Flow Measurement

Ada berbagai metode yang digunakan untuk mengukur laju aliran (flow rate) dan total fluida. Pengukuran flow rate dan total fluida terbagi dua yaitu pengkuran pada line pipa tertutup (in closed pipe lines) dan line pipa terbuka (open chanels and free surface pipe lines). Dengan adanya dua kondisi tersebut tentunya perangkat pengukuran flow bukan satu jenis/type yang digunakan. Pemilihan alat ukur flow ini harus sesuai dengan kondisi aktual dilapangan. Pada tulisan kali ini hanya membahas dasar-dasar pengukuran flow.

Flow rate adalah kecepatan suatu aliran fluida yang bisa dinyatakan dengan jumlah cairan per waktu (seperti liter/menit). Total flow biasanya disebut sebagai jumlah aliran yaitu jumlah atau banyaknya total aliran fluida yang melewati suatu media seperti pipa dan dinyatakan liter, ton, dan lain-lain. 

Secara umum equipment untuk mngukur laju aliran ini biasa disebut dengan flowmeter. Flowmeter adalah equipment atau perangkat yang mengukur jumlah cairan, gas atau uap yang melewati media pengantar seperti pipa dari satu tempat ketempat yang lain. 

Flowmeter terdiri dari perangkat utama, tranduser dan tramsmitter. Tranduser merasakan cairan yang melewati perangkat utama. Transmitter mengubah besaran fisik menjadi signal arus 4-20 mA. Komponen-komponen ini selalu dikombinasikan, sehingga flowmeter sebenarnya terdiri dari bebrapa komponen.

Pengukuran flow dapat dijelaskan oleh rumus di bawah ini

1. Q = A x v. dimana Q adalah volume fluida yang melalui flowmeter, A adalah luas penampang pipa,         dan v adalah kecepatan rata-rata fluida.

2. W = r x Q. dimana W adalah massa fluida yang melalui flowmeter, r adalah densitas fluida, dan Q         adalah volume fluida. 

Gambar 1. Dasar pengukuran flow

(Sumber : Febrianto, n.d)

Ada bebrapa equipment/perangkat yang digunakan untuk pengukuran flow di dunia industri antara lain oval gear, turbine flow meter, Vortex flow meter, magnetic flow, ultrasonic flowmeter, coriolis, dan differential pressure. Dan khusus diffrerential pressure terdiiri dari Orifice plate, dan nozzles. Untuk jenis-jenis flowmeter ini dan penempatannya akan dibahas pada tulisan selanjutnya.

Demikian tulisan ini saya buat, semoga bisa bermanfaat bagi kita semua, apa bila ada kekurangan dan kesalahan dalam penulisan dan bertutur kata saya minta maaf, asslammu'alaikum Wr wb.

Sumber :

- Febrianto, D. Basic Fundamental Transmitters. PT Indah Kiat pulp and Paper tbk. Perawang. n.d.

- flowmeters. Flowmeters in General. http://www.flowmeters.com/. n.d. (Di akses : 23 Agustus 2013)

- pacontrol. BASIC INSTRUMENTATION MEASURING DEVICES AND BASIC PID                                                       CONTROL.http://www.pacontrol.com/download/BASIC-INSTRUMENTATION-MEASURING-DEVICES-AND-BASIC-PID-CONTROL.pdf. 2003. (Di akses: 15 Augustust 2013)

Read More

Strain Gauges

Strain gauge adalah sensor yang memiliki resistansi yang bevariasi/berubah apabila ada gaya yang diterapkan. Strain gauge dapat menkonversi tekanan, suhu, berat, dan lain lain menjadi perubahan hambatan  listrik yang kemudian dapat diukur. Sesuai dengan nama nya sensor ini biasa disebut sensor regangan atau sensor yang digunakan untuk mengukur regangan.

Strain gauge tranduser biasa nya menggunakan empat elemen elektrik yang dihubungkan untuk membentuk jembatan wheatstone (Gambar 2). Jembatan wheatstone adalah rangkaian yang digunakan untuk pengukuran hambatan listrik statis dan dinamis.

Gambar 1. Aplication strain gauge

(Sumber: http://www.keller-druck.com/picts/hires/pr_4lc9lc.jpg)

Gambar 2. Jembatan  wheatstone

(Sumber: http://www.omega.com/prodinfo/StrainGages.html)

Tegangan keluaran dari jembatan wheatstone dinyatakan dalam output milivolt yang kemudian diperkuat oleh rangkaian penguat. Jumlah peningkatan tahan sebanding dengan kekuatan yang menghasilkan perubahan panjang dan luas. Dalam aplikasi nya diindustri strain gauge dapat direkatkan ke permukaan kapsul tekanan, hal ini dapat dilihat pada gambar 3 yang mana sensor ini terikat pada blok dalam DP kapsul. Perubahan proses tekanan akan menyebabkan perubahan resitif pada saat terjadi regangan yang kemudian digunakan untuk menghasilkan sinyal 4-20 mA.

Gambar 3. Resistive Pressure Transmitter

(Sumber: pacontrol, 2003)

Demikian tulisan ini saya buat, semoga bisa bermanfaat bagi kita semua, apa bila ada kekurangan dan kesalahan dalam penulisan dan bertutur kata saya minta maaf, asslammu'alaikum Wr wb.

Sumber :

- omega. Introduction to strain gauge. http://www.omega.com/prodinfo/StrainGages.html. n.d. (Di akses: 21          Augustust 2013)

- pacontrol. BASIC INSTRUMENTATION MEASURING DEVICES AND BASIC PID          CONTROL. http://www.pacontrol.com/download/BASIC-INSTRUMENTATION-MEASURING-DEVICES-AND-BASIC-

 PID-CONTROL.pdf. 2003. (Di akses: 15 Augustust 2013)

Read More

Differential Pressure Transmitters

Kebanyakan pressure transmitter yang dipakai diindustri dibangun dengan konsep tekanan kapsul. Pressure transmitter ini biasanya mengukur tekanan diferensial yaitu perbedaan antara tekanan tinggi yang masuk dengan input tekanan rendah atau biasa disebut mengukur perbedaan tekanan antara dua titik. Oleh karena itu, equipment pengukur tekanan ini disebut dengan DP transmitter atau DP cells.

Melalui berbagai perhitungan, tranducer tekanan diferensial juga dapat digunakan untuk memantau flow dan density (astsensor, n.d). Dalam memilih tranduser diferensial, rincian spesifikasi dan instalasi harus menjadi prioritas utama. Instalasi dan operasi adalah faktor yang sering diabaikan dengan tidak memahami teknologi sensor. Dalam kapsul yang berisi cairan sensor, diafragma terletak di P1 dan P2 dan tekanan yang diterapkan masing-masing dengan perbedaan adalah jumlah cairan yang dikompresi. Sementara tekanan jaringan transduser mungkin mampu menangani 1.000 PSI, dalam banyak kasus, tekanan harus diterapkan sama untuk kedua belah pihak. Jika tekanan tidak diterapkan sama saat start up, lebih banyak tekanan diterapkan ke satu sisi atas yang lain. Karena tidak ada perbedaan tekanan dari ujung yang berlawanan, diafragma mengalami deformasi, sehingga menciptakan suatu shift permanen dalam output, atau lebih buruk lagi, pecah diafragma dan cairan dalam proses (astsensor, n.d). 

Gambar 1. DP Transmitter

(Sumber : http://image.made-in-china.com/2f0j00pMaEKrqcOBgL/Differential-Pressure-Transmitter-YHCB-.jpg)

Gambar 2 mengilustrasikan typical DP transmitter. Sebuah tekanan diferensial kapsul sudah terpasang di dalam sebuah housing/ruang. Salah satu ujung yang memiliki tekanan  yang terhubung untuk unit kapsul sehingga gerak kapsul dapat ditransmisikan keluar housing. Sebuah mekanisme sealing digunakan dimana gaya tekanan menembus housing dan bertindak sebagai pivot point untuk kekuatan tekanan. Ketentuan dibuat ruang/housing untuk bisa menerapkan tekanan tinggi pada sisi kapsul dan cairan tekanan rendah di sisi lain. Setiap perbedaan tekanan akan menyebabkan kapsul akan membelokkan dan menciptakan gerak dalam pasukan bar. ujung atas kekuatan bar kemudian dihubungkan kedetektor posisi yang melalui sistem elektronik akan menghasilkan sinyal  4-20 mA yang sebanding dengan gerakan kekuatan tekanan/bar.

Gambar 2. Typical DP Transmitter Construction

(Sumber : pacontrol, 2003)

Contoh instalasi DP transmitter dapat dilihat pada gambar 3 di bawah ini.

Gambar 3. DP Transmitter Application

(Sumber : pacontrol, 2003)

Sebuah DP transmitter digunakan untuk mengukur tekanan gas (dalam skala pengukur) dalam bejana. dalam hal ini, sisi tekanan rendah dari transmitter vented ke atmosfer dan sisi tekanan tinggi terhubung ke bejanana melalui katup yang diisolasikan. Katup/valve menfasilitasi pemindahan ke transmitter. Output dari DP transmitter sebanding dengan pengukuran tekanan dari gas yaitu 4 mA saat tekanan 20 kPa dan 20 mA saat tekanan 30 kPa.

Demikian tulisan ini saya buat, semoga bisa bermanfaat bagi kita semua dan selanjutnya akan dibahas mengenai Strain Gauges, apa bila ada kekurangan dan kesalahan dalam penulisan dan bertutur kata saya minta maaf, asslammu'alaikum Wr wb.

Sumber :

- astsensor. Differential Pressure Tranducers. http://www.astsensors.com/differential-pressure- transducers.php. n.d (Di akses : 17 Agustus 2013)

- pacontrol. BASIC INSTRUMENTATION MEASURING DEVICES AND BASIC PID CONTROL.http://www.pacontrol.com/download/BASIC-INSTRUMENTATION-MEASURING-DEVICES-AND-BASIC-PID-CONTROL.pdf. 2003. (Di akses: 15 Augustust 2013)

Read More

Common Pressure Detectors

Tujuan pngindraan/pendeteksian tekanan adalah untuk mengetahui nilai aktual dilapangan lebih cepat, safety interlock ke equipment lain, dan safety human. Standar operasi sinyal elektronik  yang sering di pakai untuk mendifinisikan nilai besaran fisik seperti tekanan adalah 4 mA sampai 20 mA. Untuk menterjemah ke human mechine interface, itu semua akan di create di program controller dengan nilai range dan satuan yang diinginkan.

Kebanyakan sensor tekanan menerjemahkan tekanan menjadi gerak fisik yang sebanding dengan tekan yang diterapkan/besaran sisik. Banyak type equipment yang digunakan dalam mengukur tekanan antara lain diafragma, pressure bellow, bourdon tube, pressure capsules dan DP transmitter.

Gambar 1. Pressure Gauge

(Sumber : http://i00.i.aliimg.com/photo/v0/103291526/Schaffer_Low_Pressure_Diaphragm_Pressure_Gauge.jpg)

1. Bourdon Tube

    Bourdon tube adalah tabung yang berbentuk lingkaran dengan penopang oval. Tekanan dari media bekerja pada bagian dalam tabung, tekanan luar pada penampang oval memaksanya untuk menjadi bulat/bundar (pacontrol, 2003). Karena kelengkungan cincin tabung, tabung bourdon kemudian membungkuk sebagai ditunjukkan kambar di bawah ini. 

Gambar 2. Bourdon tube

(Sumber: pacontrol, 2003)

     Karena kntruksi bourdon tube ini kuat maka sering digunakan di lokasi lingkungan ekstrim dan bertekanan tinggi, tapi dapat juga digunakan pada tekanan yang sangat rendah. Sedangkan untuk waktu responnya lebih lambat dibandingkan dengan bellow dan diafragma.

2. Bellow

    Tipe elemen bellow terbuat dari membran tubular yang berbelit belit melingkar (Lihat Gambar3). Membran terpasang di salah satu ujung ke sumber dan pada ujung lainnya menunjukkan perangkat atau instrumen.Unsur bellow dapat meyediakan berbagai panjang gerakan kearah panah/jarum penunjuk ketika tekanan input diterapkan (pacontrol, 2003).

Gambar 3. Bellow

(Sumber: pacontrol, 2003)

3. Diaphragms

    Diafragma adalah membran yang berbelit berbentuk melingkar yang terpasang ke fixture tekanan disekitar lingkaran (lihat gambar 4). Tekanan menengah adalah disatu sisi dan media indikasi ada di sisi lain. Defleksi yang diciptakan oleh tekanan dalam bejana akan ditunjukkan oleh jarum penunjuk.

Gambar 4. Diaphragms

(Sumber: pacontrol, 2003)

    Waktu respon diafragma cepat dan indikasi yang akurat. Namun, gerakan yang dihasilkan tidak sebesar bellow.

4. Capsules

    Ada dua perangkat yang berbeda yang disebut dengan Capsule, yang pertama seperti ditunjukkan pada gamabr 5. Tekanan diterapkan kedalam kapsul dan jika masuk pada intlet atau salauran udara akan mengembang seperti balon. Pengaturan ini tidak jauh berbeda dari diafragma kecuali memperluas dua arah.

    Kapsul ini terdiri dari dua melingkar berbentuk membran berbelit belit (biasanya stainless steel) disegel ketat disekitar lingkaran. Tekanan bekerja pada bagian dalam kapsul dan gerakan yang dihasilkan ditunjukkan oleh jarum penunjuk.

Gambar 5. Kapsul

(Sumber: pacontrol, 2003)

     Kapsul jenis kedua seperti ditunjukkan pada gambar 6. Tekanan diferensial ditunjukkan oleh pemancar 4-20 mA (DP transmitter). Kapsul dibagian bawah dibuat dengan dua diafragma membentuk kasus luar dan selang yang diisi minyak kental. Tekanan diterapkan untuk kedua sisi diafragma dan akan membelokkan tekananan rendah.

Gambar 6. DP transmiter

(Sumber: pacontrol 2003)

    Untuk memberi perlindungan dari over pressure, piring solid dengan dipgarmmatcing convolution biasanya di pasang dipusat kapsul. Minyak silikon digunakan untuk mengisi rongga antara diafragma untuk transmisi tekanan. Kebanyakan DP kapsul menahan tekanan tinggi samapai dengan 14 MPa (2000 psi). Namun, rentang sensitif bagi sebagian besar kapsul DP cukup rendah biasanya bebrapa ratus kPa tekanan diferensial. Apbila tekanan diferensial lebih tinggi dari spesifikasi yang tertulis pada DP maka akan mengakibatkan kerusakan permanen. 

Demikian tulisan ini saya buat, semoga bisa bermanfaat bagi kita semua dan selanjutnya akan dibahas mengenai Differential Pressure Transmitters, apa bila ada kekurangan dan kesalahan dalam penulisan dan bertutur kata saya minta maaf, asslammu'alaikum Wr wb.

Sumber :

- pacontrol. BASIC INSTRUMENTATION MEASURING DEVICES AND BASIC PID CONTROL.http://www.pacontrol.com/download/BASIC-INSTRUMENTATION-MEASURING-DEVICES-AND-BASIC-PID-CONTROL.pdf. 2003. (Di akses: 15 Augustust 2013)

Read More

Pressure Measurement

Tekanan merupakan salah satu variabel yang sering diukur dalam dunia industri. Selain untuk mengetahui nilai actual dilapangan tetapi juga untuk keamanan dan interlocking alat-alat lain yang bertujuan mengurangi resiko kecelakaan dan kerusakan mesin. Pengukurana tekanan mencakup tekanan uap, air, kondensor tekanan, tekanan minyak pelumas, dan banyak lagi (pacontrol, 2003).

Definisi tekanan adalah Gaya F yang bekerja atau terdistribusi pada suatu permukaan A (lestari, 2009). Ilustrasi ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 1. Gaya F yang bekerja di permukaan A.

Gambar di atas bisa di wakili dengan rumus di bawah ini :

Selain mengukur tekanan itu sendiri, pengukuran tekanan bisa juga mendefinisikan level suatu cairan, seperti yang ditunjukkan rumus dibawah ini :

Banyak satuan tekanan yang digunakan di industri, ini tergantung pada penggukuran jenis fluida yang diukur. Di bawah ini dapat dilihat satuan tekanan yang sering digunakan dan beserta convert nya.

Ada beberapa jenis pengukuran tekan yang digunakan anatara lain sebagai berikut :

1. Tekanan Gauge
2. Tekanan Absolut
3. Tekanan diferensial
4. Tekanan Compound
5. TekananVacuum

Demikian tulisan ini saya buat, semoga bisa bermanfaat bagi kita semua, apa bila ada kekurangan dan kesalahan dalam penulisan dan bertutur kata saya minta maaf, asslammu'alaikum Wr wb.

Daftar pustaka :

- Lestari, PD. Instrumentasi industri 1. Universitas Islam Negri Sultan Syarif Kasim Riau, Pekanbaru. 2009

- pacontrol. BASIC INSTRUMENTATION MEASURING DEVICES AND BASIC PID CONTROL.http://www.pacontrol.com/download/BASIC-INSTRUMENTATION-MEASURING-DEVICES-AND-BASIC-PID-CONTROL.pdf. 2003. (Di akses: 15 Augustust 2013)

Read More

Basic Characteristics of Measuring Devices

Pada dasarnya basic karakteristik pengukuruan instrumentasi ada dua yaitu karakteristik statik dan karakteristik dinamik (lestari, 2009). Untuk kali ini akan dibahas hanya mengenai karakteristik statik dan karakteristik dinamik akan dibahas pada tulisan selanjutnya. Instrumentasi adalah seni mengukur nilai beberapa parameter seperti tekanan, aliran, tingkat atau temperatur dan memasok sinyal yang sebanding dengan parameter yang diukur atau alat yang digunakan untuk mendeteksi, mengukur, dan pengendalian diindustri.

Karakteristik statik terdiri dari accuracy, precision, error, linearity, hysteresis, resolution & scale readability, threshold, repeatability, reliability & maintainability, span (Lestari, 2009).

1.  Accuracy

   Accuracy adalah tingkat kesesuaian atau dekatnya suatu hasil pengukuran terhadap harga yang sebenarnya (lestari, 2009). Untuk menentukan tingkat akurasi perlu diketahui nilai sebenarnya dari parameter yang diukur dan kemudian dapat diketahui seberapa besar tingkat akurasinya (umk, n.d).

Gambar 1. Grafik akurasi pengukuran tekanan

2.  Precision

   Precision adalah Tingkat kesamaan didalam sekelompok pengukuran atau sejumlah instrument (lestari, 2009). Presisi menunjukkan tingkat reliabilitas dari data yang diperoleh atau dengan kata lain kemampuan alat ukur untuk mendapatkan nilai yang sama untuk pengukuran yang diulang beberapa kali (umk, n.d).

3.  Error.

    Error adalah penyimpangan variabel yang diukur dari harga atau nilai yang sebenarnya. Cara mengatasi error ini adalah dengan cara melakukan beberapa kali pengamatan, instrument yang berbeda untuk pengukuran yang sama dan menguasai teknik pengukuran (lestari, 2009).

      jenis jenis kesalah/error dapat dibagi sebagai berikut :

• Gross-errors : kesalahan manusia; pembacaan alat ukur, penyetelan yang tidak tepat, pemakaian tidak sesuai dan kesalahan penaksiran.
• Systematic errors : kekurangan pada instrument sendiri; kerusakan atau over lifetime, dan pengaruh lingkungan terhadap alat instrument.
• Random errors : sebab yang tidak diketahui karena perubahan parameter atau sistem pengukuran terjadi secara acak.

4.  Linearity

   Umumnya instrumentasi di desaign untuk menhasilkan hubungan linier antara hasil pengukuran dengan besaran yang diukur (lestari, 2009). 

             

Gambar 2. Grafik hasil pengukuran instrumentasi yang linier dengan 

besaran diukur.

5.  Hysteresis
   Hysteresis adalah hasil pengukuran ketika harga besaran yang diukur dengan cara dinaikkan dan kemudian diturunkan. biasanya hasil pengukuran ini menghasilkan pembacaan yang berbeda.

               

Gambar 3. Grafik hysteresis

6.  Resolution & Scale readability

     Resolution adalah perubahan terkecil dalam nilai yang diukur yang mana instrumen akan memeberi respon (tanggapan). Scale readability adalah karakteristik yang tergantung pada instrument dan observer, tergantung pada banyaknya gambar penting yang dapat direkam pada data (lestari, 2009).

7. Repeatability

 Repeatability adalah kedekatan beberapa hasil pengukuran terhadap harga rata-ratanya (lestari, 2009). Kemampuan alat untuk menampilkan hasil yang sesuai di bawah kondisi pengujian konstan, ketika beban yang sama berulang kali ditempatkan ke dalam alat ukur dengan cara yang sama. Secara umum, perbedaan antara yang terbesar dan hasil terkecil digunakan untuk menentukan kuantitas ini (weighing-system, n.d).

Gambar 4. Grafik Repeatability

8. Reliability & Maintainability

  Reliability adalah probabilitas yang bahwa akan melakukan fungsinya ditetapkan untuk jangka waktu tertentu dalam kondisi tertentu. Maintainability adalah probabilitas bahwa dalam hal terjadi kegagalan sistem, tindakan perawatan dalam kondisi tertentu akan mengembalikan sistem dalam waktu tertentu (lestari, 2009).

9. Span

    Span adalah jangkauan pengukuran sensor. cara penentuan atau pengukuran span adalah batas maksimum  di kurangi dengan batas minimum pengukuran instrument. 

Gambar 5. Span

Demikian tulisan ini saya buat, semoga bisa bermanfaat bagi kita semua, apa bila ada kekurangan dan kesalahan dalam penulisan dan bertutur kata saya minta maaf, asslammu'alaikum Wr wb.

Sumber :

- Lestari, PD. Instrumentasi industri 1. Universitas Islam Negri Sultan Syarif Kasim Riau, Pekanbaru. 2009

- umk. Pratikum Sistem Instrumentasi. http://elektro.umk.ac.id/1qbal/si/praktek/js_01.pdf. n.d (Diakses : 14   Agustus 2013).

- weighing-system.Terms Definitions. http://www.weighing-systems.com/TechnologyCentre/terms.html. n.d    (Diakses : 14   Agustus 2013).

Read More