap untuk manometer (8). Selain
manometer tersebut, tepat pada nozzle juga dipasang manometer pressure tap untuk mengukur tekanan pada
vena contracta. Penelitian pendahuluan dilakukan untuk memilih posisi pressure tap pada hulu dan hilir nozzle,
agar dihasilkan kapasitas yang paling mendekati kapasitas aktual dan perubahannya paling konsisten
menyerupai perubahan kapasitas aktualnya.
Selama mengalir melewati nozzle, tekanan hulu dan hilir aliran dicatat. Air kemudian dibuang ke sebuah Vnotch weir dimana kapasitas aktual aliran bisa langsung terbaca maupun dihitung berdasarkan ketinggian air
pada V-notch weir. Dalam alat uji ini terdapat juga sight glass yang digunakan sebagai pembanding kapasitas
aliran yang ditunjukkan oleh V-notch weir.
Nozzle yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 3 (b), serupa dengan orifice plate
Gambar 3 (a) dalam posisi terbalik.
Data-data geometri dan aliran dalam pengujian meliputi:
- Pipa terbuat dari akrilik transparan, berdiameter 16 mm.
- Nozzle flow meter yang diuji 4 buah, masing-masing memiliki rasio diameter = 0.5, 0.6, 0.7 dan 0.8 .
- Tebal nozzle 30 mm.
- Manometer pengukur tekanan dipasang pada jarak 1 inch (25.4mm) hulu nozzle, dan 1 inch (25.4 mm) pada
hilir nozzle.
- Pengujian dilakukan pada range bilangan Reynolds antara 5000 s/d 31000.
1. Test section base
2. Pump
3. Water tank
4. Suction line
5. Valve at by pass line
6. Valve at discharge line
7. Nozzle
8. Manometer
9. Manometer board
10. V-notch weir
11. Sight glass
12. Secondary water tank
13. Valve
Gambar 2. Susunan Peralatan Eksperimen
P1
Flow
P1
P2
d
Gambar 3. (a). Orifice flow meter
P2
d
D
D
(b). Nozzle flow meter
Proses pengumpulan dan pengolahan data secara singkat dijelaskan sebagai berikut:
1. Mengalirkan air dengan kapasitas Q1, catat data tekanan dalam skala tinggi kolom air pada manometer.
2. Kapasitas aliran aktual (Qact) diukur dengan pembacaan langsung pada V-notch weir dan sight glass.
3. Kapasitas aliran teoritis dihitung menggunakan rumus pada persamaan (4) dengan P = beda tekanan
hulu dan hilir nozzle yang terukur.
4. Percobaan diulang untuk dinilai Q2, Q3, dst.
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
131
5. Data-data tekanan, kapasitas aliran aktual dan kapasitas aliran teoritis tersebut kemudian diplotkan dalam
grafik untuk didiskusikan/dibahas lebih lanjut.
4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Perbandingan kapasitas aktual (Qact) dan kapasitas teoritis (Qth)
Gambar 4 s/d 7 di bawah ini secara berturut-turut menunjukkan grafik Qact dan Qth nozzle flow meter dengan
= 0.5, 0.6, 0.7 dan 0.8 . Terdapat perubahan secara gradual dimana pada = 0.5 nilai Qth yang dihitung
menggunakan rumus (4) berdasarkan pengukuran beda tekanan antara hulu dan hilir nozzle memiliki nilai lebih
besar daripada kapasitas aktual yang terukur; kemudian berangsur-angsur menjadi lebih kecil dari pada Qact yang
terukur pada = 0.8 . Hal ini disebabkan persamaan Bernoulli yang menjadi dasar rumus (4) tidak bisa
mengakomodasi fenomena aliran melintasi vena contracta pada yang berbeda-beda, karena kondisi aliran
memang tidak ideal lagi. Meski demikian, perubahan hasil pengukuran ini tidak terjadi secara drastis (perubahan
kemiringan grafik tidak mencolok). Berdasarkan Qact dan Qth tersebut kemudian diplotkan nilai coefficient of
discharge (Cd) nozzle flow meter berdasarkan rumus (5); ditampilkan dalam Gambar 8.
5.00E-04
4.50E-04
Kapasitas (m 3/s)
4.00E-04
3.50E-04
3.00E-04
2.50E-04
2.00E-04
1.50E-04
1.00E-04
5.00E-05
0.00E+00
5.00E+03
7.50E+03
1.00E+04
1.25E+04
1.50E+04
1.75E+04
2.00E+04 2.25E+04
2.50E+04
Bilangan Reynolds (Re)
Qact
Qth
Gambar 4. Qact vs Qth Nozzle Flow Meter dengan = 0.5
7.00E-04
Kapasitas (m 3/s)
6.00E-04
5.00E-04
4.00E-04
3.00E-04
2.00E-04
1.00E-04
0.00E+00
5.0E+03 7.5E+03 1.0E+04 1.3E+04 1.5E+04 1.8E+04 2.0E+04 2.3E+04 2.5E+04 2.8E+04 3.0E+04
Bilangan Reynolds (Re)
Qact
Qth
Gambar 5. Qact vs Qth Nozzle Flow Meter dengan = 0.6
Prosiding KNEP IV
• ISSN
8 - 414X
132
6.00E-04
Kapasitas (m 3/s)
5.00E-04
4.00E-04
3.00E-04
2.00E-04
1.00E-04
0.00E+00
5.0E+03 7.5E+03
1.0E+04 1.3E+04 1.5E+04
1.8E+04 2.0E+04 2.3E+04 2.5E+04 2.8E+04 3.0E+04 3.3E+04
Bilangan Reynolds (Re)
Qact
Qth
Gambar 6. Qact vs Qth Nozzle Flow Meter dengan = 0.7
6.00E-04
Kapasitas (m 3/s)
5.00E-04
4.00E-04
3.00E-04
2.00E-04
1.00E-04
0.00E+00
5.0E+03
1.0E+04
1.5E+04
2.0E+04
2.5E+04
3.0E+04
3.5E+04
Bilangan Reynolds (Re)
Qact
Qth
Gambar 7. Qact vs Qth Nozzle Flow Meter dengan = 0.8
1.2
= 0.8
= 0.7
1
Cd
= 0.6
0.8
= 0.5
0.6
4.00E+03
9.00E+03
1.40E+04
1.90E+04
2.40E+04
2.90E+04
3.40E+04
Bilangan Reynolds (Re)
Gambar 8. Cd Nozzle FM pada berbagai yang diuji
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
133
Gambar 8 menunjukkan perubahan nilai Cd mempunyai hubungan dengan kenaikan bilangan Reynolds,
pada semua rasio diameter () yang diuji. Tampak bahwa Cd semakin meningkat sesuai dengan kenaikan
bilangan Reynolds. Kecenderungan tersebut memang merupakan karakteristik nozzle flow meter. Sebagai
perbandingan, pada Gambar 9 di bawah ini ditunjukkan tipikal nilai Cd pada nozzle flow meter. Meskipun besaran
nilai Cd-nya berbeda (tergantung pada bentuk nozzle) namun kecenderungannya telah memiliki kesesuaian. Nilai
Cd yang > 1 bisa diterima, karena juga telah dilaporkan dalam beberapa publikasi [6, 9]. Water Resources
Research Laboratory [10] menyatakan bahwa nilai Cd nozzle flow meter yang efektif adalah berkisar 0.96 ÷ 1.2.
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa nozzle sederhana yang bentuknya serupa dengan orifice yang
dibalik bisa mewakili alat ukur nozzle flow meter.
Gambar 9. Tipikal Coefficient of Discharge Nozzle FM [11]
4.2. Irrecoverable Pressure Drop
Gambar 10 di bawah ini menunjukkan distribusi tekanan aliran melintasi nozzle flow meter dengan = 0.7 .
Angka 0 pada sumbu X menyatakan posisi nozzle, sedangkan angka -1 dan -2 menyatakan posisi pressure tap
pada hulu nozzle, sedangkan angka 1, 2, 3 ... menyatakan posisi pengukuran tekanan pada hilir aliran. Q1, Q2,
dan seterusnya menyatakan kapasitas aliran selama pengujian yang semakin diperbesar. Pemasangan nozzle
flow meter (juga orifice dan venturi) bertujuan menghasilkan penurunan tekanan agar kapasitas aliran dapat
diukur. Penurunan tekanan yang tak bisa dipulihkan (irrecoverable pressure drop) merupakan kerugian tekanan
akibat pemasangan flow meter tersebut. Besarnya penurunan tekanan maksimum (maximum pressure drop) dan
irrecoverable pressure drop secara grafis juga ditunjukkan pada Gambar 10. Dalam penelitian ini, diasumsikan
tekanan terukur pada pressure tap pertama pada arah hilir cukup mendekati tekanan pada vena contracta karena
posisinya dibuat sedekat mungkin. Besarnya irrecoverable pressure drop merupakan salah satu pertimbangan
penting penggunaan flow meter berbasis beda tekanan. Besarnya irrecoverable pressure drop yang dinyatakan
sebagai prosentase penurunan tekanan maksimum pada semua rasio diameter () yang diuji disajikan dalam
Gambar 11.
Dari Gambar 11 tampak bahwa prosentase irrecoverable pressure drop terhadap maximum pressure drop
jelas semakin kecil jika rasio diameter diperbesar; dan hanya sedikit menurun sejalan dengan kenaikan bilangan
Reynolds. Hal yang penting untuk menjadi catatan bahwa pada = 0.8, prosentase irrecoverable pressure drop
masih berkisar 50%-45%. Nilai ini tergolong tinggi apabila dibanding dengan penelitian sebelumnya yang
menggunakan orifice plate tebal dengan bevel (yang diperhalus sisi masuknya), dimana prosentase irrecoverable
pressure drop-nya bisa mencapai 40%-30% pada = 0.6 dan 0.7 [8].
Prosiding KNEP IV
• ISSN
8 - 414X
134
3.00E+03
2.50E+03
Tekanan ( Pascal )
1.50E+03
1.00E+03
Maximum pressure drop
Irrecoverable
pressure
drop
2.00E+03
5.00E+02
-3
-2
0.00E+00
-1
0
-5.00E+02
1
2
3
4
5
-1.00E+03
-1.50E+03
-2.00E+03
-2.50E+03
Posisi Pressure Tap
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q8
Q9
Q10
Q11
Q12
Q13
Q7
Gambar 10. Distribusi Tekanan aliran Melintasi Nozzle Flow Meter = 0.7
Irrecoverable Pressure Drop (% of Max. PD)
80%
75%
= 0.5
70%
65%
= 0.6
60%
55%
= 0.7
50%
= 0.8
45%
40%
4.00E+03
9.00E+03
1.40E+04
1.90E+04
2.40E+04
2.90E+04
3.40E+04
Bilangan Reynolds (Re)
Gambar 11. Irrecoverable pressure drop sebagai prosentase maximum PD
5. KESIMPULAN
Pengujian nozzle flow meter telah dilakukan menggunakan nozzle sederhana yang bentuknya serupa
dengan orifice plate yang dibalik, dengan rasio diameter, = 0.5, 0.6, 0.7, dan 0.8 pada range kapasitas aliran
dengan bilangan Reynolds antara 5000 s/d 31000 menghasilkan kesimpulan sebagai berikut:
1) Nilai coefficient of discharge (Cd) yang dihasilkan memiliki karakteristik sebagaimana nozzle flow meter, yaitu
meningkat sejalan dengan kenaikan bilangan Reynolds.
2) Nilai Cd untuk rasio diameter = 0.7 dan 0.8 mampu menghasilkan nilai Cd yang dikategorikan efektif.
3) Prosentase irrecoverable pressure drop terhadap maximum pressure drop terendah dari nozzle sederhana
yang diuji masih cukup besar yaitu berkisar 50%-45%.
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
135
Daftar Pustaka
[1] Sondh, H.S., Singh S.N., Seshadri, V., Gandhi, B.K, Design and development of variable area orifice
meter, Flow Measurement and Instrumentation, 13, pp. 69-73, 2002.
[2] Morrison, G.L., Hauglie, J., DeOtte, Jr, R.E., Beta ratio, axisymmetric flow distortion and swirl
effects upon orifice flow meters, Flow Meas. Instrum., Vol. 6, No. 3, pp. 207-216, 1995.
[3] Prabu, S.V., Mascomani, R., Balakrishnan, K., and Konnur, M.S., Technical Note: Effect of upstream
pipe fittings on the performance of orifice and conical flowmeters, Flow Meas. Instrum., Vol. 7, No.
1, pp. 49-54, 1996.
[4] Zimmermann, H., Examination of disturbed pipe flow and its effects on flow measurement using
orifice plates, Flow Measurement and Instrumentation, 10, pp. 223-240, 1999.
[5] Ramamurti, K., Nandakumar, K., Characteristics of flow through small sharp-edged cylindrical
orifices, Flow Measurement and Instrumentation, 10, pp. 133-143, 1999.
[6] Kim, B.B., Pak, B.C., Cho, N.H., Chi, D.S., Choi, H.M., Choi, Y.M, and Park, K.A., Effects of cavitation
and plate thickness on small diameter ratio orifice meters, Flow Meas. Instrum., Vol. 8, No. 2, pp.
85-92, 1997.
[7] Fossa, M., Guglielmini, G., Pressure drop and void fraction profiles during horizontal flow through
thin and thick orifices, Experimental Thermal and Fluid Science, 26, pp. 513-523, 2002.
[8] Ghurri, A., Nata S., IW., Studi Eksperimen Orifice Flow Meter dengan Variasi Posisi Pengukuran
Beda Tekanan Aliran Melintasi Orifice Plate, Prosiding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin V
(SNTTM V), 21-23 November 2006, M2-016/1-8, UI, Depok, 2006.
[9] Fox, R.W., McDonald, A.T., Introduction to Fluid Mechanics, 4th edition, John Wiley & Sons, New
York, 1994.
[10] ---, Water Measurement Manual: A Water Resources Technical Publication, Water Resources
Research Laboratory, US Department of Interior, Bureau of Reclamation, Chapter 14 – Measurement in
Pressure Conduit, pp. 14(1 – 27), 2001.
[11] Munson, Bruce R., Young, Donald F., Okiishi, Theodore H., Fundamentals of Fluid Mechanics, 4th
Edition, John Wiley & Sons, USA, 2002.
[12] ---, Orifice, nozzle and venturi flow rate meters, www.EngineeringToolBox.com, 2005.
Prosiding KNEP IV
• ISSN
8 - 414X
136