Prinsip Kerja Flow Meter
Berdar model dan desain, flowmeter mempunyai banyak jenis dimana cara kerjanya disesuaikan. Prinsip kerja flow meter ada yang berdar pada kecepatan aliran, volume suatu ruang, perbedaan tekanan, temperature serta tergantung aplikasinya.
Untuk jenis tertentu, seperti flowmeter coriolis menggunakan tenaga hasil osilasi dan frekuensi yang ditransformasikan ke massa. Yang pertama dikenal adalah berdasar pada pemindahan volume ruangan, seperti flowmeter jenis positve displacement. Selanjutnya, berdasarkan putaran suatu sensor yang diterjemahkan sebagai kecepatan aliran seperti pada jenis turbine. Saat ini, yang paling banyak dikenal aadlah berdasarkan pemindahan ruangan, kecepatan aliran dan prinsip mass flow.
Pada gas, yang sering dipakai adalah thermal mass, turbine, Vortex, dan coriolis. Ada juga, yang menggunakan jenis ultrasoni, tergantung pada karekter gas dan akurasi flowmeter yang diinginkan. Untuk fluida cair, bisa menggunakan ultrasonic, electromagnetic, turbine, positive displacement, variable area, venturi, coriolis mass flow meter, dan lainnya.
Electromagnetic Flow Meter
Flow meter magnetik atau elektromagnetik dirancang untuk mengukur aliran cairan bermuatan listrik dalam pipa tertutup. Dengan menggunakan prinsip ini, fluida (cairan) yang akan digunakan harus konduktif secara elektrik (biasanya ≥ 5μS / cm) bahkan ciaran asam agresif dikarenakan prinsip pengoperasian flowmeter magnetik didasarkan pada Hukum Induksi Elektromagnetik Michael Faraday. Cairan yang tidak kompatibel dengan magnetic flow meter yaitu minyak dan cairan lainnya yang berbahan dasar minyak bumi.
Baca Juga:Apa itu Electromagnetic Flow Meter?
Aplikasi Electromagnetic Flow Meter
- Hanya bisa digunakan untuk air, baik air bersih maupun air kotor yang punya konduktivitas dan tidak cocok untuk air demin.
- Material flowmeter disesuaikan dengan spesifikasi cairan, pressure dan temperature kerja
- Mempunyai akurasi yang cukup bagus pada kisaran 0.5% dan lebih baik
Ultrasonic Flow Meter
Ultrasonic Flow Meter merupakan jenis flow meter yang mempunyai prinsip kerja untuk mengukur atau mengitung kecepatan aliran suatu fluida dengan menggunakan ultrasound untuk melakukan kalkulasi flowrate. Dengan diketahuinya Kecepatan aliran maka dapat di hitung flow rate dengan mengetahui luasan penanmpang suatu jalur aliran.
Flowmeter ultrasonic ini lebih banyak diketahui sebagai flowmeter yang mempunyai sistem installasi dengan menggunakan sistem non-contact dimana sensor atau transducer tidak terjadi contact langsung dengan fluida. Karena cara instalasinya non contact atau clamp on maka flow meter ultrasonic dikenal sebagai flow meter portable.
Baca Juga:Apa itu Ultrasonic Flow Meter?
Aplikasi Ultrasonic Flow Meter
- Ada 2 jenis untuk cairan atau untuk gas, namun jenis ultrasonic flow meternya berbeda.
- Mempunyai koneksi flange, insertion dan clampp on
- Cocok digunakan untuk semua jenis cairan yang homogen dan tidak cocok untuk lumpur atau sullury.
- Cocok untuk aliran yang lambat atau aliran karena gravitasi.
- Untuk jenis clamp on cocok bagi mereka yang tidak ingin proses produksi berhenti saat instalasi atau service.
Coriolis Mass Flow Meter
Coriolis flow meter menggunakan tabung yang diberi energi dalam bentuk getaran yang tetap. Ketika fluida (cair atau gas) masuk dan melewati tabung tersebut, akan ada momentum aliran massa yang menyebabkan perubahan pada getaran tabung, selanjutnya tabung akan berputar dan menghasilkan pergeseran fasa. Pergeseran fase ini kemudian akan diukur dan menghasilkan data massa aliran.
Flow meter coriolis sendiri umumnya menerapkan dua buah tabung. Tabung tersebut akan bergetar berlawanan satu sama lain melalui koil magnetik. Sensor dalam bentuk rakitan magnet serta koil ditempatkan pada saluran masuk (inlet) dan saluran keluar (outlet) pada kedua tabung. Ketika koil bergerak melalui medan magnet maka akan menimbulkan tegangan dalam bentuk gelombang sinus atau sinusoidal. Gelombang sinus yang dihasilkan akan menjadi kunci utama dalam mengukur aliran massa fluida.
Baca Juga:Apa itu Coriolis Flow Meter?
Aplikasi Coriolis Mass Flow Meter
- Jenis flowmeter yang real menghitung mass flow
- cocok digunakan untuk semua jenis fluida seperti cairan dan gas
- Harganya sangat mahal sehingga cocok digunakan untuk harga fluida yang mahal dan perlu akurasi tinggi.
- Mempunyai akrasi yang sangat baik pada kisaran 0.2% dan lebih baik
Thermal Mass Flow Meter
Flow meter Thermal mass menggunakan sifat termal fluida untuk mengukur laju aliran fluida yang mengalir dalam pipa atau saluran. Umumnya dalam flowmeter thermal, jumlah panas tertentu akan diterapkan pada sensor pemanas. Sebagian panas ini hilang karena fluida yang mengalir. Saat aliran meningkat, lebih banyak panas yang hilang. Jumlah panas yang hilang diukur dengan mengukur selisih suhu. Transmitter menggunakan input panas dan pengukuran suhu untuk menentukan laju aliran fluida. Kebanyakan Flow Meter Thermal Mass digunakan untuk mengukur aliran gas.
Baca Juga:Apa itu Thermal Mass Flow Meter?
Aplikasi Thermal Mass Flow Meter
- Biasa digunakan pada fluida gas seperti CNG, Nitrogen, gas alam, udara, dll
- Memberikan informasi hasil bacaan berupa mass flow
- Ada juga yang diaplikasikan pada cairan tertentu seperti oli
- Tidak cocok untuk fluida dengan temperature tinggi
Vortex Flow Meter
Ketika cairan melewati obstruksi (bluff body), terjadi osilasi aliran. Sebagai contoh osilasi ini di alam termasuk bersiul yang disebabkan oleh angin yang bertiup melalui cabang-cabang pohon atau melambaikan bendera di angin.
Perhatikan bahwa dalam contoh ini, ketika aliran melambat, osilasi berhenti. Artinya, siulan berhenti ketika angin mereda, atau benderanya tidak melambai dalam angin sepoi-sepoi. Ini karena ketika aliran menabrak halangan (gertak tubuh atau dalam contoh bendera kita tiang bendera), ia memisahkan dan bergerak di sekitar objek untuk melanjutkan di hilir. Vortex berputar terpisah dari objek (disebut bluff body atau shedder) pada sisi-sisi bolak-balik pada titik kontak dengan objek.
Penumpahan ini menyebabkan putaran tekanan rendah di satu sisi dan tekanan tinggi di sisi lain. Proses ini dibalik dari satu sisi ke sisi lain dan terus bergantian. Dua frekuensi swirl adalah 180° dari fase satu sama lain dan frekuensi proses pelepasan ini sebanding dengan kecepatan aliran.
Dengan mengukur frekuensi pembentukan pusaran di sisi mana saja dari bluff body, laju aliran dapat diperoleh. Kecepatan fluida sebanding dengan frekuensi vortex dan lebar bluff body. Semua faktor diketahui dalam dua persamaan ini kecuali frekuensi pembentukan pusaran dan laju aliran. Oleh karena itu, dengan mengukur frekuensi, flow rate dapat dihitung menggunakan persamaan.
Pengukur aliran vortex berfungsi baik pada cairan, gas, dan uap yang relatif bersih yang tidak mengandung jumlah padatan yang signifikan. Perhatian harus diberikan ketika berurusan dengan gas dengan kepadatan rendah karena ini menghasilkan pulsa tekanan lemah dan karenanya sinyal mungkin sulit dideteksi.
Vortex meter paling populer dalam aplikasi uap karena dibandingkan dengan pengukuran aliran lainnya, flow meter vortex sebagai alat pengukur aliran uap memiliki pergantian yang lebih baik, tidak memiliki bagian yang bergerak, memberikan masa kerja yang panjang, dan relatif murah.
Baca Juga:Apa itu Vortex Flow Meter?
Aplikasi Vortex Flow Meter
- Sebaiknya digunakan untuk steam, udara dan air panas.
- Cukup handal untuk temperature tinggi dan bisa menghitung mass flow saat di kompensasikan dengan sensor pressure dan temperature.
- Memiliki akurasi yang standart dengan akurasi 2%
Positive Displacement Flow Meter
Positive Displacement flow meter adalah jenis pengukur aliran yang membutuhkan cairan untuk secara mekanis memindahkan komponen dalam pengukur di pengukuran aliran. Positive Displacement flow meter mengukur laju aliran volumetrik dari fluida atau gas yang bergerak dengan membagi media menjadi volume yang tetap dan terukur (kenaikan terbatas atau volume fluida).
Kita bisa analogikan dengan memegang ember di bawah keran, mengisinya ke level yang ditentukan, kemudian dengan cepat menggantinya dengan ember lain dan menentukan waktu di mana ember diisi (atau jumlah total ember untuk aliran “total”) . Dengan kompensasi tekanan dan suhu yang tepat, laju aliran massa dapat ditentukan secara akurat.
Baca Juga:Apa itu Positive Displacement Flow Meter?
Aplikasi Positive Displacement Flow Meter
- Kilang Minyak dan Gas
- Pabrik kimia dan petrokimia
- Pabrik makanan dan minuman
- Otomotif dan Penerbangan
Turbine Flow Meter
Turbine flow meter merupakan salah satu jenis pengukur debit aliran yang cukup dikenal karena beberapa keunggulannya. Jenis pengukur aliran ini identik dengan kemudahan pengoperasian dan pemeliharaan, dan digunakan di beberapa sektor industri sebagai metode yang andal, hemat biaya serta memiliki hasil pengukuran aliran yang tergolong sangat akurat. Flow meter turbin dirancang untuk memaksimalkan dan meminimalkan penurunan tekanan, mempertahankan laju aliran dan menawarkan output sinyal yang sebanding dengan laju aliran di dalam pipa.
Baca Juga:Flowma WFT67 Turbine Flow Meter
Aplikasi Turbine Flow Meter
- Pengolahan Minyak dan Gas (kilang minyak dan gas plant)
- Pengolahan air dan limbah
- Utilitas gas
- Pembangkit listrik
- Pabrik makanan dan minuman
- Penerbangan
- Pabrik farmasi
- Sektor pertambangan
Variable Area Flow Meter (Rotameter)
Prinsif kerja daripada Rotameter dapat diterangkan sebagai berikut; Aliran masuk melalui jalur bagian bawah dari perangkat yang berbentuk tirus (tapered) menyebabkan adanya gaya angkat pada bola atau float yang ditempatkan dibagian dalam tabung tirus. Float akan naik sampai pada titik dimana gaya seret (drag force) seimbang dengan berat dan gaya apung (buoyancy).
Posisi float dalam tabung akan menunjukkan besarnya aliran dalam unit flow (volume per satuan wahktu). Istilah variable area diambil dari prinsif kerja perangkat ini yaitu bergantung pada luas bidang annulus diantara float dengan dinding tabung (variable area).
Baca Juga:Apa itu Variable Area Flow Meter?
Aplikasi Variable Area Flow Meter (Rotameter)
Rotameter digunakan untuk pengukuran aliran cairan dan gas dalam:
- Laboratorium
- Jalur Pengujian dan Produksi
- Industri Proses
- Industri Minyak
- Pengukuran laju aliran oksigen dalam aplikasi medis
- Untuk mengukur aliran pembersihan (yaitu cairan kental yang memiliki partikel tersuspensi).
Open Channel Flow Meter
Open channel flowmeter bekerja di beberapa titik di jalur pengukuran aliran. Cairan mungkin sepenuhnya terbuka ke atmosfer, atau mungkin terkandung dalam pipa tertutup yang tidak penuh dengan cairan dan hanya terbuka ke atmosfer di titik pemasangan flowmeter itu sendiri.
Open channel flow meter menggunakan dua jenis sensor ketinggian dan velocity atau perbedaan ketinggian. Pada dasarnya flow meter open channel ini menghitung kecepatan aliran dengan mempertimbangkan ketinggian permukaan. Untuk pengukuran kecepatan aliran bisa menggunakan transit time flow meter atau magnetic flow meter. Sedangkan untuk ketinggian permukaan aliran menggunakan ultrasonic level sensor. Penggabungan velocity dengan luas penampang bisa menghasilkan kapasitas aliran / flow rate aliran dalam kanal.
Baca Juga:Apa itu Open Channel Flow Meter?
Aplikasi Open Channel Flow Meter
- Diaplikasikan pada sistem saluran terbuka seperti pada kanal, sungai atau parit.
- Menghitung kecepatan aliran dengan mempertimbangkan ketinggian permukaan.
- Pengukuran kecepatan aliran menggunakan transittime flow meter atau Magnetic flow meter. Untuk ketinggian permukaan aliran menggunakan level sensor
- Penggabungan velocity dengan luas penampang bisa menghasilkan kapasitas aliran atau flow rate aliran dalam kanal.
Kesimpulan
Artikel ini memberikan gambaran menyeluruh tentang berbagai jenis flow meter dan prinsip kerja masing-masing. Flow meter merupakan alat ukur yang sangat penting dalam berbagai industri untuk mengukur laju aliran fluida, baik cair maupun gas. Prinsip kerja flow meter sangat beragam, mulai dari pengukuran perubahan tekanan, kecepatan aliran, massa, hingga pemanfaatan sifat fisik fluida seperti konduktivitas listrik atau sifat termal.
Pemilihan jenis flow meter yang tepat sangat bergantung pada karakteristik fluida yang diukur, kondisi operasi, dan tingkat akurasi yang dibutuhkan. Beberapa faktor penting yang perlu dipertimbangkan adalah jenis fluida (cair atau gas), viskositas, suhu, tekanan, kandungan padatan, dan konduktivitas listrik. Selain itu, faktor biaya, kemudahan instalasi, dan pemeliharaan juga perlu diperhatikan.
Secara umum, flow meter dapat dikelompokkan berdasarkan prinsip kerjanya, antara lain:
- Flow meter volume: Mengukur volume fluida yang melewati suatu area dalam waktu tertentu. Contoh: positive displacement flow meter.
- Flow meter kecepatan: Mengukur kecepatan aliran fluida. Contoh: turbine flow meter, vortex flow meter.
- Flow meter massa: Mengukur massa fluida yang mengalir dalam waktu tertentu. Contoh: coriolis mass flow meter, thermal mass flow meter.
- Flow meter lainnya: Menggunakan prinsip kerja yang lebih spesifik, seperti electromagnetic flow meter (berdasarkan induksi elektromagnetik), ultrasonic flow meter (berdasarkan gelombang ultrasonik), dan variable area flow meter (rotameter).
Setiap jenis flow meter memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing, serta cocok untuk aplikasi yang berbeda. Oleh karena itu, pemilihan jenis flow meter yang tepat memerlukan pemahaman yang mendalam tentang prinsip kerja dan karakteristik masing-masing jenis.
Dalam memilih flow meter, perlu diperhatikan faktor-faktor seperti:
- Akurasi: Tingkat ketelitian yang dibutuhkan dalam pengukuran.
- Rentang pengukuran: Batas atas dan bawah nilai aliran yang dapat diukur.
- Tekanan dan suhu operasi: Kondisi lingkungan di mana flow meter akan dipasang.
- Jenis fluida: Sifat fisik dan kimia fluida yang akan diukur.
- Korosi: Potensi kerusakan flow meter akibat zat kimia dalam fluida.
- Biaya: Harga pembelian dan biaya operasional.
Dengan memahami prinsip kerja dan karakteristik berbagai jenis flow meter, pengguna dapat memilih alat ukur yang paling sesuai untuk aplikasi spesifik mereka, sehingga dapat memperoleh data pengukuran yang akurat dan reliabel.
Source : Inaparts.com
