Velocity Flow Meter adalah flow meter yang mendapatkan parameter aliran dengan cara mengukur secara langsung laju aliran pipa penuh pada bagian pipa yang tertutup. Laju aliran dapat dihitung dengan mengukur kecepatan aliran dengan menggunakan pengukur aliran kecepatan. Pengukur aliran kecepatan terutama mencakup electromagnetic, ultrasonic, turbine, vortex, precessing vortex, rotor, dan lainnya.
Definisi Velocity Flow Meter
Velocity Flow Meter merupakan hukum kontinuitas untuk fluida menyatakan bahwa hasil kali kerapatan massa (ρ), luas penampang pipa (A) dan kecepatan rata-rata (v) harus tetap konstan melalui panjang pipa yang kontinu:
Jika massa jenis fluida tidak berubah saat mengalir melalui pipa (asumsi yang sangat baik untuk cairan), kita dapat menyederhanakan Hukum Kontinuitas dengan menghilangkan istilah massa jenis dari persamaan:
Hasil kali antara luas penampang pipa dan kecepatan fluida rata-rata adalah laju aliran volumetrik fluida melalui pipa (Q = Av). Hal ini menunjukkan bahwa kecepatan fluida akan berbanding lurus dengan laju aliran volumetrik dengan luas penampang yang diketahui dan densitas yang konstan untuk aliran fluida. Oleh karena itu, perangkat apa pun yang dapat mengukur kecepatan fluida secara langsung dapat menyimpulkan laju aliran volumetrik fluida dalam pipa. Ini adalah dasar untuk desain pengukur aliran berbasis kecepatan.
Laju aliran dapat dihitung dengan mengukur kecepatan aliran dengan menggunakan pengukur aliran kecepatan. Pengukur aliran ini digunakan secara luas karena mereka akan memberikan pengukuran kecepatan fluida yang tepat. Pengukur aliran kecepatan sangat sensitif terhadap kondisi aliran. Pengoperasian pengukur aliran ini bergantung pada kecepatan aliran yang konstan sehingga jika aliran tidak konstan maka pengukur aliran kecepatan tidak akan memberikan pengukuran yang tepat.
Jenis Velocity Flow Meter
Electromagnetic Flow Meter
Electromagnetic Flow Meter beroperasi berdasarkan hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik yang menyatakan bahwa tegangan diinduksi ketika konduktor bergerak melalui medan magnet. Cairan berfungsi sebagai konduktor dan medan magnet dibuat oleh kumparan berenergi di luar tabung aliran. Pengukur aliran elektromagnetik hanya dapat digunakan untuk cairan konduktif listrik, seperti air. Mereka tidak dapat mengukur air terionisasi atau sebagian besar cairan berbasis hidrokarbon. Tegangan output yang dihasilkan oleh induksi elektromagnetik berbanding lurus dengan laju aliran. Elektroda yang dipasang di dinding pipa mendeteksi tegangan yang diukur oleh elemen sekunder.
Pengukur aliran elektromagnetik tidak memiliki bagian yang bergerak. Mereka dipilih karena kemampuannya untuk mengukur cairan dan bubur yang sulit dan korosif dengan bagian tetesan bertekanan sangat rendah dan ideal untuk aplikasi air limbah atau cairan kotor apa pun yang bersifat konduktif secara elektrik. Sebagian besar pengukur yang ditawarkan memiliki akurasi antara 0,3 hingga 1% pembacaan.
Ultrasonic Flow Meter
Efek gerakan pada sumber suara, relatif terhadap pergeseran frekuensi suara, pertama kali diamati dan dijelaskan oleh Christian Johann Doppler. Aplikasi praktis untuk pengukuran aliran dibuat dengan mengirimkan semburan gelombang suara melalui pipa berisi cairan. Pengukuran aliran didasarkan pada prinsip bahwa gelombang suara yang bergerak searah dengan aliran fluida akan bergerak lebih cepat daripada gelombang suara yang bergerak berlawanan dengan aliran fluida. Pada kecepatan nol, diferensial waktu transit atau delta T adalah nol. Karena sinyal ultrasonik dapat menembus material padat, transduser dapat dipasang di bagian luar pipa. Pengukur aliran ultrasonik menggunakan salah satu dari dua prinsip ini; Efek Doppler, atau pengukuran Waktu Penerbangan.
Ultrasonic Flow Meter menggunakan gelombang suara frekuensi sangat tinggi untuk mengukur kecepatan partikel dalam fluida proses atau waktu yang dibutuhkan gelombang suara untuk melewati fluida.
Metode Aliran Efek Doppler mengharuskan adanya partikel yang memantul di dalam fluida. Metode ini tidak cocok untuk cairan jernih. Karena kinerja pengukur aliran Doppler sangat bergantung pada sifat fisik fluida, seperti konduktivitas sonik, kerapatan partikel, dan profil aliran, metode ini hanya cocok untuk aplikasi yang tidak memerlukan akurasi tinggi.
Pengukur Aliran Ultrasonik Waktu Penerbangan mengukur waktu perjalanan suara antara pemancar dan penerima. Metode ini tidak bergantung pada partikel dalam fluida. Dua transceiver terletak di setiap sisi pipa. Pemancar mengirimkan gelombang ultrasonik yang berdenyut dalam frekuensi yang telah ditentukan dari satu sisi ke sisi lainnya. Perbedaan frekuensi sebanding dengan kecepatan fluida rata-rata.
Pengukur aliran ultrasonik dipilih karena jalur alirannya yang jelas, penurunan tekanan rendah, ketahanan terhadap korosi, dan konsumsi daya yang relatif rendah (dibandingkan dengan pengukur aliran Magnetik). Akurasi tipikal adalah sekitar 1% dari laju aliran, meskipun pengukur ultrasonik multi-balok dapat menawarkan tingkat akurasi yang lebih tinggi. Pengukur aliran ultrasonik penjepit atau baut tersedia dengan harga yang sangat ekonomis. Gaya sebaris biasanya berkisar antara seribu hingga lima ribu dolar.
Pengoperasian pengukur aliran ultrasonik yang andal membutuhkan suara frekuensi tinggi yang ditransmisikan melalui pipa. Bubur cair dengan padatan berlebih atau dengan gas yang masuk dapat menghalangi sinyal ultrasonik. Pengukur aliran ultrasonik tidak direkomendasikan untuk lumpur primer, cairan campuran, lumpur yang dicerna secara aerobik, lumpur yang mengental flotasi udara terlarut dan fase cairnya, lumpur septik dan lumpur karbon aktif.
Turbine Flow Meter
Turbine Flow Meter adalah baling-baling baling-baling yang berputar di dalam pipa saat fluida bergerak melaluinya. Ada banyak desain manufaktur yang berbeda dari pengukur aliran turbin, tetapi secara umum, semuanya didasarkan pada prinsip sederhana yang sama. Gerakan bilah turbin dirasakan oleh pick-up magnetik dan pulsa listrik dihasilkan. Jumlah pulsa listrik yang dihitung untuk periode waktu tertentu berbanding lurus dengan volume aliran. Untuk mencapai hasil yang dapat diulang, aliran cairan harus sepenuhnya berkembang dan stabil di seluruh penampang pipa. Untuk mencapai profil yang stabil ini, beberapa diameter pipa lurus pada saluran masuk dan saluran keluar diperlukan untuk mencapai pengukuran yang akurat. Pipa ini dapat digunakan untuk cairan bersih dengan viskositas hingga 50 centistokes. Rasio turndown dapat mencapai 100:1 jika pengukur turbin dikalibrasi untuk fluida tunggal dan digunakan pada kondisi konstan. Mayoritas pengukur turbin memiliki akurasi pembacaan 0,5% hingga 1,5%.
Pengukur aliran roda dayung adalah perangkat hemat biaya yang biasanya digunakan untuk air atau cairan seperti air. Pengukur ini, seperti pengukur turbin, memerlukan beberapa diameter pipa dari pipa lurus pada saluran masuk dan saluran keluar. Kompatibilitas bahan kimia harus diverifikasi ketika tidak menggunakan air. Rotor dari sensor kincir air tegak lurus terhadap aliran dan hanya menyentuh penampang aliran yang terbatas. Akurasi biasanya 1 hingga 3% dari skala penuh. Akurasi yang diukur terhadap rentang penuh perangkat akan berlipat ganda pada 50% skala penuh dan tiga kali lipat pada 33% skala penuh. Perhatian harus digunakan ketika mengukur dengan perangkat yang menyatakan “akurasi skala penuh” dan bukan “akurasi pembacaan”.
Paddlewheel Flow Meter
Paddlewheel Flow Meter adalah perangkat hemat biaya yang biasanya digunakan untuk air atau cairan seperti air. Pengukur ini, seperti pengukur turbin, memerlukan beberapa diameter pipa lurus pada saluran masuk dan saluran keluar. Kompatibilitas bahan kimia harus diverifikasi ketika tidak menggunakan air. Rotor dari sensor kincir air tegak lurus terhadap aliran dan hanya menyentuh penampang aliran yang terbatas. Harga biasanya berkisar antara $100 hingga $600. Akurasi biasanya 1 hingga 3% dari skala penuh. Akurasi yang diukur terhadap rentang penuh perangkat akan berlipat ganda pada 50% skala penuh dan tiga kali lipat pada 33% skala penuh. Perhatian harus digunakan saat mengukur dengan perangkat yang menyatakan “akurasi skala penuh” sebagai lawan dari “akurasi pembacaan”.
Baca Juga : Definisi, Jenis, dan Aplikasi Digital Flow Meter
Vortex Flow Meter
Vortex Flow Meter memanfaatkan fenomena alam yang terjadi ketika cairan mengalir di sekitar objek gertakan. Pusaran atau pusaran dilepaskan secara bergantian di bagian hilir objek. Frekuensi pelepasan pusaran berbanding lurus dengan kecepatan cairan yang mengalir melewati objek gertakan. Tiga komponen yang diperlukan dari pengukur aliran vortex adalah badan gertakan yang dipasang di lubang pengukur aliran, sensor untuk mendeteksi keberadaan pusaran dan menghasilkan impuls listrik, dan sirkuit penguatan sinyal. Keuntungan utama pengukur vortex adalah sensitivitasnya yang rendah terhadap variasi kondisi proses dan keausan yang rendah dibandingkan dengan pengukur lubang atau turbin. Selain itu, biaya awal dan perawatannya juga rendah. Performa dengan bubur atau cairan dengan viskositas tinggi buruk. Digunakan dalam aplikasi gas dan cairan, pengukur aliran Vortex banyak digunakan dalam aplikasi pengukuran uap. Mayoritas pengukur aliran Vortex berharga $ 1.000 hingga $ 3.000. Akurasi biasanya berkisar antara 0,5% hingga 1,0% dari pembacaan.
Target Flow Meter
Target Flow Meter merasakan dan mengukur gaya yang disebabkan oleh cairan yang berdampak pada target atau disk yang tersuspensi dalam aliran cairan. Indikasi langsung dari laju aliran cairan dicapai dengan mengukur gaya yang diberikan pada target. Dalam bentuknya yang paling sederhana, pengukur hanya terdiri dari pelat berengsel dan berayun yang bergerak ke luar, bersama dengan aliran cairan. Dalam kasus seperti itu, perangkat ini berfungsi sebagai indikator aliran. Versi yang lebih canggih menggunakan elemen penginderaan transduser gaya tingkat rendah yang presisi. Gaya pada target yang disebabkan oleh aliran cairan dirasakan oleh pengukur regangan. Pengukur target berguna untuk mengukur aliran cairan kotor atau korosif. Alat ini relatif murah dan menawarkan rentang aliran 10:1 dengan akurasi 0,5% hingga 1,0% dari skala penuh.
Baca Juga : Pengertian dan Jenis dari Volumetrik Flow Meter
Variable Area Flow Meter
Variable Area Flow Meter terdiri dari tabung runcing kaca (atau plastik) yang berorientasi vertikal dengan diameter bagian dalam yang lebih besar di bagian atas, dan pelampung pengukur yang bebas bergerak di dalam tabung. Aliran fluida menyebabkan pelampung naik di dalam tabung karena perbedaan tekanan ke atas dan daya apung fluida mengatasi efek gravitasi. Pelampung naik ke tingkat di mana area antara pelampung dan tabung mencapai kondisi keseimbangan dinamis antara tekanan diferensial ke atas dan faktor daya apung, dan gaya gravitasi ke bawah. Ketinggian pelampung merupakan indikasi laju aliran. Tabung dapat dikalibrasi dan diberi nilai dengan unit aliran yang sesuai. Pelampung magnetik dapat digunakan untuk fungsi alarm dan transmisi sinyal. Desain serupa menggunakan beban pegas alih-alih gravitasi untuk melawan aliran. Desain ini dapat dipasang secara horizontal. Banyak digunakan karena harganya yang murah, sederhana, dan penurunan tekanan yang rendah, pengukur ini biasanya memiliki rasio penurunan hingga 10:1. Akurasinya berkisar antara 1% hingga 5% dari skala penuh.
Orifice Flow Meter
Output flow meter pelat orifice disimpulkan melalui perbedaan tekanan dari sisi hulu ke sisi hilir pipa yang terhalang sebagian. Pelat yang menghalangi aliran menawarkan penghalang yang terukur secara tepat yang mempersempit pipa dan memaksa fluida yang mengalir untuk mengerut. Pengukur pelat orifice sederhana, murah, dan dapat digunakan untuk hampir semua aplikasi dengan viskositas rendah pada material apa pun.
Rasio turndown untuk pelat orifice kurang dari 5:1. Akurasinya buruk pada laju aliran rendah. Akurasi yang tinggi mengharuskan pelat orifice dalam kondisi yang baik, dengan ujung yang tajam ke sisi hulu. Keausan pada tepi pelat akan mengurangi keakuratannya.
Baca Juga : Fakta Tentang Orifice Flow Meter
Flow Nozzle
Nozzle aliran sering digunakan sebagai elemen pengukur aliran udara dan gas dalam aplikasi industri. Nozzle aliran relatif sederhana dan murah, dan tersedia untuk banyak aplikasi dalam banyak bahan. Rasio turndown dan akurasinya mirip dengan pelat lubang.
Venturi Flow Meter
Pengukur aliran tabung Venturi sering digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan tingkat turndown yang lebih tinggi, atau penurunan tekanan yang lebih rendah daripada yang dapat disediakan oleh pelat orifice. Dalam Venturi Tube, laju aliran fluida diukur dengan mengurangi luas penampang aliran di jalur aliran, menghasilkan perbedaan tekanan. Setelah area yang disempitkan, fluida melewati bagian keluar pemulihan tekanan, di mana hingga 80% dari tekanan diferensial yang dihasilkan di area yang disempitkan, dipulihkan. Dengan instrumentasi yang tepat dan kalibrasi aliran, Venturi Tube dapat mengukur lebih dari 10:1.
Pitot Tube Flow Meter
Tabung Pitot digunakan untuk mengukur kecepatan lokal pada titik tertentu dalam aliran aliran dan bukan kecepatan rata-rata dalam pipa atau saluran. Tabung Pitot banyak digunakan untuk menentukan kecepatan udara pesawat terbang dan untuk mengukur kecepatan udara dan gas dalam aplikasi industri. Tabung Pitot mengukur kecepatan aliran fluida dengan mengubah energi kinetik aliran menjadi energi potensial. Penggunaan tabung Pitot terbatas pada pengukuran titik. Dengan probe pitot “annular”, atau multi-lubang, tekanan dinamis dapat diukur di seluruh profil kecepatan, dan annular memperoleh efek rata-rata. Tabung Pitot adalah cara yang sangat umum (dan murah) untuk mengukur aliran fluida, terutama dalam aplikasi udara untuk ventilasi dan sistem HVAC. Mereka mudah dipasang dan memiliki kehilangan tekanan yang sangat rendah. Penurunan tipikal adalah 10:1.
Baca Juga : Apa itu Flow Meter dan bagaimana cara kerjanya?
Kesimpulan Velocity Flow Meter
Dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu tentang “Velocity Flow Meter: Definisi, dan Jenisnya” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
- Velocity Flow Meter adalah flow meter yang mendapatkan parameter aliran dengan cara mengukur secara langsung laju aliran pipa penuh pada bagian pipa yang tertutup.
- Laju aliran dapat dihitung dengan mengukur kecepatan aliran dengan menggunakan pengukur aliran kecepatan. Pengukur aliran kecepatan terutama mencakup electromagnetic, ultrasonic, turbine, vortex, precessing vortex, rotor, dan lainnya.
- Jenis Velocity Flow Meter, meliputi : Electromagnetic, Ultrasonic, Vortex, Turbine, Paddlewheel, Target Flow Meter, Variable Area Flow Meter, Orifice Flow Meter, Flow Nozzle, Venturi Flow Meter, dan Pitot Tube Flow Meter.
Sumber : www.maxmachinery.com | Instrumentationtools.com | automationforum.co
