ANALISIS PENGUKURAN ELEKTROMAGNETIK PROMAG 50 W PADA PENGUKURAN ALIRAN AIR (Aplikasi pada PDAM Tirtanadi Propinsi Sumatera Utara) O L E H NAMA : INASUSANTI SEBAYANG NIM
: 025203026
PROGRAM DIPLOMA-IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS PENGUKURAN ELEKTROMAGNETIK PROMAG 50 W PADA PENGUKURAN ALIRAN AIR (Aplikasi Pada PDAM Tirtanadi Propinsi Sumatera Utara) OLEH: INASUSANTI SEBAYANG NIM
: 025203026
Karya Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu persyaratan untuk memproleh gelar Sarjana Sains Terapan pada
PROGRAM DIPLOMA-IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN Sidang pada tanggal 19 Januari 2008 di depan Penguji : 1. Ir. M. Zulfin MT
: Ketua Penguji
2. Ir. A. Rachman Hasibuan
: Anggota Penguji
3. Prof. Dr. Ir. Usman S. Baafai : Anggota Penguji Diketahui Oleh : Ketua Program Diploma-IV Teknologi Instrumentasi Pabrik
Disetujui Oleh : Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Usman S. Baafai
Ir. Mansyur Msi
NIP :130 365 322
NIP : 090 071 152
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS PENGUKURAN ELEKTROMAGNETIK PROMAG 50 W PADA PENGUKURAN ALIRAN AIR (Aplikasi Pada PDAM Tirtanadi Propinsi Sumatera Utara) OLEH: INASUSANTI SEBAYANG NIM
: 025203026
Karya Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu persyaratan untuk memproleh gelar Sarjana Sains Terapan pada
PROGRAM DIPLOMA-IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN Sidang pada tanggal 19 Januari 2008 di depan Penguji : 1. Ir. M. Zulfin MT
: Ketua Penguji
: .................................
2. Ir. A. Rachman Hasibuan
: Anggota Penguji :..................................
3. Prof. Dr. Ir. Usman S. Baafai : Anggota Penguji :..................................
Diketahui Oleh : Ketua Program Diploma-IV Teknologi Instrumentasi Pabrik
Disetujui Oleh : Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Usman S. Baafai
Ir. Mansyur Msi
NIP :130 365 322
NIP : 090 071 152
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Instrumentasi yang digunakan dalam sistem pengukuran aliran air, menggunakan jenis alat yang berbeda-beda. Pada pengukuran aliran air, dalam hal ini menggunakan Elektromagnetik Promag 50 W. Prinsip kerja dari pengukuran aliran air dengan Elektromagnetik 50 W, bekerja berdasarkan pada Hukum Faraday. Dimana Hukum Faraday, didalam sebuah konduktor terjadi perpindahan mangnet. Dalam pengukuran aliran air dengan
elektromagnetik,
pengaliran menengah cocok dengan pergerakan konduktor. Tegangan induksi sebanding dengan kecepatan aliran, yang mana ditempatkan 2 buah elektroda pengukur dan transmitter dengan amplifeir sedangkan volume aliran tergantung pada diameter pipa. Bahan magnet yang tetap, langsung membangkitkan switch arus pada muatan kutup arus bolak-balik. Pada pelaksanaan sistem pengukuran digunakan sebuah transmitter dan sensor. Pemasangan transmitter dan sensor dipasang secara terpisah. Transmitter promag 50 W dan sensor Promag W dipasang pada sinyal keluaran dan dilengkapi dengan sinyal alarm dan dihubungkan ke power supplay. Elektromagnetik promag 50 W dipasang pada pipa, baik pipa mendatar ataupun pipa tegak, namun kondisi pemasangan harus benar dan tepat sehingga akan didapat nilai yang akurat. .
ii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus, yang telah memelihara dan melimpahkan kasih karunia-Nya kepada penulis, sehingga Karya Akhir ini dapat diselesaikan. Karya Akhir ini dimaksudkan adalah sebagai syarat untuk menyelesaikan Program study di Fakultas Teknik Jurusan Teknologi Instrumentasi Pabrik Diploma-IV Universitas Sumatera Utara. Dalam proses penyusunan Karya Akhir ini, penulis telah mendapat bimbingan dan arahan dari berbagai pihak, maka untuk bantuan yang diberikan baik material, spiritual, informasi maupun administrasi. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada : 1. Orang tuaku yang terkasih Damenta Sebayang, Hendri Sebayang yang telah memberi dorongan moril dan material 2. Bapak Ir.Nawawy Loebis, M. Phil, Ph.D, Selaku Dekan Fakultas Teknik USU 3. Bapak Prof.Usman S Baafai sebagai Ketua Jurusan Program Diploma Teknologi Instrumentasi Pabrik 4. Bapak Ir.Masyur,MT. selaku dosen Pembimbing dalam penyusunan Karya Akhir. 5. Bapak Ir.Baharuddin Siregar Kepala Divisi Jaringan Perpipaan PDAM Tirtanadi 6. Bapak Andarianto Asisten I Booster Pump Divisi Jaringan Perpipaan dan sebagai pembimbing lapangan 7. Terkhusus B’Andi Suranta Sembiring yang banyak memberikan semangat dan makasih buat jam doanya dan segenap Pembangunan 40, Mila, Aira, Ika, Ami, Yuri, Putri
Universitas Sumatera Utara
8. Kepada rekan-rekan KTB Revalation Kakak Risda, Bang Jul, Hatorangan, Raymon, Daniel, Agustin dan buat adik-adikku KA/KR Psr. V makasih buat perhatian dan doanya. 9. Kepada segenap rekan-rekan Teknologi Instrumentasi Pabrik yang telah membantu penulisan dalam penyusunan laporan ini khususnya untuk seluruh stambuk 2002 (Agus, Dinan, Silva dan Sabrina).
Akhir kata penulis dengan keterbatasannya sangat menyadari bahwasannya dalam penyusunan Karya Akhir ini masih banyak kekurangannya, sehingga penulis dengan tulus menerima saran dan kritik yang bersifat membangun dan kiranya nanti dapat digunakan untuk menambah ilmu dan pengetahuan yang lebih baik di masa yang akan datang. Dengan Kerendahan hati, penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya atas segala kekurangan dan semoga Karya Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Tuhan memberkati.
Medan,
September
2007
Hormat Saya,
Penulis
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI Lembar Pengesahan ABSTRAK ................................................................................................................ ........ i Kata Pengantar .................................................................................................................... ii Daftar Isi ............................................................................................................................ iv Daftar Gambar .................................................................................................................... vi Daftar Persamaan ................................................................................................................ viii Daftar Tabel ....................................................................................................................... ix BAB I PENDAHULUAN.................................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang .................................................................................................. 1 1.2 Tujuan Penulisan Karya Akhir.......................................................................... 2 1.3 Rumusan Permasalahan .................................................................................... 2 1.4 Batasan Permasalahan....................................................................................... 3 1.5 Sistematik Pembahasan..................................................................................... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 5 2.1 Fluida ................................................................................................................ 5 2.2 Elektromagnetik ................................................................................................ 20 2.3 Sensor................................................................................................................ 27 2.4 Transmitter........................................................................................................ 28 2.5 Indicating (Display) .......................................................................................... 30 2.6 Elektromagnetik Promag 50 W......................................................................... 32 2.6.1 Dasar Pengukuran .............................................................................. 32 2.6.2 Sistem Pengukuran............................................................................. 34 2.6.3 Konsep Perhitungan Input Variabel................................................... 34 2.6.4 Tinjauan Faktor Keluaran (Output Variabel) .................................... 35
iv
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODE PELAKSANAAN PENGUKURAN ALIRAN AIR ELEKTROMAGNETIK PROMAG 50 W ...................................................... 36 3.1 Gambaran Umum.............................................................................................. 36 3.2 Pengukuran Aliran Air dengan Elektromagnetik Promag 50 W ...................... 38 3.2.1 Pra-Pelaksanaan Pengukuran ............................................................. 38 3.2.2 Pelaksanaan Pengukuran.................................................................... 42 BAB IV ANALISIS KETELITIAN PENGUKURAN ALIRAN AIR DENGAN ELEKTROMAGNETIK PROMAG 50 W ...................................................... 44 4.1 Umum ............................................................................................................... 44 4.2 Kondisi Praktek Lapangan ................................................................................ 47 4.3 Analisa data Lapangan ...................................................................................... 49 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN............................................................................ 53 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Aliran fluida melalui saluran mengecil.............................................................6 Gambar 2.2 Tabung Venturi .................................................................................................8 Gambar 2.3 (a) Flow Nozzel.................................................................................................10 Gambar 2.3 (b) Flow Nozzel ................................................................................................10 Gambar 2.4 Tipe-tipe Pelat Orifice.......................................................................................11 Gambar 2.5 Vena Kontracta .................................................................................................12 Gambar 2.6 Tap Flange.........................................................................................................12 Gambar 2.7 Tap Pipa ............................................................................................................13 Gambar 2.8 Tabung Pitot dengan Manometer......................................................................14 Gambar 2.9 Tabung Pitot yang mempunyai tap-tap tersendiri .............................................14 Gambar 2.10 Meter Aliran Magnetik ...................................................................................18 Gambar 2.11 Untuk melukiskan Hukum Faraday ...............................................................21 Gambar 2.12 Konversi kaidah skrup tangan kanan yang digunakan dalam merumuskan hukum-hukum medan elektromagnetik.....................................22 Gambar 2.13 (a) Sebuah permukaan bidang.........................................................................22 Gambar 2.13 (b) Sebuah kombinasi dari tiga permukaan bidang , yang dibatasi oleh lintasan tertutup C ............................................................22 Gambar 2.14 Untuk melukiskan permukaan yang dibatasi oleh belitan yang berisi dua lilitan .............................................................................................................24 Gambar 2.15 Belitan siku-siku dalam bidang xz yang diletakkan dalam sebuah medan magnetik yang berubah terhadap waktu .......................................................24
v
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.16 Perubahan fluksi magnetik
yang dicakup oleh simpal dari
Gambar 2.15 terhadap waktu dan emf induksi yang dihasilkan disekeliling belitan itu. ....................................................................................26 Gambar 2.17 Transmitter Elektrik .......................................................................................30 Gambar 2.18 Prinsip Kerja Elektromagnetik Promag 50 W.................................................35 Gambar 3.1 Penempatan magnet dan elektroda ..................................................................37 Gambar 3.2 Elektromagnetik Promag 50 W........................................................................38 Gambar 3.3 Lokasi Sambungan ...........................................................................................39 Gambar 3.4 Intalasi Pompa dengan Sensor .........................................................................39 Gambar 3.5 Unit pengukuran dihubungkan ke Power Supplay............................................41 Gambar 4.1 Skematik Aliran Air Bersih di Kota Medan......................................................44 Gambar 4.2. Penempatan elektromagnetik Promag 50 W pada Booster Pump ....................45
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PERSAMAAN Persamaan 2.1 ........................................................................................................................7 Persamaan 2.2 .......................................................................................................................7 Persamaan 2.3 ........................................................................................................................7 Persamaan 2.4 ........................................................................................................................15 Persamaan 2.5 .......................................................................................................................15 Persamaan 2.6 ........................................................................................................................18 Persamaan 2.7 ........................................................................................................................20 Persamaan 2.8 ........................................................................................................................24 Persamaan 2.9 ........................................................................................................................25 Persamaan 2.10 ......................................................................................................................25 Persamaan 2.11 ......................................................................................................................25 Persamaan 2.12 ......................................................................................................................31 Persamaan 2.13 ......................................................................................................................31 Persamaan 2.14 ......................................................................................................................32 Persamaan 3.1 ........................................................................................................................36 Persamaan 3.2 ........................................................................................................................37 Persamaan 4.1 ........................................................................................................................49 Persamaan 4.2 .......................................................................................................................49
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Laporan Harian Booster Pump 10.3 Garu I (bulan Agustus) ............................. 47
Tabel 4.2 Laporan Harian Booster Bump 10.3 Garu I (bulan September .............................48
ix
Universitas Sumatera Utara
