Prinsip Pengukuran Electromagnetic Flow Meter

Electromagnetic flow meter atau biasa juga disebut magnetik flow meter adalah jenis pengukur aliran volumetrik yang umumnya diaplikasikan untuk penanganan cairan limbah maupun jenis cairan lainnya dalam pipa tertutup dimana dalam proses pengalirannya mengalami penurunan tekanan dengan konduktivitas cairan yang sesuai. Perangkat ini tidak memiliki komponen yang bergerak, dan perlu diketahui bahwa jenis flow meter ini tidak ideal diaplikasikan untuk penanganan cairan hidrokarbon atau jenis cairan hasil distilasi (penyulingan).

Prinsip Kerja Elektromagnetik Flow Meter

Sama halnya dengan perangkat listrik lainnya, flow meter elektromagnetik bekerja berdasarkan dengan hukum Faraday tentang Induksi Elektromagnetik. Hukum ini juga banyak berlaku untuk komponen perangkat listrik lainnya yang berbasis elektromagnet. Dalam hukum Faraday disebutkan bahwa, ketika sebuah media konduktif melewati medan magnet maka akan menghasilkan tegangan yang sebanding dengan kecepatan media, kepadatan medan magnet setara dengan kecepatan media/fluida yang mengalir.

Pada magnetik flow meter, tegangan diterapkan pada kumparan kawat yang bertindak sebagai elektroda yang terpasang pada sisi luar atau sisi dalam badan meteran untuk menghasilkan medan magnet. Dalam proses pengukurannya, cairan yang mengalir di dalam pipa berperan sebagai media konduktor dan akan menginduksi tegangan yang sebanding dengan kecepatan rata-rata aliran.

Tegangan induksi yang dihasilkan akan terdeteksi oleh elektroda yang terpasang pada badan meteran, selanjutnya tegangan tersebut akan dikirimkan dalam bentuk sinyal ke transmitter yang akan mengkalkulasi volume laju aliran berdasarkan diameter pipa penyalur.

Hukum Faraday secara matematis dapat kita nyatakan sebagai berikut.

E= K.B.D.V

Adapaun keterangannya adalah sebagai berikut; E = Tegangan induksi, K= Konstanta induksi, V= Kecepatan konduktor/cairan dalam tabung, B= Kekuatan medan magnet, dan D= Jarak antar elektroda.

Perlu untuk dipahami bahwa cairan yang akan diukur menggunakan magnetik flowmeter harus konduktif secara elektrik karena seperti yang telah dituliskan di atas bahwa tegangan sinyal tergantung terhadap rata-rata kecepatan cairan, diameter konduktor dan kekuatan medan magnet. Dengan demikian, medan magnet akan terbentuk di penampang tabung.

Dalam prosesnya, ketika suatu cairan konduktif mengalir melewati medan magnet (B), tegangan akan terinduksi (E) yang sebanding dengan kecepatan fluida (V). Selanjutnya dua elektroda yang terpasang secara berlawanan satu sama lain akan mengukur tegangan yang dihasilkan. Kedua elektroda tersebut terhubung ke sebuah sirkuit yang memiliki kemampuan untuk mengolah tegangan sehingga berbentuk sinyal. Sinyal yang dihasilkan kemudian akan dikirimkan ke mikroprosesor atau transmitter untuk menghitung volume aliran.

Formula Electromagnetic Flow Meter

Sesuai dengan prinsip kerja elektromaknetik flow meter yang mengacu pada hukum Faraday, maka formula yang diterapkan untuk menguku aliran fluida juga mengacu pada hukum tersebut. Hukum Faraday menyatakan bahwa, ketika konduktor dengan panjang "L" bergerak dengan kecepatan "V" tegak lurus dengan medan magnet "B", gaya gerak listrik (ggl) "E" diinduksi dalam arah yang saling tegak lurus yang diperoleh dari persamaan berikut:

E= B.L.V (Persamaan I)

Dimana:
B= Density Flux Magnet (Wb/m2)
L= Panjang Konduktor (m)
V= Kecepatan Konduktor (m/s)

Sementara flow rate atau laju volume "Q" diperoleh dari persamaan:

Q= (π.D2 / 4).V (Persamaan II)

Dimana:
D= Diameter pipa
V= Rata-rata kecepatan aliran atau kecepatan konduktor

Dari persamaan diatas maka:

V= B / B.L
Q= πD2.E / 4BL
Q= K.E
Dimana ''K" adalah konstanta meter.

Dengan demikian, laju volume aliran berbanding lurus dengan ggl yang diinduksi. Dalam pengaplikasian, kita mesti memasukkan nilai konstanta meter "K" yang telah ditetapkan pada katalog manual.

Batasan Flow Meter Elektromagnetik

Sebelum melakukan instalasi elektromaknetik flow meter, terdapat beberapa batasan yang perlu kita ketahui agar hasil pengukuran yang dilakukan sesuai dengan yang diharapkan. Adapun batasan yang dimaksud meliputi:

Volume dari materi tersuspensi dalam cairan juga akan ikut terhitung karena magnetik flow meter diperuntukan untuk mengukur laju volume.
Apabila meteran dipasang pada bagian hulu pipa maka pipa harus dalam keadaan terisi penuh.
Harus diaplikasikan untuk cairan yang konduktif, sehingga tidak cocok digunakan untuk mengukur laju aliran uap dan gas, juga produk hidrokarbon atau sejenis karena memiliki konduktivitas yang rendah.
Ketikan tabung aliran dipasang pada jalur pipa horizontal, maka elektroda juga terpasang pada diameter horizontal, tujuannya untuk menghindari timbulnya gelembung akibat adanya udara yang masuk ke dalam tabung.
Resistensi efektif cairan antara elektroda tidak boleh melebihi 1% dari impedansi rangkaian external.

Pengaplikasian Magnetik Flow Meter

Flow meter magnetik digolongkan dalam tipe non intrusif, dan umumnya dapat diaplikasikan untuk jenis fluida apapun yang memiliki konduktivitas listrik yang wajar, yakni di atas 10 µS/cm3 (microsiemens / sentimeter kubik). Adapun jenis cairan yang dapat ditangani oleh flow meter ini seperti bubur kayu, limbah, cairan panas, coal powder, cairan dengan kekentalan yang tinggi seperti pada pabrik pengolahan makanan, dan cairan kriogenik atau bertemperatur sangat rendah.

Pengukur aliran magnetik ini banyak ditemui di pabrik-pabrik yang bergerak pada sektor berikut:

Industri Petrokimia
Unit desanilasi air laut menjadi air tawar
Pembangkit listrik
Water Treatment Plant (WTP)
Sistem Irigasi
Pabrik makanan dan minuman
Instalasi pengolahan air limbah
Dan lain sebagainya.

Perlu diingat bahwa karena electromagnetic flow meter bekerja dengan prinsip induksi, sehingga pengukuran tidak bergantung pada sifat fisik dan kimiawi dari zat, seperti massa jenis, suhu, viskositas, dan beberapa faktor lainnya.