Perpustakaan Digital ITB

Laju aliran fluida merupakan parameter penting dalam banyak aplikasi. Aliran fluida digunakan untuk memastikan bahwa fluida menuju ke tempat dan waktu yang tepat. Pemanfaatan aliran fluida diperlukan dalam kontrol kualitas yang ketat, kesehatan dan keselamatan kerja, serta efisiensi. Salah satu alat untuk pengukuran aliran fluida adalah flowmeter vorteks. Flowmeter vorteks adalah alat ukur yang digunakan untuk menentukan besaran aliran dan bekerja berdasarkan prinsip pembangkitan vorteks di belakang bluff body. Pada flowmeter vorteks komersial, dipasang sensor tekanan. Jika sensitivitas sensor tekanan rendah maka dibutuhkan bluff body ukuran besar. Vorteks dihasilkan dari kedua sisi bluff body. Biasanya hanya satu sensor tekanan dimasukkan ke dalam dinding pipa dimana hanya mendeteksi vorteks atas atau bawah di belakang bluff body. Hasilnya, hanya satu sisi vorteks yang terdeteksi sehingga sensitivitas sistem berkurang. Dengan adanya kekurangan ini dikembangkan flowmeter vorteks berbasis gelombang ultrasonik. Gelombang ultrasonik dipilih karena memiliki kecepatan gelombang yang lebih lambat daripada gelombang elektromagnetik sehingga memudahkan mengukur informasi waktu dan variable delay. Transduser ultrasonik dipasang di sisi hulu (sebelum bluff body) dan hilir (setelah bluff body) aliran. Gelombang ultrasonik yang merambat di sisi hulu dan hilir menimbulkan perbedaan waktu tempuh. Perbedaan waktu tempuh dapat diolah lebih lanjut untuk mengetahui laju aliran fluida. Dalam simulasi perancangan ini dilakukan simulasi aliran vorteks dan simulasi pengukuran aliran vorteks dengan ultrasonik. Simulasi aliran vorteks dilakukan pada fluida air dan udara pada temperatur 25°C dan tekanan 1 atm. Aliran fluida adalah laminar dan incompressible. Sifat fluida yang diperhitungkan adalah densitas dan viskositas dinamik. Bentuk bluff body adalah lingkaran dan persegi panjang. Simulasi pengukuran aliran vorteks dengan ultrasonik dilakukan pada aliran fluida gas di dalam pipa tertutup dengan variasi koefisien bluffness pada bluff body. Hasil simulasi aliran vorteks menunjukkan ketika vorteks terbentuk maka laju aliran fluida meningkat tetapi tekanan fluida menurun. Bentuk bluff body mempengaruhi jumlah vorteks. Jumlah vorteks pada bluff body lingkaran lebih banyak daripada bluff body persegi panjang. Densitas dan viskositas dinamiik fluida tidak berpengaruh secara langsung pada jumlah vorteks. Simulasi pengukuran aliran vorteks dengan ultrasonik dengan variasi nilai koefisien bluffness 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5 dilakukan untuk mendapatkan grafik frekuensi vorteks terhadap debit, grafik cepat rambat gelombang ultrasonik di sisi hilir terhadap frekuensi vorteks, grafik waktu tempuh gelombang di sisi hilir terhadap frekuensi, dan grafik laju aliran datang terhadap beda waktu tempuh. Hasil simulasi menunjukkan adanya aliran vorteks ditunjukkan dengan perlambatan waktu tempuh gelombang ultrasonik di sisi hilir. Beda waktu tempuh sama dengan nol artinya tidak ada aliran vorteks. Beda waktu tempuh lebih besar dari nol artinya ada aliran vorteks. Penelitian ini merupakan suatu studi simulasi. Diharapkan hasil penelitian ini sebagai dasar pengembangan flowmeter vorteks berbasis gelombang ultrasonik.