SISTEM KERJA SENSOR TABUNG VENTURI UNTUK PENGUKURAN LAJU ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA DI LABORATORIUM OPERASI PABRIK PTKI KARYA AKHIR

SISTEM KERJA SENSOR TABUNG VENTURI UNTUK PENGUKURAN LAJU ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA DI LABORATORIUM OPERASI PABRIK PTKI

KARYA AKHIR

Untuk Memenuhi Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan

Oleh Arbi Divo 035203001

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK DIPLOMA IV FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PENGESAHAN KARYA AKHIR “SISTEM KERJA SENSOR VENTURI METER UNTUK PENGUKURAN LAJU ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA DI LABORATORIUM OPERASI PABRIK PTKI ”.

Untuk Memenuhi Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan Oleh ARBI DIVO 035203001 Disetujui Oleh Dosen Pembimbing

Ir. A. Rachman Hasibuan Nip :130 127 007 Diketahui Oleh : Ketua Program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik FT.USU

Ir. Nasrul Abdi, MT Nip. 130 459 554

Program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Medan 2008

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK Mengingat kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini sangat pesat dimana peralatan – peralatan modern diciptakan untuk mempermudah dan mempercepat suatu proses dan kerja di pabrik. Dalam rangka memenuhi permintaan pasar maka peningkatan efisien pada industri sudah merupakan suatu keharusan yang tidak dapat ditunda lagi. Pada saat sekarang ini perkembangan teknik instrument mengalami peningkatan yang begitu pesat. Kebutuhan pemakaian instrument tidak hanya sebagai pengukuran tetapi juga sebagai pengendali karena kedua fungsi tersebut erat kaitannya satu dengan lainnya. Peralatan instrument umumnya berguna untuk membantu jalannya proses produksi, sedangkan peralatan sensor pada khususnya adalah berfungsi sebagai monitoring dari peralatan – peralatan yang vital. Salah satu contoh adalah Tabung Venturi yang berfungsi sebagai pengukur laju aliran dalam pipa. Dimana Tabung Venturi ini dapat mengukur laju aliran fluida yang terpasang pada jalur perpipaan. Dalam tulisan ini dibahas mengenai sistem kerja Tabung Venturi, mencari beda tekanan pada Tabung Venturi, rangkaian keterpasangan Tabung Venturi. Dengan mengetahui hasil dari pengukuran laju aliran dalam suatu pipa sehingga dapat mencapai hasil pengukuran laju aliran yang diharapkan maka proses produksi dapat bekerja sesuai dengan apa yang diinginkan.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Terlebih dahulu penulis mengucapkan puji syukur atas kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Akhir (KA). Dimana penulis Karya Akhir ini penulis memilih judul “SISTEM KERJA SENSOR VENTURI METER UNTUK PENGUKURAN LAJU ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA DI LABORATORIUM OPERASI PABRIK PTKI ”. Diselesaikan untuk memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan kuliah pada Program studi Teknologi Instrumentasi Pabrik di Universitas Sumatera Utara pada jenjang Sarjana Sains Terapan. Dari tahap permulaan penyusunan Karya Akhir ini hingga selesai, penulis telah banyak menerima bantuan serta dorongan baik berupa moril maupun materil dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarnya kepada : 1. Ayahanda Armansyah dan Ibunda Misni selaku orang tua yang telah memberikan bantuan dan dorongan baik moril maupun sprituil. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting M, Eng selaku dekan fakultas teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. Nasrul Abdi, MT, selaku ketua program studi Teknologi Instrumentasi Pabrik D-IV Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. A. Rachman Hasibuan, selaku pembimbing program studi Teknologi Instrumentasi Pabrik D-IV Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Ir. Mansyur Msi, selaku dosen pembimbing di laboratorium Instrumentasi PTKI Medan.

Universitas Sumatera Utara

6. Seluruh Dosen dan Staf Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang dengan ikhlas membantu penulisan selama dalam bangku kuliah. 7. Kepada saudara – saudaraku serta adikku Rini dan Nisa yang telah banyak membantu baik yang berupa moril maupun materil. 8. Seluruh teman – teman stambuk “03” yang telah banyak memberikan masukan kepada penulis. Semoga kita semua menjadi orang yang berguna bagi nusa dan bangsa.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Karya Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh sebab itu dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan dan menerima kritik dan saran yang sehat demi kesempurnaan Karya Akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga Allah SWT melimpahkan rahmatnya kepada mereka yang telah memberikan bantuan sehingga tersusunnya Karya Akhir ini.

Medan,

Juni 2008 Penulis

Arbi Divo 035203001

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI Abstrak ....................................................................................................................... i Kata pengantar ........................................................................................................... ii Daftar isi..................................................................................................................... iii Daftar gambar ............................................................................................................ iv Daftar tabel................................................................................................................. v

Bab I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1 I.2 Maksud dan Tujuan ..................................................................................... 2 I.3 Batasan Masalah .......................................................................................... 3 I.4 Metode Penulisan ........................................................................................ 3 I.5 Sistematika Penulisan .................................................................................. 3

Bab II LANDASAN TEORI II.1 Aliran Fluida .............................................................................................. 4 II.2 Sifat Dasar Fluida ....................................................................................... 4 II.2.1. Kerapatan (density) .......................................................................... 5 II.2.2. Berat Jenis (spesific gravity) ............................................................ 6 II.2.3. Tekanan (pressure) ........................................................................... 7 II.2.4. Kekentalan (viscosity) ...................................................................... 10 II.3 Aliran Dalam Tabung ................................................................................. 12 II.3.1. Persamaan Kontiunitas ..................................................................... 13 II.4 Jenis dan Karakteristik Fluida .................................................................... 14 II.5 Pengenalan Alat Ukur ................................................................................ 17 II.5.1. Tujuan pengukuran aliran fluida ...................................................... 18 II.6 Jenis Alat Ukur Aliran Fluida .................................................................... 19 II.6.1. Tabung Venturi ................................................................................ 19 II.6.2. Plat Orifice ....................................................................................... 21 II.6.3. Nozzle............................................................................................... 22 II.6.4. Pitot Tubes........................................................................................ 23

Universitas Sumatera Utara

Bab III Tabung Venturi III.1 Prinsip Kerja Tabung Venturi ................................................................... 24 III.2 Lokasi Lubang Pengambilan Beda Tekanan (∆P) .................................... 25 III.3 Perbedaan Tekanan ................................................................................... 25 III.4 Debit Aliran .............................................................................................. 26 III.5 Alat – alat Bantu Pengoperasian Tabung Venturi..................................... 26 III.5.1. Pompa Sentripugal (impeller/baling-baling)................................... 27 III.5.2. Air Regulator .................................................................................. 28 III.5.3. Pressure Gauge................................................................................ 28 III.5.4. Pneumatik Kontrol Valve ............................................................... 28 III.5.4.1. Prinsip kerja pneumatik kontrol valve ................................ 29 III.5.5. Kompresor....................................................................................... 29 III.5.6. Converter......................................................................................... 30 III.5.7. Controller ....................................................................................... 30 III.5.8. Recorder .......................................................................................... 31 III.5.9. Motor Induksi.................................................................................. 31 III.5.10. Transmitter .................................................................................... 32 III.5.10.1. Signal Transmitter ............................................................ 33 III.5.10.2. Macam – macam Transmitter ........................................... 33 III.5.10.3. Transmitter Pneumatik...................................................... 34 III.5.10.4. Transmitter Listrik ............................................................ 38 III.6. Keterpasangan Tabung Venturi .............................................................. 40

Bab IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN IV.1 Cara Kerja Tabung Venturi ...................................................................... 42 IV.2 Flow Chart (diagram alir) ......................................................................... 47 IV.2.1. Prosedure Pengoperasian ................................................................ 47 IV.2.2. Prosedure Shutdown ....................................................................... 48 IV.3 Hasil Pengamatan ..................................................................................... 49 IV.4 Pembahasan .............................................................................................. 54

Universitas Sumatera Utara

Bab V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ................................................................................................ 57 V.2 Saran........................................................................................................... 57

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 58

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1. Tekanan fluida sama pada kedalaman tertentu.................................. 8 Gambar II.2. Tekanan pada kedalaman h dalam cairan .......................................... 8 Gambar II.3. Penentuan kekentalan ....................................................................... 10 Gambar II.4. Tabung aliran membuktikan persamaan kontinuitas ......................... 13 Gambar II.5. Jenis aliran fluida............................................................................... 15 Gambar II.6. Pola aliran Turbulen dan Laminer .................................................... 16 Gambar II.7. Tabung Venturi

............................................................................. 20

Gambar II.8. Flow Nozzle ..................................................................................... 22 Gambar II.9. Pitot Tube ......................................................................................... 23 Gambar III.1. Prinsip Kerja Tabung Venturi ........................................................... 25 Gambar III.2. Pompa sentripugal (impeller/baling-baling) ..................................... 27 Gambar III.3. Dasar motor induksi .......................................................................... 31 Gambar III.4. Transmitter Listrik ............................................................................ 38 Gambar III.5. Diagram Pengukuran dan Pengaturan Aliran Fluida Menggunakan Tabung Venturi ................................................................................. 41 Gambar IV.1 Rangkaian Pengukuran Laju Aliran Fluida Dalam Pipa .................... 43 Gambar IV.2 Pengukuran laju aliran dalam pipa menggunakan Tabung Venturi ... 44

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL Tabel II.1. Berbagai Kerapatan (density) bahan ...................................................... 6 Tabel II.2. Koefisien kekentalan untuk berbagai fluida........................................... 12 Tabel IV-1. Perbedaan tekanan (∆p) ......................................................................... 51 Tabel IV-2. Hasil Konversi Perbedaan Tekanan (∆p) .............................................. 52 Tabel IV-3. Debit Aliran (Q) .................................................................................... 52 Tabel IV.4. Hasil Konversi Debit Aliran .................................................................. 53 Tabel IV-5. Hasil Perhitungan dari Keseluruhan Data ............................................. 55

Universitas Sumatera Utara