04-02-alat-ukur-laju-alir-b_2

(1)

4. Magnetic Meters

Prinsip Operasi

Prinsi

Prinsipp kerjakerja flowmetflowmeterer jenisinijenisini didasardidasarkankan pada

pada hukumhukum induksielektromagneinduksielektromagnetiktik (Faraday’s Low),

(Faraday’s Low), yaiyaitutu bilasuatufluidabilasuatufluida kond

konduktuktifif elekelektritrikk melemelewatwatii pippipaa tratranducnducer,er, makafluid

makafluidaa akanbekerjakanbekerjaa sebsebagaikonduagaikonduktoktorr yang

yang bergerakmemotongbergerakmemotong medanmedan magnetmagnet yang di

yang dibangkitbangkitkankan oleholeh kumparakumparann magnetimagneticc dari

dari transdutransducer, sehicer, sehinggangga timbultimbul tengangatengangann listri

listrikk induksiinduksi..

Hubungan ini dapat dinyatakan sebagai : Hubungan ini dapat dinyatakan sebagai :

e e = = B . l B . l . v. v Dimana : Dimana : e

e = tegangan listrik = tegangan listrik induksiinduksi B

B = rapat fluksi = rapat fluksi medan medan magnetmagnet l

l = panjang konduktor = panjang konduktor (diameter (diameter dalam dalam pipa)pipa) V

V = kece= kece patan patan konduktor (laju konduktor (laju aliran)aliran)

Magnetic Meters

Insertion model

Insertion model ; meny; menyisipkisipkanan electrielectric coic coil kel ke dalamdalam pipapipa yang yang akanakan diukurflow-nyadiukurflow-nya dandisedi

dandisediakansepasakansepasangelectroangelectrodada diujungdiujung dariflowdariflowmetemeter.r. Inline model

Inline model ; menemp; menempatkanatkan electrielectric coic coil dil di sekelilisekelilingng pipapipa dandan disedidisediakanakan sepasan

sepasangg electrodelectrodaa berseberberseberanganangan padapada dindidindingng pipa.pipa.

Magnetic Meters

Spesifikasi Umum

Magnetic Meters

Kelebihan & Kekurangan

Kelebihan Kelebihan

•• Pressure Pressure drop drop minimum, minimum, oleholeh karenapenghalangkarenapenghalang yangyang minimum

minimum pada

pada lintaslintasanan flow.flow.

•• BiayBiayaa mainmaintentenance rendaance rendahh sebsebabab tidtidakak adamoving partadamoving parts.s. •• LineLinearitaritasas yanyang g tingtinggi.gi.

•• DapaDapatt digudigunakanakann untuntukuk mengumengukurfluidayang korokurfluidayang korosifdansifdan slurry.

slurry.

•• PengukuraPengukurann tidaktidak dipengadipengaruhiruhi oleholeh viscosviscosity, ity, density,density, temperature

temperature dan dan pressurpressure.e.

•• Dapat mengukur aliDapat mengukur aliran fluida jenis turran fluida jenis turbulent atau laminabulent atau laminar.r. Kekurangan

Kekurangan

•• DalamDalam banyakkasus, pebanyakkasus, persyaratrsyaratanan electrielectrical cocal conductivnductivity ity daridari fluidafluida yang dit

yang ditetapkanpabriketapkanpabrik (0.1 –(0.1 – 20 micromh20 micromhos).os).

•• Zero drZero driftiifting padakonding padakondisisi tidtidakak adaflow ataulow flowadaflow ataulow flowproblem iniproblem ini pada

pada disainbarudisainbaru ditingditingkatkankatkan denganmdenganm emotong(cut-off) emotong(cut-off) low low flow.flow.

5. Turbine Meters

Prinsip Operasi

Teori

Teori dasarpadadasarpada turbiturbine metene meters adalars adalahh relatrelatifif seder

sederhana, yaituhana, yaitu aliraalirann fluidamelaluifluidamelalui metemeter r berbberbenturenturanan denga

dengann turbiturbine blade yanne blade yang bebasg bebas berpuberputartar padapada suatsuatuu porossepanjanggaris

porossepanjanggaris pusatdaripusatdari turbiturbinn housihousing.ng. Kecepatan

Kecepatan sudutsudut (angular (angular velocity) velocity) daridari turbine turbine rotorrotor adalahberbandin

adalahberbandingg lurusdenganlurusdengan lajulaju aliraalirann (flui(fluidd velocity)

velocity) yang yang melaluimelalui turbine. turbine. KeluaranKeluaran daridari metermeter diukuroleh

diukuroleh electelectrical picrical pickup yang dipaskup yang dipasangang padapada metemeterr body.

body. FrekwensiFrekwensi keluarankeluaran daridari electric electric pickup pickup adalahadalah seband

sebandinging dengadengann lajulaju aliraalirann (flow (flow raterate).). Accu

Accuracy danrangeabilracy danrangeabilityity daridari alatalat ukurukur turbiturbine metne meterer ters

tersebutebut sangasangatt baik. Rbaik. Rangeaangeabilitbilityy bervabervariasriasii dari100 :dari100 : 1 s/d200 : 1.

(2)

Turbine Meters

Spesifikasi Umum

Turbine Meters

Kelebihan & Kekurangan

Kelebihan

• Biaya pengadaannya awal : sedang

• Akurasibaik, handal dan proven technology

• Repeatability yang sempurna

• Rangeability yang sempurna

• Pressure drop rendah

Kekurangan

• Hanya untuk aplikasi fluida yang bersih

• Pada nonlubrication fluids kadang-kadang menimbulkan

masalah.

• Dibutuhkan pipa straight runs (15 x D) pada upstream

turbine meter.

• Direkomendasikan menggunakan strainer.

6. Coriolis Flowmeters

Prinsip Operasi

Coriolis flowmeter (diambil dari nama ahli matematika France, Gustave-Gaspard Coriolis, 1835).

Prinsip Coriolis menyatakan bahwa jika sebuahpartikeldi dalam suatu gerak berputar mendekatiatau menjauhi pusat perputaran, maka partikel menghasilkan gaya internal yang bekerja pada partikel itu. Gaya internal yang dihasilkan adalah sebanding dengan mass flowrate Andaikan fluida sedang mengalir ke dalamU-Shaped tube pada kecepatan V dan tabung sedangbergetarpada kecepatansudut W , maka dengan mempertimbangkan suatu bagian yang kecildari fluida pada bagian inlet masuk dengan jarakr, makasuatu Gaya (dikenal sebagai corioliesforce) dihasilkan ;

Coriolis Flowmeters

Spesifikasi Umum

Coriolis Flowmeters

Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan • Akurasi : tinggi.

• Dapat digunakan secara luas pada berbagai kondisi aliran fluida.

• Mampu mengukur aliran fluida panas (molten sulphur, liquid toffee) dan aliran fluida dingin (cryogenic helium, liquid nitrogen).

• Pressure drop : rendah. • Sesuai untuk bi-directional flow Kekurangan

• Biaya pengadaanawal : tinggi

• Kemungkinan penyumbatan (clogging) terjadi dan sukar dibersihkan

• Ukuran secarakeseluruhanbesar(dibanding dengan flowmeter lain)

(3)

Coriolis Flowmeters

Prinsip Operasi

Target flowmeters (drag force flowmeters) menyisipkan suatu target (drag element ; flat disc atau sphere dengan tangkai) ke dalambidang aliran (flow). Flowmeter kemudian mengukurgaya tarik (drag force) padatarget yang disisipkankemudian menkonversinya kedalam kecepatan aliran (flow velocity).

Kunci utama dari target flowmeter ini adalah pengukuran dari drag force. Drag force (Fd ) yang diberikan oleh persamaan incompressible flow, adalah :

Coriolis Flowmeters

Prinsip Operasi

Drag coefficient ditentukan

secara eksperimen, didasarkan

pada kondisi flow dan bentuk

geometry dari drag element.

Untuk flat plate dan sphere,

drag coefficientnya adalah :

Coriolis Flowmeters

Spesifikasi Umum

Coriolis Flowmeters

Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan

• Biaya pengadaannya awal : rendah

• Dapat digunakan pada aliran fluida

yang

abrasive, terkontaminasi atau korosif.

Kekurangan

• Pressure drop tidak dapat diabaikan

sehubungan dengan drag element dan

tangkai.

7. Thermal Flowmeters

Prinsip Operasi

Ketika aliran gas melewati hot wire (flow sensor) maka molekul gas menyerap ataumembawapanas dari permukaan sensor tersebut, sehingga sensor menjadi dingin akibat kehilangan energi. Selanjutnya sensor mengaktifkanrangkaianelektronik untuk mengisienergi yang hilang dengancaramemanaskan flow sensor hingga perbedaantemperature yang tetap diatas reference sensor.

Dayalistrikyang diperlukanuntukmempertahankanperbedaantemperaturyang tetapadalah berbandinglurus dengan mass flowrate dan selanjutnya dikeluarkan sebagai output signal yang linear dari flowmeter.

Thermal mass flowmeter didasarkanpadapengukuran panas yang diserap darisensor akibatdialirifluida. Jumlahpanasyang diserap menentukan lajualiranmassa (mass flow rate). Flowmeterini mempunyaidua buahsensor (sensing element), yaitu: 1. Sensor flow terbuat dari heated wire atau film (self heated)

Platinum/tungsten RTD (Resistance Temperature Detector). 2. RTD yang digunakan untuk mengukur temperature aliran gas

(temperature reference).

Thermal Flowmeters

Spesifikasi Umum

Kelebihan

• Biaya pengadaannyaawal : sedang • Pressure drop : rendah

Kekurangan

• Biaya maintenance tinggi • Hanya untuk gas bersih.

(4)

8. Ultrasonic Flowmeters

Prinsip Operasi

Pengukuran laju aliran(flow rate) denganm etoda ini melibatkan element : -Transmitter : transducer berfungsi mengubahtegangan listrik frekuensi tinggi

menjadigetaran kristal(akustik).

-Receiver : mengubah getaran kristal (akustik) menjadi sinyal listrik

Secara umum metoda ultrasonic dibedakan atas :

• Model Transit time : berdasarkan waktulintas gelombangultrasonic dari pengirim

(transmitter) ke penerima(receiver).

• Model Doppler : berdarkan frekuensi pelayangan Doppler.

Daerah frekuensi Tx dan Rx > 20 KHz (misalkan 10 MHz)ULTRASONIC

Ultrasonic Flowmeters

Prinsip Operasi

Transit Time Ultrasonic Flowmeter

Waktuyang digunakan gelombang akustik untuk melintas dari transducer (upstream) ke transducer (downstream) adalah td lebih pendek dibanding waktu yang digunakan untukmelintasdari downstream ke upstream tu .

Ultrasonic Flowmeters

Spesifikasi Umum

Transit Time Ultrasonic Flowmeter

Ultrasonic Flowmeters

Kelebihan & Kekurangan

Transit Time Ultrasonic Flowmeter

Kelebihan

• Tidak adapenghalang di lintasanaliran, sehinggatidak adapressure drop. • Tidak adapart bergerak(moving parts), sehingga maintenance cost

rendah.

• Model multi-path mempunyai ketelitianlebih tinggi

• Dapatdigunakan untuk mengukur flow fluida yang korosif danslurry. • Model portable tersediauntuk analisa dandiagnosadi lapangan.

Kekurangan

• Biayapengadaan awal : tinggi

• Model single path (one-beam) tidak sesuai untuk pengukuran kecepatan

aliran (flow velocity) yang bervariasi di atas range Reynolds numbers.

Ultrasonic Flowmeters

Doppler Ultrasonic Flowmeters

Prinsip Operasi

Flowmeter ini didasarkan pada efek Doppler yang menghubungkan frekuensi pelayangan gelombang akustik dengan kec epatan aliran.

Ultrasonic Flowmeters

Spesifikasi Umum

(5)

Ultrasonic Flowmeters

Kelebihan & Kekurangan

Doppler Ultrasonic Flowmeters

Kelebihan

• Tidak adapenghalangdi lintasan aliran, sehinggatidak ada pressure drop.

• Tidak ada part bergerak(moving parts), sehingga maintenance cost rendah.

• Dapat digunakan untuk mengukurflow fluidayang korosifdan slurry.

• Model portable tersediauntukanalisa dandiagnosa di lapangan.

Kekurangan

• Biaya pengadaan awal : tinggi

9. Vortex Flowmeters

Prinsip Operasi

Prinsip kerjanya didasarkan pada pengukuran getaran (vibration) pada downstream pusaran (vortex) yang disebabkan oleh penghalang yang d it em pa tk an p ad a a li ra n f lu id a. F re kw en si getaran dari vortex dapat dihubungkan dengan laju aliranfluida

Dimana : Q = Volum flowrate fv = frequency of vortex shedding

D = diameter of the pipe S = strouhalnumber K = K factor

K factor pada umumnya diperkenalkan untuk mengganti kerugian untuk profil yang tidak seragam dari pipa.

S strouhalnumber ditentukan secaraeksperimen.

vortex shedding flowmeters (oscillatory flowmeters)

Vortex Flowmeters

Spesifikasi Umum

Kelebihan

• Biayapengadaanawal : rendah ~ sedang.

• Tidak dibutuhkan maintenance bila digunakanpada aliran fluida

yang bersih. Kekurangan