Pengukuran gas dan cairan dalam berbagai proses industri, mulai dari industri kimia hingga pemrosesan makanan dan pemantauan emisi gas rumah kaca, cairan dan gas memainkan peran penting. Oleh karena itu, produsen dan konsumen di berbagai sektor mengandalkan teknik pengukuran yang akurat. Selain itu, penggunaan hidrogen sebagai sumber energi alternatif meningkatkan permintaan akan solusi teknis yang sangat presisi.
Baca Juga : Teknologi di Balik Thermal Mass Flow Controllers
Tantangan dalam Pengukuran Gas dan Cairan
Pengukuran cairan dan gas yang akurat menuntut pemahaman yang mendalam tentang prinsip-prinsip fisika yang mendasari proses-proses ini.
Pengukuran Gas dan Cairan.
Metode pengukuran mekanis dan elektronik harus memperhitungkan sifat-sifat ini, memberikan hasil dengan akurasi yang berbeda-beda berdasarkan metodenya. Khususnya dalam pengukuran tekanan dan aliran, prinsip-prinsip mekanika fluida tertentu juga harus dipertimbangkan. Teknologi pengukuran menghadapi tantangan seperti:
- Keausan dan Kerusakan Karena Media yang Diukur: Sifat kimiawi cairan atau gas yang agresif dapat memengaruhi masa pakai alat pengukur.
- Potensi Sumber Kesalahan: Faktor lingkungan seperti suhu dan kelembapan, selain keakuratan yang melekat pada metode pengukuran, dapat memengaruhi hasil.
- Viskositas: Viskositas cairan, yang mengindikasikan ketebalannya, dapat menjadi hal yang krusial untuk pengukuran aliran.
- Perlindungan Ledakan: Tindakan pencegahan keselamatan sangat penting saat beroperasi di lingkungan yang mengandung gas, uap, atau cairan yang mudah terbakar. Perangkat tahan ledakan dirancang khusus untuk digunakan di area berbahaya, mencegah percikan api atau permukaan yang dipanaskan agar tidak langsung menyentuh media.
Baca Juga : Kompensasi suhu dan tekanan pada flow meter
Flow Measurement
Proses pemantauan memerlukan pengukuran laju aliran selama periode waktu tertentu. Pengguna memiliki akses ke berbagai metode pengukuran, masing-masing dengan kelebihan dan kekurangan yang berbeda.
Pada dasarnya, metode pengukuran mekanis dan elektronik dapat dibedakan. Pengukur aliran elektronik mengukur aliran cairan atau gas secara elektronik dan menampilkan hasilnya pada layar digital. Mereka dapat menggunakan berbagai prinsip seperti pengukuran ultrasonik atau elektromagnetik. Dibandingkan dengan perangkat mekanis, pengukur aliran elektronik menawarkan akurasi tinggi dan mencakup rentang pengukuran yang lebih luas.
Pengukur aliran mekanis, di sisi lain, didasarkan pada prinsip tekanan diferensial dengan menggunakan pelat lubang, nosel / tabung Venturi, katup throttle, atau nosel aliran. Pengukur ini sangat kuat dan tidak bergantung pada catu daya, sehingga ideal untuk lingkungan yang menantang dengan suhu tinggi atau media korosif.
Untuk cairan konduktif listrik, pengukuran aliran elektromagnetik cocok digunakan. Alat ini menggunakan medan magnet lemah yang dihasilkan tegak lurus terhadap arah aliran untuk mengukur tegangan yang diinduksi. Hal ini menjadi dasar untuk perhitungan laju aliran volumetrik yang akurat.
Varian lain termasuk pengukuran aliran Coriolis dan ultrasonik. Pakar teknologi pengukuran seperti WIKA menawarkan portofolio yang komprehensif, memungkinkan bisnis untuk memilih teknologi yang paling sesuai untuk aplikasi mereka. Rangkaian produk ini mencakup produk seperti elemen aliran primer, sakelar aliran, dan sensor aliran udara.
Pengukuran Aliran sebagai Dasar untuk Transisi Energi
- Produksi dan Penyimpanan Hidrogen: Teknologi pengukuran yang sensitif memonitor dan mengontrol produksi, distribusi, dan penyimpanan dalam kondisi ekstrem, bertahan pada suhu -235 °C.
- Penangkapan dan Penyimpanan Karbon Dioksida: Dalam penangkapan dan penyimpanan karbon dioksida, pengukuran aliran memastikan penyimpanan karbon dioksida yang aman dan efektif dalam formasi geologi.
Baca Juga : Perbedaan antara Arus Gas Aktual, Standar, dan Normal
Level Measurement
Menentukan level media dalam tangki adalah aplikasi klasik untuk pengukuran level. Saat menangani cairan, pengukuran level sangat diperlukan. Metode seperti teknik rantai buluh, pengukuran level magnetostriktif, atau pengukuran level hidrostatik cocok untuk pengukuran level kontinu. Pelampung, probe level, atau sensor level digunakan dalam metode-metode ini.
Namun, untuk mengukur level batas, sakelar batas level digunakan. Selain itu, metode yang telah terbukti dalam pengukuran level adalah pengukuran level kapasitif. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, teknologi pengukuran ultrasonik semakin penting, karena memungkinkan pengukuran non-kontak dan cocok untuk berbagai media.
Baca Juga : Prinsip Pemilihan Instrumen
Pressure Measurement
Pemantauan dan kontrol proses industri bergantung pada pemantauan kondisi tekanan yang tepat dalam wadah cairan dan gas. Bahkan dalam sistem tertutup, kehilangan tekanan harus segera dideteksi untuk memastikan kualitas dan keamanan proses yang diinginkan.
Pengukuran tekanan dibedakan antara metode mekanis dan elektronik. Pengukuran tekanan mekanis menggunakan alat pengukur dengan tabung bourdon, kapsul, atau diafragma sebagai elemen penginderaan. Tekanan diukur melalui deformasi elastis elemen penginderaan yang sebanding dengan tekanan, yang kemudian dibaca langsung dari skala dengan penunjuk yang dioperasikan secara mekanis.
Untuk situasi yang membutuhkan pengaturan yang lebih presisi atau otomatis, sensor tekanan ikut berperan. Sensor ini mengubah tekanan menjadi sinyal listrik, yang diproses secara digital dan digunakan untuk memantau tekanan dan perubahan tekanan.
Di sisi lain, dalam pengukuran tekanan elektronik, metode resistif, piezoresistif, kapasitif, dan piezoelektrik adalah hal yang umum. Metode resistif dan piezoresistif menggunakan perubahan resistansi yang bergantung pada tekanan untuk pengukuran, sedangkan pengukuran tekanan kapasitif bergantung pada perubahan jarak antara dua pelat konduktif listrik paralel.
Pengukuran tekanan piezoelektrik memanfaatkan fenomena fisik di mana bahan tertentu seperti kuarsa atau piezoceramic memancarkan muatan listrik saat berubah bentuk secara mekanis, sehingga memungkinkan pengukurannya.
Baca Juga : Flow Rate Sensor untuk Pengukuran dalam Sistem Fluida
Temperature Measurement
Selain tekanan, aliran, dan level, suhu merupakan salah satu parameter yang paling penting dalam banyak proses.
Perangkat Pengukuran Suhu Mekanis:
- Pengukuran berdasarkan pemuaian bahan yang bergantung pada suhu, misalnya termometer tegangan, termometer yang digerakkan oleh gas, termometer bimetal.
Perangkat Pengukuran Suhu Elektronik:
- Pengukuran menggunakan sensor yang mengubah suhu menjadi sinyal listrik, misalnya termokopel, termometer resistansi (RTD), teknologi inframerah. Pada RTD, sensor terbuat dari bahan yang resistansinya berubah dengan suhu.
- Termokopel, di sisi lain, mengeksploitasi sifat konduktif dari dua logam atau paduan yang berbeda. Kawat termokopel mengukur perbedaan suhu antara persimpangan melalui tegangan listrik yang diterapkan
Perangkat Pengukuran Suhu Mekatronik:
- Termometer Mekanik dengan kontak sakelar listrik terintegrasi yang memicu proses peralihan pada nilai pengukuran tertentu, misalnya termometer bimetal dengan sinyal keluaran listrik, termometer yang digerakkan oleh gas dengan sinyal keluaran listrik, termometer bimetal dengan kontak sakelar.
Baca Juga : Flow Meter Berdasarkan Tekanan
Metode Pengukuran Invasif vs Non-Invasif
Dalam pengukuran cairan dan gas, metode invasif dan non-invasif adalah hal yang umum dilakukan, tergantung lokasi dan media yang digunakan. Metode invasif melibatkan interaksi langsung dengan media, sedangkan metode non-invasif tidak bersentuhan dengan unit sensor, sehingga menghindari potensi kontaminasi atau pengaruh pada hasil pengujian oleh sensor. Metode optik adalah contoh teknik pengukuran non-invasif.
Baca Juga : Apa yang dimaksud dengan Cavitation dan Flashing?
Kriteria untuk Memilih Metode Pengukuran yang Tepat
Metode pengukuran yang optimal terutama bergantung pada kasus aplikasi yang spesifik. Secara umum, alternatif yang ada dapat dikategorikan ke dalam metode invasif dan non-invasif, serta metode mekanis dan elektronik. Kriteria berikut ini harus dipertimbangkan ketika memilih teknologi pengukuran:
- Akurasi Pengukuran: Akurasi rentang pengukuran harus sesuai dengan persyaratan aplikasi.
- Media yang diukur: Verifikasi apakah alat pengukur sesuai untuk jenis media (cairan atau gas) dan sifat kimianya.
- Kondisi Lingkungan: Pertimbangkan kondisi lingkungan tempat perangkat akan digunakan, termasuk suhu, tekanan, dan potensi interaksi dengan bahan kimia.
- Anggaran: Anggaran untuk perangkat pengukur dan pemeliharaannya harus mempengaruhi keputusan.
- Sertifikasi dan Standar: Banyak industri dan aplikasi memiliki sertifikasi dan persyaratan standar khusus. Metode pengukuran yang dipilih harus sesuai dengan peraturan dan standar kualitas yang berlaku.
- Konektivitas: Untuk mengintegrasikan dengan sistem kontrol, biasanya diperlukan sinyal tertentu, yang dapat berupa tegangan analog atau sinyal arus atau sinyal digital, tergantung pada sistem. Teknologi sensor harus menyediakan jenis output sinyal yang diperlukan.
Baca Juga: Hal yang perlu anda ketahui tentang flow meter
Kesimpulan
dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Pengukuran Gas dan Cairan: Proses dan Solusi untuk Sektor Industri” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
- Pengukuran gas dan cairan dalam berbagai proses industri, mulai dari industri kimia hingga pemrosesan makanan dan pemantauan emisi gas rumah kaca, cairan dan gas memainkan peran penting. Oleh karena itu, produsen dan konsumen di berbagai sektor mengandalkan teknik pengukuran yang akurat. Selain itu, penggunaan hidrogen sebagai sumber energi alternatif meningkatkan permintaan akan solusi teknis yang sangat presisi.
- Disetiap pengukuran memiliki tantangannya masing masing, seperti : flow measurement, pressure measurement, temperature measurement, dan level measurement.
- Dalam pengukuran cairan dan gas, metode invasif dan non-invasif adalah hal yang umum dilakukan, tergantung lokasi dan media yang digunakan. Metode invasif melibatkan interaksi langsung dengan media, sedangkan metode non-invasif tidak bersentuhan dengan unit sensor, sehingga menghindari potensi kontaminasi atau pengaruh pada hasil pengujian oleh sensor. Metode optik adalah contoh teknik pengukuran non-invasif.
Referensi : Instrumentationtools.com
