Aliran Cair [PDF]

Citation preview

http://depisatir.blogspot.sg/2012/01/pengukuran-aliran-cair-dan-aplikasinya.html pengukuran aliran cair dan aplikasinya di dunia industri 20.32 wib



Pengukur Aliran Cair Pengukuran aliran fluida adalah sangat penting di dalam suatu industri proses seperti kilang minyak (refinery), pembangkit listrik (power plant) dan industri kimia(petrochemical). Pada industri proses seperti ini, memerlukan penentuan kuantitas dari suatu fluida (liquid, gas atau steam)yang mengalir melalui suatu titik pengukuran, baik didalam saluran yang tertutup (pipa) maupun saluran terbuka (open channel). Kuantitas yang ditentukan antara lain; laju aliran volume(volume flow rate), laju aliran massa (mass flow rate),kecepatan aliran (flow velocity). Beberapa jenis flow meter yang sering digunakan di dalam industri proses adalah sebagai berikut : A. Differential Pressure



Differential Pressure Flowmeters (Head Flow Meter) Differential pressure atau head flow measurement merupakan metoda pengukuran flow yang paling populer saat ini untuk mengukur aliran fluida diindustri proses.   



Kelebihan: Biaya pengadaannya awal: rendah - sedang Dapat digunakan di dalam cakupan luas (hampir semua phase fluida dan kondisi aliran). Strukturnya kokoh dan sederhana Kekurangan:







Rugi tekanan (pressure drop): sedang - tinggi B. Orifice



Letak lubang penghalang konsentris dengan penampang pipa. Aplikasinya: Digunakan untuk mengukur volume gas, liquid dan steam dalam jumlah yang besar. Kelebihan:  Dapat digunakan pada berbagai ukuran pipa (range yang lebar).  Ketelitian (accuracy) baik, jika plate dipasang dengan baik.  Harga relative murah Kekurangan:



 



Rugi tekanan (pressure drop) relatif tinggi. Tidak dapat digunakan untuk mengukur laju aliran,karena cenderung terjadi penyumbatan. Orifice Plates



Suatu plate berlubang dimasukkan ke dalam pipa dan ditempatkan secara tegak lurus terhadap flow stream. Ketika fluida mengalir melewati orifice plate tersebut maka menyebabkan peningkatan kecepatan dan penurunan tekanan. Perbedaan tekanan sebelum dan setelah orifice plate digunakan untuk mengkalkulasi kecepatan aliran (flow velocity). Eccentric Orifice



Titik pusat lubang penghalang tidak satu garis pusat dengan pusat penampang pipa. Pemasangan lubang yang tidak konsentris ini dimaksud untuk mengurangi masalah jika fluida yang diukur membawa berbagai benda padat (solid).



Segmental Orifice



Segmental orifice plates digunakan terutama pada service yang sama dengan eccentric orifices. C. Venturi



Tabung venturi adalah serupa dengan lubang meter, tetapi dirancang untuk hampir menghilangkan pemisahan lapisan batas, dan dengan demikian membentuk tarik. Perubahan luas penampang dalam tabung venturi menyebabkan perubahan tekanan antara bagian konvergen dan tenggorokan, dan laju aliran dapat ditentukan dari penurunan tekanan. Meskipun lebih mahal bahwa pelat orifice, tabung venturi memperkenalkan substansial penurunan tekanan rendah nondipulihkan.



D. Angguk (nutating disk)



Air masuk pada bagian kiri meter itu dan menekan piring yang terpasang secara eksentrik. Agar zat cair dapat mengalir melalui meter itu, piring itu harus mengangguk-angguk diseputar sumbu vertikal karena bagian atas dan bagian bawah piring selalu dalam kontak dengan ruang tempat piring itu terpasang. Ruang masuk dan keluar piring itu terpisah oleh suatu dinding sekat. Volume zat cair yang mengalir melalui meter itu terlihat dari jumlah anggukan piring. Penunjukan aliran volumetrik diberikan melalui suatu susunan roda gigi dan pencatat yang dihubungkan dengan piring angguk. Laju aliran zat cair yang tak mudah menguap, seperti air, dapat diukur dengan teknik penimbangan langsung. Teknik ini biasa digunakan untuk kalibrasi meter-aliran air atau zat cair lain, dan karena itu dapat dianggap sebagai suatu teknik kalibrasi yang standar. Kelebihan: Dapat digunakan untuk kalibrasi meter aliran cair Kekurangan: Tidak cocok untuk pengukuran aliran transien. Aplikasi: Dipakai dalam penerapan yang memerlukan ketelitian tinggi pada kondisi aliran stedi seperti pengukuran aliran dalam pipa dengan ketelitian 1 % dan untuk kalibrasi meter aliran cair atau zat cair lain, serta meter air rumah tangga.



E. Meter impeller daun (lobed impeller meter)



Aplikasi: Dapat digunakan untuk pengukuran aliran gas maupun zat cair. Impeler (kipas) dan selongsongnya dikerjakan dengan mesin sehingga sangat pas satu sama lain. Dengan demikian fluida yang masuk selalu terperangkap di antara kedua rotor dan teangkut keluar oleh putarannya. Jumlah putaran rotor member petunjuk tentang laju aliran volumetric. F. Turbine



Parameters Turbine Meter Terminologi yang secara luas digunakan dalam aplikasi turbine meter, yaitu: Accuracy Akuran ketelitian atau ketepatan alat ukur dalam memberikan hasil bacaan.Besaran ini menunjukkan banyaknya penyimpangan yang terjadi pada sebuahalat ukur, atau system pengukuran. Repeatability Kemampuan suatu unit instrument atau alat ukur untuk mendapatkan hasilbaca yang sama pada beberapa kali pengukuran proses variable yang sama. Rangebility Perbandingan antara flow maksimum dan flow minimum yang dapat dikendalikan.



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



   



Kelebihan: Pressure drop : rendah. Sesuai untuk bi-directional flow Kekurangan: Biaya pengadaan awal : tinggi Kemungkinan penyumbatan (clogging) terjadi dan sukar dibersihkan Ukuran secara keseluruhan besar (dibanding dengan flowmeter lain) Ukuran Line size yang tersedia : terbatas. G. Ultrasonic



Ultrasonic Flowmeters Pengukuran laju aliran (flow rate) dengan metoda ini melibatkan elemen pengirim (transmitter) dan penerima(receiver) untuk frekuensi akustik. Pada elemen pengirim, transducer berfungsi mengubah tegangan listrik frekuensi tinggi menjadi getaran kristal (akustik). Sedangakan pada elemen penerima, transducer mengubah getaran kristal (akustik) menjadi sinyal listrik.Oleh karena daerah kerja frekuensi dari pengirim dan penerima di atas 20 KHz(misalnya 10 MHz), maka disebut ultrasonic.  



Secara umum metoda ultrasonic dibedakan atas : Model Transit time: berdasarkan waktu lintas gelombang ultrasonicdari pengirim (transmitter) ke penerima (receiver). Model Doppler: berdarkan frekuensi pelayangan Doppler. Kelebihan



    



 



Tidak ada penghalang di lintasan aliran, sehingga tidak ada pressure drop. Tidak ada part bergerak (moving parts), sehingga maintenance costrendah. Model multi-path mempunyai ketelitian lebih tinggi Dapat digunakan untuk mengukur flow fluida yang korosif dan slurry. Model portable tersedia untuk analisa dan diagnosa di lapangan. Kekurangan Biaya pengadaan awal : tinggi Model single path (one-beam) tidak sesuai untuk pengukuran kecepatan aliran (flow velocity) yang bervariasi di atas range Reynolds numbers. Doppler Ultrasonic Flow meters



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







Kelebihan Tidak ada penghalang di lintasan aliran, sehingga tidak adapressure drop. Tidak ada part bergerak (moving parts), sehingga maintenancecost rendah. Dapat digunakan untuk mengukur flow fluida yang korosif danslurry. Model portable tersedia untuk analisa dan diagnosa di lapangan.







Kekurangan Biaya pengadaan awal : tinggi



  



H. Vortex



Vortex Flowmeters



Flowmeter ini dikenal juga sebagai vortex shedding flowmeters atau oscillatory flowmeters, prinsip kerjanya didasarkan pada pengukuran getaran (vibration) pada down stream pusaran (vortex) yang disebabkan oleh penghalang yangditempatkan pada aliran fluida. Frekwensi getaran dari vortex dapat dihubungkan dengan laju aliran fluida      



Kelebihan Akurasinya tinggi Handal pada liquid yang bersih. Metoda terbukti (proven) Dapat dipasang secara internal atau secara eksternal. Pemasangan secara external pada unit dapat di blok dengan valveuntuk maintenance. Dapat digunakan untuk mengukur liquid interface.



Kekurangan  Range terbatas (level > 48 inches sukar untuk ditangani).  Biaya meningkat untuk unit eksternal sehubungan dengan pressurerating meningkat.  External units kemungkinan memerlukan pemanas (heating) untukmenghindari pembekuan (freezing).  External units kemungkinan menghasilkan kesalahan disebabkanperbedaan temperature antara fluida didalam vessel dengan fluida didalam level chamber.



I. Spiral Bourdon Tube



Aplikasinya: Digunakan secara umum pada range tekanan menengah (medium pressure), tetapi untuk tugas berat juga tersedia dalam range hingga100.000 psig. Range akurasinya sekitar ± 0.5 % dari span. Helical Bourdon Tube



Aplikasinya: Digunakan pada range dari 100 ~ 80.000 psig dengan akurasi sekitar ± ½ - ± 1 % dari span. Penggunaan yang terbesar untuk unit bellows adalah sebagai elemen penerima untuk pneumatic recorders, indicators dan controllers. Bellows juga secara luas digunakan sebagai unit diferensial pressure untuk pengukuran aliran (flow) serta recorder dan controller pneumatic yang dipasang dilapangan. J. Waste water flow meter



Aplikasinya: Banyak dipakai di indusri manufacture, oil and gas, pertambangan, hotel dan restoran serta di rumah sakit atau ditempat lainnya yang peduli terhadap lingkungan. Waste water treatment



Banyak sekali jenisnya karena kandungan oil, limbah domistic hingga limbah karena proses chemical. Flow meter limbah yang mempunyai base water karena jenis limbah yang bermacam-macam maka pemilihan jenis waste water flow meter harus disesuaikan dengan penerapan di lapangan. L. Flow Meter limbah



Aplikasinya: Area yang kotor dan keasamannya ekstrim baik itu asam maupun basah, karena itu hendaknya jenis matrial flow meter untuk body sensor menggunakan stainless steel atau non metal agar lebih tahan lama dan tidak berkarat. Jika menggunakan stainless steel cukup menggunakan SUS 304 dan untuk non metal dapat juga digunakan PP atau PVC. Tabel. Pengukuran aliran cair. Sensor



Rangeability



akurasi



1



orifice



3.5:1



2-4% dari



venturi



3.5:1



1% dari



rentang penuh



Dynamic s (s) -



-



rentang penuh



flow nozzle



3.5:1



Rentang 2%



-



elbow meter



3:1



5-10% dari



-



rentang



Kelebihan -Biaya rendah -Praktek industri yang luas Menurunkan tekanan kerugian daripada lubang -Slurries jangan hubungkan - Untuk bubur pelayanan yang baik -Menengah kehilangan tekanan - tekanan rendah



kekuranga n - Kehilangan



tekanan tinggi -Plugging dengan lumpur -Biaya tinggi -Garis bawah 15 cm



-Tinggi biaya dari pelat orifice -Terbatas ukuran pipa



- akurasi



-kerugian



penuh



annubar



3:1



0.51.5%dari



-



rentang penuh



turbine



20:1



0.25% dari pengukuran



-



- Kehilangan tekanan rendah -Besar diameter pipa --Lebar rangeability -Baik akurasi



sangat miskin - Miskin kinerja dengan cairan kotor atau lengket



--Biaya



tinggi -Saringan dibutuhkan, terutama untuk bubur



vortex shedding



10:1



1% dari pengukuran



-



-Lebar rangeability -Tidak sensitif terhadap variasi dalam kepadatan, suhu,tekana n dan viskositas



-mahal



positive displacemen t



10:1 atau lebih besar



0.5% dari pengukuran



-



-tinggi rangeability - Baik



- Penurunan



akurasi



tekanan tinggi -Rusak oleh lonjakan arus atau padatan