Description
UFMD Type: Pinch Tube Ultrasonic Flow Meter
Rentang aliran (Flow range): 0.1~±5 m/s
Akurasi (Accuracy): ±1.0% FS
Repeatability (Pengulangan): ±0.2%
Diameter pipa yang sesuai: DN25~DN1200
Cairan uji (Test fluid): Air
Bahan pipa yang sesuai: UPVC / baja karbon / baja tahan karat
Tingkat perlindungan panel (Dashboard Protection Level): IP65
Pinch Tube Ultrasonic Flow Meter
Pinch Tube Ultrasonic Flow Meter adalah alat ukur aliran (flow meter) yang mengukur kecepatan fluida secara ultrasonik untuk menghitung laju aliran volumetrik.
Dengan menggunakan transduser ultrasonik, alat ini dapat mengukur kecepatan rata-rata fluida sepanjang jalur pancaran gelombang ultrasonik dengan dua cara:
- Menghitung perbedaan waktu tempuh (time difference), atau
- Mengukur pergeseran frekuensi (frequency shift) dari pulsa ultrasonik yang merambat searah dan berlawanan arah dengan aliran fluida (efek Doppler).
Flow meter ultrasonik dipengaruhi oleh sifat akustik fluida, dan dapat terpengaruh oleh suhu, densitas, viskositas, serta partikel tersuspensi, tergantung pada tipe flow meter yang digunakan.
Harga perangkat ini bervariasi, namun karena tidak memiliki komponen mekanis yang bergerak, flow meter ultrasonik umumnya lebih hemat biaya operasi dan perawatan dibandingkan jenis mekanis.
Jenis Deteksi (Detection Type)
Terdapat tiga jenis utama flow meter ultrasonik, yaitu:
- Transmission (atau time-of-flight):
Dapat dibagi menjadi dua jenis:- In-line (intrusif/basah)
- Pinch-pipe (non-intrusif/tanpa kontak langsung dengan fluida)
- Doppler shift:
Disebut juga reflection flowmeter atau Doppler flowmeter. - Open channel flowmeter:
Digunakan untuk pengukuran aliran pada saluran terbuka.[1]
Prinsip Kerja (Principle)
Metode Deteksi Perbedaan Waktu (Time-Shift Detection Method)
Flow meter ultrasonik mengukur perbedaan waktu tempuh pulsa ultrasonik yang merambat berlawanan arah dengan aliran fluida.
Perbedaan waktu ini menjadi ukuran kecepatan rata-rata fluida di sepanjang lintasan gelombang ultrasonik.
Dengan menggunakan jumlah waktu tempuh absolut, dapat dihitung kecepatan rata-rata fluida (v) dan kecepatan suara (c).
Jika diketahui jarak antara transduser pemancar dan penerima serta sudut kemiringan, maka secara matematis dituliskan sebagai:
di mana:
- v = kecepatan rata-rata fluida sepanjang lintasan gelombang suara
- c = kecepatan suara dalam fluida
Metode Deteksi Pergeseran Frekuensi Doppler (Doppler Frequency Shift Method)
Metode lain dalam pengukuran aliran ultrasonik adalah dengan memanfaatkan efek Doppler, yang disebabkan oleh pantulan gelombang ultrasonik dari partikel padat, gelembung udara dalam fluida, atau turbulensi pada fluida itu sendiri.
Flow meter ultrasonik Doppler digunakan untuk:
- Lumpur (slurry)
- Cairan yang mengandung gelembung udara
- Gas dengan partikel pemantul suara
Jenis ini juga digunakan dalam pengukuran laju aliran darah, di mana gelombang ultrasonik dipancarkan melalui jaringan tubuh dan dipantulkan dari dinding pembuluh darah.
Perbedaan frekuensi antara sinyal hulu dan hilir digunakan untuk menghitung laju aliran darah.
Sensor dengan pancaran lebar (wide beam) memungkinkan pengukuran aliran tanpa tergantung pada luas penampang pipa atau pembuluh.
Flow Meter Saluran Terbuka (Open Channel Flow Meter)
Dalam aplikasi ini, elemen ultrasonik digunakan untuk mengukur tinggi permukaan air di saluran terbuka.
Berdasarkan bentuk atau geometri saluran, laju aliran (flow rate) dapat dihitung dari tinggi air tersebut.
Sensor ultrasonik biasanya juga dilengkapi sensor suhu, karena kecepatan rambat suara di udara dipengaruhi oleh suhu.
Catatan Aplikasi Pinch Tube Ultrasonic Flow Meter
Untuk Flow Meter Ultrasonik Tipe Transit Time (Clamp-on)
- Pastikan fluida dapat menghantarkan gelombang ultrasonik dengan baik, karena alat tidak akan bisa mengukur jika gelombang tidak menembus aliran di antara transduser.
- Gelombang ultrasonik juga harus bisa menembus fluida agar flow meter Doppler berfungsi dengan akurat.
- Pada fluida yang buram atau tidak tembus suara, flow meter Doppler cenderung mengukur kecepatan di dekat dinding pipa, yang dapat menyebabkan kesalahan besar atau kegagalan pengukuran.
Untuk Flow Meter Ultrasonik Tipe Doppler (Clamp-on)
- Pastikan fluida memantulkan gelombang ultrasonik dengan cukup baik, karena alat tidak akan bekerja tanpa pantulan sinyal.
- Pantulan bisa disebabkan oleh gelembung udara kecil atau pusaran aliran (vortex), namun sumber pantulan ini sulit dibuat jika tidak ada secara alami dalam fluida.
- Dalam banyak aplikasi, kombinasi gelembung udara dan turbulensi biasanya sudah cukup untuk menghasilkan pantulan yang diperlukan.
Catatan:
Dalam aplikasi slurry, partikel padat dapat memiliki kecepatan berbeda dengan cairannya.
Flow meter Doppler bisa saja membaca kecepatan partikel padat, bukan kecepatan fluida sebenarnya.
Selain itu:
- Hindari fluida yang membasahi atau tidak membasahi dinding pipa di depan transduser, karena gelombang tidak akan dapat masuk ke fluida.
- Pastikan transduser terpasang dengan baik di dinding pipa, agar transmisi gelombang suara berjalan lancar.
- Periksa dan bersihkan transduser secara berkala, karena kotoran atau kerak dapat menghambat gelombang dan membuat alat gagal berfungsi.
- Pahami proses yang diukur; misalnya, pembersihan berkala di hulu aliran bisa menyebabkan alat berhenti bekerja sementara karena debu atau kotoran dapat menghalangi perambatan energi ultrasonik.
Cara Penggunaan Pinch Tube Ultrasonic Flow Meter
Flow meter ini biasa digunakan untuk mengukur kecepatan fluida yang dapat dilalui oleh gelombang ultrasonik, seperti:
- Air
- Belerang cair
- Cairan kriogenik
- Bahan kimia
Desain transit time juga dapat digunakan untuk mengukur aliran gas dan uap.
Namun, perlu diperhatikan bahwa fluida yang tidak dapat menghantarkan energi ultrasonik (misalnya berbagai jenis slurry) akan menghambat penetrasi gelombang suara, sehingga alat tidak dapat berfungsi dengan baik.
Pada flow meter Doppler, fluida buram dapat membatasi penetrasi gelombang hanya di dekat dinding pipa, yang mengurangi akurasi atau bahkan membuat alat tidak bisa mengukur sama sekali.
Flow meter time-of-flight juga tidak dapat bekerja bila fluida terlalu menyerap energi ultrasonik sehingga gelombang tidak mencapai penerima.
Industri Aplikasi Umum
Flow meter ini digunakan pada berbagai sektor industri, antara lain:
- Minyak dan gas
- Air bersih dan air limbah
- Energi / pembangkit listrik
- Kimia
- Makanan dan minuman
- Farmasi
- Logam dan pertambangan
- Pulp dan kertas
