Orifice meter adalah alat ukur tekanan yang banyak digunakan untuk pengukuran laju aliran fluida gas dan cair. Alat ini dapat bekerja untuk semua ukuran pipa. Mampu beroperasi pada pipa berdiameter lebih dari 6 inci.

Jenis pipa ini banyak ditemukan pada industri kostruksi, migas, hingga petrokimia. Sebab, pada area ini jalul aliran fluida harus diperhatikan supaya memudahkan MEP Engineer membuat sistem perpipan.

Prinsip kerja orifice meter

Orifice meter bekerja dengan memakai perbedaan tekanan untuk mengukur aliran fluida. Pengukuran aliran orifice memakai hukum Bernoulli. Caranya dengan melihat hubungan kecepatan fluida terhadap tekanan.

Kemudian, cairan melewati jalur aliran pada perangkat yang sudah dipasang. Apabila terjadi penurunan tekanan, nilai drop menjadi acuan untuk menghitung laju aliran.

Orifice meter memakai bahan baja tahan karat dengan ketebalan 1/8 – 1/2″ inci. Terdapat lubang pelat tipis di dalam pipa di antara dua flens penghubung lubang. 

Plat lubang memiliki lubang dengan tepi persegi untuk menyediakan kontak garis antara pelat dan fluida, dengan gesekan yang dapat diabaikan. Rasio diameter plat lubang konsentris antara 0,25 hingga 0,75.

Kecepatan maksimum dan tekanan statis minimum terjadi pada range 0,35 hingga 0,85 diameter pipa di hilir dari plat lubang. Hal ini disebut sebagai vera contracta.

Pengukuran tekanan diferensial pada titik mendekati plat lubang dapat mengurangi efek kekasaran pipa. Sebab gesekan berdampak pada fluida dan dinding pita.

Bagian orifice meter

Bagian komponen orifice meter memiliki konstruksi sederhana namun punya peran berbeda. Melansir dari testbook, berikut adalah komponen dari orifice meter

• Saluran inlet = Fluida dari salah satu ujung inlet pipa. Diameter inlet sangat bergantung pada aliran yang akan diukur
• Pelat orifice = Untuk mengukur laju aliran, menurunkan tekanan, dan membatasi aliran.
• Pelat eksentrik = Untuk mengukur fluida yang mengandung gas yang bersamaan dengan cairan dan padatan non abrasif. Terdapat lubang bore yang tegak lurus dengan dinding bagian dalam pipa.
• Pelat kerucut = Pelat ini dipakai untuk fluida dengan angka Reynolds rendah, antara 80 < Re , 2000. Koefisien pembuangan yang tersedia oleh pelat kerucut dapat bervariasi hingga 30%.
• Pelat tepi kuadran = Pelat tepi lubang dibentuk menjadi seperempat lingkaran. Biasanya, pelat ini mengukur cairan kental dengan angka Reynolds 2000 dan 10000.
• Pelat konsentris bertepi persegi = Dalam harga pengukuran aliran, pelat ini yang paling umum. Sederhana namun memiliki akurasi pengukuran yang lebih tinggi.
• Pengkondisian aliran = Pada situasi praktis, pipa lurus terbatas namun sebagian besar memiliki tikungan. Perubahan arah ini tentang gangguan aliran yang membuat hambatan dalam pengukuran aliran.

Kelebihan orifice meter

• Orifice adalah mudah dipasang atau dilepas.
• Dapat menurunkan tekanan yang kecil sehingga dapat memulihkan 60% – 65%
• Mudah dirawat
• Mampu mengukur berbagai aliran
• Memiliki konstruksi yang sederhana.
• Mudah dipasang di antara flens 
• Cocok untuk sebagian gas dan cairan.
• Harga produknya mudah

Kekurangan orifice meter

• Memerlukan cairan homogen.
• Membutuhkan cairan fase tunggal
• Melibatkan aliran vektor kecepatan aksial.
• Dapat menurunkan tekanan dalam cairan.
• Tingkat akurasi dipengaruhi oleh densitas, tekanan, dan viskositas fluida.
• Rentang pengukuran batas kekentalan zat cair.
• Membutuhkan saluran lurus untuk memastikan keakuratan tetap terjaga.
• Menggunakan pipa khusus untuk pengukuran aliran zat cair. 
• Jangkauan kapasitasnya rendah

Jenis orifice meter

Eccentric Bore

Eccentric bore adalah plat dengan lubang yang eksentrik. Lokasi lubang ini dapat mencegah benda asing untuk mengukur cairan partikel padat tersuspensi. 

Segmental Bore

Segmental bore berisi lubang yang tersegmentasi dari lingkaran konsentris. Menyerupai desain pelat eksentrik namun banyak dalam aplikasi aliran gas.

Segmental bore umumnya berguna sebagai alat ukur cairan atau gas yang mengandung kotoran non-abrasif. Jenis orifice meter ini ditemukan industri pengolahan limbah, kertas, kimia, dan petrokimia.

Quadrant Edge Bore

Quadrant edge bore merupakan lubang dengan tepi inlet membulat. Hulu lubang berbentuk nosel sedangkan hilir berfungsi untuk plat lubang tepi tajam. Desain ini cocok untuk mengukur viskositas tinggi seperti minyak mentah, sirup, dan bubur. Koefisien cenderung konstan dengan angka Reynolds di bawah 10.000.

Ring Type Joint (RTJ) Orifice Plates

Ring Type Joint (RTJ)  dilengkapi paking untuk pemasangan diantara flens sambungan bertipe cincin. Cocok untuk aplikasi suhu dan tekanan tinggi. 

Fungsi orifice meter

Fungsi utama orifice meter untuk mengukur laju aliran pada industri migas, kimia, dan petrokimia.

Rumus aliran orifice

Melansir dari testbook.com, aturan aliran orifice meter adalah aliran fluida yang masuk sama dengan aliran fluida yang keluar. Secara matematis ditulis sebagai berikut

Berikut ini merupakan contoh soal orifice meter

Terdapat dua lubang dengan diameter d1 dan d2 yang berada pada kedalaman 30 cm dan 1,5 m di sisi tangki. Hitunglah rasio d1 dan d2 jika debit pada kedua lubang tersebut nilainya sama.

Diketahui

h1 = 25 cm

h2 = 1,5 m = 150 cm

Ditanya

Rasio perbandingan d1 dengan d2 Jawab

Jawab

Pelajari debit aliran orifice lainnya melalui buku mekanika fluida

Contoh perhitungan debit aliran tersebut masih tergolong sederhana. Dapat diselesaikan dengan penyelesaian matematika sederhana. Beda ceritanya kalau sudah masuk ke sistem aliran di industri.

Sistem aliran di industri sangat kompleks dan tidak bisa selesai dengan matematika sederhana. Kamu butuh teknologi dan panduan lengkap tentang sistem aliran fluida.

Buku masih jadi pegangan engineer dalam menyelesaikan masalah debit aliran orifice di industri. Lengkap koleksi buku mekanika fluida dengan masuk ke keranjang Tokopedia.

Sumber

• bbpsales. “Types of Orifice Plates Used in Flow Measurement.” BBP, 23 Aug. 2018, bbpsales.com/orifice-plates-blog/.
• Dey, Anup Kumar. “What Is an Orifice Flowmeter? Its Working, Installation, Types, Advantages, and Disadvantages (PDF).” What Is Piping, whatispiping.com/orifice-flowmeter/.
• Indonesia Industrial Parts. “Orifice Flow Meter : Prinsip Kerja, Jenis, Dan AplikasiIndonesia Industrial Parts.” Indonesia Industrial Parts, 18 Sept. 2010, inaparts.com/measurement/flowmeter/orifice-flow-meter/. Accessed 8 Sept. 2024.
• omega. “Orifice Plate Flow Meter.” Https://Www.omega.com/En-Us/, www.omega.com/en-us/resources/orifice-plate-flow-meter.
• Testbook. “Orifice Meter: Working Principle, Applications & Solved Examples.” Testbook, testbook.com/mechanical-engineering/orifice-meter-formula-diagram-and-working-principle.