PENGUKURAN ALIRAN ( FLOW METER)
Yang dimaksud dengan aliran disini dapat kita bagi menjadi tiga macam, yaitu :
1. Kecepatan fluida mengalir ( m/det. ).
2. Debit ( jumlah volume fluida yang mengalir persatuan waktu ( liter per detik, dll ).
3. Jumlah volume fluida yang mengalir untuk selang waktu tertentu ( liter, gallon, dll ).
Ditinjau dari sinyal inputnya, alat pengukur aliran bisa dibagi menjadi jenis mekanik dan listrik.Pada jenis mekanik, metode yang paling umum digunakan adalah dengan memasang penghalang pada pipa aliran shg diperoleh efek sekunder, seperti tekanan pada plat orifis. Sementara itu jenis listrik menggunakan prinsip perubahan tahanan listrk dsb.
Beberapa jenis alat ukur aliran yang sering digunakan dalam industri adalah :
1. Head Flow Meter.
2. Area flow Meter.
3. Positive displacement Meter.
Alat Ukur Aliran Jenis Head
Prinsip kerja dari alat ukur jenis ini adalah perbedaan tekanan antara bagian Up stream dan down stream Beberapa alat ukur aliran yang termasuk dalam jenis ini :
1. Tabung Venturi.
2. Flow Nozzle.
3. Pelat Orifice.
4. Tabung Pitot
Venturi
Untuk memperoleh hubungan antara perbedaan tekanan dengan besar laju aliran fluida pada alat ini, dimana digambarkan suatu aliran yang melalui suatu pipa dengan luas penampang yang berbeda.
Misalnya kecepatan , luas penampang , dan tekanan pada bagian input ( bagian up stream ) masing-masing V1 , A1 dan P1 serta V2 , A2 , dan P2 pada bagian output ( down stream ) . Maka berdasarkan prinsip kontinuitas, dimana jumlah fluida yang masuk sama dengan jumlah fluida yng keluar, dapat kita tuliskan bahwa :
V1 . A1 = V2 . A2
Dengan menganggap bahwa kecepatan fluida diseluruh penampang sama, kita dapat terapkan persamaan Bernoulli Yaitu :
Q = A2 √ 2 ( P1 –P2 ) / ρ
Dimana :
Q = laju aliran
A2 = luas penampang ( bila A2 < A1 )
Gambar III.1.1.1 Tabung Venturi
Kelebihan yang dimiliki oleh tabung venturi ini diantaranya adalah ::
a) Rugi tekanan rendah.
b) Dapat digunakan untuk cairan yang mengandung endapan.
c) Dapat digunakan untuk laju aliran yang tinggi.
d) Lebih teliti sampai daerah ukur yang lebar dibanding denga orifice atau nozel.
Adapun kelemahannya antara lain :
a) Jarang terdapat tabung venturi dengan ukuran yang kecil ( kurang dari 15 cm )
b) Harganya mahal.
Flow Nozzle
Dibanding dengan tabung venturi, flow nozzle mempunyai bentuk yang lebih sederhana seperti nampak pada gambar di bawah ini
Gambar II.1.2 Flow Nozzle.
Tap ( lubang pengukur tekanan ) pada fllow nozzle diletakkan kira-kira pada jarak satu kali diameter pipa ( D ) dimuka bagian input dan setengah diameter ( D/2 ) dibelakang bagian input, atau tepat pada bagian outputnya.
Flow nozzle ini meliki ketelitian yang rebih rendah bila dibandingkan dengan tabung venturi, akan tetapi harganya juga lebih murah.
Kelebihan lain diantaranya adalah :
a) Dapat digunakan untuk yang mengandung endapan.
b) Tersedia dalam berbagai macam bahan.
Sedangkan kelemahannya adalah terbatas untuk pipa ukuran sedang .
Pelat Orifice
Pelat orifice merupakan pengukuran aliran yang paling murah, paling mudah pemasangannya . akan tetapi paling kurang teliti di antara alat ukur aliran jenis head flow meter. pelat orifice merupakan pelat yang berlubang dengan pinggiran tajam ( lubangnya berbentuk tirus ) dan terbuat dari bahan yang kuat.( stainlees steel ).
Magam-macam jenis pelat orifice .
a) Pelat orifice jenis Cocentric
b) Pelat orifice jenis Eccentric
c) Pelat orifice jenis segmetal
Gambar III.1.1.3 Pelat orifice
Berikut ini kita akan bandingkan kelebihan dan kelemahan beberapa elemen primer alat ukur aliran jenis head (tekanan diferensial).
a. Orifice cosentric.
Kelebihan :
1. Dapat digunakan pada berbagai ukuran pipa.
2. Data penerapan banyak dan karakteristiknya diketahui.
3. Bila pelat dipasang secara cermat, ketelitiannya bagus.
4. Tersedia dalam berbagai macam bahan
5. Harganya murah.
Kelemahan :
1. Rugi tekanan permanen relatif tinggi
2. Tidak dapat digunakan untuk mengukur laju aliran “slurry” karena cenderung terjadi penyumbatan.
3. Ketelitian bergantung pada instalasi.
Orifice eksentrik
Kelebihan orifice eksentrik:
adalah sama dengan orifice kosentrik kecuali dalam hal penempatan lubang nya yang memungkinkan penggunaan elemen ini untuk mengukur laju aliran fluida yang mengandung padatan.
Kelemahannya:
Juga sama dengan orifice konsentrik, dengan tambahan bahwa kesalahan pengukuran ( ketidakpastiannya) mungkin jauh lebih besar dan data operasinya lebih terbatas.
Orifice segmental
Karakteristiknya kurang lebih sama dengan orifice eksentrik
Pitot tube
Tabung pitot ini merupakan pengukur kecepatan fluida mengalir ,prisip kerjanya hampir sama dengan penghalang yang lain
Gambar-III.1.1.4 Tabung pitot a> aliran pada saluran terbuka, b> aliran dalam pipa.
Perhitungan kecepatan flownya menggunakan persamaan Bernoulli yaitu :
Area Flow Meter
Prinsip kerja dari area flow meter ini merupakan kebalikan dari head flow meter. Pada area flow meter digunakan prinsip dengan perbedaan tekanan tetap , luas hambatan diubah yang akan menentukan besarnya debit. Area flow meter mempunyai skala yang linear. Salah satu jenis dari area flow meter ini adalah Rotameter.
Gambar III..2 Pengukuran Flow Dengan Elemen Rotameter.
Alat Ukur Jenis Perpindahan Positif (Displacement Meter)
Alat ukur ini mempunyai sifat memisahkan arus aliran kedalam volume-volume atau segmen-segmen yang diketahui, sehingga alat ini dapat digunakan untuk mengukur laju kuantitas maupun kuantitas total. Kuantitas total ini diperoleh dengan menghitung banyaknya volume atau segmen aliran yang telah dipindahkan. Jadi prinsip kerja alat ukur ini adalah berdasarkan putaran poros keluaran meter akibat adanya aliran fluida melalui rongga volume.
Alat ukur ini termasuk jenis mekanik dan mempunyai bagian-bagian yang bergerak sehingga mudah rusak dan memerlukan perawatan yang relatif sulit. Beberapa tipe dari alat ukur jenis ini antara lain :
a. Nutating disk
b. Osilating piston
c. Reciprocating Piston
d. Rotating vane
Gambar III.3.1 Nutating disk
Kelebihan dari alat ini antara lain :
1. Harganya relative murah dibandingkan dengan jenis perpindahan positif yang lain
2. Rugi tekanan tidak terlalu tinggi
3. Dapat digunakan untuk liquid batching sistem
Adapun kelemahannya antara lain :
1. Ukuran pipa dan kapasitas terbatas untuk ukuran pipayang kecil
2. Dibandingkan dengan jenis perpindahan positif yang lain
3. Fluidanya harus bersih
Osilating piston
Lihat gambar III.3.2, Pada bagian ini, ruangan pengukur berbentuk selinder dengan plat pembagi yang memisahkan inlet port a pada satu sisi dan oulet pot b disisi lain. Piston tidak berputar tetapai berosilasi dalam ruangan pengukuran, dan selalu bergerak pada arah yang sama selama fluida mengalir.
Gambar III.3.2 Osilating piston
Kelebihan dari jenis alat ini antara lain adalah :
a) Ketelitianannya bagus terutama pada aliran rendah
b) Dapat digunakan secara mudah pada liquid batching sistem
c) Repeatability baik
d) Harganya tidak terlalu mahal
e) Mudah dipasang dan dirawat
Adapun keterbatasannya antara lain yaitu :
a) Hanya tersedia dalam ukuran pipa kecil
b) Daya untuk menggerakkan perangkat penunjangnya terbatas
c) Fluidanya harus bersih
Alat Ukur Aliran Yang Lain.
Beberapa alat ukur aliran yang lain yang belum dibahas diantaranya adalah :
1. meter kecepatan turbin
2. meter aliran magnetik
Meter Kecepatan Turbin
Turbin akan dikenai aliran dan baling-baling akan berputar sebanding dengan kecepatan alirannya. Suatu kumparan penerima yang dipasang dalam pipa akan medeteksi perputaran ini dan akan menghasilkan pulsa listrik. Frequensi yang dihasilkan akan sebanding dengan laju aliran volume cairan.
Turbine mass flow meter ini disediakan dalam berbagai ukuran dan range untuk berbagai macam fluida. Beberapa sifat dari meter aliran turbin ini adalah :
1. Ketelitiannya tinggi (0,25 - 0,5 % )
2. Sesuaiai untuk cairan dengan kekentalan rendah
3. Ukurannya kecil
4. Sinyal keluarannya berupa pulsa
Gambar-3.4.1 Turbin type flow meter
Meter Aliran Magnetik.
Prinsip kerjanya berdasarkan pada hokum Faraday :Hukum faraday, “ Bila suatu fluida yang bersifat penghantar mengalir melalui medan magnit maka akan menimbulkan teganagn induksi”.sebesar :
e = B l v
dmana: e = tegangan listrik induksi
B = rapat fluksi medan magnet
l = panjang konduktor (diameter dalam pipa )
v = kecepatan konduktor ( laju aliran )
Kelebihan alat ini antara lain adalah :
1. Dapat dibuat untuk mengukur aliran pada setiap ukuran pipa, dengan syarat dapat dihasilkan
medan magnit yang memedai
2. Rugi tekanan sangat rendah karena tidak ada penghalang tekanan
3.
Keluaran sebanding lurus dengan masukan
4. Pengukuran tidak dipengaruhi oleh konduktivitas, dengan syarat konduktivitas minimum tetap terpenuhi
5. Pengukuran tidak dipengaruhi oleh viskositas, tekanan, dan temperatur
6. Dapat digunakan untuk mengukur fluida yang korosif
7. Dapat digunakan untuk mengukur aliran laminer atau turbulen
Adapun kelemahannya antara lain yaitu :
1. Harga koduktivitas minimum cairan harus dicapai yaitu 0,1 - 20 micro ohm
2. Gelembung gas yang terbentuk akan mempengaruhi pengukuran
3.
Harganya relative mahal
Tag Search : flow sensors, turbine flow sensor, water flow sensors, fuel flow sensor, flow sensor water, mass flow sensor, flow sensor, air flow sensor, flow meter sensor, water flow sensor, fluid flow measurement, air flow, flow control, free flow, cash flow
