Electromagnetic Flowmeter

ELECTROMEGNETIC FLOWMETER

1. INTRODUCTION

Flow meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran linier, nonlinier, massa atau volume dari liquid, gas ataupun solid. Pada dasarnya pada flow meter terdapat dua bagian yang utama yaitu sensor dan indicator. Flow Sensor digunakan untuk menaangkap prilaku dari fluid yang akan diukur yang diteruskan ke indicator sehingga tujuan dari pemasangan flow meter sesuai dengan yang tujuan yang diharapkan.

Elektromagnetic flowmeter merupakan alat pengukur yang digunakan sebagian besar untuk pengukuran aliran (flow). Merupakan alat yang digunakan untuk pengukuran aliran fluida yang bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetik.Electromagnetic Flowmeter merupakan jenis flowmeter yang mempunyai populasi tertinggi untuk flowmeter yang digunakan mengukur aliran fluida baik berupa air atau cairan lainnya baik aliran yang korosif, kotor dan lumpur. Karena pemakaiannya yang cukup banyak sebagian besar para produsen flowmeter mempunyai produk jenis electromagnetic flowmeter.

Flow meter magnetic mempunyai akurasi yang cukup baik yaitu 0,5% atau bisa lebih baik untuk jenis inline dan 1-2% untuk jenis insertion. Sedangkan dari fungsi pengukuran karena tidak ada bagian sensor yang berputar sangat cocok sekali bagi mereka yang tidak menghendaki pressure drop yang berlebihan akibat pemasangan flow meter. Karena posisi sensor atau elektroda dipasang pada dinding flow tube bagian dalam pipa yang dilindungi oleh liner. Karena itu flowmeter ini cock digunakan untuk liquid yang kotor, mengandung sampah, mengandung partikel solid bahkan cocok juga untuk cairan lumpur atau adukan semen dan bubur kertas serta cairan lainnya.

Selama cairan yang diukur mempunyai konduktifitas diatas 20 micro siemens, flow meter magnetic cocok digunakan. Bahkan bisa di gunakan untuk cairan yang mempunyai karakteristik ekstrem, seperti temperatur cairan hingga 160 derajat celcius, memiliki keasaman yang ekstrim serta korosif serta abrasif seperti air laut hingga cairan kimia. Begitu juga untuk cairan yang menuntut kelas food grade, magnetic flow meter juga tersedia dengan bahan material kelas food grade, seperti stainless steel SUS316 dan Teflon serta ceramic.

2. PRINSIP KERJA

Prinsip kerja flowmeter jenis ini didasarkan pada hukum induksi elektromagnetik (Faraday’s Law), yaitu bila suatu fluida konduktif elektrik melewati pipa tranduser, maka fluida akan bekerja sebagai konduktor yang bergerak memotong medan magnet yang dibangkitkan oleh kumparan magnetik dari transduser, sehingga timbul tengangan listrik induksi.
 

Tingkat tegangan sinyal sesuai dengan rata-rata kecepatan aliran yang diinduksi pada elektroda ketika cairan konduktif mengalir melalui medan magnet pada suatu kecepatan V. Medan magnet yang dihasilkan tegak lurus dengan arah aliran air, dengan pengukuran yang diberikan, untuk gaya perpindahan listrik di mana sesuai dengan hukum induksi Faraday, maka tegangan induksinya adalah :
E = K x B x V x 

dimana, E =  tegangan

                K = faktor pengukuran

                B = intensitas medan magnet

                V = kecepatan rata-rata pada tabung/pipa pengukuran

                D = diameter dalam dari tabung pengukuran

Sinyal tegangan induksi ditangkap oleh satu pasang atau lebih elektroda dan ditransmisikan ke converter untuk pemrosesan. Sinyal kemudian dikonversi ke dalam sinyal arus 4 – 20 mA, sinyal denyut (pulse), sinyal keluaran ditampilkan pada layar LCD pada waktu yang sama.

3. JENIS ELECTROMAGNETIC FLOWMETER 

Dilihat dari jenis instalasinya, maka jenis electromagnetic flowmeter dapat dibagi menjadi dua jenis, antara lain :

1. In line model magnetic flowmeter
   * Electromagnetic flowmeter jenis In line ini dasarnya adalah meletakan sensor atau tranducer yang mempunyai kemampuan menimbulkan medan magnet yang berupa electrode yang diperkuat dengan kumparan (coil electric) di sekeliling pipa dengan pemasangan electrode letaknya berseberangan di sisi kanan dan kiri dari body pipa. 
  * Electromagnetic flow meter ini mempunyai tingkat akurasi yang cukup bagus dan bisa hingga 0.2% untuk model tertentu.

2. Insertion model magnetic flowmeter 
  * Electromagnetic flowmeter jenis insertion dilakukan dengan cara menyisipkan (insertion) coil electric ke dalam pipa yang akan diukur flow rate-nya  dengan memasang electrode di ujungnya.
  * Jenis insertion electromagnetic flow meter ini cocok jika digunakan untuk ukuran pipa yang menengah ke atas. Mengenai harga dari insertion electromagnetic flow meter ini akan lebih rendah jika diaplikasikan pada pipa dengan ukuran besar.

Cara kerja dari dua type flowmeter magnetic ini sama yaitu mengandalkan induksi listrik sebagai hasil dari adanya tegangan arus sebagai mana hukum faraday. Namun demikian karena prinsip kerjanya berdasarkan induksi listrik maka flow meter magnetic akan bisa bekerja dengan baik jika aliran air di dalam flow meter ini mempunyai konduktivitas yang biasanya diatas 20 micro siemens. Karena itu magnetic flow meter tidak bisa dipakai untuk membaca aliran fluida hidro carbon atau air demin yang tidak mempunyai konduktivitas atau konduktvitasnya kecil sekali.

4. KOMPONEN ELECTROMAGNETIC FLOWMETER

Ada dua bagian dari flow meter magetic yang utama yaitu magnetic flow sensor dan magnetic flow transmitter atau converter. Untuk Magnetic flow sensor terdapat komponan berupa flow tube, electrode, coil cover dan connection baik berupa flange maupun ulir.

Pemilihan jenis material dari magnetic flow sensor harus di sesuiakan dengan spesifikasi cairan dan koneksi instalasi. Untuk bahan electrode bisa menggunakan yang paling standart yaitu SUS316L, Titanium, hast alloy, tantalum, platinum dan lainya. Jenis material electrode ini sangat penting karena kesalahan pemilihan jenis material electrode berakibat live time flow meter menjadi pendek.Misalnya jika cairan yang di ukur sangat abrasif karena mengandung logam dan pasir, mungkin material electrode magnetic flowmeter dari bahan sus316L tidak cocok, karena akan cepat rusak terkena abrasi. Begitu juga untuk cairan kimia seperti mengandung sulfat sangat pekat dengan konsentrasi diatas 70% mungkin sebaiknya menggunakan material tantalum yang sangat terkenal tahan terhadap asam.

Komponen kedua dari magnetic flow sensor adalah liner, bahan material liner bisa berupa rubber, teflon, PTFE, polyurethan dan juga ada yang menggunakan cramic. Pemilihan jenis material liner ini didasarkan pada temperature cairan, maksimal pressure dan tingkat keabrasifan cairan serta untuk jenis cairan yang pada proses makanan, minuman dan obat obatan hendaknya di pilih jenis linet yang punya kelas food grade. Dan untuk material yang perlu tahan panas hingga temperature 160 derajat selsius sebaiknya mengunakan material teflon atau lainya dan begitu seterusnya. Kunci utama dari pemilihan material adalah karakteristik serta spesifikasi cairan dan juga kondisi pemipaan dilapangan.

Ø Magnetic Flow Transmitter ( Converter )

Bagian kedua dari Flowmeter electromagnetic adalah flow transmitter yang mempunyai fungsi menerjemahkan signal dari elctrode kedalam hitungan kecepatan dan lainya yang bisa ditampilkan berupa angka ke display serta memberikan ouput lainya. Magnetic flow transmitter ini biasanya hanya terbagi dalam bentuk menyatu dengan sensor atau terpisah, yang istilah dilapangan adalah compact/integral atau remote/split .Dari magnetic flow transmitter ini flow meter mampu membaca dan mendeteksi kecepatan aliran atau velocity,  dengan satuan unit jarak per waktu, debit air atau kapasitas yang sering disebut dengan flow rate dengan satuan unit volume perwaktu serta bisa membaca volume cairan yang melewati cairan pada waktu tertentu dengan satuan unit volumetric.

Flow meter air jenis electromagnetic ini biasanya dioperasikan dengan power AC dari 90 VAC hingga 240 VAC, power DC dari 12 VDC hingga 36 VDC atau tersedia juga dengan penggunaan baterai yang mampu bertahan hinggga 2 tahun – 5 tahun. Begitu juga output bukan saja pembacaan di display tapi juga bisa memberikan analog output 4 – 20 mA, pulsa, alarm dan comunication RS485. Jadi cukup lengkap bagi kita yang menginginkan hasil pengukuran flow sensor jika di hubungkan ke control, komunikasi ke komputer atau remote sitem seperti keGPRS atau sistem internet.

 5. CARA PEMBACAAN ELECTROMAGNETIC FLOWMETER

Karena biasanya flowmeter sudah terpasang pada pipa yang terdapat aliran fluida, maka untuk tampilan pembacaan pengukuran flow (aliran) adalah seperti pada gambar berikut.

Keterangan dari gambar  di atas adalah sebagai berikut :

-        Merupakan tampilan dari nilai besaran laju fluida yang terukur.

-        Menunjukkan satuan dari fluida yang terukur berupa m³/h (meter kubik per jam)

-     Setting switch digunakan untuk setting tanpa harus membuka cover (penutup) dalam artian sistem bekerja dengan sentuhan (sensitif), sehingga semakin dekat dengan tombol switch maka semakin jauh dari kesalahan. Pada pembacaan electromagnetic flowmeter ini, tampilan pada LCD dapat memunculkan mode alarm jika dalam kondisi abnormal, berikut merupakan tampilan LCD dalam kondisi normal dan abnormal (kondisi alarm). 

     Gambar dibawah menunjukkan tampilan LCD pada magnetic flowmeter saat kondisi normal dan alarm serta multi-bahasa dapat disetting jenis bahasa yang digunakan untuk memudahkan saat maintenance.