KAJI EKSPERIMEN KEBOCORAN SLOT PADASALURAN PIPA ALIRAN DUA FASE AIR– UDARA MENGGUNAKAN ANALISA TEKANAN FLUKTUATIF

SUWIDODO, Ir. Purnomo, MSME., Ph.D.

2011 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Permasalahan unik yang timbul pada aliran multi fase dalam sistem transportasi fluida melalui jaringan perpipaan di antaranya: tekanan lokal di dalam saluran pipa mempunyai kencenderungan berfluktuasi; ketika aliran multi fase muncul pada suatu saluran, distribusi kecepatan tidak sama pada pola aliran tertentu atau terjadi slip antar fase; kebocoran pada saluran pipa merupakan kendala yang perlu mendapatkan perhatian secara serius; sementara alat atau metoda deteksi masih jarang dijumpai.Untuk hal tersebut diperlukan suatu penelitian, dengan tujuan membangun alat atau metoda deteksi kebocoran. Kebocoran berpengaruh terhadap perubahan tekanan yang berfluktuasi, maka alat atau metoda deteksi kebocoran menggunakan analisa fluktuasi tekanan mempunyai keunggulan dalam memperkirakan terjadinya kebocoran. Meoda ini didasarkan pada pengukuran beda tekanan antara sebelum dan sesudah terjadinya kebocoran. Eksperimen aliran dua fase air-udara melalui saluran pipa mendatar , dengan pipa uji sepanjang satu meter . Pada bagian hulu saluran menuju pipa uji dipasang dua lubang deteksi tekanan yang dihubungkan ke satu transduser tekanan dp1 (defferential pressure transducer).Juga pada saluran bagian hilir dipasang dua lubang deteksi tekanan yang dihubungkan ke satu transduser dp2. Melalui tranduser besaran fisik diubah ke besaran elektrik. Kecenderungan tekanan lokal di dalam saluran pipa berfluktuasi. Dengan menggunakan komputer fluktuasi tekanan tersebut direkam, diproses dan hasilnya berupa laju energi (power sepectral density) pada frekuensi tertentu. Hasil pembahasan secara grafis tampak karekteristik selisih (delta) tekanan yang berfluktuasi dengan puncak tertinggi 0.4[kPa] dan lembah terendah - 0.5[kPa] untuk saluran normal (tidak bocor). Untuk saluran dengan gangguan bocor rentang fluktuasi tekanan menyusut menjadi puncak tertinggi 0,3 [kPa] dan lembah terendah - 0,5 [kPa] . Fluktuasi atau lonjakan tekanan pada frekuensi tertentu merupakan energi tersimpan [J/s=Watt] tiap meter kubik fluida, misalnya pada frekuensi 4,0 [Hz] dengan nila PSD= 170 [W/m 3 ] untuk saluran normal dan pada frekuensi 4,9 [Hz] dengan nilai PSD=117 [W/m 3 ] untuk saluran bocor Kesimpulan hasil penelitian menjelaskan bahwa; pengaruh pola aliran kantung (plug) terhadap fluktuasi tekanan sangat bervariasi, bergantung kepada kecepatan superficial JL dan JG dengan rentang amplitude (puncak ke lembah) untuk gangguan bocor terjadi penyusutan bila dibandingkan tanpa gangguan bocor (normal). Demikian pula laju energi yang tersimpan pada frekuensi tertentu puncak lonjakannya juga menyusut untuk saluran bocor bila dibandingkan dengan saluran tanpa bocor. Penomena ini dapat dijadikan sebagai karakteristik (tanda atau isyarat) adanya kebocoran pada sistem transportasi fluida melalui jaringan perpipaan. Karakteristik fluktuasi tekanan dan laju energi per satuan volume fluida dapat sebagai umpan balik pada sistem kendali operasi, dengan harapan sistem transportasi fluida melalui jaringan perpipaan terhindar dari bahaya.

Unique problems that arise in multi-phase flow in a fluid transportation system through a network of piping include: local pressure inside the pipeline has a tendency to fluctuate; when the multi-phase flow has occurred in a channel, not the same velocity distribution at a particular flow pattern or slip between the phases ; leaks in the pipeline is an obstacle that needs to get serious attention, while the tool or method of detection is still rare. For it needs research, with the goal of building a tool or method of leak detection. Leakage effect on the fluctuating pressure changes, then the tool or method of leak detection using pressure fluctuation analysis has advantages in predicting the occurrence of leakage. This method is based on measuring pressure difference between before and after the occurrence of leakage. Experimental two-phase flow through the air-water horizontal pipeline, with pipe specimen have one meter length. On up and down stream to give taphole for the test tube mounted pressure detection holes are connected to two pressure transducers (defferential pressure transducer). Through physical quantities transducers converted into electrical quantities. The tendency of local pressure in the pipeline fluctuates. By using a computer these pressure fluctuations recorded, processed and the results of the energy rate of unity fluid volume [W/m 3 ] (power sepectral density) at a particular frequency. Graphically the results of the discussion seems characteristic appearance of delta pressure fluctuates with the highest amplitude of -0.5 to 0. 4[kPa] and -0.5 to 0.3 [kPa] for each sequence without interference leaking and with interference leaking. The amplitude shows the rate of energy [J / s = Watt] each m 3 fluid. Example at a frequency of 4.0 [Hz] is 170 [W/m 3 ] for unleak (normaly) and at 4.9 {Hz] is 117 [W/m 3 ] for leaking if comparated . Conclusion The results of the study explained that; influence the flow pattern plug to fluctuations in the pressure is very varies, it appears the increased span of the amplitude (peak to peak) for the disorder compared with leak interruption and no leak (normal) . Similarly, the rate of energy is also increasing. This phenomenon can be used as a characteristic (a sign or signal) a leak in the system of fluid transport through the piping network. Characteristics of pressure fluctuations and the rate of energy per unit of gravity can be as feedback on the operating control system, in hopes of fluid transport systems through a network of piping to avoid danger.

Kata Kunci : aliran dua-fase,air-udara, laju energi