Articles

Instrumen Aliran : Pemilihan, Prinsip Kerja, dan Aplikasi

Instrumen Aliran yang terdapat di pabrik penting untuk mengontrol proses dan untuk pemecahan masalah yang mungkin terjadi. Dalam beberapa kasus, perkiraan laju aliran dapat diterima untuk tujuan pengendalian sehingga instrumen yang relatif murah dapat diterima. Dalam situasi lain, diperlukan akurasi yang lebih tinggi yang akan membutuhkan biaya instrumen yang lebih canggih. Ada berbagai alat pengukur aliran yang tersedia tetapi tidak semuanya cocok untuk layanan pabrik asam.

Instrumen Aliran Berdasarkan Prinsip Kerjanya

Differential Pressure

Perangkat aliran yang menghasilkan sinyal tekanan diferensial, memiliki reputasi untuk akurasi, kesederhanaan, dan keandalan. Beberapa alat tekanan diferensial adalah pelat orifice, tabung venturi, nosel aliran, annubar, pengukur aliran baji, dll. Jenis yang paling umum ditemukan dalam aplikasi pabrik asam sulfat dijelaskan.

Annubars

Annubar menghasilkan sinyal tekanan diferensial (DP) sebanding dengan kuadrat laju aliran sesuai dengan teorema Bernoulli. Sinyal ini memiliki dua komponen; tekanan tinggi (PH) dan tekanan rendah (PL).

annubar tubes Flow Meter

Tekanan tinggi dihasilkan oleh dampak dari profil kecepatan pada sensor. Profil kecepatan menghasilkan profil tekanan tumbukan yang sesuai. Beberapa port penginderaan yang terletak di bagian depan sensor, rasakan profil tekanan tumbukan. Di dalam ruang bertekanan tinggi, tekanan kecepatan rata-rata dipertahankan oleh proporsionalitas diameter port penginderaan ke luas penampang ruang.

Profil kecepatan berlanjut di sekitar sensor dan menciptakan profil tekanan rendah. Profil tekanan rendah dirasakan oleh port, yang terletak di hilir dan berlawanan dengan port bertekanan tinggi. Bekerja dengan prinsip yang sama dengan sisi tekanan tinggi, tekanan rendah rata-rata dipertahankan di ruang tekanan rendah. Tekanan diferensial yang dihasilkan ditransmisikan melalui kepala instrumen ke pengukur aliran tekanan diferensial.

Baca Juga : Prinsip Kerja, Aplikasi, dan Kelebihan Annubar Flow Meter

Orifice Plates

Pelat orifice yang konsentris dan bertepi tajam adalah head meter diferensial yang paling sederhana dan paling murah. Pelat orifice menyempitkan aliran fluida untuk menghasilkan tekanan diferensial melintasi pelat. Hasilnya adalah tekanan tinggi di hulu dan tekanan rendah di hilir yang sebanding dengan kuadrat kecepatan aliran.

Kerugian dari pelat orifice adalah biasanya menghasilkan kehilangan tekanan keseluruhan yang lebih besar daripada perangkat tekanan diferensial lainnya. Keuntungan dari perangkat ini adalah biaya tidak meningkat secara signifikan dengan ukuran pipa.

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

Elbow Meters

Saat fluida melewati siku pipa, tekanan pada jari-jari luar siku meningkat karena gaya sentrifugal. Jika keran tekanan terletak di bagian luar dan dalam siku, pengukuran yang dapat direproduksi dapat dilakukan. Pengukur aliran siku tidak mahal dan tidak menimbulkan penghalang apa pun pada aliran cairan.

Magnetic Flow Meter

Prinsip kerja tabung aliran magnetik didasarkan pada hukum induksi elektromagnetik Faraday, yang menyatakan bahwa tegangan akan diinduksi dalam konduktor yang bergerak melalui medan magnet.

Hukum Faraday: E = kBDV

Besarnya tegangan induksi (E) berbanding lurus dengan kecepatan penghantar (V), lebar penghantar (D) dan kuat medan magnet (B).

Flowmag Electromagnetic Flowmeter

Kumparan medan yang ditempatkan pada sisi yang berlawanan dari tabung aliran menghasilkan medan magnet. Saat cairan proses konduktif bergerak melalui medan dengan kecepatan rata-rata V, elektroda merasakan tegangan induksi.

Flowmeter harus benar-benar dibanjiri setiap saat untuk mendapatkan pengukuran aliran yang akurat. Instalasi di pipa vertikal dimana aliran naik sangat ideal. Jika flowmeter dan pemipaan dikosongkan saat dimatikan, hal ini harus diberitahukan kepada vendor sehingga tindakan yang tepat dapat dilakukan untuk menghindari kerusakan pada flowmeter karena terlalu panas.

Baca Juga: Apa itu Electromagnetic Flow Meter?

Mass Flow Meter

Pengukur aliran massa sejati mengukur aliran massa secara langsung daripada aliran volumetrik dan kerapatan, lalu menghitung aliran massa dari dua nilai yang diukur.

Coriolis Meter

Meteran Coriolis menggunakan tabung berbentuk U yang tidak terhalang yang bergetar pada frekuensi alaminya saat cairan melewatinya. Tabung berputar sebagai akibat dari aliran fluida dan gerakan sudut tabung yang diciptakan oleh getaran.

Rheonik RHM160 Coriolis Mass Flow Meter

Sensor mengukur jumlah putaran dan ini sebanding dengan laju aliran massa melalui pipa. Coriolis meter beroperasi secara independen dari densitas cairan, tekanan, dan viskositas.

Baca Juga : Apa itu Coriolis Flow Meter?

Thermal Meters

Termal meter umumnya diterapkan pada aliran gas hanya di mana perpindahan panas ke dan dari aliran tersebut merupakan elemen biasa dari proses metering. Mengukur transfer panas memasok data dari mana laju aliran massa dapat dihitung. Termal meter beroperasi secara independen dari kepadatan, tekanan dan viskositas.

Baca Juga : Apa itu Thermal Mass Flow Meter?

Variable Area Flow Meter

Perangkat area variabel, lebih dikenal sebagai rotameter, biasanya dibuat dari tabung kaca runcing yang diposisikan secara vertikal dalam aliran fluida. Aliran yang ukurannya sama dengan dasar tabung gelas naik ke atas dalam kaitannya dengan jumlah aliran.

Karena diameter tabung lebih besar di bagian atas kaca daripada di bagian bawah, pelampung berada pada titik di mana perbedaan tekanan antara permukaan atas dan bawah menyeimbangkan berat pelampung. Dalam kebanyakan kasus, laju aliran dibaca langsung dari skala yang tertulis di tabung aliran tetapi rotameter transmisi tersedia.

Baca Juga : Apa itu Variable Area Flow Meter?

Ultrasonics Flow Meter

Ultrasonic Flow Meter menggunakan gelombang suara untuk menentukan laju aliran cairan. Pulsa dari transduser piezoelektrik bergerak melalui fluida yang bergerak dengan kecepatan suara dan memberikan indikasi kecepatan fluida. Dua metode berbeda saat ini digunakan untuk menetapkan pengukuran kecepatan ini; waktu transit dan metode Doppler.

Flowma Flowmasonic WUF 620 CF Clamp On Ultrasonic Flow Meter

Meteran ultrasonik memiliki beberapa keunggulan, termasuk kebebasan dari penghalang di dalam pipa dan sensitivitas biaya yang dapat diabaikan sehubungan dengan diameter pipa. Namun, kinerjanya sensitif terhadap kondisi aliran.

Baca Juga : Apa itu Ultrasonic Flow Meter?

Transit-time

Metode waktu transit menggunakan dua transduser berlawanan yang dipasang pada sudut 45 derajat ke arah aliran. Kecepatan suara dari transduser hulu ke transduser hilir mewakili kecepatan suara yang melekat ditambah kontribusi dari kecepatan fluida.

Pengukuran simultan diambil dalam arah yang berlawanan yang mewakili kecepatan suara dikurangi kecepatan fluida. Selisih antara kedua nilai ini mewakili kecepatan fluida yang berbanding lurus dengan laju aliran.

Metode ini bekerja dengan baik di mana fluida bebas dari gas atau padatan yang terbawa yang dapat menyebarkan gelombang suara yang berjalan di antara transduser.

Baca Juga : Kelebihan dan Kekurangan Transit Time Flow Meter

Doppler

Meteran ultrasonik jenis ini menggunakan dua transduser yang dipasang dalam wadah yang sama di satu sisi pipa. Gelombang suara ultrasonik frekuensi konstan ditransmisikan ke dalam cairan oleh satu transduser. Padatan atau gelembung di dalam cairan memantulkan suara kembali ke elemen penerima.

Prinsip Doppler menyatakan bahwa akan terjadi pergeseran frekuensi atau panjang gelombang semu ketika terjadi gerak relatif antara pemancar dan penerima. Dalam flow meter Doppler, gerakan relatif dari benda pemantul yang tersuspensi di dalam fluida cenderung memampatkan suara menjadi panjang gelombang yang lebih pendek (frekuensi tinggi).

Frekuensi baru yang diukur pada elemen penerima ini secara elektronik dibandingkan dengan frekuensi yang dipancarkan untuk memberikan perbedaan frekuensi yang berbanding lurus dengan kecepatan aliran dalam pipa. Berbeda dengan metode waktu transit, meteran ultrasonik Doppler membutuhkan gas entrained atau padatan tersuspensi di dalam aliran agar berfungsi dengan benar.

Baca Juga : Kelebihan dan Kekurangan Doppler Flow Meter

Perbandingan Instrumen Aliran

Instrumen Akurasi Instalasi
Annubar ± 1% selama turndown aliran lebih besar dari 10 banding 1, terlepas dari bilangan Reynold.

± 0,1% pengulangan

7 PDU

3 PD

(gangguan aliran siku tunggal)

Orifice Plate ± 2-4% dari skala penuh 10-30 PDU

4-8 PDD

(tergantung pada gangguan aliran dan orifice b ratio)

Coriolis ± 0.2% dari tingkat Tidak ada persyaratan untuk diameter pipa hulu dan hilir
Magnetic ± 0.5% dari tingkat 5 PDU

3 PD

Butterfly valve tidak direkomendasikan langsung ke hulu atau hilir

Elbow ± 5-10% dari skala penuh 30 PDU
Thermal ± 2% dari skala penuh Tidak ada persyaratan untuk diameter pipa hulu atau hilir
Variable Area ± 2% dari skala penuh Tidak ada persyaratan untuk diameter pipa hulu atau hilir
Ultrasonic Transit-Time: ± 1%
Doppler: ± 3%
5-30 PDU

Aplikasi Instrumen Aliran

Berikut ini adalah daftar layanan instalasi asam tipikal untuk flow meter dan instrumen yang direkomendasikan untuk mengukur aliran.

Aplikasi Instrumen Catatan
Sulphuric Acid Magnetic Gunakan jika pengukuran laju aliran yang akurat diperlukan. Keuntungannya adalah tidak ada kerugian tekanan tambahan yang terjadi. Pengukur aliran magnetik tipe probe tidak boleh digunakan. Ini digantikan oleh tipe flowtube.
Orifice Dapat digunakan di mana akurasi tidak penting (yaitu untuk fungsi alarm atau interlock). Penurunan tekanan tambahan diperkenalkan ke sistem. Bahan konstruksi biasanya Lewmet (Lewis Pumps).
Ultrasonic Digunakan terutama sebagai alat diagnostik untuk situasi di mana flowmeter belum dipasang. Hanya cocok untuk pengukuran aliran cairan.
Elbow Dapat digunakan di mana akurasi tidak penting (yaitu untuk fungsi alarm atau interlock). Tidak menyebabkan penurunan tekanan tambahan ke sistem.
Liquid Sulphur Wedge Terbukti handal dan akurat. Segel diafragma dan jaket uap khusus diperlukan.
Liquid SO2 Coriolis Cocok untuk digunakan dalam perdagangan (yaitu penimbangan untuk tujuan penjualan)
Gas Proses Annubar Digunakan untuk mengukur aliran di saluran masuk pabrik, pelepasan blower, dan tumpukan. Rawan tersumbat jika tidak dirawat dengan baik.
Thermal Harus dipertimbangkan sebagai pengganti annubar di lokasi di mana annubar terus terpasang.
Air Annubar Digunakan di mana akurasi diperlukan.
Orifice Dapat digunakan di mana akurasi tidak penting (yaitu untuk fungsi alarm atau interlock). Penurunan tekanan tambahan diperkenalkan ke sistem.
Rotameters Untuk laju aliran kecil, seperti pengenceran asam atau layanan air make-up.
Uap Orifice Digunakan dalam layanan uap jenuh atau super panas. Biasanya, digunakan sebagai bagian dari kontrol level multi-titik untuk level drum uap.

Kesimpulan

Pada artikel yang sudah kami paparkan diatas, yaitu “Instrumen Aliran : Pemilihan, Prinsip Kerja, dan Aplikasi” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

  • Instrumen Aliran diperlukan untuk mengontrol proses dan untuk pemecahan masalah yang mungkin terjadi. Dalam beberapa kasus, perkiraan laju aliran dapat diterima untuk tujuan pengendalian sehingga instrumen yang relatif murah dapat diterima.
  • Instrumen Aliran menurut prinsip kerjanya : Differential Pressure, Orifice Plates, Elbow meters, Magnetic Flow Meter, Mass Flow Meter, Coriolis Meter, Thermal Meter, Variable Area Flow Meter, Ultrasonic Flow Meter.

Sumber : Instrumentationtools.com

Naufal

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