Articles

Flow Meter Berdasarkan Tekanan

Flow Meter Berdasarkan Tekanan yang dimana semua massa membutuhkan gaya untuk berakselerasi (kita juga dapat memikirkan hal ini dalam hal massa yang menghasilkan gaya reaksi sebagai akibat dari percepatan). Hal ini secara kuantitatif dinyatakan oleh Hukum Gerak Kedua Newton:

Rumus Hukum Kedua Newton

Semua fluida memiliki massa, dan oleh karena itu membutuhkan gaya untuk berakselerasi seperti halnya massa padat. Jika kita mempertimbangkan sejumlah fluida yang terkurung di dalam pipa, dengan jumlah fluida yang memiliki massa yang sama dengan volumenya dikalikan dengan kerapatan massanya (dimana massa fluida per satuan volume), gaya yang diperlukan untuk mempercepat “sumbat” fluida tersebut akan dihitung sama seperti massa padat:

Ilustrasi Rumus Hukum Kedua Newton

Karena gaya akselerasi ini diterapkan pada area penampang sumbat fluida, kita bisa menyatakannya sebagai tekanan, definisi tekanan adalah gaya per satuan luas:

Gaya per satuan luas

Karena aturan aljabar mengharuskan kita membagi kedua sisi persamaan gaya dengan luas, maka kita akan mendapatkan pecahan volume per luas di sisi kanan persamaan. Pecahan ini memiliki arti fisis, karena kita tahu bahwa volume sebuah silinder dibagi dengan luas permukaan lingkarannya adalah panjang silinder tersebut:

pecahan volume per luas

Ketika kita menerapkan hal ini pada ilustrasi massa fluida, hal ini masuk akal: tekanan yang digambarkan oleh persamaan tersebut sebenarnya adalah penurunan tekanan diferensial dari satu sisi massa fluida ke sisi yang lain, dengan variabel panjang yang menggambarkan jarak antara port tekanan diferensial:

penurunan tekanan diferensial

Hal ini menunjukkan bahwa kita dapat mempercepat “sumbat” fluida dengan menerapkan perbedaan tekanan di sepanjang panjangnya. Jumlah tekanan yang kita terapkan akan berbanding lurus dengan densitas fluida dan laju percepatannya. Sebaliknya, kita dapat mengukur laju percepatan fluida dengan mengukur tekanan yang dikembangkan pada jarak yang dilalui fluida tersebut.

Kita dapat dengan mudah memaksa fluida untuk berakselerasi dengan mengubah jalur aliran alaminya. Perbedaan tekanan yang dihasilkan oleh percepatan ini secara tidak langsung akan menunjukkan tingkat percepatan. Karena percepatan yang kita lihat dari perubahan jalur aliran adalah fungsi langsung dari seberapa cepat fluida awalnya bergerak, maka percepatan (dan oleh karena itu penurunan tekanan) secara tidak langsung menunjukkan laju aliran fluida.

Baca Juga : Prinsip Kerja, Fungsi, dan Aplikasi Differential Pressure Flow Meter

Cara yang sangat umum untuk menyebabkan percepatan linier pada fluida yang bergerak adalah dengan melewatkan fluida melalui penyempitan di dalam pipa, sehingga meningkatkan kecepatannya (ingatlah bahwa definisi percepatan adalah perubahan kecepatan). Ilustrasi berikut ini menunjukkan beberapa perangkat yang digunakan untuk mempercepat fluida yang bergerak secara linier ketika ditempatkan dalam pipa, dengan pemancar tekanan diferensial yang terhubung untuk mengukur penurunan tekanan yang dihasilkan dari percepatan ini:

Ilustrasi Differential Pressure Flow Meter

Cara lain untuk mempercepat fluida adalah dengan memaksanya berbelok melalui sambungan pipa yang disebut elbow. Hal ini akan menghasilkan percepatan radial, menyebabkan perbedaan tekanan antara bagian luar dan dalam siku yang dapat diukur dengan pemancar tekanan diferensial:

Siku Pipa

Keran tekanan yang terletak di bagian luar belokan siku mencatat tekanan yang lebih besar daripada keran yang terletak di bagian dalam belokan siku, karena gaya inersia massa fluida yang “terlempar” ke bagian luar belokan saat berbelok.

Cara lain untuk menyebabkan perubahan kecepatan fluida adalah dengan memaksanya melambat dengan membuat sebagian fluida berhenti. Tekanan yang dihasilkan oleh perlambatan ini (disebut tekanan stagnasi) memberi tahu kita seberapa cepat alirannya semula. Beberapa perangkat yang bekerja berdasarkan prinsip ini ditampilkan di sini:

tekanan stagnasi

Subbab berikut dalam bab pengukuran aliran ini mengeksplorasi berbagai elemen penginderaan utama (PSE) yang digunakan untuk menghasilkan tekanan diferensial dalam aliran fluida yang bergerak.

Meskipun desainnya sangat berbeda, semuanya beroperasi dengan prinsip dasar yang sama: menyebabkan fluida berakselerasi atau melambat dengan memaksa perubahan pada jalur alirannya, dan dengan demikian menghasilkan perbedaan tekanan yang dapat diukur.  Subbagian berikut ini akan memperkenalkan alat yang disebut tabung venturi yang digunakan untuk mengukur laju aliran fluida, dan memperoleh hubungan matematis antara tekanan fluida dan laju aliran yang dimulai dari hukum kekekalan fisika dasar.

Baca Juga : Apa itu Differential Pressure Flow Meter?

Jenis Flow Meter Berdasarkan Tekanan

Orifice Plate Flow Meter

Orifice Plate Flow Meter biasanya digunakan dalam aplikasi cairan, gas, dan uap bersih. Ini tersedia untuk semua ukuran pipa tetapi sangat hemat biaya untuk mengukur aliran yang lebih besar (diameter lebih dari 6 “). Pelat orifice juga disetujui oleh banyak organisasi untuk transfer cairan dan gas.

Perhitungan pelat orifice yang digunakan saat ini masih berbeda satu sama lain, meskipun berbagai organisasi bekerja untuk mengadopsi persamaan aliran orifice yang diterima secara universal. Program ukuran pelat orifice biasanya memungkinkan pengguna untuk memilih persamaan aliran yang diinginkan.

Orifice Plate Flow Meter dapat dibuat dari bahan apa saja, meskipun baja tahan karat adalah yang paling umum. Ketebalan pelat yang digunakan (1/8-1/2 “) adalah fungsi dari ukuran garis, suhu proses, tekanan, dan tekanan diferensial. Pengukur aliran lubang tradisional adalah pelat melingkar tipis (dengan tab untuk penanganan dan data), dimasukkan ke dalam pipa di antara dua flensa penyatuan lubang. Metode pemasangan ini hemat biaya, tetapi memerlukan penghentian proses setiap kali pelat dilepas untuk pemeliharaan atau inspeksi. Sebaliknya, pemasangan lubang memungkinkan lubang dikeluarkan dari proses tanpa menurunkan tekanan saluran dan mematikan aliran. Pada alat kelengkapan seperti itu, pelat lubang universal, pelat bundar tanpa tab, digunakan.

Baca Selengkapnya : Cara Kerja, Aplikasi, dan Keuntungan Orifice Flow Meter

Venturi Flow Meter

Venturi flow meter tersedia dalam ukuran hingga 72″, dan dapat melewatkan 25 hingga 50% lebih banyak aliran daripada lubang dengan penurunan tekanan yang sama. Selain itu, total kehilangan head yang tidak dipulihkan jarang melebihi 10% dari d/p terukur. Biaya awal venturi meter tinggi, sehingga mereka terutama digunakan pada aliran yang lebih besar atau pada aplikasi aliran yang lebih sulit atau menuntut.

Venturis tidak sensitif terhadap efek profil kecepatan dan oleh karena itu membutuhkan lebih sedikit pipa lurus daripada lubang. Sifatnya yang berkontur, dikombinasikan dengan aksi gerusan sendiri dari aliran melalui tabung, membuat perangkat kebal terhadap korosi, erosi, dan penumpukan kerak internal. Terlepas dari biaya awal yang tinggi, total biaya kepemilikan masih dapat menguntungkan karena penghematan dalam biaya pemasangan dan biaya pengoperasian dan pemeliharaan.

Pengukur venturi Herschel klasik memiliki elemen aliran yang sangat panjang yang ditandai dengan saluran masuk yang meruncing dan saluran keluar yang menyimpang. Tekanan saluran masuk diukur di pintu masuk, dan tekanan statis di bagian tenggorokan. Keran tekanan dimasukkan ke dalam ruang annular yang umum, memberikan pembacaan tekanan rata-rata di seluruh keliling elemen. Venturi klasik terbatas dalam aplikasinya untuk cairan dan gas yang bersih dan tidak korosif.

Baca Selengkapnya : Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi Venturi Flow Meter

Pitot Tube Flow Meter

Meskipun pitot tube adalah salah satu sensor aliran yang paling sederhana, tabung ini digunakan dalam berbagai aplikasi pengukuran aliran seperti kecepatan udara dalam mobil balap dan jet tempur Angkatan Udara. Dalam aplikasi industri, tabung pitot digunakan untuk mengukur aliran udara dalam pipa, saluran, dan tumpukan, serta aliran cairan dalam pipa, bendung, dan saluran terbuka. Meskipun akurasi dan daya jangkau relatif rendah, tabung pitot sederhana, andal, murah, dan cocok untuk berbagai kondisi lingkungan, termasuk suhu yang sangat tinggi dan berbagai tekanan.

Tabung pitot adalah alternatif yang murah untuk pelat lubang. Akurasi berkisar antara 0,5% hingga 5% FS, yang sebanding dengan lubang. Kemampuan jangkauan alirannya sebesar 3:1 (beberapa beroperasi pada 4:1) juga mirip dengan kemampuan pelat orifice. Perbedaan utamanya adalah, sementara orifice mengukur aliran aliran penuh, tabung pitot mendeteksi kecepatan aliran hanya pada satu titik dalam aliran aliran. Keuntungan dari probe pitot yang ramping adalah dapat dimasukkan ke dalam pipa yang sudah ada dan bertekanan (disebut hot-tapping) tanpa perlu dimatikan.

Baca Selengkapnya : Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi Pitot Tube Flow Meter

Kesimpulan

dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Flow Meter Berdasarkan Tekanan” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

  • Flow Meter Berdasarkan Tekanan yang dimana semua massa membutuhkan gaya untuk berakselerasi (kita juga dapat memikirkan hal ini dalam hal massa yang menghasilkan gaya reaksi sebagai akibat dari percepatan). Hal ini secara kuantitatif dinyatakan oleh Hukum Gerak Kedua Newton
  • Beberapa Jenis Differential Pressure Flow Meter, yaitu: Orifice Plate Flow Meter, Venturi Flow Meter, dan Pitot Tube Flow Meter

Referensi : control.com

Naufal

a member of SEO Team at Wiratama Mitra Abadi. He loves to learn something new everyday.