Apa itu Kalibrasi?

 Apa Itu Kalibrasi? 

    Kalibrasi adalah serangkaian kegiatan yang digunakan untuk menentukan atau memverifikasi tingkat akurasi dan kebenaran konvensional nilai penunjukan alat ukur terhadap bahan ukur dengan cara membandingkan alat ukur dengan standar ukur yang dapat dipertanggungjawabkan/ditelusuri nilai kebenerannya mengacu pada standar nasional maupun standar internasional (traceable). Kalibrasi ini harus dilakukan dan disaksikan (witness) oleh seorang pekerja dari sebuah lembaga standar nasional dan didokumentasikan sesuai dengan tanggal / waktu alat ukur tersebut dikalibrasi. Dokumen ini yang digunakan sebagai acuan bahwa alat ukur tersebut sudah dikalibrasi per tanggal di hari dan jam kalibrasi tersebut dilakukan hingga batas waktu tertentu. 

    Standar ukur dapat juga disebut sebagai "kalibrator". Kalibrator ini harus lebih akurat dibandingkan dengan alat yang akan dikalibrasi. Tidak semua kalibrator berbentuk sebuah device, akan tetapi dapat juga berbentuk seperti massa, bagian-bagian mekanik (mechanical parts), standar fisik (physical reference), dan fluida standard (reference fluids)

Sertifikat Kalibrasi

   Seperti yang dijelaskan di awal paragraf di atas, bahwa kalibrasi ini harus didokumentasikan. Hal ini berarti hasil dari kalibrasi harus dicatat. Dokumen untuk mencatat semua hal yang berkaitan dengan kalibrasi disebut sebagai Sertifikat Kalibrasi.

    Sertifikat kalibrasi mencakup hasil dari perbandingan antara alat ukur dan standar ukur dan informasi-informasi lain yang relevan dengan kalibrasi, seperti peralatan yang digunakan, kondisi lingkungan, penanda tanganan, tanggal kalibrasi, nomor sertifikat, ketidakpastian kalibrasi dll.

Ketertelusuran (Traceability)

    Di paragraf awal disebutkan bahwa standar ukur yang digunakan untuk kalibrasi harus memiliki ketertelusuran. Ketertelusuran ini berarti bahwa standar ukur harus juga terkalibrasi menggunakan standar ukur yang lebih tinggi. Ketertelusuran merupakan rantai kalibrasi yang tidak terputus, sehingga tingkat kalibrasi tertinggi harus dilakukan di Pusat Kalibrasi Nasional atau yang sebanding.

    Sebagai contoh, ketika kita melakukan kalibrasi pada sebuah instrument menggunakan proses kalibrator yang portable, portable proses kalibrator yang digunakan harus sudah terkalibrasi menggunakan reference kalibrator yang lebih akurat. Reference kalibrator dengan level standard yang lebih tinggi ini juga harus dikalibrasi oleh pusat kalibrasi nasional. Pusat kalibrasi nasional ini juga akan memastikan bahwa standar ukur miliknya sudah terkalibrasi oleh Laboratorium Kalibrasi internasional untuk memastikan bahwa sudah sesuai dengan standard yang dipakai secara global. Jika rantai ketertelusuran ini terhenti pada suatu tahap, maka pengukuran-pengukuran lain yang berada di bawahnya tidak dapat dikatakan andal.

Batas Toleransi

    Sering kali ketika mengalibrasi sebuah instrument terdapat batas toleransi (batas acceptance) yang telah diatur. Batas toleransi adalah nilai error maksimal yang diperbolehkan untuk kalibrasi. Jika error (perbedaan antara alat ukur dan standar ukur) lebih besar daripada batas toleransi maka kalibrasi tersebut dinyatakan "gagal". 

    Jika terjadi kegagalan dalam proses kalibrasi, kita harus melakukan corrective actions untuk membuat kalibrasi tersebut berhasil (pass). Biasanya alat ukur akan diatur hingga hasilnya cukup akurat atau nilai error hasil kalibrasi lebih kecil daripada batas toleransinya.

Ketidakpastian Kalibrasi dan Pengukuran

    Ketika mengalibrasi sebuah instrument dengan tingkat device yang lebih tinggi, dalam prosesnya akan selalu ada beberapa ketidakpastian. Ketidakpastian berarti banyaknya "keraguan" dalam proses kalibrasi, sehingga ketidakpastian ini digunakan sebagai indikasi seberapa bagus proses kalibrasi yang dilakukan. Ketidakpastian dapat disebabkan oleh berbagi macam sumber seperti device yang sedang dites, standar ukur, metode kalibrasi atau kondisi lingkungan

    Pada case terburuk, jika nilai ketidakpastian pada proses kalibrasi lebih besar daripada tingkat akurasi atau tingkat toleransi, maka kalibrasinya dianggap tidak terlalu berguna. 

     Tujuannya adalah total ketidakpastian kalibrasi harus lebih kecil dibandingkan dengan batas toleransi dari device yang sedang dikalibrasi. Nilai total ketidakpastian kalibrasi harus selalu didokumentasikan dalam sertifikat kalibrasi.

Adjustment   

    Ketika melakukan kalibrasi dan membandingkan alat ukur dan standar ukur, akan sering ditemukan perbedaan antara keduanya. Sehingga, perlu dilakukan pengaturan alat ukur agar sesuai dengan standar agar alat ukur dapat mengukur secara benar. Proses pengaturan ini sering disebut dengan adjustment atau trimming. 

    Secara formal, kalibrasi dan adjustment ini merupakan proses yang berbeda. Pada bahasa yang dipakai sehari-hari kadang adjustment juga termasuk ke dalam proses kalibrasi. Namun, menurut sumber-sumber formal adjustment mempunyai proses yang terpisah dengan kalibrasi.

Tujuan Kalibrasi

    Sebenarnya kenapa kita harus melakukan kalibrasi terhadap alat ukur? Atau apasih sebenarnya tujuan dari kalibrasi? 

     Mari kita sejenak mengingat pepatah ini: "Semua device pengukuran mengukur dengan salah dan kalibrasi menjelaskan seberapa salah device-device itu." 

    Semua device pengukuran semakin lama akan semakin tidak akurat kecuali device-device ini dikalibrasi pada interval waktu tertentu. Dalam proses industri, terdapat bermacam-macam alasan mengapa suatu alat ukur harus dikalibrasi. Berikut ini tujuan-tujuan dari kalibrasi: 

• Memenuhi Regulasi yang mengharuskan alat ukur harus dikalibrasi pada interval waktu tertentu. Regulasi-regulasi ini termasuk ISO 9000, ISO14000, FDA dan masih banyak lagi. Proses plant membuat raw material dan mengubahnya menjadi sebuah produk, mencoba untuk membuatnya se-efektif mungkin. Menjaga semua proses pengukuran yang bersifat critical tetap akurat. Dengan mengalibrasi device-device pengukuran tersebut secara teratur dan sesuai dengan peraturan-peraturan yang ada di negara/wilayah tersebut membantu menjaga plant bekerja semakin efektif dan memproduksi lebih banyak. 
• Uang adalah alasan yang sangat penting dari semuanya termasuk kalibrasi, ketika produk yang akan ditransfer dilakukan berdasarkan pada pengukuran. Misalkan perusahaan A membeli produk berupa gas dari perusahaan B, kemudian proses transfer gas tersebut dilakukan melalui pipa dan diukur menggunakan alat ukur, maka alat ukur tersebut harus sangat akurat sehingga jumlah produk yang ditransfer sesuai dengan nilai uang yang diberikan kepada perusahaan B. Oleh karena itu kalibrasi penting sekali untuk dilakukan.
• Salah satu alasan yang sangat penting untuk kalibrasi adalah SAFETY. Ini termasuk keselamatan karyawan yang ada di plant, memastikan bahwa plant adalah tempat yang aman untuk bekerja. Ini juga termasuk keamanan untuk pelanggan, sbagai contoh pada industri makanan dan obat-obatan.
• Lingkungan adalah sesuatu yang harus kita jaga. Bermacam-macam emisi dari plant-plant industri yang diukur menggunakan alat ukur harus dijaga tingkat akurasinya dengan melakukan kalibrasi secara reguler untuk membantu menjaga lingkungan agar tetap bersih. 
  

Itulah beberapa tujuan yang common mengapa alat ukur perlu dikalibrasi. 

Interval Kalibrasi

Pertanyaan lain yang sering kali berkaitan adalah seberapa sering alat ukur ini harus dikalibrasi? 

    Akan bagus jika dapat memberi jawaban yang sederhana terhadap pertanyaan di atas, tetapi sayangnya hal itu tidaklah mungkin. Malah, terdapat beberapa pertimbangan untuk menjawab pertanyaan tentang periode kalibrasi. Berikut ini beberapa pertimbangan-pertimbangannya:

• Tingkat kekritisan pengukuran
• Rekomendasi Manufaktur
• Histori kestabilan dari instrument
• Kebutuhan regulator dan kualitas sistem
• Konsekuensi dan biaya saat kalibrasi gagal
• pertimbangan lainnya

Manfaat

     Kalibrasi memiliki manfaat sebagai berikut:

• Menjaga kondisi alat ukur agar tetap sesuai dengan spesifikasi
• Mendukung sistem mutu yang diterapkan di berbagai industri pada peralatan laboratorium dan produksi yang dimiliki
• Mengetahui perbedaan (penyimpangan) antara nilai yang benar dengan nilai yang ditunjukkan oleh alat ukur
• Menjamin hasil-hasil pengukuran sesuai dengan standar nasional maupun internasional
  

Kesimpulan

    Proses kalibrasi adalah serangkaian kegiatan untuk membandingkan dan mendokumentasi pengukuran dari alat ukur dengan standar ukur yang memiliki ketertelusuran (traceable). Kalibrasi menjadi proses yang sangat penting untuk meyakinkan bahwa pengukuran yang sedang/akan dilakukan merupakan pengukuran yang valid. Tingkat ke-valid-an pengukuran sangat penting untuk beberapa alasan, termasuk keselamatan dan kualitas. Untuk hasil terbaik, pastikan uncertainty dari kalibrasi lebih kecil dari batas toleransinya. Yang terakhir, frekuensi kalibrasi dan setting toleransinya harus mempertimbangkan beberapa faktor termasuk kekritisan instrument (instrument criticality).

Demikian post untuk kalibrasi kali ini, semoga bermanfaat. Dan Stay updated pada postingan-postingan di blog ini. Terimakasih.

        

 

 

Read More

Apa itu Flow Measurement? Ini Penjelasan dan Jenis-Jenisnya! (Part 2)

    Halo semua, kali ini aku akan coba bahas topik lanjutan tentang field instrument yakni flow measurement di part ke-2. Jadi di sini aku akan coba jabarin tentang tipe-tipe flow meter, prinsip pengukuran dan kelebihan serta kekurangan masing-masing flow meter. Langsung saja kita bahas untuk tipe flow meter lanjutan dari Part 1 berikut ini.

B.  Venturi Tube

     Venturi tube merupakan tipe flowmeter yang juga memakai prinsip differential pressure atau perbedaan tekanan untuk mendapatkan laju aliran fluida yang melaluinya. Venturi tube juga mirip seperti orifice yang membuat aliran fluida di bagian tertentu tercekik (throttling) sehingga terjadi perbedaan tekanan yang dapat diukur dan dapat dikonversi menjadi laju aliran fluida. Berikut gambar dari venturi tube.

    Sensor differential pressure-nya terletak diantara inlet venturi dan bagian yang "tercekik" (throat section) sehingga terjadi perbedaan tekanan antara pressure pada bagian inlet dan pressure pada throat section yang menjadi nilai ukur dan dikonversi menjadi flowrate / laju aliran dari fluida yang melewatinya. 

 Aplikasi dari Venturi Tube

1. Venturi Tube dapat mengukur fluida yang memiliki tekanan rendah (low pressure) dan mampu mengukur 25% sampai 50% lebih flow dibandingkan dengan orifice plate pada tekanan rendah
2. Venturi tube dapat mengukur fluida dalam fase gas, vapor/steam, liquid baik itu clean, dirty serta liquid dengan suspended solid
3. Secara umum sesuai dengan pengukuran pada pipa yang sangat besar dan duct gas yang sangat besar
   

 Kelebihan dari Venturi Tube

1. Pressure drop yang lebih kecil diantara 10~25%
2. Memiliki turndown ratio 3:1
3. Memiliki tingkat akurasi ±3% dari full scale dan repeatability ±0.25%
4. Lebih tidak terpengaruh terhadap korosi dan lamanya pemakaian dibandingkan dengan orifice plate 

 Kekurangan dari Venturi Tube

1. Tipe DP Flowmeter yang paling mahal dari segi manufaktur, instalasi dan maintenance
   
2. Memiliki ukuran yang besar dan berat 
3. Harus mempertimbangkan terhadap panjang dari venturi tube itu sendiri.

 

C. Flow Nozzle

    Masih sama dengan kedua flowmeter sebelumnya, flow nozzle juga merupakan sebuah flowmeter yang menggunakan prinsip Bernoulli dan persamaan kontinuitas. Flow nozzle memiliki bagian yang konvergen berbentuk silindris. Karena bentuknya yang kaku, secara dimensional flow nozzle lebih stabil terhadap fluida dengan temperature dan laju aliran yang tinggi. Berikut merupakan contoh gambar dari Flow nozzle.

 

     Pressure tap dari flow nozzle diletakkan dengan jarak 1 x diameter pipa dari inlet flow nozzle pada sisi upstream dan jarak 1/2 x diameter pipa dari inlet flow nozzle pada sisi downstream-nya.

    Flow nozzle secara umum digunakan untuk mengukur laju aliran dari steam, fluida non-viscous (tidak kental), erosif, dan fluida yang memiliki kecepatan tinggi. Flow nozzle dapat digunakan pada bermacam-macam aplikasi pengukuran flow seperti steam, gas, udara, air, vapor, chemical substances dan temperature tinggi. 

Tipe-tipe Flow Nozzle

1. Tipe Weld-in

 

    Tipe weld-in flow nozzle ini dikembangkan oleh International Organization for Standardization (ISO). Flow nozzle tipe ini banyak diaplikasikan pada fluida yang memiliki tekanan dan temperature yang tinggi pada pipa di bawah 2 inch. Instalasi pada tipe ini permanen berada di dalam pipa dengan cara di weld (las). 

2. Tipe Flange

    Flow nozzle tipe ini ter-install pada pipa dengan menggunakan flange. Flow nozzle ini diletakkan diantara flange-flange pipa untuk menahan dan mengunci flow nozzle. Flange-flange yang menjepit flow nozzle ini dapat menggunakan Raise gasket face maupun ring to joint dan harus disesuaikan dengan pipe class dan rating pada piping specification yang ada (disesuaikan dengan kebutuhan). 

Kelebihan dari Flow Nozzle

1. Diaplikasikan pada fluida yang memiliki tekanan dan temperature tinggi seperti steam.
2. Mampu meng-handle laju aliran yang tinggi dengan dp loss yang kecil.
3. Waktu penggunaan flow element lebih lama karena memiliki bentuk inlet yang disesuaikan dengan pipa.

Kekurangan dari Flow Nozzle

1. Terbatas pada ukuran pipa dibawah 6 inch
2. Harga lebih mahal jika dibandingkan dengan orifice plate.

 

D.  Pitot Tube

    Tabung pitot digunakan untuk mengukur laju aliran dengan menggunakan prinsip yang sama dengan flowmeter sebelum-sebelumnya yakni differential pressure. Laju aliran fluida dihitung dari perbedaan antara tekanan statis dan tekanan total pitot tube menggunakan prinsip Bernoulli dan persamaan kontinuitas.

    Pitot pressure (total pitot tube) merupakan hasil penjumlahan antara tekanan statis dan tekanan dinamis atau jika dalam bahasa matematis dapat dituliskan sebagai berikut:

Pressure total = Pressure statis + Pressure dinamis 

Dapat juga dituliskan sebagai persamaan sebagai berikut:

Dimana:

u = flow velocity

pt = total pressure

ps = static pressure

rho = massa jenis fluida

Untuk mencari nilai flow velocity maka persamaan tersebut di atas dapat disederhanakan menjadi:

Tipe-Tipe Pitot Tube 

1. Single-Port Pitot Tube

    Single-port pitot tube dapat mengukur kecepatan aliran fluida hanya pada satu titik saja pada cross-section dari aliran fluida. Probe-nya harus dimasukkan ke titik dimana titik tersebut merupakan representasi dari rata-rata kecepatan fluida yang mengalir. 

    Single-port pitot tube yang terkalibrasi, bersih dan dimasukkan ke dalam pipa dengan benar dapat memberikan tingkat akurasi ±1% dari full scale dengan turndown ratio 3:1. 

2. Averaging Pitot Tube

    Averaging pitot tube dilengkapi dengan beberapa port impact pressure dan static pressure yang didesain untuk mengukur tekanan fluida yang mengalir di tiap-tiap bagian dari pipa. Pada masing-masing bagian, tekanan diukur dan dikombinasi kemudian kecepatan aliran fluida dihitung menggunakan akar pangkat dua sehingga hasilnya merupakan indikasi dari kecepatan aliran fluida rata-rata. Jumlah dari port impact, jarak antar port dan diameter dari averaging pitot tube dapat dimodifikasi sedemikian sehingga memenuhi kebutuhan penggunaannya secara spesifik.

 Installasi

    Pitot tube dapat di-install sebagai flow element permanen ataupun device monitoring portable yang mem-provide data secara periodik. 

Dampak Vibrasi

    Resonansi getaran frekuensi natural dapat menyebabkan kegagalan pengukuran pada pitot tube. Getaran frekuensi natural disebabkan oleh gaya yang dibuat saat fluida yang melewati tabung pitot menghasilkan sebuah pusaran sehingga mengganggu pengukuran. Pitot tube akan mengalami getaran jika kecepatan aliran fluida berada pada batas kecepatan tertentu. Ketika batas kecepatan tertentu telah dihitung, pastikan bahwa operating velocity dari pitot tube diluar dari batas kecepatan tersebut. Jika masih berada dalam batas tersebut yang dapat dilakukan adalah mengganti diameter probe, mounting, atau lakukan kedua-duanya sampai operating velocity mampu berada di luar batas kecepatan tersebut.

Kelebihan dari Pitot Tube

1. Memiliki pressure loss paling kecil dibandingkan dengan flow element lain yang sejenis
   
2.  Pitot tube mudah di-install, khususnya pada plant existing
3. Dengan menggunakan hot taps, pitot tube dapat dengan mudah dipasang dan dilepas dari proses tanpa harus shutdown
4. Pitot tube lebih simple dari segi desain dan konstruksinya 

2. Magnetic Flowmeter

Prinsip Kerja    

    Magnetic Flowmeter merupakan sebuah device yang mengukur laju aliran fluida dengan berdasarkan pada Hukum Faraday yakni induksi elektromagnetik. Sensor dari magnetic flow meter ini dipasang inline dan mengukur tegangan induksi yang di-generate oleh fluida yang mengalir melalui pipa. Semakin banyak fluida yang mengalir maka semakin besar tegangan induksi yang dihasilkan. Transmitter menerima tegangan induksi kemudian dikonversikan ke laju aliran dan ditransmisikan ke control system.

Kelebihan

    Oleh karena magnetic flowmeter menggunakan induksi elektromagnetik, maka fluida yang akan diukur juga harus fluida yang mampu menghantar listrik (konduktif) dan slurries. Magnetic flowmeter ini termasuk tipe flowmeter tanpa wetted parts, seperti yang dijelaskan pada tipe-tipe flowmeter ini, dan juga tidak terpengaruh oleh perubahan massa jenis, viskositas dan pressure dari fluida. Flowmeter ini juga mampu mengukur fluida secara bidirectional, mudah untuk di re-span, dan tersedia dalam DC maupun AC. 

Kekurangan

    Magnetic flowmeter dapat mengukur fluida dengan baik ketika fluida tersebut memiliki konduktivitas elektrik lebih dari atau sama dengan 5μS/cm. Kekurangan dari flowmeter ini adalah harga yang lebih mahal dari rata-rata flowmeter dan memiliki dimensi yang besar dan berat. Fluida yang mengalir juga harus dipastikan tidak ada gelembung-gelembung udara dan gelembung gas agar tidak terjadi error pada saat pengukuran. Pada flowmeter ini juga harus dipertimbangkan pipe requirements pada sisi upstream dan downstream karena flowmeter ini sangat sensitif terhadap aliran fluida yang tidak simetris. 

3. Coriolis Mass Flowmeter

   

Prinsip Kerja

    Coriolis flowmeter ini mengukur laju aliran massa. Prinsip kerja dari coriolis flowmeter ini didasarkan pada gerakan naik-turun dari  tube di dalam flowmeter yang menyebabkan terjadinya osilasi/getaran. Gerakan naik turun pada tube ini dihasilkan dari daya eksternal yang di-supply ke flowmeter.  Ketika tidak ada fluida yang mengalir, maka gerakan dari tube yang berada dalam flowmeter hanya akan bergerak naik dan turun saja. Ketika flowmeter dialiri sebuah fluida maka gerakan dari tube akan berubah menjadi berosilasi sehingga memiliki fase dan amplitudo. Perbedaan fase akan proporsional dengan laju aliran massa fluida yang mengalir. Semakin kecil perbedaan fasenya maka semakin cepat laju aliran massa fluida tersebut begitu juga sebaliknya semakin besar perbedaan fasenya maka semakin lambat laju aliran massa fluidanya. 

Kelebihan

    Coriolis flowmeter mampu meng-handle aplikasi service yang sulit, tidak memiliki batasan Reynold number, dan tidak terpengaruh oleh perubahan kecil pada specific gravity dan viskositas. Coriolis juga salah satu device yang memiliki lifetime penggunaan yang lama meskipun jarang dilakukan maintenance. Memiliki tingkat akurasi yang tinggi, mampu mengukur fluida secara bidirectional dan memiliki pressure drop yang rendah.

Kekurangan

   Coriolis ini merupakan tipe flowmeter yang bisa dikatakan paling mahal diantara flowmeter-flowmeter tipe yang lain. Meskipun tingkat akurasi pengukuran tinggi namun harus dipastikan bahwa di dalam pipa tidak ada udara atau gas yang terjebak, hal ini akan membuat pembacaan pada transmitter tidak sesuai dengan kondisi aktual atau terjadi error pada pembacaan flow.

 

 Untuk penjelasan flow measurement part 2 ini mungkin cukup sekian, update selanjutnya akan melanjutkan pembahasan flowmeter lainnya di Flow Measurement (Part 3). Terimakasih telah membaca. Semoga bermanfaat.

    

Read More