Squareroot Flowmeter Calculation

Kapan kita menggunakan perhitungan squareroot dalam aplikasi sebuah flowmeter?
Penggunaan sqrt dipakai pada saat kita mengukur flow rate, dimana sensing element kita menghasilkan besaran berupa DP.

Apakah semua jenis DP transmitter harus menggunakan sqrt dalam transmitter ataupun control /PLC/DCS?
Untuk orifice setahu saya iya, tapi salah satu aja, jika transmitter outputnya (DP) dikarakteristik sqrt, maka pada waktu assignment I/O nya dipakai linear, tapi kalau transmitternya dikarakateristik linear maka I/O nya yang sqrt, atau kalau keduanya linear bisa dilewatkan dulu ke blok CALCU untuk equation nya. untuk yang anubar atau pitot saya blm pernah, tapi kalau lihat equation nya sih kayaknya perlu sqrt, karena sensing element nya menghasilkan output berupa DP juga.

Tanya - Andi Kurniawan

Dear Rekans,
Saya adalah graduate engineer yang baru memasuki dunia kerja.
Saya mau bertanya mengenai penggunaan squareroot dalam flowmeter.
Kapan kita menggunakan perhitungan squareroot dalam aplikasi sebuah flowmeter. Apakah semua jenis DP transmitter harus menggunakan sqrt dalam transmitter ataupun control /PLC/DCS. Bagaimana dengan flowmeter jenis annubar atau pitot tube. Karena beberapa diantaranya sudah bisa menyajikan pembacaan dalam mass flow.
Mohon bantuan dan pencerahannya. Seandainya ada literature atau dokumen yang mendukung penjelasan ini, mohon juga dishare ke saya

Terimakasih atas bantuannya


Tanggapan 1 - firmansyah


salam kenal, kang Andi. saya juga graduate engineer.
sepengetahuan saya squaruroot dipergunakan dalam perhitungan aliran fluida pd flowmeter yang mempergunakan prinsip deferensial pressure (perbedaan tekanan terjadi karena adanya hambatan yanng sengaja diberikan pada aliran) flowmeter diffrential pressure berdasarkan persamaan bernoulli, dimana pada persamaan ini, pressure drop yang dijadikan sinyal merupakan fungsi kuadrat dari kecepatan alir fluida.(untuk jelasnya bisa dilihat pada buku2 mekanika fluida).
jenis-jenis flowmeter beragam tergantung dari jenis sensor. seperti magnetik flowmeter yang memanfaatkan sifat konduktivitas fluida, coriollis flowmeter yang memanfaatkan prinsip coriollis, vorteks flowmeter, ultrasonik flowmeter dan kawan-kawannya. tidak semua flowmeter tersebut mempergunakan square root dalam perhitungannya, tergantung dari jensi flowmeter yang digunakan, untuk dp transmitter tentu saja harus menggunakan sqrt, karena yang disensornya adlaah differential pressure. pitot dan annubar juga menggunakan prinsip DP.
berbagai macam jenis flowmeter sudah bisa menyajikan dalam bentuk mass flow, biasanya flowmeter tipe ini sudah dilengkapi dengan sensor temperatur (RTD atau Termokopel), sensor yang diterima oleh transmitter tetap merupakan sinyal yang menyatakan laju volumetrik, untuk mendapatkan nilai mass flow maka nilai volumetrik tersebut dikalkulasi lagi (m = volum *density ). nilai density tergantung dari temperatur, oleh karena itu harus dikalkulasi juga temperaturnya.
mungkin ada om-om sama akang-akang lain yg lebih pengalaman bisa share lebih lanjut.


Tanggapan 2 - budi yuwono


dear,

Kapan kita menggunakan perhitungan squareroot dalam aplikasi sebuah flowmeter?

penggunaan sqrt dipakai pada saat kita mengukur flow rate, dimana sensing element kita menghasilkan besaran berupa DP.

Apakah semua jenis DP transmitter harus menggunakan sqrt dalam transmitter ataupun control /PLC/DCS?

untuk orifice setahu saya iya, tapi salah satu aja, jika transmitter outputnya (DP) dikarakteristik sqrt, maka pada waktu assignment I/O nya dipakai linear, tapi kalau transmitternya dikarakateristik linear maka I/O nya yang sqrt, atau kalau keduanya linear bisa dilewatkan dulu ke blok CALCU untuk equation nya. untuk yang anubar atau pitot saya blm pernah, tapi kalau lihat equation nya sih kayaknya perlu sqrt, karena sensing element nya menghasilkan output berupa DP juga.

Karena beberapa diantaranya sudah bisa menyajikan pembacaan dalam mass flow.

untuk yang udah mass flow saya pikir gak perlu sqrt lagi, karena untuk mendapatkan mass sudah ada calculasi terhadap DP, density (atau kadang pake spec. gravity) dan temperature. Density dan spec. gravity adalah fungsi temperature, jadi di dalam transmitternya sudah ada koreksi terhadap temperature juga. sekarang tergantung goalnya mau ngukur apa, kalau ngukur flow rate ya udah gak perlu pake sqrt lagi, kecuali kalo mau dibalikin ke DP lagi baru pake sqr...gak pake t kali ya...hehehe...

Seandainya ada literature atau dokumen yang mendukung penjelasan ini, mohon juga dishare ke saya...

tentang pengukuran flow ada di LIPTAK, (process meas. and analysis), ISA (flow measurement and control handbook) dan banyak lagi yang lain.

demikian dari saya, mohon diluruskan jika ada kesalahan..


Tanggapan 3 - Waskita Indrasutanta@wifgas


Rekans,

Semua jenis pengukuran flow dengan menggunakan restrictive bekerja berdasarkan hukum Bernouli (??? mohon koreksi kalau salah) dengan rumus:

F = C X Sqrt((hw X Pf)/ Tf)

Dimana,
F = Flow Rate; C = Konstanta; hw atau dP = Differential Pressure; Pf =
Pressure of flow media atau Line Pressure; Tf = Temperature of flow media

Nilai Konstanta (C) tergantung dari jenis restrictive flow meter (orifice, annubar, pitot static, dsb) dan satuan (engineering unit) yang dipergunakan.

Karena F berbanding lurus dengan Sqrt(dP) (atau F^2 berbanding lurus dengan dP), jelas bahwa semua jenis restrictive flow meter harus menggunakan Sqrt extractor,. Untuk uncompensated Flow (flow at measured P & T), Sqrt cukup pada besaran dP; sesuai dengan rumus diatas untuk compensated flow pengukuran dP, P dan T harus dihitung dahulu sebelum Sqrt extractor dalam flow computer.

Sedikit tambahan untuk aplikasi:
Karena perhitungan Sqrt ini, restrictive flow meter tidak akurat pada pengukuran flow rate rendah dari design range. Misalnya, pada 100% flow rate menghasilkan dP = 100% dP range, maka pada 20% flow rate menghasilkan dP 20%^2 = 4% dP range. Kalau kesalahan dP transmitter adalah +/- 0.4% of range, maka kesalahan relative pengukuran flow adalah +/-(0.4/4) atau +/-10%, sehingga kesalahan absolutnya 20%. Biasanya untuk design standard practice, actual flow rate berada pada 70% ~ 100% design flow range.


Tanggapan 4 - "Sonny Dhamayana"


P' Budi,
Ini file fundamentalnya, utk yang lain saya agak kesulitan mengingat filenya besar sekali. Sedang saya
 sortir lagi agar nggak terlalu besar. Penggunaan flow meter dengan orifice type akan menghasilkan output yang sqrt, sehingga untuk mendapatkan nilai flow yang sebenarnya diperlukan square root module yang biasanya sudah diintegrate pada unit transmitter, untuk yang tidak integrate maka  perlu diinput sqrt formulanya pada SCADA/DCS.  Untuk detail bisa dilihat di websitenya rosemount  tentang  Flow meter.
Mungkin yang lain bisa menambahkan ???
 PS : Saya ada pdf doc ttg hal ini, akan saya kirim via japri saja.


Attachment : Fundamentals  Orifice Measurement.pdf


Tanggapan 5 - Arief Rahman Thanura


Mas Sonny,
 Setahu saya lho ini.
 Square Root Extractor (anda sebut square root module) diperlukan HANYA apabila pembacaan flowratenya mau dibuat Linear terhadap range flowrate yang akan dibaca. Misalnya range flow adalah 0 - 100 m3/hr. Kalau kita  maunya pada saat 50 m3/hr dibaca di 50%, ya harus pakai Square Root  Extractor. Kalau tidak pakai Square Root Extractor maka Percentage  bacaannya ada di 70.7% dari full scale.
Kalau menghitung flowrate sendiri tidak harus pakai modul square root.  Di banyak DCS, misalnya, module menghitung Flowrate justru diambil dari  Raw Data yang masih Differential Pressure. Baru nantinya dimasukkan ke rumusnya. Rumusnya bisa dibuat pakai Visual Basic, bisa pakai C# dsb-dsb  tergantung masing-masing manufacture. Dedicated Square Root tidak mesti diperlukan dalam hal ini.


Tanggapan 6 - Nugroho Wibisono


Pak Arief,

Ini tebakan saya aja lho.

Mungkin maksudnya mas Sonny itu: differential pressure transmitter sebenarnya bisa diminta untuk konfigurasi output-nya berupa Linear ataupun Square Root.

Setahu saya contoh DP Transmitter yang sinyal keluarannya dikonfigurasi "linear" dipergunakan dalam aplikasi level measurement. Sedangkan DP Transmitter yang sinyal keluarannya dikonfigurasi "square root" ya dalam aplikasi flow measurement. DP Transmitter yang sinyal keluarannya dikonfigurasi "linear" bisa juga dipakai dalam pengukuran flowrate, asalkan di DCS/PLC-nya dikonfigurasi supaya ada square root extraction (betul kata sampeyan, proses me-linierisasi signal dengan aktual flowrate sih sebenarnya). Menurut mbah Bela Liptak, dengan mempergunakan square root extractor memang akan meningkatkan readability-nya. Akan tetapi ...(pake gaya Timbul), error yang ada didalam transducer yg semakin kompleks cenderung untuk mengurangi accuracy-nya.

Rumus perhitungan flowrate memang diambil dari raw data seperti differential pressure (inH2O), Pressure (psig) dan temperature (degF), akan tetapi ga usah repot2 pake third party sofware seperti VB dan sebagainya. Pake ekspresi matematika di function logic-nya DCS juga gampang lho pak Arief, cobain deh, pasti uenak...hehehe

Mohon maaf kalau tambah ngawur dan salah..
Thanks.


Tanggapan 7 - Sonny Dhamayana


Tambahan nich P' Nugroho,
Pada dasarnya basic prinsip dari orifice khan mengukur Differential Pressure, Nah kalo kita anggap nilai input seperti density, bilangan reynold, etc konstant yang tinggal khan P2-P1 yang disquare root. Nah, masalahnya ada beberapa dP Transmitter yang outputnya berbanding lurus (linear) dengan Differential Pressure hasil pengukuran.
Atau dengan kata lain nilai flow ratenya menjadi kuadratis. Untuk mendapatkan nilai yang linear maka kita perlu square root extractor ini.



Tanggapan 8 - Permana Chepy


Sebagai tambahan juga:

Menurut hemat saya jika yang dicari hanya untuk mengukur squareroot bisa menggunakan DP Transmitter saja sudah cukup ditambah Oriffice Plate. selain itu secara cost juga masih bisa competitive.
Tapi kalau mau pake jenis Multi variable Flowmeter saat ini sudah banyak dipasaran,
maksudnya Flowmater yang sudah built in menyediakan kompensasi temperature, density, etc
contohnya: Jenis Vortex Flowmeter, Magnetic Flowmeter, Mass Flowmeter atau coriolis etc..

Cuma yang paling penting dari semua kebutuhan Ttransmitter diatas yaitu harus mem'provide data process dan aplikasinya, bila perlu harus diinspeksi & verifikasi terlebih dahulu kebutuhan yang sebenarnya apa!... Sehubungan masing2 flowmeter mempunyai aplikasi dan kemampuan pengukuran yang berbeda-beda, ada aplikasi untuk steam, oil, water, liquid etc..
kesimpulannya:
1. Dengan informasi data process dan aplikasinya, kita bisa selection material yang cocok, range dan type transmitter yang memang sesuai dengan kebutuhan lapangan,
2. Selain itu jenis Transmitternya bisa disesuiakan dengan kondisi site, apakah perlu type direct mounted atau remote type, karena jika areanya hazard (cehemical/ corrosive) atau dekat pipa yang panas kita mesti consider untuk menggunanakan type remote sehingga jarak dengan media tsb. bisa lebih jauh, orang yang mengkalibrasinya'pun akan lebih nyaman & tenang jika jauh dari bahaya, intinya para team maintenance dikemudian hari akan lebih safe work.