Download - Kalibrasi Peralatan Lingkungan
KALIBRASI Volume-Aliran Udara
[ Peralatan Monitoring Udara Lingkungan ]
Budi Rochmanto BT2MP-BPPT
1
Kalibrasi Parameter Aliran-Volume Untuk aplikasi Peralatan Monitoring Udara Lingkungan
Materi : Parameter Aliran-Volume Pada Peralatan Ukur
Udara Lingkungan Dan Standarnya
Kalibrasi Rotameter – Low Air Sampling
Kalibrasi High Volume Air Sampling (HVAS)
Kalibrasi Gas Meter (WGM/DGM)
2
Flowmeter pada Air Sampling
Penerapan alat ukur aliran pd peralatan lingkungan : - Rotameter / variable area → impinger, LVAS & pengukuran langsung
3
Flowmeter ( Air Sampling )
Penerapan alat ukur aliran pd peralatan lingkungan :
- Gas meter ( wet / dry ) → isokinetik, volume air sampling
4
Flowmeter ( Air Sampling )
Penerapan alat ukur aliran pd peralatan lingkungan : - Sensor (ΔP) + Indikator aliran → HVAS, Flowmeter sampling, kalibrator alat sampling
5
Skema Umum Kalibrasi Flowmeter Gas
Persamaan umum : →
6
Mengapa harus dikalibrasi ?
Mengetahui deviasi/penyimpangan dari alat ukur
Mengetahui tingkat akurasi dari alat ukur
Memastikan alat ukur masih dalam toleransi
Mengetahui karakteristik alat ukur
Persyaratan sistem mutu atau standar tertentu
7
Hirarki Standard Kalibrasi
8
Metode Kalibrasi Flowmeter Gas
Kalibrasi debit meter gas umumnya dilakukan dengan metode :
- Gravimetric Methods (weighing methods)
- Volumetric Methods
Bell prover Piston prover
Glass bubble Gas meter standard Root’s meter
9
Metode Kalibrasi Flowmeter Gas
Kalibrasi debit meter gas umumnya dilakukan dengan metode :
- Comparison Methods Nozzle /ventury sonic Differential pressure device
Flowmeter reference 10
Hasil Kalibrasi Flowmeter Gas
1. Penunjukan Sebenarnya ( ref. calibrator )
Koreksi / error ( ΔQ ) Persamaaan pengukuran ( y = ax + bx ) Faktor kalibrasi ( K-factor)
2. Ketidakpastian Pengukuran
Besaran terukur (aliran atau volume) Prosen ( % of read atau % FS )
3. Kondisi aliran ( STD / Normal ; actual ) Tekanan Suhu
11
Akurasi / Kemampuan Ukur Metode/ Flowmeter STD
Sumber : PUBH 4320 - 2015
12
1. Kalibrasi Low Flowmeter Udara (Rotameter)
I. Standar Utama : - Gravimetric Methods (weighing methods) - Piston Prover / Bell Prover (volumetric) - Sonic Nozzle
II. Standar sekunder - Differential Pressure Device ( ΔP methods)
- Reference Flowmeter (High Precision) - Wet Gas Meter Ref. / Piston prover / Glass Bubble Meter (volumetric)
→ ASTM D 3195 / D 3195 M - 10
WGM STD Digital flowrate calibrator
13
Skema DryCal Piston Prover & Glass Bubble Meter
14
Kalibrasi Low Flowmeter Gas / Udara
- Spesifikasi rotameter / variable area flowmeter - Pembacaan langsung - Konversi tabel - Umumnya dinyatakan pada kondisi Standar atau Normal dengan menyatakan ( P, T ) → desain rotameter
- Kalibrasi umumnya dilakukan dng. menghubungkan langsung
kalibrator dengan sisi outlet /outlet dengan menggunakan pompa atau sumber fluida yang terpisah
15
Skema Instalasi Kalibrasi Rotameter
16
Low Flowmeter Udara
- Sampling Pump / Low Volume Air Sampler - Umumnya besaran aliran dibaca secara langsung dari penunjukan meter skala yang tertera di alat ukur dengan pompa yang di alat tersebut - Kalibrasi dilakukan secara langsung menghubungkan meter ukur dengan kalibrator atau standarnya dan bisa dilakukan dengan sistem hisap atau hembus dengan memanfaatkan pompa yang ada pada alat tersebut.
17
Beberapa Instalasi Kalibrasi Low Flowmeter Udara (LVS)
Kalibrasi Sampling Pump dengan Bulb Meter (GBM)
Kalibrasi Sampling Pump dengan DryCal-Piston
18
Prosedur Kalibrasi Rotameter Aliran Rendah ( hembus)
Pastikan : Sumber udara/gas harus stabil Gunakan regulator dengan kepresisian yang cukup Bila menggunakan flowmeter seting, gunakan flowmeter dengan akurasi
yang cukup Pastikan tidak terjadi kebocoran, khususnya di dearah kritis atau seksi
uji Pastikan pemasangan sesuai dengan manual peralatan yang digunakan
untuk meter uji dan meter referensi Patikan media kerja kalibrasi sama dengan media desain rotameter, jika
tidak lakukan perhitungan koreksi
Pengambilan data
Tentukan berapa titik ukur yang mengcover semua rentang kerja atau sesuai kebutuhan
Lakukan pengambilan / pembacaan data pada saat kondisi aliran benar-benar stabil
Lakukan pembacaan sesuai dengan petunjuk rotameter ( tengah / atas floater)
Sebaiknya lakukan pengulangan data jika memungkinkan untuk mendapatkan data yang representatif
Lakukan pencatatan : Qrota, Oact-master, P & T pada setiap pengukuran
19
Perhitungan Pada Rotameter / Variable Area Flowmeter
→ Konversi kondisi aktual ke kondisi desain ( std/normal)
Pada Rotameter tertera : air, Normal liter/min ( Nl/min) → (QV1)
pada kondisi, tekanan (P1) dan suhu (T1). Jika :
Rotameter tersebut digunakan untuk fluida yang sama pada kondisi :
tekanan (P2) dan suhu (T2) dengan penunjukan aliran (QV2) → penunjukan sebenarnya (QV1 atau Qn):
→
Asumsi fluida sama & ideal →
Catatan : Tekanan & suhu pada derajat mutlak 20
Contah Data & Perhitungan Kalibrasi Rotameter vs Piston Prover
Set 50% Penunjukan Alat Aliran Piston Prover Koreksi Kondisi Fluida
No grade l/min
(P,T)design ccm ccm terkoreksi
l/min
terkoreksi l/min % Pressur (kPa) Temp. (oC)
1 11,43 11,29 12551,0 12548,0 12,548 1,255 11,11 100,20 24,92
2 11,43 11,29 12547,0 12544,0 12,544 1,250 11,07 100,20 24,90
3 11,43 11,29 12551,0 12548,0 12,548 1,254 11,10 100,20 24,90
4 11,43 11,30 12554,0 12551,0 12,551 1,256 11,12 100,21 24,86
5 11,43 11,29 12558,0 12555,0 12,555 1,260 11,16 100,20 24,86
6 11,43 11,29 12562,0 12559,0 12,559 1,264 11,19 100,20 24,86
7 11,43 11,30 12562,0 12559,0 12,559 1,263 11,19 100,21 24,84
8 11,43 11,29 12561,0 12558,0 12,558 1,263 11,18 100,20 24,84
9 11,43 11,30 12565,0 12562,0 12,562 1,267 11,21 100,20 24,82
10 11,43 11,30 12566,0 12563,0 12,563 1,267 11,22 100,21 24,82
Average 11,43 11,29 12554,700 12,555 1,260 11,16 100,20 24,86
SN-1 6,5668 0,0066 0,0059
% 0,05 0,05 21
Contoh Perhitungan ketidakpastian Kalibrasi Rotameter vs Piston Prover
Set :
50
No Uncertainty source /
Komponen
Unit /
Satua
n
Distribusi Type Symbol
Expanded
uncertanty
/ U
Cov.fact
or /
Pembagi,
k
Deg.of
freedom / vi
Std.uncertai
nty / ui
Sens.coeff /
ci. ci.ui (ci.ui)2 (ci.ui)4/vi
1
Repeatability of
measurements l/min
student't
(esdm) A urep 0,0059 9 0,0019 1,00 0,0019 3,5E-06 1,3E-12
2 Piston prover reference l/min normal B ustd1 0,0188 2 ~ 0,00942 1,00 0,0094 8,9E-05 0,0E+00
3 Piston Prover drift l/min rectangular B udrift std 0,00188 ~ 0,0010873 1,00 0,00109 1,2E-06 0,0E+00
4 Actual pressure kPa normal B ustd2 0,021 ~ 0,0105 0,000189 0,0000020 3,9E-12 0,0E+00
5 Actual temperature oC normal B ustd3 0,04 ~ 0,02 -0,00011 -0,0000022 4,8E-12 0,0E+00
6
Division of meter
reading grade rectangular B ures 0,0049 ~ 0,00285 0,99 0,0028 7,9E-06 0,0E+00
Sums 1,013E-04
1,343E-
12
Combined Uncertaity, uc 0,01006
Effective. Deg Of Freedom, Veff 7633,512
Cov. Factor for 95% CL 1,96
Expanded uncertainty, U95 0,020 l/min
Expanded uncertainty, U95 0,17 %
22
Contoh Kalibrasi Rotameter (tabel) dengan Ref. Piston Prover
Set
Skala
Kondisi Pengukuran
Fluida (UUT) (UUT) Aliran Referensi Koreksi
Ketidakpastian Maksimum,
k=2, CL:95%
skala Tekanan (abs),
kPa
Suhu, oC
grade l/min (1 atm,
70oF) l/min l/min % l/min %
10 100,11 24,87 1,460 1,442 1,999 0,557 38,6 0,006 0,43
30 100,15 24,83 6,236 6,161 6,946 0,786 12,8 0,012 0,20
50 100,20 24,86 11,43 11,29 12,55 1,26 11,2 0,020 0,17
70 100,28 24,79 16,86 16,67 18,40 1,73 10,4 0,028 0,17
90 100,37 24,72 22,43 22,19 25,11 2,92 13,1 0,038 0,17
23
Perhitungan koefesien sensitifitas kalibrasi rotameter
Konversi Aliran
Koefesien sensitifitas
Cqgrade
Cpac
CTac
24
2. Kalibrasi High Volume Air Sampler (HVAS)
I. Standar Utama : - Roots Meter (volumetric) - Piston Prover / Bell Prover (volumetric) - Differential Pressure Device ( ΔP methods)
- Sonic Nozzle & Master Flowmeter (High Precision)
II. Standar sekunder → ASTM -D 4096 – 91
Orifice calibrator + ΔP Device Digital flowrate calibrator
REKOMENDASI PERIODE KALIBRASI HVAS : 1-2 TAHUN SEKALI
25
Hasil Kalibrasi Orifice Kalibrator
Data kalibrasi orifice kalibrator dikalibrasi dengan standar utama paling tidak memuat : → Persamaan regresi : ΔP meter vs aliran ref.
( y = ax + b ), atau → Grafik ( ΔP meter vs aliran ref. ), atau → Nilai koreksi (aliran aktual), dan
Nilai ketidakpastian
Kondisi kalibrasi → aktual atau normal/standar
( tekanan & suhu )
26
Skema & Hasil Kalibrasi Orifice vs Root’s meter
Sumber : Andersen Instr., Inc. Orifice Transfer Standard Certificate Worsheet
27
Contoh-1 Hasil Kalibrasi Orifice dengan Rootsmeter
Sumber : Andersen Instr., Inc. Orifice Transfer Standard Certificate Worsheet
28