ORIFICE PLATE

 

Orifice merupakan salah satu komponen dari perangkat primer (primary device) untuk mengukur aliran dengan menggunakan prinsip mengubah kecepatan aliran, riilnya yaitu mengubah luasan yang dilalui aliran fluida tersebut (orifice).

Bentuk fisik orifice yang ada dan sering digunakan seperti pada gambar berikut ini:

Perubahan kecepatan setelah melalui orifice plate tersebut berkaitan dengan perubahan tekanan (differential pressure). Perubahan tekanan ini yang kemudian diukur (di tapping) dan kemudian diasosiakan dengan laju aliran.

Dalam kaitannya dengan Orifice dan pengukuran aliran, umumnya yang diukur adalah differential pressure.

Pengukuran laju aliran fluida adalah salah satu yang terpenting dalam proses flow control. Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui berapa kapasitas fluida yang dialirkan untuk mendapatkan harga pengukurannya (measurement variable). Aliran pada umumnya diukur berdasarkan besarnya kecepatan fluida yang melewati luas penampang tertentu, atau
QV = A x V
Dimana :
QV : laju aliran (m3 / det)
A : luas penampang dari pipa (m2)
V : kecepatan fluida (m / det)

Empat faktor penting dalam pengukuran aliran fluida dalam pipa adalah :
• Kecepatan fluida
• Friksi/gesekan fluida dengan pipa
• Viskositas/kekentalan fluida
• Densitas/kerapatan fluida

Banyak alat-alat yang dapat digunakan untuk mengukur aliran fluida. Salah satunya yaitu Pelat Orifice yang termasuk kedalam jenis Head meter. Jenis Head meter adalah tipe yang sering digunakan. Adapun keuntungan dalam penggunaan Pelat Orifice, diantarannya yaitu harganya murah, dapat digunakan dalam berbagai material serta bisa dipakai pada range yang luas dari ukuran pipa, akurasinya bagus bila plat dipasang tepat. Sedangkan kelemahan dari sensor oriface yaitu permanen pressure loss yang relatif tinggi dan akurasi tergantung dari pemasangannya.
Secara umum, orifice mempunyai bentuk sebagai suatu plat yang mempunyai lubang ditengahnya. Contoh bentuk orifice seperti gambar berikut:

Dan dalam pemasangan dengan sistem orifice dapat digambarkan sebagai berikut:

Oriface plate terbuat dari plate tipis stainless steel, pada bagian tengahnya dilubangi dengan ukuran yang telah dihitung besarnya, kemudian dipasang pada pipa alir untuk memberikan beda tekanan. Orifice dapat dipakai untuk semua fluida yang bersih dan gas, tetapi tidak umum dipakai untuk fuida yang mengandung solid/kotoran. Keuntungan dari alat ini adalah mudah diganti, harganya murah, mudah perawatannya tetapi alat ini mempunyai pressure loss yang tingggi. Jenisnya ada tiga macam , seperti terlihat pada Gambar.

Pelat Orifice yang paling sering digunakan untuk pengukuran kontinyu cairan di dalam pipa. Pelat Orifice juga digunakan dalam beberapa sistem sungai kecil untuk mengukur aliran sungai di mana lokasi aliran sungai melewati gorong-gorong atau saluran. Dalam lingkungan alam pelat orifice besar digunakan untuk mengontrol aliran bendungan banjir. dalam struktur sebuah bendungan, pelat orifice ditempatkan di seberang sungai dan dalam operasi normal, air mengalir melalui pelat orifice sebagai lubang substansial besar dari aliran normal cross. Namun ketika banjir, naik laju aliran banjir keluar pelat orifice yang kemudian hanya dapat melewati aliran yang ditentukan oleh dimensi fisik lubang tersebut. Arus ini kemudian muncul kembali di belakang bendungan yang rendah dalam reservoir sementara, yang perlahan dibuang melalui mulut lubang ketika banjir reda.
Perbandingan antara diameter orifice dengan laju aliran dapat diperlihatkan dengan tabel dan grafik berikut:

Ada beberapa tempat untuk mengambil beda tekanan pada sistem orifice antara lain :
- Flange Tap
Lokasi pengambilan tekanan berada pada flange, 1 inch upstream dan 1 inch downstream, diukur dari permukaan upstream orifice.
- Corner Tap
Digunakan pada pipa yang lebih kecil dari 2 inch. Lubang pengambilan tekanan pada flange dekat dengan permukaan orifice.
- Full flow pipe Tap
Lubang pengambilan tekanan pada upstream berjarak 2.5 D dari permukaan upstream orifice dan downstream berjarak 8 D dari orifice.
- Radius Tap
Pengambilan tekanan pada upstream berjarak 1 D dan downstream 0.5 D dari permukaan upstream orifice.
- Vena contracta taps
Upstream berjarak 0.5 sampai dengan 2 D dan downstream tergantung dari d/D seperti pada Tabel dibawah ini.
Tabel Lokasi dari lubang downstream
Orifice to Pipe
Diameter Ratio,
d/D Location of downstream
Pressure Tap ( N )
( Pipe-Diameter)
Minimum Mean Maximum
0.2 0.37 0.85 1.30
0.3 0.44 0.80 1.15
0.4 0.47 0.73 1.00
0.5 0.47 0.65 0.84
0.6 0.42 0.57 0.70
0.7 0.35 0.45 0.55
0.8 0.25 0.33 0.41

Flow Coefficient (CV)
Flow Coefficient (CV) merupakan koefisien yang mengekspresikan kapasitas flow. Untuk mengetahui harga CV dari control valve dimana kecepatan aliran dalam valve dari 60 0 F (15.6 0 F) air murni sebanyak 1 US gal/min dengan differential pressure 1 psi. Untuk memperoleh perhitungan CV dari medium liquid yaitu Cv = Q (Q atau W = flow rate (m3 /h)).

Bentuk yang sering dijumpai dan secara umum perbedaannya terdapat pada gambar lubang dari kedua orifice tersebut. Orifice untuk flowmeter umumnya mempunyai profil lubang yang awalnya lurus, tetapi kemudian bertakik (bevel) dengan kemiringan sekitar 45 derajat. Sedangkan restriction orifice mempunyai profil lubang yang lurus.

Prediksi aliran yang melewati orifice dapat dilihat dari gambar berikut ini: