Flow Meter dengan Prinsip dan Persamaan Bernoulli yang merupakan konsep dasar dalam dinamika fluida yang menjelaskan bagaimana tekanan di dalam fluida, seperti udara atau air, bervariasi dengan kecepatan dan ketinggiannya. Dinamakan sesuai nama Daniel Bernoulli, yang mempublikasikan prinsip ini dalam bukunya Hydrodynamica pada tahun 1738.
Prinsip Bernoulli
Prinsip Bernoulli dapat dinyatakan sebagai berikut:
“Peningkatan kecepatan fluida terjadi secara bersamaan dengan penurunan tekanan atau energi potensial fluida, dan sebaliknya.”
Ini berarti bahwa jika fluida mengalir melalui pipa dan mencapai bagian di mana pipa menyempit, kecepatan fluida akan meningkat di bagian yang sempit dan tekanan akan menurun. Sebaliknya, jika fluida mencapai bagian di mana pipa melebar, kecepatan fluida akan menurun dan tekanan akan meningkat.
Prinsip Bernoulli didasarkan pada hukum kekekalan energi. Prinsip ini mengasumsikan bahwa fluida tidak dapat dimampatkan dan tidak ada energi yang hilang karena gesekan (juga dikenal sebagai fluida tidak kental).
Prinsip ini memiliki banyak aplikasi praktis, termasuk pengoperasian sayap pesawat terbang (udara bergerak lebih cepat di atas bagian atas sayap, yang melengkung, daripada di bawahnya, menghasilkan daya angkat), efek venturi (tekanan fluida turun ketika melewati penyempitan), dan bahkan dalam tindakan sederhana seperti meminum dari sedotan (menghisap udara dari sedotan meningkatkan kecepatan udara di dalam sedotan dan menurunkan tekanan, sehingga memungkinkan tekanan atmosfer mendorong minuman ke dalam mulut Anda).
Baca Juga: Definisi, Jenis, dan Perbandingan Elemen Aliran
Persamaan Bernoulli
Persamaan Bernoulli adalah pernyataan prinsip kekekalan energi untuk fluida yang mengalir, yang memperhitungkan energi potensial gravitasi, energi kinetik, dan tekanan fluida. Persamaan ini diturunkan dari prinsip-prinsip hukum Newton dan dapat diterapkan secara luas dalam dinamika fluida.
Persamaan Bernoulli sering ditulis seperti ini:
P₁ + ½ρv₁² + ρgh₁ = P₂ + ½ρv₂² + ρgh₂
Dimana
- P₁ dan P₂ adalah tekanan fluida pada titik 1 dan 2.
- ρ adalah densitas fluida.
- v₁ dan v₂ adalah kecepatan fluida pada titik 1 dan 2.
- h₁ dan h₂ adalah ketinggian fluida di atas titik referensi pada titik 1 dan 2.
- g adalah percepatan akibat gravitasi.
- Istilah P + ½ρv² disebut tekanan dinamis dan mewakili energi kinetik fluida per satuan volume. Istilah ρgh disebut tekanan hidrostatis fluida, yang mewakili energi potensial per satuan volume.
Menurut persamaan Bernoulli, jumlah energi kinetik, energi potensial, dan tekanan tetap konstan di sepanjang garis aliran dengan asumsi tidak ada pekerjaan yang dilakukan pada atau oleh fluida, tidak ada panas yang ditransfer ke atau dari fluida, dan fluida tidak dapat dimampatkan dan tidak kental (yaitu tanpa gesekan).
Dalam praktiknya, faktor-faktor tertentu seperti gesekan (viskositas fluida), pertukaran panas, dan kerja yang dilakukan pada atau oleh fluida dapat menyebabkan energi ditambahkan atau dihilangkan dari fluida, sehingga membuat persamaan menjadi kurang akurat.
Namun, persamaan Bernoulli memberikan perkiraan yang baik untuk banyak fluida ideal dan banyak aplikasi praktis, seperti aerodinamika atau sistem hidrolik.
Baca Juga: Menentukan kinerja flow meter
Pengukuran Aliran berdasarkan Teorema Bernoulli
Prinsip Bernoulli digunakan dalam berbagai jenis alat pengukur aliran. Prinsip ini dapat diterapkan untuk memahami dan memprediksi bagaimana tekanan fluida berubah ketika kecepatan atau ketinggian aliran berubah, yang menjadi dasar pengoperasian beberapa alat pengukur aliran.
Berikut adalah beberapa contohnya:
Venturi Flow Meter
Venturi meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran fluida dalam pipa. Alat ini terdiri dari pipa yang diameternya secara bertahap menurun hingga ke tenggorokan (titik tersempit) dan kemudian secara bertahap meningkat lagi.
Menurut prinsip Bernoulli, ketika kecepatan fluida meningkat di bagian tenggorokan yang sempit, tekanannya menurun. Dengan mengukur perbedaan tekanan antara bagian pipa yang lebar dan sempit, laju aliran dapat dihitung.
Baca Selengkapnya: Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi Venturi Flow Meter
Pitot Tube Flow Meter
Tabung Pitot adalah instrumen pengukuran tekanan yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran fluida. Alat ini bekerja dengan mengubah energi kinetik dalam aliran fluida menjadi energi potensial.
Ketika ditempatkan dalam aliran fluida, fluida akan berhenti di dalam tabung (stagnasi), dan dengan mengukur tekanan stagnasi dan tekanan statis, kecepatan fluida dapat ditentukan dengan menggunakan prinsip Bernoulli.
Baca Selengkapnya: Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi Pitot Tube Flow Meter
Orifice Plate Flow Meter
Mirip dengan pengukur Venturi, pelat orifice ditempatkan di dalam pipa untuk menyempitkan aliran, sehingga menciptakan perbedaan tekanan. Perbedaan tekanan ini dapat digunakan untuk menghitung laju aliran.
Pada semua perangkat ini, prinsip Bernoulli digunakan untuk menghubungkan tekanan, kecepatan, dan ketinggian di sepanjang garis aliran, sehingga memberikan cara untuk menyimpulkan kecepatan dan oleh karena itu laju aliran fluida dari pengukuran tekanan.
Baca Selengkapnya: Cara Kerja, Aplikasi, dan Keuntungan Orifice Flow Meter
Kesimpulan
dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Flow Meter dengan Prinsip dan Persamaan Bernoulli” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
- Flow Meter dengan Prinsip dan Persamaan Bernoulli yang merupakan konsep dasar dalam dinamika fluida yang menjelaskan bagaimana tekanan di dalam fluida, seperti udara atau air, bervariasi dengan kecepatan dan ketinggiannya.
- Prinsip Bernoulli dapat dikatakan sebagai berikut: “Peningkatan kecepatan fluida terjadi secara bersamaan dengan penurunan tekanan atau energi potensial fluida, dan sebaliknya.”
- Jenis flow meter yang menerapkan prinsip bernoulli dinamakan differential pressure flow meter, diantara jenisnya yaitu : Venturi Flow Meter, Pitot Tube Flow Meter, dan Orifice Plate Flow Meter.
Referensi: instrumentationtools.com
