Flow Transmitter | INSTRUMENT PART 5

Flow Transmitter

Flow transmitter merupakan transmitter yang bertujuan untuk mengukur laju aliran fluida (sesuai namanya). Ada 2 fitur yang biasanya ditampilkan pada flow transmitter, yaitu flowrate (debit)  dan totalizer. Simpelnya, flowrate menampilkan berapa debit aliran fluida, sementara totalizer menampilan berapa volume fluida yang telah melewati transmitter.

teori laju aliran

Satuan flowrate : m^3/h ; satuan totalizer : m^3

*satuan bisa diubah ke liter/detik ataupun satuan lainnya, cukup gunakan tabel konversi

Jenis Flow Transmitter dan spesifikasinya

Tabel di atas menjabarkan jenis-jenis flow transmitter dan spesifikasinya. Secara umum flow meter terbagi atas 5 jenis, yaitu : Electromagnetic, Coriolis, Vortex, Ultrasonic dan Differential Pressure.

Jenis-jenis Flow Transmitter :

1. Electromagnetic Flow Transmitter

Electromagnetic Flow Transmitter

Prinsip kerja

Transmitter ini menggunakan prinsip electromagnet Hukum Faraday. Sensornya berupa electroda yang berada di sisi kanan kiri pipa, sementara exciter nya berupa coil (kumparan di atas dan bawah pipa). Exciter sendiri berfungi untuk membangkitkan medan magnet. Seperti yang kita tahu, jikalau dua buah coil diberi arus, maka diantara kedua coil tersebut akan timbul medan magnet. Nah jikalau ada material konduktif yang bergerak di antara coil tersebut, maka akan timbul electromotive force atau simpelnya beda potensial (tegangan listrik). Nah electromotive force ini lah yang akan dideteksi oleh electroda yang berada di samping pipa. Untuk lebih memahaminya kita harus memahami teori hukum Faraday.

Just for info saja, salah satu syarat ketika ingin menggunakan transmiter ini, fluida yang mengalir harus memiliki konduktivitas > 20 mikroSiemens. Hal ini karena jikalau fluida tersebut tidak bersifat konduktif (seperti solar), maka tegangan tidak dapat dibangkitkan di elektroda.  Seperti gambar di bawah ini, laju aliran deionized water tidak cocok diukur menggunakan electromagnetic flow transmitter karena konduktivitasnya < 20 mikroSiemens.

Electric conductivity on some solutes

Untuk lebih lengkapnya bisa tonton video berikut : https://www.youtube.com/watch?v=f949gpKdCI4

2. Coriolis Flow Transmitter

Bisa dikatakan, Coriolis merupakan transmitter termahal di bidang pengukuran flow. Transmitter ini memiliki eror akurasi 0.1, yang merupakan eror akurasi terkecil dibanding jenis flow transmitter lainnya. Di dalam transmiter ini juga dilengkapi dengan sensor temperature untuk mengukur suhu fluida.

    Coriolis Flow Transmitter

Prinsip Kerja.

Prinsip kerjanya menggunakan efek koriolis (saya juga gak begitu paham teorinya wkwk) invented by Gustave de Coriolis. Tapi saya gak tahu siapa yang mengaplikasikannya ke pengukuran flow. Kalau di transmitternya itu ada 2 pick up sensor. Intinya ya kayak sensor proximity gitu, jadi dia sense (menerima sinyal) setiap pipa tersebut melengkung ke dekat sensor. Nah di dalam transmitter  itu, pipa akan melengkung ketika ada fluida yang mengalir. Jikalau ada fluida yang mengalir, maka sensor pickup di bagian inlet pipa akan menerima sinyal, kemudian gantian sensor pickup di outlet. Sebenarnya prinsipnya kayak resonansi getaran gitu kalau menurut saya, jadi nanti ada delta time (selisih waktu antara pickup inlet dengan pickup outlet). Selisih waktu ini lah yang secara teoritis disebut phase shifting (pergeseran fase gelombang). Intinya :

• Delta time sebanding dengan mass flow rate.
• Fluid density sebanding dengan frekuensi maupun suhu fluida terukur.
• Nah dari 2 nilai variabel di atas, kita bisa mendapatkan nilai Volume flow rate.

Untuk lebih paham lagi, kalian bisa klik link video di bawah :

https://www.youtube.com/watch?v=31jYXlnu-hU dan https://www.youtube.com/watch?v=XIIViaNITIw

phase shift = mass flow of fluid

Yang pasti Transmitter Coriolis ini udah paket lengkap transmitter jenis flow lah. Bisa tahu suhu, density, mass flow rate, volume flow rate, dan totalizer juga.

3. Vortex Flow Transmitter

Nah yang satu ini di bawah Coriolis sedikit terkait dengan kualitas. Tapi sama-sama high class untuk flow transmitter lah bisa dibilang.

Vortex Flow Transmitter

Prinsip Kerja

Prinsip kerja Vortex Transmitter adalah menggunakan teori Von Karman efek. Intinya bahwa setiap aliran akan menciptakan pusaran secara bergantian setiap menabrak suatu objek penghalang berwujud solid. Setelah bluff body (penghalang), ditempatkan suatu sensor piezo electric (pick up sensor) yang berfungsi untuk sensing pusaran tadi. Nah kecepatan aliran fluida akan sebanding dengan frekuensi, dan debit dapat dihitung menggunakan nilai luas pipa dan kecepatan aliran. Lengkapnya ya seperti di bawah ini :

Vortex work principle 

bisa juga liat di video berikut https://www.youtube.com/watch?v=GmTmDM7jHzA  atau https://www.youtube.com/watch?v=QxCeVVXF2ng

4. Ultrasonic Flow Transmitter

Nah untuk flow transmitter, jenis ini merupakan salah satu yang banyak digunakan. Tentunya karena harganya tidak semahal 2 transmiter di atas wkwk. Transmitter ini terbagi menjadi 2 tipe, yaitu tipe inline ultrasonic dan clamp on ultrasonic. Inline berarti pipa harus dilubangi, dan sensor dimasukkan melalui lubang tadi (sensor kontak langsung dengan fluida). Sementara untuk tipe clamp on, sensor cukup hanya terpasang di luar pipa.

Prinsip kerja secara umum

Sesuai dengan ultrasonik transmitter tipe level, prinsip umumnya ya dengan memancarkan gelombang UT. Fenomenanya ya berdasarkan waktu untuk emit-receive gelombang UT.

https://www.youtube.com/watch?v=Bx2RnrfLkQg atau https://www.youtube.com/watch?v=DD2bBLu6kLM

Inline Ultrasonic Flow Transmitter

Seperti yang saya katakan di atas, sensornya kontak langsung dengan fluida. Tipe ini nantinya di spesifikkan ke jumlah sensor UT nya. Ada yang single path, ada yang double path. Makin banyak jumlah pasang sensor (path), maka pengkuran flow rate dipastikan semakin akurat. Keuntungan tipe ini adalah instalasi  sensor gampang, karena sensor dan pipa sudah terpasang langsung dari factory Siemens (pipa + transmitter). Kekurangan tipe ini adalah biasanya tidak pernah dipesan jikalau suatu plant sudah beroperasi, karena harus memotong pipa di plant. Jadi pemesanan jenis ini biasanya saat pabrik dalam tahap perencanaan atau saat prior to commissioning lah bisa dibilang.

double path inline UT flow transmitter

Clamp-On Ultrasonic Flow Transmitter

Prinsip kerja reflected ultrasonic

Nah jikalau suatu pabrik yang sudah beroperasi ingin expand atau menambahkan instrument device, jenis inilah yang banyak dipesan. Jenis clamp on juga dapat dibagi 2 jenis lagi, yaitu jenis reflected dan non refleceted.

non reflected Clamp On UT Transmitter

Reflected Clamp On UT Transmitter

Kelebihan jenis ini tentunya tidak diperlukan pemotongan pipa saat instalasi. Kekurangannya? Sangat menyiksa engineer sih sebenarnya. Dimulai dengan pertanyaan "gimana cara kita tahu jarak kedua sensor tersebut?". wkwkwk nentuinnya itu harus pake software. Banyak nilai variabel yang harus diketahui seperti : material pipa apa, tebal pipa berapa,  liner (bagian dalam pipa bahannya apa), tebal liner berapa, fluida yang dialirkan apa? wkwkwk yang bikin sulit sebenarnya lebih ke arah nyari nilai variabel tadi karena biasanya data-data tersebut tidak disimpan secara detail oleh pengelola pabrik. Emang kalau misalnya data tadi gak lengkap akibatnya apa? mungkin tersirat pertanyaan seperti itu. 

Fenomena ini yang akan menjelaskan :

Pembiasan gelombang cahaya

Hukum Snelius terkait indeks bias gelombang

Ya jawabannya karena gelombang UT juga dibiaskan. Tebal pipa dan liner, material pipa dan liner, jenis fluida (viskositas), inilah yang akan mempengaruhi pembiasan/pembelokan gelombang UT. Semua data inilah yang diperlukan software untuk mengkalkulasi jarak antara kedua sensor UT. Kalau misalnya jaraknya tidak sesuai? maka Transmitter tidak akan dapat membaca hasil sensor karena gelombang yang dipancarkan jatuhnya  di samping sensor yang berfungsi untuk menerima. Intinya gelombang tidak tersensing tepat di sensor satunya. 

Kalkulasi Spacing (jarak antar sensor) menggunakan software Siemens

Seperti hasil di atas (hanya contoh), diperoleh jarak spacing sebesar 275 mm atau 27,5 cm. Didapat juga rekomendasi instalasi menggunakan jenis reflected UT. 

Oiya terkait dengan liner, saya akan menjelaskan sedikit. Liner itu simpelnya adalah bagian dalam pipa. Biasanya liner ini digunakan pada apliasi material reaktif (saya juga kurang paham contohnya) simpelnya bersifat korosif lah. Jadi pipa luar tetap kuat dan tidak terkikis.

Liner pipa yang berwarna merah

5. Differential Pressure Flow Transmitter (Orifice Plate)

DP transmitter ini atau biasa disebut orifice plate merupakan jenis flow transmitter yang biasa digunakan di lapangan. Selain harganya yang murah, pemasangannya juga tidak begitu sulit. Bentuknya seperti cincin yang nantinya menghalangi aliran fluida.

Orifice Plate and DP Transmitter

 

Prinsip Kerja

Prinsip kernya menggunakan prinsip penurunan tekanan (pressure drop sebelum-sesudah orifice). Tekanan sesudah orifice tentunya akan lebih rendah ketimbang tekanan sebelum orifice. Delta Pressure inilah yang dikonversi menjadi laju aliran (flow rate) dengan menggunakan persamaan Hukum Bernouli. Dua sensor yang berada sebelum dan sesudah orifice akan terhubungan ke pressure chamber dan diaphragma di dalam transmitter untuk membandingkan nilai selisih tekanan.

Differential Pressure Working Principle

Untuk lebih jelasnya bisa kalian lihat di https://www.youtube.com/watch?v=oUd4WxjoHKY

Flow transmitter merupakan transmitter yang paling banyak jenisnya wkwk. Dapat kita lihat bagimana kejeniusan ilmuwan zaman dulu  menemukan fenomena-fenomena fisis yang tepat untuk mengukur laju aliran. Untuk jenis flow kali ini, tentunya juaranya jatuh kepada fenomena efek Coriolis, dengan akurasi pengukuran flow nya yang sangat tinggi.