Coriolis Mass Flow Meter : Definisi, Cara Kerja, dan Manfaat

Coriolis Mass Flow Meter : Definisi, Cara Kerja, dan Manfaat

Coriolis Mass Flow Meter merupakan salah satu dari beberapa jenis Flow Measurement dan jenis flow measurement yang paling akurat, sebelum kita bahas lebih dalam ada baiknya para pembaca mengerti dahulu dari hal yang umum seperti, definisi, cara kerja, dan manfaat dari coriolis mass flow meter, yuk mari kita bahas

Definisi Coriolis Mass Flow meter

Coriolis Mass Flow Meter adalah jenis pengukur aliran yang terutama digunakan dalam proses yang berhubungan dengan massa seperti reaksi kimia, perpindahan panas, dll. Dalam semua proses ini, pengukuran aliran yang akurat adalah prasyarat.

Ada banyak jenis pengukur aliran massa yang tersedia di industri. Namun, jenis yang paling banyak digunakan adalah Coriolis meter. Tipe lain yang tersedia adalah meter aliran massa tipe termal.

Pengukur Coriolis bekerja pada Efek Coriolis, oleh karena itu dinamakan demikian. Coriolis meter dianggap sebagai pengukur massa sejati karena mereka cenderung mengukur laju massa aliran secara langsung sementara teknologi pengukur aliran lainnya mengukur aliran volumetrik.

Baca Juga : Glass Tube Flow Meter : Definisi, Prinsip Kerja, dan Aplikasi

Karena massa tidak berubah, tidak diperlukan penyesuaian untuk berbagai karakteristik fluida. Oleh karena itu, meter Coriolis beroperasi secara linier. Jenis meter ini ada dalam berbagai desain.

 

Rheonik Coriolis Mass Flow Meter RHM 80
Rheonik RHM80 Coriolis Mass Flow Meter

Jenis unit yang paling umum Coriolis mass flow meter  :

  • tabung aliran berbentuk U
  • perakitan sensor
  • unit elektronik

Dalam unit meter ini, cairan melewati tabung berbentuk U yang bergetar dalam osilasi harmonik sudut. Gaya Coriolis kemudian akan merusak tabung dan komponen getaran selanjutnya ditambahkan ke tabung yang sudah berosilasi. Elemen getaran tambahan ini menghasilkan pergeseran fasa atau putaran di beberapa bagian tabung. Sebuah Coriolis meter ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

coriolis flow meter
coriolis flow meter

Pergeseran fasa yang dihasilkan ini yang berbanding lurus dengan laju aliran massa cairan diukur dengan bantuan sensor. Informasi terukur ini selanjutnya ditransfer ke unit elektronik di mana ia diubah menjadi tegangan yang sebanding dengan laju aliran massa.

Karena sifat konstruksi dari sensor coriolis mass flow meter yang mampu bekerja pada temperature ekstrem dingin hingga panas serta mampu bekerja pada pressure fluida yang tinggi. Karena itu coriolis flow meter sangat tepat digunakan oleh fluida yang mempunyai harga mahal dimana akurasi yang kurang akurat bisa menimbulkan kerugian yang besar baik karena segi biaya maupun segi kwalitas product.

Coriolis Flow Meter mengukur massa fluida, bukan volume sehingga jika ada fluida liquid yang mengalir dalam pipa yang melewati flow meter coriolis akan dihitung massanya sehingga jika ada campuran udara maka berat udara yg terdeteksi dan terhitung oleh flow meter coriolis bisa di abaikan massanya.

Coriolis flow meter yang di buat dari stainless steel sangat cocok sekali digunakan di berbagai industri beverage dan chemical karena disamping memenuhi syarat food grade juga mempunyai ketahan yang cukup baik terhadap akibat cairan dan lingkungan yang bersifat korosif.

Cara Kerja Coriolis Mass Flow Meter

Coriolis meter memiliki akselerasi coriolis positif dan negatif ke dalam proses pengukuran, seperti ilustrasi pada gambar diatas dimana fluida dialirkan melalui dua tabung melengkung. Gaya eksitasi osilasi ditujukan ke tabung melalui miniature velocity transducers atau electric coils sehingga menyebabkan getaran yang diukur oleh sensor magnetik.

Coriolis flow meter bergetar pada amplitudo yang sangat kecil, biasanya kurang dari 0,1 inchi (2,5 mm). Frekuensi ini mendekati frekuensi alami perangkat, yang biasanya sekitar 80 Hz. Ketika tidak ada aliran, tabung bergetar dan keluaran gelombang sinus dari masing-masing transduser hall-effect berada dalam phase. ketika aliran dimulai, fluida yang mengalir melalui tabung sehingga menginduksi rotasi atau putaran ke tabung karena percepatan Efek Coriolis, yang beroperasi dalam arah yang berlawanan di kedua sisi gaya yang diberikan.

Misalnya, ketika tabung flow meter bergerak ke atas selama putaran pertama, fluida yang mengalir ke resists meter dipaksa naik dan menekan tabung. Sebaliknya, cairan yang mengalir keluar dari resists meter dengan gerakan vertikalnya menurun sehingga mendorong tabung. Tindakan ini menyebabkan tabung flow meter berputar. Saat bergerak ke bawah selama dua putaran siklus getaran, tabung berputar ke arah yang berlawanan. Pelintiran ini menghasilkan perbedaan fase (jeda waktu) antara sisi saluran masuk dan saluran keluar, dan perbedaan fase ini secara langsung dipengaruhi oleh massa yang melewati tabung.

Prinsip Kerja Coriolis Mass Flow Meter

Ilustrasi cara kerja coriolis flow meter
Ilustrasi cara kerja coriolis flow meter
Ilustrasi cara kerja mass flowmeter coriolis
Ilustrasi cara kerja Coriolis sensor

Catatan :

Perhatikan bahwa amplitudo getaran dan perputaran sangat kecil dibandingkan dengan ukuran tabung berbentuk-U. Grafik di atas sengaja dibuat berlebihan untuk tujuan ilustrasi.

Efek Coriolis pada bagian cairan kecil ∂ m adalah :

perhitungan coriolis flowmeter untuk cairan rendah

Selama putaran, tabung memberikan gaya penahan ke atas untuk fluida, atau fluida mendorong tabung ke bawah. Di sisi outlet, gaya Coriolis bertindak dalam arah yang berlawanan.

Untuk permasalahan ini, kita asumsikan bahwa tabung memiliki bentuk “U” yang sempurna, dengan luas penampang A. Panjang dan lebar masing-masing adalah l dan d. Efek Coriolis, yang bertindak berlawanan arah pada sisi saluran masuk dan keluar, menghasilkan momen puntir, atau Tc.

hasil efek coriolis pada moment putaran

Faktor K dapat diperkenalkan untuk mengkompensasi bentuk “U” yang lebih umum, di mana Qm = ρAV adalah flow rate.

Qm = ρAV adalah massa flow rate

Persamaan yang mengatur putaran ini adalah :

efek coriolis

Di mana Iu adalah inersia dari tabung berbentuk-U, Cu adalah koefisien redaman, Ku adalah kekakuan, θ adalah sudut putaran, dan t adalah waktu.

Mengetahui bahwa meter aliran Coriolis bergetar berbentuk U untuk menghasilkan rotasi, kecepatan sudut nyata Ω adalah fungsi frekuensi bergetar ω.

coriolis flowmeter bergetar berbentuk-U untuk menghasilkan rotasi.

Dengan asumsi bahwa istilah redaman Cu diabaikan, persamaan memutar menjadi :

coriolis efek

Solusi khusus (solusi steady-state) dari sudut putar adalah :

coriolis efek

Gambaran dari flow tube sensor coriolis meter
Gambaran dari flow tube sensor coriolis meter

Selanjutnya, kecepatan sudut belok tabung berbentuk U adalah Ωl, dan perpindahan antara kedua sudut ini adalah θ d/2. Oleh karena itu, jeda waktu Ƭ antara kedua sudut adalah :

efek coriolis

Dengan mengukur jeda waktu Ƭ, laju aliran massa dapat diperoleh :

efek coriolis

Dalam analisis getaran, itu adalah kebiasaan untuk menggunakan frekuensi alami sebagai dasar dan menormalkan istilah frekuensi yang menentangnya. Frekuensi alami dari sistem tabung berbentuk U adalah :

efek coriolis

Catatan :

Note that Iu includes the mass of the fluid in the tube.

kemudian mass flow meter menjadi :

efek coriolis

Sampai dipembahasan ini kita sudah mengetahui dan mengenal lebih jauh tentang coriolis flow meter mulai dari pengertiannya sampai ke cara kerja coriolis meter.

Baca Juga : Prinsip Kerja Flow Meter

Fitur Utama Coriolis Mass Flow Meter

  1. Pengukur Coriolis dapat diterapkan untuk berbagai aplikasi mulai dari perekat dan pelapis hingga nitrogen cair.
  2. Keterjangkauan tipikal tabung lengkung yang dirancang Coriolis meter bervariasi dari 100:1 hingga 200:1 sedangkan untuk meter tabung lurus jangkauannya terbatas yaitu sekitar 30:1 hingga 50:1. Selain itu, akurasi meter tabung lurus rendah.
  3. Dalam hal meter Coriolis, tidak diperlukan kompensasi untuk variasi suhu dan tekanan. Juga pengukuran massa tidak sensitif terhadap perubahan viskositas dan kepadatan.
  4. Mereka sangat membantu untuk menangani cairan yang viskositasnya berubah sesuai dengan kecepatan sementara suhu dan tekanan tetap konstan.
  5. Ini disebut meter universal, karena mereka cukup mampu untuk mengukur hampir semua cairan, liquid dan gas. Mereka dapat mengukur semua aliran cairan seperti gas Newtonian, non-Newtonian dan cukup padat juga.
  6. Mereka dapat digunakan untuk mengukur kepadatan cairan juga.
  7. Tidak ada batasan bilangan Reynolds yang digabungkan dengan flow meter Coriolis.
  8. Mereka juga tidak terpengaruh oleh deformasi dalam profil kecepatan.

Kelebihan Menggunakan Coriolis Flow Meter

  1. Pengukur aliran Coriolis mampu mengukur berbagai cairan yang seringkali tidak sesuai dengan perangkat pengukuran aliran lainnya. Pengoperasian flow meter tidak tergantung pada bilangan Reynolds; oleh karena itu, cairan yang sangat ganas juga dapat diukur. Pengukur aliran Coriolis dapat mengukur laju aliran cairan Newtonian, semua jenis cairan non-Newtonian, dan bubur. Gas terkompresi dan cairan kriogenik juga dapat diukur dengan beberapa desain.
  2. Pengukur aliran Coriolis memberikan pengukuran aliran massa langsung tanpa penambahan instrumen pengukuran eksternal. Sementara laju aliran volumetrik fluida akan bervariasi dengan perubahan kerapatan, laju aliran massa fluida tidak tergantung pada perubahan kerapatan.
  3. Pengukur aliran Coriolis memiliki akurasi yang luar biasa. Akurasi dasar biasanya di urutan 0,2%. Selain itu, pengukur aliran linier di seluruh rentang alirannya.
  4. Jangkauan flow meter biasanya pada urutan 20:1 atau lebih besar. Pengukur aliran Coriolis telah berhasil diterapkan pada laju aliran 100 kali lebih rendah daripada laju aliran skala penuhnya.
  5. Pengukur aliran Coriolis mampu mengukur laju aliran massa, laju aliran volumetrik, densitas fluida, dan suhu — semuanya dari satu instrumen.
  6. Pengoperasian flow meter adalah karakteristik aliran independen seperti turbulensi dan profil. Oleh karena itu, persyaratan aliran lurus hulu dan hilir dan pengkondisian aliran tidak diperlukan. Mereka juga dapat digunakan dalam instalasi yang memiliki aliran berdenyut.
  7. Pengukur aliran Coriolis tidak memiliki penghalang internal yang dapat rusak atau tersumbat oleh bubur atau jenis partikel lain di aliran aliran. Entrained gas atau slugs gas dalam cairan tidak akan merusak flow meter. Tidak ada bagian yang bergerak, penyihir akan aus membutuhkan penggantian. Fitur desain ini mengurangi kebutuhan akan perawatan rutin.
  8. Pengukur aliran dapat dikonfigurasi untuk mengukur aliran baik dalam arah maju atau mundur. Dalam aliran hormat masih akan ada perbedaan waktu atau fase antara detektor aliran, tetapi perbedaan relatif antara kedua sinyal detektor akan dibalik.
  9. Desain flow meter Coriolis tersedia, memungkinkan untuk digunakan dalam aplikasi sanitasi, dan untuk pengukuran cairan sensitif geser. Bahan tersedia untuk memungkinkan pengukuran cairan korosif.

Kekurangan Menggunakan Coriolis Mass Flow Meter

  1. Pengukur aliran Coriolis tidak tersedia untuk pipa besar. Pengukur aliran Coriolis terbesar yang tersedia saat ini memiliki peringkat aliran maksimum 25.000 lb/mnt (11.340 kg/mnt), dan dilengkapi dengan flensa 6 inci (15 cm). Ketika laju aliran yang lebih besar harus diukur, diperlukan dua atau lebih meter aliran yang dipasang secara paralel.
  2. Beberapa desain flow meter memerlukan kecepatan fluida yang sangat tinggi untuk mencapai sejumlah besar waktu atau perbedaan fasa antara sinyal detektor aliran. Hal ini dapat mengakibatkan penurunan tekanan yang sangat tinggi pada flow meter.
  3. Pengukur aliran Coriolis mahal. Namun, biaya meter Coriolis sering sebanding dengan (atau di bawah) biaya meteran volumetrik ditambah densitometer yang digunakan bersama-sama untuk menentukan laju aliran massa.
  4. Pengukur aliran Coriolis mengalami kesulitan mengukur laju aliran gas bertekanan rendah. Aplikasi dengan tekanan kurang dari 150 psig bersifat marginal dengan desain flow meter yang tersedia saat ini. Gas bertekanan rendah memiliki kerapatan yang rendah, dan laju aliran massanya biasanya sangat rendah. Untuk menghasilkan laju aliran massa yang cukup untuk memberikan gaya Coriolis yang cukup untuk diukur, kecepatan gas harus sangat tinggi. Hal ini pada gilirannya dapat menyebabkan penurunan tekanan yang sangat tinggi pada meteran.

Manfaat Lainnya dari Coriolis Flow Meter

  • Akurasi yang lebih baik daripada kebanyakan teknologi flow meter lainnya.
  • Dapat digunakan dalam berbagai kondisi cairan (daftar cairan bisa dilihat dipembahasan dibawah)
  • Mampu mengukur aliran cairan panas (contoh : Sulfur cair) dan dingin (contoh : Nitrogen cair)
  • Penurunan tekanan rendah
  • Cocok untuk aliran dua arah

Baca Juga : Rheonik Mass Flow Meter

Demikian Artikel seputar “Coriolis Mass Flow Meter : Definisi, Cara Kerja, dan Manfaat” semoga dapat menjawab pertanyaan yang ada di benak pembaca, semoga bermanfaat.

Share
%d bloggers like this: