Contoh-2 Data Hasil Kalibrasi Orifice vs Aliran Standar (Ref.)
29
Contoh Model Grafik Hasil Kalibrasi Orifice vs Aliran Referensi.
30
Metode Kalibrasi Aliran Udara Pada HVAS Pada dasarnya kalibarsi flowmeter / debit meter dilakukan dengan cara membandingkan secara langsung alat ukur yang dikalibrasi terhadap standar ukur (referensi/ kalibrator) yang mempunyai kemampuan lebih dan ketelusuran nilai pada standar nasional atau internasional. Kalibrasi HVAS ada beberapa metode ( tergantung type ):
Membandingkan aliran aktual terukur (HVAS) dengan aliran aktual referensi (kalibrator) → koreksi
Membuat persamaan regresi (plot) fungsi aliran standar (kalibrator) dengan indikator HVAS → koefesien korelasi
31
Prosedur khusus Kalibrasi HVAS
Persyaratan khusus keterterimaan data ukur kalibrasi HVAS dengan orifice ( prosedur manufaktur):
Minimal 5 titik ukur → Rentang ukur kalibrasi 1,02 – 1,24 m3/min → Nilai koreksi / kesalahan aliran aktual ( max 4 % ) → Linearitas untuk aliran standard ( r > 0,9900 ) →
32
Pemasangan Orifice kalibrator dengan Penunjukan Manometer pada HVAS
33
Pemasangan Kalibrator Orifice (manometer) pada HVAS
Aliran dari kalibrator/ref. diperoleh dari pembacaan sertifikat orifice Manometer harus terpasang tegak lurus Pembcaan manometer diperoleh dari jarak ketinggian dua sisi tubing
34
Pemasangan Digital Calibrator Pada HVAS
Variasi ALIRAN bisa dilakukan dengan melakukan setting aliran di HVAS Penunjukan langsung diperoleh nilai :
- Aliran dari kalibrator - Tekanan - Suhu
35
Contoh-1 Data Hasil Kalibrasi HVAS Penunjukan Tekanan
36
Sumber : High-Volume TSP Sampler Cinotech FN MA 09/04/0004
Contoh2.Data Hasil Kalibrasi HVAS Penunjukan Flow Record.
37
Sumber : ENSR Asia(HK) Ltd. TSP HVAS Field Cal.Report
Contoh-3 Data Hasil Kalibrasi HVAS Penunjukan Chart Record.
38
Sumber : PM 10 HVAS cal.date sheet AQMP yerington, Nevada
Contoh Grafik Hasil Kalibrasi HVAS vs Orifice Sumber : PM 10 HVAS cal.date sheet AQMP yerington, Nevada
39
Contoh Data dan Perhitungan Kalibrasi HVAS → Regresi Site Conditions Barometric Pressure (in Hg):29,50 Temperature (deg F):68 Average Press. (in Hg):29,65 Average Temp. (deg F):70
Corrected Pressure (mm Hg):749 Temperature (deg K):293 Corrected Average (mm Hg):753 Average Temp. (deg K):294
Calibration Orifice Make: Model: Serial#:
Plate or Test # 1 2 3 4 5
H2O Qstd (in) (m3/min) 7,25 1,713 5,75 1,526 4,55 1,359 3,45 1,185 2,70 1,049
Qstd Slope:1,58304 Qstd Intercept:-0,01520 Date Certified: Calibration Information I IC (chart) (corrected) 52,0 52,07 47,0 47,06 42,0 42,06 37,0 37,05 33,0 33,05
Linear Regression Slope:28,7714 Intercept:2,9463 Corr. Coeff:0,9998 # of Observations:5 40
Contoh Data dan Perhitungan Kalibrasi HVAS → Koreksi Site Conditions Temp (deg F): Ta (deg K): Ta (deg C):
68,0 293 20
Barometric Press (in Hg): Pa (mm Hg):
29,50 749
Calibration Orifice Make: Model: Serial#:
Run Number 1 2 3 4 5
Orifice "H2O 3,80 3,80 3,80 3,75 3,75
Qa Slope:0,99128 Qa Intercept:-0,00941 Calibration Due Date:
Qa (m3/min) 1,239 1,239 1,239 1,231 1,231
Calibration Data Sampler Pf "H2O (mm Hg) 6,40 11,944 6,80 12,691 7,20 13,437 9,25 17,263 10,20 19,036
Po/Pa 0,984 0,983 0,982 0,977 0,975
Look Up (m3/min) 1,288 1,287 1,286 1,278 1,275
% Diff 3,95 3,87 3,79 3,82 3,57 41
Keterangan : Kalkulasi Kalibrasi HVAS → Regresi & Koreksi Qstd = 1/m[Sqrt(H2O(Pa/Pstd)(Tstd/Ta))-b] IC = I[Sqrt(Pa/Pstd)(Tstd/Ta)] Qstd = standard flow rate IC = corrected chart response I = actual chart response m = calibrator Qstd slope b = calibrator Qstd intercept Ta = actual temperature during calibration (deg K) Pa = actual pressure during calibration (mm Hg) Tstd = 298 deg K Pstd = 760 mm Hg For subsequent calculation of sampler flow: 1/m((I)[Sqrt(298/Tav)(Pav/760)]-b)
Calculations (regresi) m = sampler slope b = sampler intercept I = chart response Tav = daily average temperature Pav = daily average pressure Average I (chart):44,0 Average Flow Calculation m3/min 1,429975423 Average Flow Calculation in CFM 50,49243218 Sample Time (Hrs):24,0 Total Flow in m3/min 2059,164609 Total Flow in CFM 72709,10234
Calculations ( koreksi)
Calibrator Flow (Qa) = 1/Slope*(SQRT(H20*(Ta/Pa))-Intercept) Pressure Ratio (Po/Pa) = 1-Pf/Pa % Difference = (Look Up Flow-Calibrator Flow)/Calibrator Flow*100
42
Contoh Hasil Kalibrasi HVAS dengan Digital Orifice Calibrator → metode koreksi HVAS P kPa 100,50
T o
Referensi
Koreksi
Ketidakpastian
Q (act / std) Q (act / std) Q actual
k = 2, CL 95 %
C
m3/min
m3/min
%
m3/min
%
24,0
1,09
1,144
5,2
0,03
3,0
43
Ketidakpastian aliran pada kalibrasi HVAS Perhitungan Ketidakpastian
Memperhitungkan semua faktor yang mempengaruhi hasil pengukuran Kalibrasi HVAS dengan referensistandar sekunder pada umumnya sumber ketidakpastian didapat dari : Daya ulang Ketidakpastian alat standar : - Aliran - Tekanan - Suhu Daya baca operator
Ketidakpastian gabungan, ucomb :
44
Tabel Perhitungan Ketidakpastian Dasar kalibrasi HVAS vs Orifice Cal. Set : 20 %
No
Uncertainty source / Komponen
Type
Cov.facto Expanded r/ Deg.of Std.uncertai Sens.coef Symbol uncertanty Pembagi, freedom / vi nty / ui f / ci. / U k
m3/min
student't (esdm)
A
urep
0,025
2 Calibrator flowrate (act) m3/min
normal
B
uflow
0,019
3 Pressure Calibrator
kpa
normal
B
uP1
4 Presuure HVAS
kPa
normal
B
1
Repeatability of measurements
Unit / Distribusi Satuan
ci.ui
(ci.ui)2
(ci.ui)4/vi
4
0,0113
1,00
0,0113
1,3E-04
4,1E-09
2
~
0,0093
0,994
0,0092
8,5E-05
0,0E+00
0,0100
2
~
0,0050
0,011
0,0001
3,2E-09
0,0E+00
uP2
0,0100
2
~
0,0050
0,011
0,00005
2,9E-09
0,0E+00
5 Temperature Calibrator
o
normal
B
uT1
0,050
2
~
0,0250
-0,0038 -0,00010 9,2E-09
0,0E+00
6 Temperature HVAS
o
normal
B
uT2
0,050
2
~
0,0250
-0,0037 -0,00009 8,4E-09
0,0E+00
B
ures
0,0050
~
0,00289
9
Division of meter reading
C C
m3/min rectangular
1,00
0,00289
8,3E-06
0,0E+00
Sums 2,211E-04 4,098E-09 Combined Uncertaity, uc
0,01487
Effective. Deg Of Freedom, Veff
11,929941 24
Cov. Factor for 95% CL
2,20
Expanded uncertainty, U95
0,033 m3/min
Expanded uncertainty, U95
3,01 45 %
Perhitungan Koefesien Sensitifitas Persamaan kondisi aliran Standar/Normal : -
Koefesien sensitifitas untuk aliran aktual, c2 :
-
Koefesien sensitifitas untuk tekanan aktual, c3 :
- Koefesien sensitifitas untuk suhu aktual, c4 :
46
3. Kalibrasi Gas Meter ( Dynamic volumetric ) 1. Wet Gas Meter
2. Meter Standard yang bisa digunakan untuk kalibrasi Dry Gas Meter & Wet Gas Meter: - Piston Prover / Bell Prover (volumetric) - Sonic Nozzle & Master Flowmeter (High Precision) - Differential pressure flowmeter standard - Glass bubble meter calibrator - Wet gas meter standard 47
Prinsip Dasar Kalibrasi Gas Meter (dynamic volumetric) Ada beberapa metode yang digunakan untuk kalibrasi alat ukur dynamic volumetric, namun pada umumnya yang umum dan mudah dilakukan adalah dengan metode : - Pengukuran volume - Pengukuran aliran → Timer counter untuk volumetrik
WGM standard
Glass Bulb Digital
Piston Prover 48
Kalibrasi Gas Meter dengan WGM standard Peralatan yang digunakan untuk metode aliran dengan nggunakan WGM sebagai referensi: Wet
Gas Meter Standard ( calibrated )
Volumetric indicator Pressure Indicator Temperature indicator
Timer
Counter ( calibrated ) Sumber Gas ( compressed air ) High Precision Valve & on/off Velve Flowmeter setting Thermohygrometer 49
Kalibrasi Gas Meter dengan WGM standard Skema Kalibrasi Gas Meter Dengan Referensi Wet Gas Meter
(Q1,P1,T1)
( Q2,P2,T2)
50
Formula perhitungan Qtarget & Vtarget :
↔
→
→ Koreksi → Vtarget = Vref, kondisi uut
51
Ketidakpastian Kalibrasi Gas Meter dengan WGM standard ( Q ref ) Set : 25 % ; 2,5 l/min
No
Uncertainty source / Komponen
Unit / Distribusi Satuan l
student't (esdm)
A
urep
0,033
l
normal
B
uvol-wgm
0,106
3 Timer WGM reference
min
normal
B
ut1
4 Timer UUT
min
normal
B
kPa
normal
kPa
1
Repeatability of measurements
Type
Cov.facto Expanded r/ Deg.of Std.uncertai Sens.coef Symbol uncertanty Pembagi, freedom / vi nty / ui f / ci. / U k
Pressure WGM reference
6 Pressure UUT 7
Temperature WGM reference
8 Temperature UUT 9
Division of meter reading
(ci.ui)2
(ci.ui)4/vi
4
0,0148
1,00
0,0148
2,2E-04
1,2E-08
2
~
0,0529
0,94
0,0499
2,5E-03
0,0E+00
0,00417
2
~
0,00208
2,40
0,0050
2,5E-05
0,0E+00
ut2
0,00450
2
~
0,00225
2,55
0,00573
3,3E-05
0,0E+00
B
uP1
0,010
2
~
0,0050
0,09
0,00046
2,1E-07
0,0E+00
normal
B
uP2
0,010
2
~
0,0050
0,09
0,00046
2,1E-07
0,0E+00
o
normal
B
uT1
0,050
2
~
0,025
0,03
0,00078
6,1E-07
0,0E+00
o
C
normal
B
uT2
0,050
2
~
0,025
0,03
0,00078
6,1E-07
0,0E+00
l
rectangular
B
ures
0,0025
~
0,00144
1,00
0,00144
2,1E-06
0,0E+00
2 Volume WGM reference
5
ci.ui
C
Sums 2,768E-03 1,185E-08 Combined Uncertaity, uc
0,05261
Effective. Deg Of Freedom, Veff
646,390
Cov. Factor for 95% CL
1,96
Expanded uncertainty, U95
0,103
Expanded uncertainty, U95
1,03
liter
52
%
Hasil Kalibrasi Gas Meter dengan WGM standard ( Q ref )
Gas Meter
Referensi
Ketidakpastian Koreksi
Volume
Aliran
Volume
k = 2, CL 95 %
liter
l/min
liter
%
liter
%
10,0
2,55
9,32
-6,8
0,10
1,0
10,0
4,85
9,35
-6,5
0,10
1,0
10,0
7,37
9,40
-6,0
0,11
1,1
10,0
9,68
9,46
-5,4
0,12
1,2
53
KRITERIA ALAT UKUR TERSEBUT MASIH DAPAT DIGUNAKAN
OUT OF TOLERANCE
IN TOLERANCE TOLERANSI (+)
U
U
NILAI
U U
TOLERANSI (-)
TITIK UKUR
KETERANGAN: U = UNCERTAINTY (KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN)
54
Kesimpulan/Saran o
o
o
o o
Perlu ditetapkannya hirarki Lab. kalibrasi peralatan ukur/monitoring kondisi udara lingkungan khususnya besaran ukur aliran dan volume dinamik di Indonesia Alat-alat ukur aliran untuk monitoring lingkungan sebaiknya menerapkan pemakaian toleransi / MPE dengan menggunakan hasil kalibrasinya untuk menentukan alat ukur tersebut layak atau tidak. Perlu ditetapkanya standar di indonesia terkait prosedur kalibrasi dan keterterimaan dari peralatan Volume Air Sampler dan Gas Meter Prosedur kalibrasi & perawatan High Volume Air Sampler sebaiknya lebih spesifik disesuaikan dengan type HVAS Pentingnya peningkatan ruang lingkup & kemampuan laboratorium kalibrasi alat uji/monitoring udara ambien untuk besaran aliran, volume dinamis serta alat-alat uji sampling lainnya yang spesifik 55
56
