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