Prinsip Kerja Flow Meter

Prinsip Kerja Flow Meter

Prinsip Kerja Flow Meter yang di maksud adalah dari pengertian flow meter itu sendiri yang berarti sebagai alat ukur aliran yang mempunyai banyak jenis, model serta tipe yang disesuaikan dengan teknologi yang digunakan. Fungsi dari flow meter adalah mengukur besanya suatu flow rate atau debit aliran baik aliran dalam sistem tertutup maupun terbuka dengan jenis fluida liquid, gas maulun solid.

Jenis Flow meter yang beredar di pasaran cukup banyak, dimana jenis flowmeter ini disesuaikan dengan fungsi flow meter dan aplikasinya. Data fluida dan aplikasi dilapangan sangat penting untuk digunakan sebagai acuan bagaimana cara memilih jenis flow meter. Pemilihan jenis flow meter harus sesuai dengan keinginan kita berdasarkan pada tujuan, spesifikasi fluida dan cara kerjanya.

Prinsip Kerja Flow Meter dari Berbagai Jenis

Ultrasonic Flow Meter

Ultrasonic bisa diartikan banyak hal. Semenjak popular menjadi Portable Ultrasonic flow meter,, para teknisi membayangkan bahwa flowmeter adalah Portable Ultrasonic flowmeter. Bagaimanapun juga, flowmeter portable harus digunakan mengukur kecepatan, flow rate dan volume aliran yang simple penggunanya dan mudah dibawa kemana-mana.

Ada beberapa perusahaan yang mencoba mengembangkan teknologi ini untuk aplikasi steam, tapi aplikasi dari alat ini masih bersifat terbatas. Ultrasonic flow meter sejauh ini dibuat dalam segala type dan range aplikasi dari transmit waktu atau Doppler.

Harga untuk sebuah ultrasonic flow meterbisa berkisar antara USD 25 sampai USD 150.000 tergantung pada aplikasi dan fugsi kerjanya seperti hand held ultrasonic flow meter.

Pada dasarnya setiap orang akan membedakan satu teknologi dari dua type tehnik pengukuran tapi hal ini tidak sepenuhnya benar. Sebuah Ultrasonic flowmeter akan dikategorikan kedalam type Doppler (yang mana digunakan untuk menggeser prinsip Doppler). Atau peralatan pemindahan waktu yang mengukur selisih waktu.

Perbedaan ini kemungkinan telah membawa alasan yang cukup simple untuk mengklasifikasikan ultrasonic dengan mudah dalam industry. Jika seseorang mempelajari tehnik pengukuran ultrasonic flowmeter, mereka akan menemukan beberapa teknologi yang mungkin kurang sesuai pengunannya.

Droppler flow meter
Droppler flow meter

Prinsip dari Doppler flow meter adalah adanya doppler shift yang diukur dengan menggunakan gelombang continue pada frekuensi yang tetap atau variasi seperti perubahan yang terjadi dalam Doppler shift yang diukur dengan menggunakan getaran.

Pada Ultrasonic flowmeter Transmisi dari gelombang yang melewati sensor secara tidak langsung berhubungan dengan fluida dinamakan non contact type. Bisa juga terjadi salah konsepsi atau penyederhanaan pada waktu transit flowmeter.

Jenis Flow meter ultrasonic ini cukup banyak digemari khususnya bagi mereka yang menginginkan jenis flow meter yang bisa di pindah2 atau movable alias flow meter Jinjing. Dan cara pengoprasiannya juga cukup sederhana tinggal di ikat ke pipa yang akan diukur flownya.

Ultrasonic Flow Meter
Ultrasonic water Flow Meter | Clamp On Flow Meter | Transit time flowmeter

Glass Tube Flow Meter

Type Glass tube flowmeter banyak digunakan untuk aplikasi pemasangan dengan sistem vertikal dan beasaran flow rate bisa langsung di baca pada tabung kaca yang mana bahan dari kaca cukup baik yaitu pyrex glass. Jenis Galss tube flowmeter ini banyak digunakan ketika installasi pipa cairan tidak mempunyai area horisontal yang memadai sehingga tidak terlalu membutuhkan area yang luas.

Glass Tube Flow Meter
Glass Tube Flow Meter

Untuk aplikasinya Glass tube flowmeter ini hanya maksimal pada temperature 120 derajad celcius. Sedangkan pressure maksimal pada jenis ini tidak terlalu tinggi dan hanya pada kisaran 10 bars.

Untuk aplikasinya, Jenis Glass tube flowmeter inidigunakan pada jenis fluida liquid dan gas. Jika kita menginginkan pressure working yang lebih tinggi hingga pressure 60 ba,r bisa digunakan jenis material tube flow meter dari metal.

Untuk aplikasinya Glass tube flowmeter ini hanya maksimal pada temperature 120 derajad celcius. Sedangkan pressure maksimal pada jenis ini tidak terlalu tinggi dan hanya pada kisaran 10 bars.

Untuk aplikasinya, Jenis Glass tube flowmeter inidigunakan pada jenis fluida liquid dan gas. Jika kita menginginkan pressure working yang lebih tinggi hingga pressure 60 ba,r bisa digunakan jenis material tube flow meter dari metal.

Thermal Mass Flow Meters

Thermal mass flow meters
Thermal mass flow meters

Pengukur aliran massa termal, juga dikenal sebagai dispersi termal atau pengukur aliran massa yang dapat dibenamkan, terdiri dari kelompok instrumen untuk pengukuran laju aliran massa total suatu fluida, terutama gas, yang mengalir melalui saluran tertutup. Jenis kedua adalah pengukur aliran massa termal jenis tabung kapiler. Banyak pengontrol aliran massa (MFC) yang menggabungkan pengukur aliran massa, elektronik, dan katup didasarkan pada desain ini.

Thermal Mass Working Principle
Thermal Mass Working Principle

Selanjutnya, pengukur aliran massa termal dapat dibangun dengan mengukur perbedaan suhu di chip MEMS berbasis silikon. Kedua jenis mengukur laju aliran massa fluida melalui panas yang dialirkan dari permukaan yang dipanaskan ke fluida yang mengalir. Dalam kasus dispersi termal, atau jenis pengukur aliran yang dapat direndam, panas ditransfer ke lapisan batas fluida yang mengalir di atas permukaan yang dipanaskan. Dalam kasus jenis tabung kapiler, panas ditransfer ke sebagian besar fluida yang mengalir melalui tabung kapiler kecil yang dipanaskan.

Prinsip-prinsip operasi dari kedua jenis tersebut keduanya bersifat termal, tetapi sangat berbeda sehingga diperlukan dua standar yang terpisah. Selain itu, aplikasinya jauh berbeda. Pengukur aliran dispersi termal biasanya digunakan untuk aplikasi aliran gas industri umum di pipa dan saluran, sedangkan jenis kapiler terutama digunakan untuk aliran gas bersih atau cairan dalam tabung yang lebih kecil. Jenis ini paling banyak digunakan untuk pengukur aliran massa termal di industri. Namun demikian, tipe kapiler bukanlah subjek diskusi ini.

Coriolis Mass Flow Meter

Pengukur aliran massa termal (Coriolis Mass Flow Meter) juga dikenal sebagai dispersi termal atau pengukur aliran massa yang dapat dibenamkan, terdiri dari kelompok instrumen untuk pengukuran laju aliran massa total suatu fluida, terutama gas, yang mengalir melalui saluran tertutup.

Jenis kedua adalah pengukur aliran massa termal jenis tabung kapiler. Banyak pengontrol aliran massa (MFC) yang menggabungkan pengukur aliran massa, elektronik, dan katup didasarkan pada desain ini. Selanjutnya, pengukur aliran massa termal dapat dibangun dengan mengukur perbedaan suhu di chip MEMS berbasis silikon. Animasi di bawah ini tidak mewakili desain pengukur aliran Coriolis yang sebenarnya ada.

Coriolis Mass Flow Meter Working Principle
Coriolis Mass Flow Meter Working Principle
Coriolis Mass Flow Meter Working Principle
Coriolis Meter Berputar tanpa aliran

Tujuan animasi adalah untuk mengilustrasikan prinsip operasi, dan untuk menunjukkan hubungannya dengan rotasi. Fluida dipompa melalui pengukur aliran massa. Saat terjadi aliran massa, tabung akan berputar sedikit. Lengan tempat fluida mengalir menjauh dari sumbu rotasi harus mengerahkan gaya pada fluida, untuk meningkatkan momentum sudutnya, sehingga ia menekuk ke belakang.

Lengan tempat fluida didorong kembali ke sumbu rotasi harus memberikan gaya pada fluida untuk menurunkan momentum sudut fluida lagi, sehingga lengan tersebut akan menekuk ke depan. Dengan kata lain, lengan masuk (berisi aliran yang diarahkan ke luar), tertinggal di belakang putaran keseluruhan, bagian yang diam sejajar dengan sumbu sekarang miring, dan lengan keluar (berisi aliran yang diarahkan ke dalam) memimpin keseluruhan rotasi.

Animasi di Bawah menunjukkan bagaimana pengukur aliran massa tabung lengkung dirancang. Cairan tersebut dialirkan melalui dua tabung paralel. Sebuah aktuator (tidak diperlihatkan) menginduksi getaran counter yang sama pada bagian yang sejajar dengan sumbu, untuk membuat perangkat pengukur kurang sensitif terhadap getaran luar. Frekuensi getaran yang sebenarnya tergantung pada ukuran pengukur aliran massa, dan berkisar antara 80 hingga 1000 Hz. Amplitudo getaran terlalu kecil untuk dilihat, tetapi dapat dirasakan dengan sentuhan.

Coriolis Meter Bergetar Tanpa Aliran
Coriolis Meter Bergetar Tanpa Aliran
Coriolis Meter Bergetar Tanpa Aliran
Coriolis Meter Bergetar Tanpa Aliran

Ketika tidak ada fluida yang mengalir, gerakan kedua tabung itu simetris, seperti yang ditunjukkan pada animasi kiri. Animasi di sebelah kanan mengilustrasikan apa yang terjadi selama aliran massa: beberapa tabung terpelintir. Lengan yang membawa aliran menjauh dari sumbu rotasi harus memberikan gaya pada fluida untuk mempercepat aliran massa ke kecepatan getar tabung di luar (peningkatan momentum sudut absolut), sehingga tertinggal di belakang getaran keseluruhan.

Lengan tempat fluida didorong kembali ke arah sumbu gerakan harus memberikan gaya pada fluida untuk menurunkan kecepatan sudut absolut fluida (momentum sudut) lagi, sehingga lengan tersebut memimpin getaran keseluruhan. Lengan masuk dan lengan keluar bergetar dengan frekuensi yang sama dengan getaran keseluruhan, tetapi ketika ada aliran massa, kedua getaran tidak sinkron: lengan masuk di belakang, lengan keluar di depan. Kedua getaran bergeser dalam fase satu sama lain, dan derajat pergeseran fase adalah ukuran untuk jumlah massa yang mengalir melalui tabung dan garis.

Positive Displacement PD Meter

Positive Displacement (PD Meter) adalah jenis pengukur aliran yang membutuhkan fluida untuk memindahkan komponen secara mekanis dalam pengukur untuk pengukuran aliran. Pengukur aliran perpindahan positif (PD) mengukur laju aliran volumetrik dari fluida atau gas yang bergerak dengan membagi media menjadi volume tetap dan terukur (kenaikan atau volume fluida yang terbatas).

Analogi dasarnya adalah memegang ember di bawah keran, mengisinya ke tingkat yang ditentukan, kemudian dengan cepat menggantinya dengan ember lain dan menentukan waktu laju di mana ember diisi (atau jumlah total ember untuk aliran “total”) . Dengan kompensasi tekanan dan suhu yang sesuai, laju aliran massa dapat ditentukan secara akurat.

Turbine Flow Meter

Turbine Flow meter pada dasrnya menggunakan prinsip dari woltmann rotating vane meter, dimana didalam Flow meter terdapat vane atau turbine atau impeller yang akan berputar saat fluid mengalir kedalam flow meter sehingga cukup tepat digunakan untuk mengukur fluid yang flow nya rendah namun punya pressure yang sangat tinggi.

Seametrics turbine flow meter
Seametrics turbine flow meter

Electromagnetic Flowmeter

Magnetic flowmeters pada prinsipnya menggunakan Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik.Ketika medium konduktif melewati medan magnet, tegangan yang dihasilkan berbanding lurus dengan kecepatan medium konduktif, kerapatan medan magnet dan panjang konduktor.

Dalam Hukum Faraday, ketiga nilai tersebut dikalikan bersama-sama dengan konstan untuk menghasilkan besarnya tegangan. Karena itu cairan yang diukur oleh flowmeter electromagnetic harus bersifat sebagai conductor electric.

wmag 30 flowmag electromagnetic flow meter

Electromagnetic Flowmeter merupakan jenis flow meter yang mempunyai populasi tertingg. Flowmeter magnetic banyak digunakan untuk mengukur aliran fluid baik berbasis air yang mempunyai konduktivity memadai. Seperti Air baku , air bersih, air asin, air gula, air kimia yang corosive, kotor dan lumpur. Karena pemakiannya yang cukup banyak, sebagian besar para produsen flow meter mempunyai jenis electromagnetic flow meter.

Electromagnetic Flow meter yang paling banyak digunakan dalam aplikasi pengukuran aliran air baku atau air sungai atau air kotor. Sebagaian besar engguna Elecromagnetic flow meter adalah dunia industri seperti industri pegolahan air, makanan, minuman, farmasi, perhotelan dan pengolahan limbah karena harus menggunakan flowmeter yang mempunyai akurasi memadai dan sangat minim pressure dropnya serta tidak ada komponen flow sensor yang berputar sehingga tidak mudah macet.

Orifice Flow Meter

Flow meter jenis ini pada prinsip kerjanya menggunakan pressure difference dan bisa digunakan untuk high temperature maupun high pressure. Orifice flow meter bisa digunakan untuk mengukur aliran liquid, gas juga bisa untuk diaplikasikan pada aliran Steam.

Orifice flow meter
Orifice flow meter

Flow meter yang dibuat dari bahan UPVC, PE dan PP atau PTFE sangat cocok sekali untuk aplikasi aliran chemical yang corosive. Pada Type Orifice flowmeter ini ada juga yang diaplikasikan untuk cairan matrial yang berat / kental seperti  pada proses WWT atau mengukur gas yang mempunyai humadity yang tinggi.

Laminar Mass Flowmeter

Flow meter laminar adalah flowmeter yang memiliki hubungan linier antara laju aliran udara volumetrik dengan tekanan diferensial. Tekanan diferensial dalam laju alir pengenal cukup rendah sehingga tidak mempengaruhi karakteristik bagian uji mana pun.

Variable Area Flowmeter

Alia Variable area flow meter
Alia Variable area flow meter

Variable Area Flow Meter adalah pengukur aliran industri yang digunakan untuk mengukur laju aliran cairan dan gas. Pengukur area variabel terdiri dari tabung dan pelampung. Respons float terhadap perubahan debit adalah linier, dan rentang aliran 10-ke-1 atau penurunan adalah standar.

Pengoperasian meteran ini didasarkan pada prinsip area variabel: aliran fluida menaikkan pelampung dalam tabung yang meruncing, meningkatkan luas aliran fluida. Semakin besar alirannya, semakin tinggi pelampung dinaikkan. Ketinggian pelampung berbanding lurus dengan debit.

Dengan zat cair, pelampung dinaikkan dengan kombinasi daya apung zat cair dan kecepatan head fluida. Dengan gas, daya apung dapat diabaikan, dan pelampung hanya merespons head kecepatan saja. Pelampung bergerak ke atas atau ke bawah dalam tabung sebanding dengan laju aliran fluida dan luas lingkaran antara pelampung dan dinding tabung.

Pelampung mencapai posisi stabil di dalam tabung ketika gaya ke atas yang diberikan oleh fluida yang mengalir sama dengan gaya gravitasi ke bawah yang diberikan oleh berat pelampung. Perubahan laju aliran mengganggu keseimbangan gaya ini. Pelampung kemudian bergerak ke atas atau ke bawah, mengubah luas lingkaran hingga kembali mencapai posisi di mana gaya berada dalam kesetimbangan.

Untuk memenuhi persamaan gaya, float meteran aliran area variabel mengasumsikan posisi berbeda untuk setiap debit konstan. Namun, penting untuk dicatat bahwa karena posisi pelampung bergantung pada gravitasi, pengukur luas variabel harus berorientasi vertikal dan dipasang.

Vortex Flow Meters

Vortex flowmeter terdiri dari: sensor aliran yang dapat dioperasikan untuk merasakan variasi tekanan karena vortex-shedding dari fluida dalam suatu lintasan dan untuk mengubah variasi tekanan menjadi sinyal sensor aliran, dalam bentuk sinyal listrik; dan prosesor sinyal yang dapat dioperasikan untuk menerima sinyal sensor aliran dan untuk menghasilkan sinyal keluaran yang sesuai dengan variasi tekanan karena pelepasan pusaran fluida di bagian tersebut.

Vortex Air Flow Controls System
Steam Flow Meter Alia

Ketika medium mengalir melalui tubuh Bluff dengan kecepatan tertentu, sabuk pusaran yang diatur secara bergantian dihasilkan di belakang sisi tubuh Bluff, yang disebut “vortex von Kármán”. Karena kedua sisi generator pusaran secara bergantian menghasilkan pusaran, denyut tekanan dihasilkan di kedua sisi generator, yang membuat detektor menghasilkan tegangan bolak-balik.

Elemen piezoelektrik yang dikemas dalam badan probe deteksi menghasilkan sinyal muatan bolak-balik dengan frekuensi yang sama dengan pusaran, di bawah aksi tegangan bolak-balik. Frekuensi pulsa ini berbanding lurus dengan laju aliran. Sinyal dikirim ke penghitung aliran cerdas untuk diproses setelah diperkuat oleh penguat awal.

Pada range bilangan Reynolds tertentu (2 × 10 ^ 4 ~ 7 × 10 ^ 6), hubungan antara frekuensi pelepasan pusaran, kecepatan fluida, dan lebar permukaan aliran generator pusaran dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

f=St×V/d

Share
%d bloggers like this: