Apa itu Coriolis Flow Meter? Bagaimana Cara Kerjanya? dan Aplikasi yang sesuai dengan cara kerjanya dan di tempat yang seperti apa? mungkin itu adalah beberapa pertanyaan yang sering kali di pertanyakan, disini kami akan membahas dengan lengkap tentang Coriolis Flow Meter.
Jadi, Coriolis Flow Meter mewakili keadaan seni dalam pengukuran aliran massa. Meskipun sangat fleksibel dan akurat, operasi internalnya bisa jadi sulit untuk dipahami.
Mengenal Coriolis Flow Meter
Secara sederhana, alat Coriolis flow meter bekerja dengan cara mengocok satu atau lebih tabung yang membawa fluida yang mengalir, kemudian secara tepat mengukur frekuensi dan fase pengocokan tersebut.
Getaran bolak-balik digerakkan oleh kumparan elektromagnetik, yang ditenagai oleh rangkaian penguat elektronik untuk mengguncang tabung pada frekuensi resonansi mekanisnya.
Karena frekuensi ini bergantung pada massa masing-masing tabung, dan massa tabung bergantung pada kerapatan fluida yang mengisi volume tetap tabung, frekuensi resonansi menjadi indikasi kebalikan dari kerapatan fluida (Catatan 1), baik atau tidak. fluida mengalir melalui tabung.
Saat fluida mulai bergerak melalui tabung, inersia fluida yang bergerak menambah dimensi lain pada gerakan tabung: tabung mulai berombak (Catatan 2), memutar sedikit alih-alih hanya bergoyang maju mundur.
Baca Juga : Definisi Flow Meter Berdasarkan Jenisnya
Gerakan memutar ini berbanding lurus dengan laju aliran massa, dan diukur secara internal dengan membandingkan pergeseran fasa (θ) antara gerakan pada satu titik pada tabung versus titik lain pada tabung: semakin besar undulasi, semakin besar pergeseran fasa antara getaran dua titik ini.
Catatan 1: Faktanya, fungsi pengukur kerapatan meter aliran Coriolis ini sangat tepat sehingga sering digunakan terutama sebagai pengukur kerapatan, dan hanya sebagai pengukur arus!
Catatan 2 : Eksperimen yang menarik untuk dilakukan terdiri dari memegang selang air dalam bentuk U dan mengayunkan selang ke depan dan belakang secara perlahan seperti pendulum, kemudian mengalirkan air melalui selang yang sama sambil terus mengayunkannya. Selang akan mulai bergelombang, gerakan memutarnya menjadi terlihat secara visual.
Dalam fisika, jenis gaya tertentu diklasifikasikan sebagai gaya fiktif atau gaya semu karena hanya tampak ada jika dilihat dari perspektif percepatan (disebut kerangka acuan non-inersia). Perasaan yang Anda rasakan di perut Anda ketika Anda berakselerasi baik naik atau turun di lift, atau saat naik roller coaster di taman hiburan, terasa seperti kekuatan yang bekerja melawan tubuh Anda ketika itu benar-benar tidak lebih dari reaksi tubuh Anda. inersia untuk dipercepat oleh kendaraan tempat Anda berada.
Baca Juga : Apa itu Turbine Flow Meter?
Kekuatan sebenarnya adalah kekuatan kendaraan terhadap tubuh Anda, menyebabkannya berakselerasi. Apa yang Anda rasakan hanyalah reaksi terhadap kekuatan itu, dan bukan penyebab utama ketidaknyamanan Anda seperti yang terlihat.
Gaya sentrifugal adalah contoh lain dari “gaya semu” karena meskipun mungkin tampak sebagai gaya nyata yang bekerja pada objek yang berputar, sebenarnya tidak lebih dari reaksi inersia. Gaya sentrifugal adalah pengalaman umum bagi setiap anak yang pernah bermain di “komidi putar:” persepsi tentang gaya yang menarik Anda menjauh dari pusat rotasi, menuju tepi.
Gaya nyata yang bekerja pada setiap benda yang berputar adalah menuju pusat rotasi (gaya sentripetal) yang diperlukan untuk membuat benda berakselerasi secara radial menuju titik pusat daripada bergerak dalam garis lurus seperti biasanya tanpa gaya yang bekerja padanya. Akan tetapi, jika dilihat dari sudut pandang objek yang berputar, akan terlihat adanya gaya yang menarik objek menjauh dari pusatnya (gaya sentrifugal).
Namun contoh lain dari “gaya semu” adalah gaya Coriolis, lebih rumit daripada gaya sentrifugal, yang timbul dari gerakan tegak lurus terhadap sumbu rotasi dalam kerangka acuan non-inersia. Contoh komidi putar berfungsi untuk menggambarkan gaya Coriolis juga: bayangkan duduk di tengah komidi putar yang berputar, memegang bola. Jika Anda dengan lembut melemparkan bola menjauh dari Anda dan melihat lintasan bola, Anda akan melihatnya melengkung daripada bergerak menjauh dalam garis lurus.
Pada kenyataannya, bola bergerak dalam garis lurus (seperti yang dilihat dari pengamat yang berdiri di tanah), tetapi dari sudut pandang Anda tentang komidi putar, bola itu tampaknya dibelokkan oleh kekuatan tak terlihat yang kita sebut gaya Coriolis.
Untuk menghasilkan gaya Coriolis, kita harus memiliki massa yang bergerak dengan kecepatan tegak lurus terhadap sumbu rotasi:
Besarnya gaya ini diprediksi oleh persamaan vektor berikut :
Jika kita mengganti bola dengan fluida yang bergerak melalui tabung, dan kita memperkenalkan vektor rotasi dengan memiringkan tabung itu di sekitar sumbu stasioner (titik tumpu), gaya Coriolis berkembang pada tabung sedemikian rupa untuk melawan arah rotasi. seperti gaya Coriolis yang menentang arah rotasi platform yang berputar pada ilustrasi sebelumnya:
Untuk mengungkapkan ini dalam istilah antropomorfik, cairan “bertarung” melawan rotasi ini karena “ingin” terus bergerak dalam garis lurus.
Untuk setiap kecepatan rotasi tertentu, jumlah “pertarungan” akan berbanding lurus dengan produk kecepatan fluida dan massa fluida. Dengan kata lain, besarnya gaya Coriolis akan berbanding lurus dengan laju aliran massa fluida. Ini adalah dasar dari pengukur aliran massa Coriolis.
Baca Juga : Apa itu Electromagnetic Flow Meter?
Demonstrasi gaya Coriolis ini dapat dilakukan dengan memodifikasi nozel pada alat penyiram rumput yang berputar sehingga mengarah lurus ke luar dari pusat dan bukannya menyudut ke satu arah. Saat air disemprotkan melalui nozel yang sekarang lurus, mereka tidak lagi menghasilkan gaya reaksi rotasi untuk memutar rakitan nosel, sehingga nozel tetap di tempatnya (seharusnya ini sudah jelas).
Namun, jika seseorang mencoba memutar rakitan nosel dengan tangan, mereka akan menemukan bahwa gaya Coriolis menentang rotasi, bertindak untuk menjaga agar rakitan nosel tidak berputar.
Semakin besar laju aliran massa air melalui nozel, semakin kuat gaya penghambat Coriolis. Alih-alih alat penyiram rumput yang berputar, Anda sekarang bangga menjadi pemilik alat penyiram rumput anti-putar yang benar-benar melawan segala upaya untuk memutarnya:
Ini adalah konsep yang sangat non-intuitif, sehingga perlu penjelasan lebih lanjut. Alat penyiram “anti-putar” tidak hanya gagal berputar sendiri – ia sebenarnya menentang segala upaya untuk memutar dari kekuatan eksternal (misalnya, seseorang yang mencoba mendorong tabung dengan tangan).
Penentangan ini tidak akan terjadi jika tabung hanya ditutup pada ujungnya dan diisi dengan air yang tergenang. Jika ini masalahnya, tabung hanya akan menjadi berat dengan berat air, dan mereka akan berputar bebas pada porosnya seperti pasangan tabung logam berat lainnya (apakah berlubang dan diisi dengan air, atau logam padat). Tabung akan memiliki inersia, tetapi mereka tidak akan secara aktif menentang setiap upaya eksternal untuk berputar.
Adanya air cair yang bergerak melalui tabung itulah yang membuat perbedaan, dan alasannya menjadi jelas setelah kita membayangkan apa yang dialami setiap molekul air saat mengalir dari pusat (sumbu rotasi) ke nosel di ujung tabung.
Setiap molekul air yang berasal dari pusat dimulai tanpa kecepatan lateral, tetapi harus dipercepat saat bergerak lebih jauh di sepanjang tabung menuju keliling putaran ujung di mana kecepatan lateral maksimum.
Fakta bahwa molekul air baru terus melakukan perjalanan ini dari pusat ke ujung berarti akan selalu ada kumpulan molekul air baru yang membutuhkan percepatan dari kecepatan pusat (nol) ke kecepatan ujung (maksimum). Dalam tabung tertutup yang diisi dengan air tergenang, percepatan hanya akan terjadi dengan mempercepat putaran tabung – sekali di sana, kecepatan lateral setiap molekul air yang diam di dalam tabung akan tetap sama.
Baca Juga : Apa itu Ultrasonic Flow Meter?
Namun, dengan air yang mengalir dari pusat ke ujung, proses percepatan dari kecepatan nol ke kecepatan ujung ini harus terjadi berulang-ulang (terus menerus) untuk setiap molekul air baru yang mengalir. Percepatan massa baru yang terus-menerus inilah yang menghasilkan gaya Coriolis, dan yang secara aktif menentang gaya eksternal apa pun yang mencoba memutar alat penyiram “anti-putar”.
Seperti yang Anda duga, mungkin sulit untuk merekayasa sistem tubing yang mampu berputar dalam lingkaran sambil membawa aliran aliran fluida bertekanan. Untuk melewati kesulitan praktis dalam membangun sistem tabung pemintalan, flow meter Coriolis malah dibangun di atas prinsip tabung fleksibel yang berosilasi bolak-balik, menghasilkan efek yang sama dalam siklus daripada mode terus menerus. Efeknya tidak seperti menggoyangkan selang (Catatan) dari sisi ke sisi saat membawa aliran air:
Catatan : Gaya Coriolis yang dihasilkan oleh selang pemadam kebakaran yang mengalir saat petugas pemadam kebakaran bekerja untuk mengarahkannya ke arah yang berbeda bisa sangat signifikan, karena laju aliran massa air yang tinggi saat mengalir melalui selang dan keluar dari nosel!
Gaya Coriolis melawan arah putaran. Semakin besar laju aliran massa air melalui selang, semakin kuat gaya Coriolis.
Jika kita memiliki cara untuk secara tepat mengukur gaya Coriolis yang diberikan ke selang oleh aliran air, dan dengan tepat mengayunkan selang sehingga kecepatan rotasinya konstan untuk setiap gelombang, kita dapat langsung menyimpulkan laju aliran massa air.
Kesimpulan
Secara sederhana, alat Coriolis flow meter bekerja dengan cara mengocok satu atau lebih tabung yang membawa fluida yang mengalir, kemudian secara tepat mengukur frekuensi dan fase pengocokan tersebut. Getaran bolak-balik digerakkan oleh kumparan elektromagnetik, yang ditenagai oleh rangkaian penguat elektronik untuk mengguncang tabung pada frekuensi resonansi mekanisnya. Karena frekuensi ini bergantung pada massa masing-masing tabung, dan massa tabung bergantung pada kerapatan fluida yang mengisi volume tetap tabung, frekuensi resonansi menjadi indikasi kebalikan dari kerapatan fluida (Catatan 1), baik atau tidak. fluida mengalir melalui tabung.
Sumber : InstrumentationTools.com
