Flow sensor adalah komponen yang mengukur aliran fluida seperti gas atau cairan. Sensor aliran menggunakan subsistem mekanis dan elektrik untuk mengukur perubahan atribut fisik fluida dan menghitung alirannya. Aliran adalah pengukuran kecepatan fluida per satuan luas dalam pipa atau saluran. Dengan menggunakan flow sensor, kita dapat mengukur jumlah gas, cairan, atau uap. Flow sensor terdiri dari sensor (transducer) dan juga transmitter (pemancar).
Metode Pengukuran Aliran
Metode langsung
Dalam jenis pengukuran aliran ini, kuantitas yang akan diukur akan dibandingkan dengan nilai standar. Jadi, kita benar-benar mengukur kuantitas yang akan diukur, sebagian besar dalam pengukuran ini kita mengukur massa fluida.
Jenis pengukuran aliran langsung
- Sensor aliran turbin
- Sensor Coriolis
Metode tidak langsung
Ini adalah metode pengukuran aliran yang paling umum karena dalam banyak kasus, pengukuran aliran secara langsung tidak memungkinkan. Jadi metode tidak langsung sebagian besar digunakan dalam metode ini sensor akan mengukur aliran fluida secara tidak langsung seperti mentransmisikan gelombang suara melalui aliran fluida.
Jenis pengukuran aliran fluida tidak langsung
- Differential Pressure Flow Meter
- Magneto inductive
- Vortices frequency
- Ultrasonic flow meter
- Venturi meter
- Orifice plate
- Pitot tube
- Annubar
- Flow nozzle
- Thermal mass flow meter
- Positive displacement flow meter
Apa saja jenis-jenis flow sensor?
- Inferential flow sensor
- Differential pressure flow sensor
- Velocity flow sensor
- Volumetric flow sensor
- Mass flow sensor
Inferential flow sensor
Pada sensor aliran jenis ini, pengukuran aliran dilakukan secara tidak langsung, seperti suhu dan tekanan aliran akan diukur untuk menentukan laju aliran. Jenis-jenis sensor aliran inferensial adalah sensor magnetik, sensor turbin, sensor target, dll. Berikut adalah jenis jenis dari inferential flow sensor :
Turbine Flow Sensor
Pada jenis pengukuran aliran ini, rotor akan ditempatkan di dalam pipa dan rotor ini ditopang oleh dua buah bantalan. Pick-up magnetik akan ditempatkan di bagian atas bagian pipa tempat rotor dipasang. Ketika fluida mengalir, rotor akan berputar dan ini akan menciptakan frekuensi. Denyut rotor akan dihitung untuk menentukan laju aliran.
Keuntungan dari sensor aliran turbin
- Instalasi mudah
- Tidak terpengaruh oleh variasi kepadatan fluida
- Ringkas
- Lebih sedikit kehilangan kepala
- Peringkat suhu dan tekanan yang baik
- Pengulangan dan jangkauan yang baik
Kerugian dari sensor aliran turbin
- Tidak dapat digunakan dengan cairan kental yang tinggi
- Karena bagian yang bergerak, kerusakan dapat terjadi jika kecepatan meningkat
Aplikasi sensor aliran turbin
- Aplikasi militer
- Industri perminyakan
- Bahan bakar energi dan pengukuran aliran kriogenik
Baca Selengkapnya : Definisi, Cara Kerja, Aplikasi Turbine Flow Meter
Target Flow Sensor
Dalam sensor aliran target, penghalang akan ditempatkan di jalur aliran sehingga ketika fluida bersentuhan dengan objek, sebuah gaya akan diberikan pada objek. Gaya ini dapat diukur dan gaya yang diukur ini akan sebanding dengan laju aliran. Ukuran target akan bervariasi sesuai dengan cairan yang diukur.
Keuntungan dari sensor aliran target
- Pengukur aliran ini dapat digunakan dengan bubur cair
- Dapat digunakan untuk pengukuran aliran turbulensi rendah
Aplikasi sensor aliran target
- Dapat digunakan untuk mengukur cairan kotor
- Pengukuran cairan, uap, dan gas dapat dilakukan
Mass Flow Sensor
Massa fluida akan diukur secara langsung dalam jenis pengukuran aliran ini. Sensor ini akan mengukur massa atau jumlah fluida yang mengalir melalui tabung untuk menentukan aliran. Sensor aliran massa Coriolis dan termal adalah contoh sensor aliran massa. Berikut adalah jenis dari mass flow sensor :
Coriolis Mass Flow Sensor
Prinsip kerja sensor aliran ini didasarkan pada hukum kedua newton yang menyatakan bahwa gaya sama dengan nilai massa dikalikan dengan percepatan. Pada meteran ini, aliran akan dibagi menjadi dua tabung paralel dan tabung-tabung ini akan digetarkan oleh kumparan penggerak elektromagnetik.
Jadi ketika fluida mengalir melalui tabung-tabung ini maka akan ada gaya ke atas dan ke bawah dan karena itu akan ada defleksi tabung dan defleksi ini dikenal sebagai efek Coriolis. Defleksi tabung sesuai dengan aliran massa di dalam tabung.
Keuntungan dari sensor aliran Coriolis
- Akurasi tinggi
- Penurunan tekanan sangat rendah
- Dapat digunakan untuk aliran cairan dan gas
Kerugian dari sensor aliran Coriolis
- Mahal
- Pemasangannya sulit
Aplikasi sensor aliran Coriolis
- Pengukuran konsumsi gas alam
- Transfer tahanan
- Pemantauan sirup dan minyak
- Pengukuran aliran gas & cairan
- Konsentrasi konten padat dapat ditentukan
Baca Selengkapnya : Definisi, Prinsip Kerja, Aplikasi Coriolis Mass Flow Meter
Thermal Mass Flow Sensor
Pada sensor jenis ini, pengukuran aliran dilakukan dengan memanfaatkan sifat termal fluida. Pada sensor ini, sejumlah panas tertentu akan diberikan ke pemanas yang terletak di dalam sensor.
Jadi ketika fluida mengalir, sebagian panas akan hilang dan jika aliran ditingkatkan maka panas yang hilang juga akan meningkat. Kehilangan panas ini akan diukur oleh alat pengukur suhu sensor.
Keuntungan dari pengukur aliran massa termal
- Pengukuran tidak terpengaruh oleh variasi tekanan
- Penurunan tekanan sangat rendah
- Lebih sedikit perawatan karena tidak ada bagian yang bergerak
- Pemasangannya sangat mudah
- Ekonomis
Batasan dari pengukur aliran massa termal
- Pengukuran akan dipengaruhi oleh kelembaban
- Sensitivitas kurang untuk aliran tinggi
- Jika ada variasi dalam komposisi gas maka perlu kalibrasi ulang
- Akurasi akan berkurang karena penumpukan sensor aliran
Aplikasi sensor aliran massa termal
- Pengukuran gas seperti nitrogen, hidrogen, helium
- Pengukuran gas murni
Baca Selengkapnya : Prinsip Kerja, Kelebihan, dan Aplikasi Thermal Mass Flow Meter
Differential Pressure Flow Sensor
Pada sensor aliran jenis ini, perbedaan tekanan aliran akibat konstruksi pipa akan dimanfaatkan untuk menentukan laju aliran. Berikut adalah jenis jenis dari differential pressure flow sensor :
Venturi Flow Meter
Jenis sensor ini adalah tabung yang memiliki struktur kerucut. Pengoperasian Differential pressure flow meter didasarkan pada prinsip Bernoulli yang menyatakan bahwa jika kecepatan fluida meningkat maka tekanan akan menurun dan sebaliknya.
Struktur tabungnya sedemikian rupa sehingga ada bagian konvergen dan juga bagian divergen. Jadi ketika fluida mengalir melalui bagian konvergen dari tabung maka fluida akan dipercepat dan selama proses ini, tekanan fluida akan turun. Bagian akhir dari bagian tabung diperluas dan pada bagian ini, aliran fluida hampir mendapatkan tekanan yang sebenarnya. Jadi hubungan kecepatan dan tekanan diperiksa dan menurut ini, kita dapat menentukan laju aliran.
Keuntungan dari venturi meter
- Akurasi yang baik
- Pemulihan kecepatan dan tekanan tinggi
- Dapat digunakan dengan cairan yang memiliki partikel padat kecil
- Pengulangan yang tinggi
- Lebih sedikit perawatan
Kerugian dari venturi meter
- Biaya pemasangan tinggi
- Cairan abrasif atau lengket akan mempengaruhi pengukuran
Aplikasi pengukur venturi
- Pengukuran cairan yang dapat dimampatkan dan tidak dapat dimampatkan
- Pengukuran aliran gas dan cairan
- Industri kimia
- Minyak dan gas
- Industri listrik
Baca Selengkapnya : Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi Venturi Flow Meter
Orifice Plate
Sensor aliran jenis ini memiliki struktur tipe cakram dan dipasang pada jalur lurus pipa. Pelat lubang akan dipasang tegak lurus dengan aliran fluida. Pelat ini akan memiliki lubang di tengahnya sehingga ketika fluida bersentuhan dengan pelat maka fluida akan mengalir melalui lubang dan kecepatan aliran akan meningkat dan tekanan akan berkurang.
Jadi ketika fluida mengalir di luar pelat orifice maka kecepatan aliran dan tekanan akan berubah. Hubungan antara penurunan tekanan dan kecepatan dapat diamati untuk menentukan laju aliran.
Keuntungan dari pelat lubang
- Ekonomis
- Perawatannya mudah
- Menghasilkan tekanan diferensial yang tinggi
- Dapat dengan mudah diganti
- Tidak ada bagian yang bergerak
- Akurasi tinggi
Kerugian dari pelat lubang
- Kehilangan tekanan permanen tinggi
- Tidak dapat digunakan dengan cairan kotor
- Diperlukan kalibrasi yang sering
- Pengukuran terpengaruh karena variasi densitas, viskositas, dll.
Aplikasi pelat orifice
- Transfer gas netral
- Pengukuran gas dan cairan
- Pemurnian
- Minyak dan gas
Baca Selengkapnya : Cara Kerja, Aplikasi, dan Keuntungan Orifice Flow Meter
Pitot Tube
Tabung pitot dapat dianggap sebagai probe yang memiliki dua bagian dan mampu merasakan tekanan statis dan dinamis. Sensor aliran jenis ini digunakan untuk pengukuran aliran yang tidak seragam, sehingga karena aliran yang tidak seragam, akan ada variasi tekanan dan kecepatan aliran. Probe akan dimasukkan ke dalam fluida, unit tumbukan dari flow meter ini terdiri dari tabung dengan salah satu ujungnya ditekuk dengan sudut siku-siku terhadap arah aliran. Bagian statis dari ujung tabung akan ditutup tetapi akan memiliki slot kecil yang dapat dilihat di sisi unit.
Tekanan statis akan diukur pada dinding saluran aliran dan tekanan dinamis atau tekanan tumbukan dihitung dari tekanan yang mengalir. Head kecepatan akan dikonversi menjadi tekanan tumbukan. Pengukuran aliran dilakukan dengan mengukur perbedaan antara tekanan statis dan dinamis. Kebanyakan tabung ini dipasang dengan mengelas kopling pada pipa dan setelah itu, probe akan dimasukkan melalui kopling.
Keuntungan dari tabung Pitot
- Pemasangannya mudah
- Tidak ada kehilangan tekanan
Kerugian dari tabung Pitot
- Tidak dapat digunakan dengan cairan kotor
- Tidak cocok untuk mengukur cairan yang lengket
- Sensitif terhadap gangguan di bagian hulu
- Akurasi rendah
Aplikasi
- Dapat digunakan untuk mengukur aliran yang tidak seragam
- Pengukuran kecepatan dan arah dalam studi pembakaran dan dalam pekerjaan perpindahan panas
- Ini digunakan untuk menentukan besarnya dan arah kecepatan gas
- Pengukuran kecepatan udara pesawat
Baca Selengkapnya : Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi Pitot Tube Flow Meter
Annubar Flow Meter
Pengoperasian Annubar mirip dengan tabung Pitot. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa Annubar memiliki lebih dari satu lubang pada ruang pengukur tekanan. Jadi, perangkat ini memiliki banyak lubang penginderaan kecepatan yang terkena aliran fluida. Jadi dari sini, tekanan statis dan dinamis dihitung dan perbedaan antara keduanya dapat dihitung untuk menentukan aliran fluida.
Keuntungan dari Annubar
- Instalasi mudah
- Penurunan tekanan rendah
- Perawatan yang rendah
- Akurasi tinggi
Kerugian dari Annubar
- Tidak dapat digunakan dengan cairan kental yang tinggi
- Pengukuran adalah satu titik
Aplikasi Annubar
- Digunakan untuk aliran cairan dan gas
- Dapat digunakan untuk aplikasi tekanan rendah dan tinggi
Baca Selengkapnya : Prinsip Kerja, Aplikasi, dan Kelebihan Annubar Flow Meter
Flow Nozzle
Ini adalah jenis lain dari sensor aliran tekanan diferensial dan dapat menangani laju aliran yang lebih tinggi daripada pelat lubang. Jenis pengukur aliran ini mirip dengan venturi tetapi tidak ada kerucut pemulihan. Pada dasarnya flow nozzle adalah pembatas aliran fluida dan memiliki bagian tenggorokan berbentuk silinder.
Keran tekanan diperlukan untuk mengukur perbedaan tekanan statis yang dibuat oleh nosel aliran, dan akan ditempatkan, di hulu dan hilir dalam pipa. Pengukur aliran jenis ini dapat digunakan untuk menentukan aliran cairan dengan padatan tersuspensi. Biaya dan ukuran meteran ini sangat kurang, kehilangan tekanan meteran ini sangat tinggi. Flow meter jenis ini digunakan ketika diperlukan kecepatan tinggi dan pemulihan tekanan.
Keuntungan dari nosel aliran
- Dapat digunakan untuk mendeteksi aliran tinggi
- Pengukuran cairan dengan partikel padat dimungkinkan
- Penurunan tekanan rendah daripada pelat lubang
Kerugian dari nosel aliran
- Tidak dapat digunakan dengan cairan kental
- Tidak boleh digunakan dengan cairan yang memiliki partikel lengket
- Lebih banyak perawatan
- Tidak dapat digunakan dengan pipa ukuran besar
Aplikasi nosel aliran
- Aliran uap bertekanan tinggi
- Aliran uap suhu tinggi
- Sebagian besar digunakan untuk pengukuran gas daripada cairan
- Ini digunakan dengan pemancar tekanan
- Ini digunakan dengan katup kontrol aliran
Baca Selengkapnya : Prinsip Kerja, Aplikasi, dan Kelebihan Flow Nozzle Flow Meter
Velocity Flow Sensor
Sensor aliran jenis ini akan mengukur kecepatan aliran melalui pipa. Jadi kecepatan fluida akan dikalikan dengan luas area yang dilalui fluida tersebut. Berikut adalah jenis jenis dari velocity flow meter :
Magnetic Flow Sensor
Pada sensor aliran jenis ini, medan magnet akan diterapkan pada pipa atau saluran yang alirannya akan diukur. Prinsip operasi dari sensor aliran ini didasarkan pada hukum Faraday, yang menyatakan bahwa ketika fluida konduktif melewati fluks magnetik maka akan tercipta GGL. Jadi ketika fluida konduktif melewati medan magnet maka akan timbul tegangan. Tegangan yang terbentuk akan sebanding dengan kecepatan aliran.
Keuntungan dari sensor aliran magnetik
- Tidak memiliki bagian yang bergerak dan juga tidak ada halangan cairan
- Penurunan tekanan sangat sedikit
- Pengukuran non-kontak
- Isolasi listrik yang baik dan tahan korosi
- Dapat digunakan dengan aliran yang sangat rendah
- Dapat digunakan untuk pengukuran aliran dua arah
- Pengukuran tidak akan terpengaruh oleh viskositas
Kekurangan dari sensor aliran magnetik
- Hanya cairan konduktif yang dapat diukur, kita tidak akan dapat mengukur gas dan hidrokarbon dengan ini
- Harga yang relatif mahal
Aplikasi sensor aliran magnetik
- Pengukuran bubur dan cairan kotor dapat dilakukan
- Dapat digunakan dengan asam, basa, air, dan juga untuk larutan berair
Baca Selengkapnya : Apa itu Electromagnetic Flow Meter?
Vortex Flow Sensor
Pada jenis pengukuran aliran ini, penghalang akan ditempatkan tegak lurus terhadap aliran. Ketika fluida melewati penghalang tersebut maka aliran akan terganggu dan vorteks akan terbentuk.
Frekuensi pelepasan pusaran ini dapat digunakan untuk menentukan kecepatan fluida. Sebagian besar transduser tekanan digunakan untuk mengukur vortisitas.
Keuntungan dari sensor aliran vortex
- Akurasi tinggi
- Tidak ada bagian yang bergerak sehingga lebih sedikit perawatan
- Dapat digunakan dengan cairan, gas, dan uap
- Penurunan tekanan sangat rendah
- Dapat digunakan dengan cairan dengan kepadatan berbeda
Kerugian dari sensor aliran vortex
- Tidak dapat digunakan dengan cairan yang kasar atau kotor
- Pengukuran akan terpengaruh jika kecepatan aliran rendah
- Untuk menciptakan vortisitas yang tepat, diperlukan jalur pipa lurus yang ditentukan untuk hulu dan hilir sensor
Aplikasi sensor aliran vortex
- Cairan kriogenik
- Air panas dan dingin
- Pengukuran kondensat
- Asam
- Pelarut
- Pengukuran uap
Baca Selengkapnya : Apa itu Vortex Flow Meter?
Volumetric Flow Sensor
Pengukuran aliran akan dilakukan dengan mengukur volume fluida yang mengalir melalui pipa. Berikut adalah beberapa jenis yang menggunakan metode volumetric flow sensor :
Positive Displacemenet Flow Sensor
Jenis sensor aliran ini digunakan untuk pengukuran gas dan cairan. Ada beberapa jenis sensor perpindahan positif seperti sensor dayung berputar, sensor piston berosilasi, sensor roda gigi oval, sensor baling-baling geser, dan sensor bi rotor.
Sebagian besar sensor perpindahan positif memiliki bagian yang bergerak, komponen mekanis sensor PD digerakkan karena energi dari aliran. Energi yang menggerakkan sensor akan menciptakan penurunan tekanan di saluran masuk dan keluar meteran.
Keuntungan dari sensor aliran perpindahan positif
- Dapat digunakan dengan cairan kental
- Jenis PD meter tertentu tidak memerlukan daya listrik untuk pengoperasiannya
- Daya jangkau yang baik
Kerugian dari sensor perpindahan positif
- Tidak dapat digunakan dengan cairan yang memiliki partikel tersuspensi
- Kemungkinan keausan mekanis tinggi karena bagian yang bergerak
- Kecepatan berlebih dapat merusak sensor
Aplikasi sensor aliran perpindahan positif
- Pengukuran cairan kental yang sangat rendah dan sangat tinggi
Baca Selengkapnya : Prinsip Kerja, dan Jenis Positive Displacement Flow Meter
Ultrasonic Flow Sensor
Pada sensor aliran jenis ini, gelombang suara akan digunakan untuk menentukan laju aliran. Ada tiga metode pengukuran dalam jenis sensor ini, yaitu metode pergeseran Doppler, metode sinar pembelok, dan metode waktu transit.
Pada gambar di atas, kita dapat melihat dua transduser yang ditempatkan pada arah yang berlawanan. Kedua transduser ini akan memancarkan gelombang suara satu sama lain dan waktu yang dibutuhkan untuk menerima kedua sinyal tersebut diukur untuk menentukan kecepatan fluida.
Metode pergeseran Doppler
Dalam metode ini, gelombang suara akan ditransmisikan melalui fluida dan gelombang ini akan dipantulkan dari fluida ke penerima di sensor aliran. Frekuensi gelombang suara yang diterima dapat diukur untuk menentukan laju aliran.
Metode sinar pembelok
Dalam metode ini, gelombang suara ditransmisikan pada sudut yang tepat terhadap aliran. Cairan akan membelokkan gelombang suara tersebut. Pembelokan ini dapat diukur untuk menentukan laju aliran.
Aliran waktu transit
Dalam metode ini, sinar diagonal akan ditransmisikan melintasi jalur aliran dan sinar ini akan ditransmisikan melawan aliran. Perjalanan suara melawan aliran akan lambat dan ini dapat diukur untuk menentukan laju aliran.
Keuntungan dari sensor aliran ultrasonik
- Tidak mengganggu
- Tidak ada penurunan tekanan
- Akurasi yang baik
- Jangkauan yang bagus
- Keandalan tinggi
Batasan dari sensor aliran ultrasonik
- Tidak dapat digunakan dengan cairan kotor
- Pipa lurus akan diperlukan untuk pengukuran aliran
- Jalur transmisi akan terpengaruh oleh atenuasi
Baca Selengkapnya : Apa itu Ultrasonic Flow Meter?
Bagaimana cara memilih sensor aliran untuk aplikasi kita?
- Ini harus dipilih sesuai dengan jenis cairan, seperti bersih atau kotor
- Sifat-sifat cairan harus dipertimbangkan seperti tekanan, densitas, viskositas, konduktivitas, suhu, penurunan tekanan, dll.
- Ini harus dipilih dengan mempertimbangkan kondisi pabrik, seperti ukuran pipa, jalur pipa lurus, penutup, dll.
- Sensor aliran harus dipilih sesuai dengan kinerja yang diperlukan seperti akurasi, pengulangan, stabilitas, dan kehilangan tekanan
- Persyaratan jangkauan
- Ruang instalasi
- Ini harus dipilih dengan mempertimbangkan aliran aliran seperti jika memiliki bahan korosif atau erosif
Apa yang bisa menjadi penyebab utama kesalahan pada pengukur aliran?
- Hal ini dapat disebabkan oleh variasi sifat fluida seperti densitas, viskositas, tekanan, dan suhu
- Orientasi meteran
- Gangguan aliran
Baca Juga : Komponen Dasar Sistem HVAC
Kesimpulan
Dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Definisi, Jenis, dan Perbedaan dari flow sensor” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
- Flow sensor adalah komponen yang mengukur aliran fluida seperti gas atau cairan. Sensor aliran menggunakan subsistem mekanis dan elektrik untuk mengukur perubahan atribut fisik fluida dan menghitung alirannya.
- Terdapat 2 Metode pengukuran aliran, yaitu : Langsung dan Tidak Langsung.
- Pengukuran Aliran Langsung di implementasikan pada : Sensor aliran turbin & Sensor Coriolis
- Pengukuran Aliran tidak langsung di implementasikan pada : Differential Pressure Flow Meter, Magneto inductive, Vortices frequency, Ultrasonic flow meter, Venturi meter, Orifice plate, Pitot tube, Annubar, Flow nozzle, Thermal mass flow meter, dan Positive displacement flow meter.
- Terdapat 5 Jenis dari flow sensor, yaitu :Â Inferential flow sensor, Differential pressure flow sensor, Velocity flow sensor, Volumetric flow sensor, dan Mass flow sensor
Referensi : automationforum.co
