“PRINSIP KERJA PENGUKURAN LAJU ALIRAN PADA PIPA DENGAN MENGGUNAKAN PLAT ORIFICE DENGAN TRANSMITTER ELEKTRIK” (Aplikasi Laboratorium PTKI Medan – Sumut)
OLEH :
DEDIANTO HS 035203038
PROGRAM DIPLOMA – IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Pemakaian instrument pada saat ini sangat dibutuhkan terutama pada, industri. Salah satu contoh dari instrument adalah heat flow meter, dimana heat flow meter tersebut terdiri dari plat orifice, flow nozzle, tabung pitot dan tabung venturi. Heat flow meter adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran dan sebagai alat perasa (sensor) ke transmitter kemudian dari transmitter ke kontroller hingga sampai pada pengaturan akhir. Dalam pembahasan pengukuran aliran pada pipa dimana yang diukur adalah debit
aliran
menggunakan
plat
orifice,
yang
dilengkapi
dengan
instrument lain seperti transmitter, control valve, pressure gauge. Dari pengukuran aliran pada pipa dengan menggunakan plat orifice diperoleh hasil pengukuran debit aliran yang sebanding dengan, perbedaan tekanan ∆P dimana aliran air pada pipa 500 I/jam menghasilkan perbedaan tekanan (∆P) = 44 mmHg.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, atas berkah dan rahmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya akhir ini. Tidak lupa pula penulis ucapkan ribuan terima kasih kepada Ayahanda dan Ibunda tercinta yang tak pernah letih mengasuh, membesarkan, memberi dukungan moral maupun materil dan selalu menyertai Ananda dengan do’a sampai Ananda menyelesaikan Karya Akhir Ini. Dalam proses penyusunan karya akhir ini, penulis telah mendapat bimbingan dan arahan dari berbagai pihak, maka untuk bantuan yang di berikan baik materil, spiritual, informasi maupun administrasi. Oleh karena itu sepantasnya penulis mengucapakan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting M.Eng. selaku Dekan fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Ir. Nasrul Abdi. MT. selaku Ketua Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik. 3. Bapak Rahmat Fauzi ST, MT. selaku Sekretaris Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik. 4. Bapak Ir. Syarifuddin Siregar. selaku dosen pembimbing dalam penyusunan karya akhir ini. 5. Bapak Ir. H. Masyur M.Si. selaku pembimbing lapangan. 6. Bapak Ir. Satria Ginting selaku Dosen Wali.
Universitas Sumatera Utara
7. Orang tua tercinta dan keluarga yang telah memberikan dukungan moril dan materil serta do’a – do’a nya. 8. Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknologi Instrumentasi Pabrik yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, khususnya angkatan 2003 yang telah banyak membantu penulis.
Akhir kata tak ada gading yang tak retak, karena keterbatasan waktu dan kemampuan, penyusun menyadari bahwa dalam pembuatan Karya Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan maupun kesalahan. Untuk itu penyususn membuka diri atas segala kritik dan saran yang bersifat membangun agar dapat di diskusikan dan di pelajari bersama demi kemajuan wawasan ilmu pengetahuann teknologi. Semoga karya akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Juli 2008
Penyusun
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI ABSTRAK ...............................................................
i
KATA PENGANTAR ................................................. ii DAFTAR ISI ............................................................ iv DAFTAR GAMBAR................................................... vii DAFTAR TABEL ...................................................... viii
BAB I. PENDAHULUAN ............................................
1
I.1. Latar Belakang ....................................................
1
I.2. Tujuan Pembahasan .............................................
2
I.3. Batasan Masalah..................................................
2
I.4. Metode Pembahasan .............................................
3
I.5. Sistematika Pembahasan .......................................
3
BAB II. TEORI SISTEM KONTROL...........................
5
II.1. Sistem Kontrol...................................................
5
II.1.1. Manual dan Otomatis ................................
6
II.1.2. Jaringan Terbuka dan Tertutup ...................
6
II.2. Karakteristik Sistem Kontrol ...............................
8
II.3. Pemakaian Sistem Kontrol ...................................
9
II.4. Transduser ........................................................ 11 II.5. Transmitter ....................................................... 12 II.6. Signal Transmitter ............................................. 12
Universitas Sumatera Utara
II.7. Transmitter Pneumatik ........................................ 13 II.8. Transmitter Elektrik ........................................... 14 II.9. Peralatan Pengoperasian Transmitter Elektrik......... 16 II.10. Alat – Alat Kontrol ........................................... 18 II.10.1. Alat Kontrol Tipe P (Proportional) ........... 19 II.10.2. Alat Kontrol Tipe D (Differential) ............ 20 II.10.3. Alat Kontrol Tipe I (Integral) .................. 21
BAB III. PLAT ORIFICE .......................................... 23 III.1. Plat Orifice ...................................................... 23 III.2. Mekanisme Kerja Plat Orifice ............................. 26
BAB IV. ANALISA PENGUKURAN LAJU ALIRAN PADA PIPA MENGGUNAKAN PLAT ORIFICE DENGAN TRANSMITTER ELEKTRIK ................................................ 29 IV.1. Dasar Pengukuran Debit Aliran ........................... 29 IV.2. Penempatan Plat Orifice pada Lokasi Peletakan Lubang (Taps) ................................................... 32 IV.2.1. Flange Taps ........................................... 32 IV.2.2. Vena Contracta Taps ............................... 33 IV.2.3. Pipe Taps .............................................. 34 IV.2.4. Corner Taps ........................................... 35
Universitas Sumatera Utara
IV.3. Prinsip Kerja Pengukuran Laju Aliran pada Pipa Menggunakan Plat Orifice dengan Transmitter Elektrik ........................................................... 35 IV.4. Pengatur Tekanan Fluida .................................... 39 IV.5. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Plat Orifice Beroperasi ........................................................ 41 IV.6. Data Hasil Pengamatan ...................................... 42 IV.7. Spesifikasi Peralatan Yang Digunakan Dalam Percobaan ......................................................... 44
BAB V. PENUTUP A. Kesimpulan .......................................................... 47 B. Saran................................................................... 47
DAFTAR PUSTAKA .................................................. 48
LAMPIRAN 1 : Gambar Flow Circuit Diagram Model : P-FLPT-1133
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Hal. Gambar 2.1. Sistem Kendali Terbuka ............................
6
Gambar 2.2. Sistem Kendali Tertutup ...........................
7
Gambar 2.3. Diagram Blok Sistem Pengontrolan ............ 9 Gambar 2.4. Transmitter Elektrik ................................ 14 Gambar 3.1. Plat Orifice Jenis Concentric Orifice .......... 24 Gambar 3.2. Plat Orifice Jenis Eccentric Orifice............ 25 Gambar 3.3. Plat Orifice Jenis Segmental ..................... 26 Gambar 4.1. Flange Taps ............................................ 33 Gambar 4.2. Vena Contracta Taps ................................ 34 Gambar 4.3. Pipe Taps ............................................... 35 Gambar 4.4. Corner Taps ............................................ 35 Gambar 4.5. Diagram Fisik Pengukuran Aliran Fluida dengan Transmitter Elektrik ..................... 38 Gambar 4.6. Converter Tekanan ke Arus (P-I) ............... 40
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Sistem Ketebalan Maksimum Plat Orifice Untuk Flange Taps .............................................. 33 T a b e l 4 . 2 . H a s i l K o n v e r s i P e r b e d a a n T e k a n a n (∆ P ) d a n D e b i t Aliran (Qp) ............................................... 43
Universitas Sumatera Utara
