Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi Venturi Flow Meter

Venturi Flow Meter adalah jenis flowmeter yang bekerja berdasarkan prinsip Persamaan Bernoulli. Perangkat ini digunakan untuk mengukur laju aliran fluida pada industri air, kimia, farmasi, dan minyak & gas untuk mengukur laju aliran cairan di dalam pipa. Pada artikel ini, kita akan mengeksplorasi Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi Venturi Flow Meter.

Definisi Venturi Flow Meter

Cara Kerja Venturi Flow Meter yaitu berdasarkan prinsip Persamaan Bernoulli, Perangkat ini digunakan untuk mengukur laju aliran fluida pada industri air, kimia, farmasi, dan minyak & gas untuk mengukur laju aliran cairan di dalam pipa. Pada artikel ini, kita akan mengeksplorasi Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi Venturi Flow Meter.

Jadi, venturi flow meter adalah flowmeter tipe kepala diferensial yang mengubah energi tekanan menjadi energi kinetik. Prinsip Venturimeter ditunjukkan oleh Giovanni Batista Venturi (Oleh karena itu nama Venturimeter), Tapi pertama kali digunakan dalam aplikasi pengukuran praktis oleh Clemens Herschel.

Baca Juga : Apa itu Differential Pressure Flow Meter?

Apa itu Efek Venturi?

Efek Venturi adalah pengurangan tekanan fluida yang dihasilkan ketika fluida mengalir melalui bagian pipa yang menyempit (atau tersedak). Efek Venturi dinamai Giovanni Battista Venturi (1746-1822), seorang fisikawan Italia.

Dalam dinamika fluida, kecepatan fluida harus meningkat saat melewati penyempitan sesuai dengan prinsip kontinuitas massa, sedangkan tekanan statisnya harus berkurang sesuai dengan prinsip kekekalan energi mekanik. Jadi, setiap perolehan energi kinetik yang dapat diperoleh fluida karena peningkatan kecepatannya melalui penyempitan diimbangi oleh penurunan tekanan.

Dengan mengukur perubahan tekanan, laju aliran dapat ditentukan, seperti pada berbagai perangkat pengukuran aliran seperti meter venturi, nozel venturi, dan pelat orifice.

Baca Juga : Prinsip Kerja, Aplikasi, dan Kelebihan Annubar Flow Meter

Jenis Venturi Flow Meter

• Venturimeter Horizontal: Venturimeter jenis ini memiliki energi kinetik tertinggi dan energi potensial terendah.
• Venturimeter Vertikal: Jenis ini memiliki energi potensial maksimum dan energi kinetik minimum.
• Venturimeter Miring: Energi potensial dan energi kinetik berada di antara dua jenis yang disebutkan di atas.

Diagram Venturimeter dan Bagiannya

Sebuah venturimeter terdiri dari empat bagian:

• Bagian Inlet Silinder
• Bagian konvergen berbentuk kerucut
• Tenggorokan silinder dan
• Outlet divergen berbentuk kerucut

Gambar 1 di bawah ini menunjukkan diagram venturimeter yang khas dengan bagian-bagiannya.

Ada dua ketukan pada meteran venturi untuk pengukuran tekanan; sadapan tekanan hulu terletak pada jarak setengah diameter pipa (D/2) di hulu pintu masuk konvergen, sedangkan sadapan tekanan hilir terletak di tenggorokan (d/2) seperti ditunjukkan pada Gambar 1.

• Bagian Masuk Silinder: Pintu masuk venturimeter adalah bagian silinder lurus dengan panjang sama dengan 5 sampai 8 kali diameter pipa.
• Bagian Kerucut Konvergensi: Pada bagian ini, diameter tabung venturi meter secara bertahap berkurang. Sudut kerucut biasanya 210 ± 20. Sementara cairan mengalir di dalam venturimeter, kecepatan fluida meningkat dengan mengorbankan penurunan tekanan.
• Tenggorokan Silinder: Tenggorokan terdiri dari diameter venturemeter minimum. Di bagian tenggorokan, kecepatan maksimum dan tekanan minimum. Biasanya, diameter tenggorokan = 1/3 hingga 1/4 dari diameter pipa saluran masuk.
• Bagian Kerucut Divergen: Pada bagian venturimeter ini, diameter tabung secara bertahap meningkat. Jadi, tekanan meningkat lagi ke tekanan masuk semula. Sudut kerucut adalah 5-70. British Standard BS-1042 menetapkan dua sudut kerucut, 5-70 dan 14-150 untuk kerucut outlet.

Bahan untuk Venturimeter

Venturimeter ukuran kecil terbuat dari kuningan, kaca, atau perunggu dan venturimeter besar terbuat dari besi tuang, baja, atau baja tahan karat.

Cara Kerja Venturimeter

Ketika fluida mengalir melalui venturimeter, ia mengalami percepatan di bagian konvergen dan kemudian melambat di bagian divergen. Perbedaan tekanan antara bagian hulu dan tenggorokan diukur venturimeter dengan manometer. Dengan menggunakan tekanan diferensial itu, menerapkan Persamaan Bernoulli dan Persamaan Kontinuitas, laju aliran volumetrik dapat diperkirakan. Pada bagian selanjutnya, persamaan venturimeter untuk mencari nilai debit dibahas.

Baca Juga : Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi Pitot Tube Flow Meter

Perhitungan Venturi Flow Meter

Prinsip Bernoulli menyatakan hubungan antara tekanan (P), energi kinetik, dan energi potensial gravitasi fluida di dalam pipa. Bentuk matematika dari persamaan Bernoulli diberikan sebagai:

Dimana :

• p = tekanan di dalam pipa
• ρ= massa jenis zat cair
• g = konstanta gravitasi
• v = kecepatan
• z = elevasi atau kepala
• a = luas penampang pipa
• d = diameter pipa

Sufiks 1 dan 2 digunakan untuk menunjukkan dua area yang berbeda; 1 menunjukkan bagian inlet silinder dan 2 menunjukkan bagian tenggorokan.

Sekarang karena pipanya horizontal; tidak ada perbedaan elevasi garis tengah pipa; Jadi, z1=z2. Dengan mengatur ulang persamaan di atas, kita mendapatkan yang berikut:

(p₁-p₂)/ρg = (v₂²-v₁²)/2g

(p1 – p2)/ g adalah selisih head tekanan pada seksi 1 dan 2 yang sama dengan h yang dapat diukur pada manometer diferensial. Sehingga persamaan di atas menjadi :

h=(v₂²-v₁²)/2g……….eqn. 1

Sekarang menerapkan persamaan kontinuitas antara bagian yang sama 1 dan 2, kita mendapatkan :

a₁v₁=a₂v₂ or v₁=(a₂v₂)/a₁

Menempatkan nilai v1 ini dalam eqn. 1 dan penyelesaiannya kita dapatkan,

Jadi, laju aliran melalui tenggorokan (Q) dapat dihitung sebagai Q=a2v2; Mengganti nilai v2 di atas kita dapatkan,

Q ini mewakili debit teoritis Venturi Meter dalam kondisi ideal. Tetapi dalam praktik yang sebenarnya, akan selalu ada kerugian gesekan. Oleh karena itu, debit aktual akan selalu lebih kecil dari debit teoritis. Jadi, untuk menghitung debit aktual, nilai Q di atas dikalikan dengan Cd, yang disebut Koefisien debit venturimeter. Jadi laju aliran aktual melalui tenggorokan venturimeter akan diberikan oleh persamaan berikut.

Koefisien Debit Venturimeter (Cd)

Koefisien debit untuk Venturimeter, Cd didefinisikan sebagai rasio laju aliran aktual melalui tabung meteran venturi terhadap laju aliran teoritis. Jadi koefisien debit venturi meter diberikan oleh:

C_d=Q_act/Q

Karena Aktual akan selalu lebih kecil dari Teoritis karena kerugian gesekan, nilai Cd selalu kurang dari 1,0.

Kisaran khas koefisien debit meter Venturi adalah 0,95-0,99 tetapi ini dapat ditingkatkan dengan pemesinan yang tepat dari bagian konvergen. Nilai koefisien debit venturimeter berbeda dari satu flowmeter ke flowmeter lainnya tergantung pada geometri venturimeter dan bilangan Reynolds.

Kode ISO-5167 memberikan nilai koefisien pelepasan venturimeter. Untuk pengukuran aliran yang akurat, persyaratan panjang lurus normal hulu dan hilir venturimeter ditentukan.

Baca Juga : Komponen Dasar Sistem HVAC

Fitur Utama dari Venturi meter

• Pemulihan tekanan untuk tabung venturi jauh lebih baik dibandingkan dengan pelat orifice.
• Tabung Venturi sesuai untuk cairan yang bersih, kotor dan kental serta beberapa layanan bubur juga.
• Jangkauan tabung venturi bervariasi dari 4 hingga 1.
• Dalam tabung venturi, kehilangan tekanan rendah dan efek viskositas tinggi.
• Biasanya, akurasi tabung venturi adalah 1% dari jangkauan penuhnya
• Panjang pipa hulu penting dari tabung venturi adalah 5 hingga 20 diameter
• Tabung Venturi ada dalam ukuran hingga 72″.
• Sebuah tabung venturi dapat melewatkan 25 sampai 50% aliran ekstra dibandingkan dengan pelat orifice yang menjaga penurunan tekanan yang sama.
• Karena biaya awal tabung venturi cukup tinggi, terutama digunakan pada aliran yang lebih besar dan dalam aplikasi aliran yang lebih rumit atau menantang.
• Tidak seperti pelat orifice, tabung venturi hampir tidak sensitif terhadap efek profil kecepatan dan akibatnya membutuhkan aliran pipa yang lebih lurus daripada orifice.
• Tabung Venturi tahan terhadap korosi, erosi, dan pembentukan kerak internal, karena sifatnya yang berkontur, digabungkan dengan tindakan penggosokan sendiri dari aliran melalui tabung.
• Penggunaan tabung venturi melibatkan banyak penghematan dalam instalasi dan biaya operasi dan pemeliharaan.
• Pengukur aliran tabung Venturi sering digunakan dalam aplikasi yang melibatkan Tingkat TurnDown yang lebih tinggi atau penurunan tekanan yang lebih rendah, terutama di area di mana pelat orifice gagal bekerja.
• Dengan instrumentasi yang tepat dan kalibrasi aliran, laju aliran tabung venturi dapat diturunkan menjadi sekitar 10% dari rentang skala penuhnya dengan akurasi yang benar yang pada gilirannya menghasilkan Tingkat Penghentian 10:1.

Aplikasi Venturi Flow Meter

Dengan Cara Kerja Venturimeter dapat diaplikasikan luas pada industri fluida. Aplikasi utama venturimeter meliputi:

• Digunakan di Karburator Mesin (Sektor Mobil) untuk mengukur aliran udara
• Digunakan dalam industri proses (Process and Power Piping Industries) untuk mengukur dan mengontrol aliran proses.
• Dalam industri medis, aliran darah di arteri diukur dengan venturimeter.
• Mengukur kecepatan aliran fluida di dalam pipa (Industri Minyak & Gas)

Baca Juga : Pengukuran Aliran Kompensasi Suhu Tekanan

Kelebihan Venturi Flow Meter

• Venturi Flow Meter memberikan hasil yang akurat.
• Mereka dapat menangani volume aliran besar pada penurunan tekanan rendah.
• Flowmeter tabung Venturi tidak melibatkan bagian yang bergerak.
• Mereka dapat dipasang di pipa berdiameter besar melalui alat kelengkapan bergelang, dilas atau berulir.
• Mereka dapat digunakan dengan hampir semua cairan, serta yang mengandung konten padat ekstrim.
• Tabung Venturi tidak melibatkan proyeksi ke dalam cairan dan tidak ada sudut tajam. Juga tidak ada perubahan kontur yang cepat.Keakuratan
• Venturimeter tidak tergantung pada suhu dan tekanan di dalam pipa.
• Kehilangan energi yang sangat rendah.
• Penerapan yang luas untuk Air, padatan tersuspensi, gas, bubur, bahan kimia, cairan kotor, dll.
• Koefisien debit tinggi dan penurunan tekanan sangat rendah.
• Venturimeter dapat dipasang dalam arah horizontal, miring, atau vertikal.
• Sangat sedikit kemungkinan tersumbat.
• Pemulihan tekanan venturimeter sangat tinggi. Tekanan discharge hampir mendekati tekanan inlet.

Batasan Venturi Flow Meter

• Venturi meter berukuran besar; sangat sulit untuk menginstal di mana ada batasan ruang.
• Mahal dibandingkan dengan jenis flowmeter lainnya
• Rentang pengukuran aliran terbatas
• Tidak cocok untuk pipa berdiameter sangat kecil.
• Menempati ruang yang cukup besar
• Tidak dapat diubah untuk mengukur tekanan di luar kecepatan maksimum.

Baca Juga : Definisi Flow Meter Berdasarkan Jenisnya

Kesimpulan

Dari artikel yang telah kami paparkan diatas yaitu “Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi Venturi Flow Meter” dapat ditarik kesimpulan, sebagai berikut :

• Venturi Flow Meter adalah jenis flowmeter yang bekerja berdasarkan prinsip Persamaan Bernoulli. Perangkat ini banyak digunakan di industri air, kimia, farmasi, dan minyak & gas untuk mengukur laju aliran cairan di dalam pipa.
• Venturi flow meter adalah flowmeter tipe kepala diferensial yang mengubah energi tekanan menjadi energi kinetik. Prinsip Venturimeter ditunjukkan oleh Giovanni Batista Venturi (Oleh karena itu nama Venturimeter), Tapi pertama kali digunakan dalam aplikasi pengukuran praktis oleh Clemens Herschel.
• Venturi Flow Meter memberikan hasil yang akurat, dapat menangani volume aliran besar pada penurunan tekanan rendah, dan Mereka dapat dipasang di pipa berdiameter besar melalui alat kelengkapan bergelang, dilas atau berulir.

Referensi : whatispiping.com | instrumentationtools.com