APLIKASI PRESSURE TRANSMITTER
4.3. Aplikasi Pengukuran Tinggi Permukaan dengan Pressure Tranmitter
Untuk aplikasi pengukuran tinggi permukaan dengan pressure transmitter, penulis menggunakan alat ukur Cerabar Series pressure transmitter buatan Jerman dengan merek Endress + Hauser.
Cerabar Series pressure transmitter ini digunakan untuk mengukur tekanan gas, uap dan cairan dan digunakan di semua area yang mempunyai unsur kimia dan proses rekayasa. Transmitter jenis ini menggunakan sensor keramik sebagai media pengukuran. Tekanan yang terjadi di dalam tangki penyimpanan akan menekan diafragma sensor keramik tersebut. Nilai kapasitansi yang di dalam elektroda keramik akan berubah sesuai dengan perubahan tekanan yang terjadi pada setiap perubahan tinggi cairan. Sel keramik tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gbr.4.2 Sel Pengukuran Sensor Keramik Keterangan gambar :
1. Meter Body. 2. Diafragma. 3. Elektroda.
4. Serat Kaca diatas Meter Body. 5. Sensor Temperatur.
Sel pengukuran keramik didasari oleh prinsip dari piringan kapasitor yang terdiri dari sebuah elektroda dan sebuah elektroda yang bergerak di dalam diafragma. Minyak silikon standard atau minyak mineral digunakan untuk sel pengukuran ini.
Perbedaan tekanan yang terjadi (p1 p2) mengakibatkan pergerakan diantara diafragma. Pergerakan tersebut menyebabkan perubahan pada nilai kapasitansi dari sel keramik, nilai dari kapsitansi tersebut dikonversikan oleh transmitter dan diubah menjadi sinyal digital. Proses tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Keterangan Gambar :
- Sensors : sensor keramik.
- Signal Conditioning : proses pengkondisian sinyal. - Increment Detector Logic : proses logika detektor kenaikan.
- 16-Bit Binary Up-Down Counter : penghitung naik-turun 16 bit logika biner. - Power Down Isolation : isolasi daya turun.
- Count : penghitung.
- I/O Ports : sambungan input-output . - 8031 Microprocessor : mikroprosesor.
- HART Modem : modem utama.
- HART Bus Interface Circuit : sirkuit penghubung HART bus. - 64 K EPROM : 64 Kilobyte EPROM.
- 2 K RAM : 2 Kilobyte RAM.
- Power Switching Circuits : sirkuit sumber daya.
- Current Controlled Switching Power Supply : Pengontrollan arus sumber daya.
- LED Power : LED daya.
- Batteries : Battere 3 volt menggunakan sel litium. - Battery and Power Monitor : monitor battere dan sumber daya.
- CPU Board : papan CPU.
- Check Disk Signal : pengecekkan sinyal disk. - 4 – 20 mA : output dari transmitter.
Dari gambar diatas dapat dilihat proses terjadinya sinyal 4- 20 mA dari pressure transmitter dengan menggunakan sensor keramik. Proses pertama terjadi pada sensor keramik yang nilai kapasitansinya berubah seiring dengan perubahan tekanan cairan dari dalam tangki yang akan diukur, perubahan nilai kapasitansi ini dirubah menjadi sinyal listrik pada proses pengkondisian sinyal, kemudian sinyal listrik tersebut dirubah menjadi sinyal digital oleh Increment Detector Logic, lalu diproses oleh penghitung 16 bit dan sinyal tersebut dikuatkan oleh Power Down Isolation, setelah proses perubahan sinyal listrik menjadi sinyal digital, kemudian diolah lagi oleh bagian CPU board menjadi sinyal instrument 4 – 20 mA. Pada proses perubahan sinyal terjadi proses pengkondisian sinyal digital menjadi output 4 – 20 mA. Pada gambar dapat dilihat proses terjadinya sinyal lisrik menjadi sinyal instrument 4 –20 mA.
Untuk sistem pengukuran yang lengkap Cerabar Series terdiri dari :
- Cerabar Sereis Pressure Transmitter dengan 4 … 20 mA sinyal output.
- Empat karakter pilihan untuk display tekanan.
- Power supply 11.5…45 VDC, di ruangan yang berbahaya 11.5…30VDC.
Pada proses pemasangan Cerabar Sereis Pressure Transmitter ini menggunakan dua cara, yaitu ;
1. Pemasangan Cerabar Sereis Pressure Transmitter tanpa seal diafragma. Pemasangan dengan cara ini biasanya digunakan untuk mengukur tekanan, karena cara ini hampir sama dengan sebuah manometer. Adapun posisi pemasangan dari Cerabar Sereis Pressure Transmitter ini dapat dibagi empat, yaitu :
Gbr.4.4 Pemasangan Transmitter di atas pipa - Pemasangan dengan pipa model U untuk pengukuran uap.
Gbr.4.5 Pemasangan Transmitter dengan Model Pipa U - Pemasangan dengan pipa berputar untuk pengukuran uap.
- Pemasangan untuk pengukuran aliran
Gbr.4.7 Pemasangan Transmitter untuk Mengukur Aliran
2. Pemasangan Cerabar Sereis Pressure Transmitter dengan seal diafragma. Pemasangan dengan cara ini biasanya digunakan untuk mengukur tinggi permukaan. Adapun cara pemasangan untuk mengukur tinggi permukaan dapat dilihat pada gambar di bawah ini
Gbr.4.8 Pemasangan Transmitter untuk Pengukuran Tinggi Permukaan Tangki Untuk pengukuran tinggi permukaan tangki Cerabar Sereis Pressure Transmitter harus selalu dipasang pada titik terendah dari titik pengukuran. Pengukuran seharusnya tidak dipasang pada material yang mengalir, di luar permukaan tangki atau di tempat yang tidak terkena getaran dari tekanan pengaduk. Pengkalibrasian dan pengetesan dapat dilakukan
semudah mungkin apabila Cerabar Sereis Pressure Transmitter diletakkan di tekanan terendah dari tangki.
Adapun penggunaan dari pressure transmitter tersebut dapat digambarkan pada Flow Chart berikut ini :
Operasi Lokal dgn display Operasi Lokal tanpa display Setting Transmitter Kalibrasi dengan menu push button Tidak Proses Damping? Damping ya Kunci / Buka dengan menggunakan Push Botton tidak Ya Flowchart I
Pengoperasian dengan menggunakan komputer (software Commuwin II ) Tekanan atau Level? Mengkalibrasi dengan Tekanan Referensi Mengkalibrasi dengan cara Dry Calibration Level Menentukan Titik Ukur Tekanan Linierisasi ? Tabel Automatik Ya Penguncian dan Melakukan Setting yang Lain Penguncian dan Melakukan Setting yang Lain Tidak Flowchart II
Seperti yang tergambar dalam flow cahrt tersebut ada dua jenis instruksi pengoperasian yaitu lokal dan komputer. Untuk model Lokal ada yang menggunakan layar penampil (display) dan ada yang tanpa layar penampil. Untuk model pengoperasian dengan computer yang dilengkapi software commuwin II.
Gbr.4.10 Hubungan Keterpasangan Pressure Transmitter dengan Pengontrollan dengan Menggunakan Software Commuwin II.
Untuk model lokal pengoperasian pressure transmitter dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan penampil (display) dan tanpa penampil (display). Untuk melakukan pengoperasian transmitter dengan dan tanpa penampil (display) hampir sama. Pertama-tama dilakukan settingan awal yaitu dengan menset ukuran bejana atau tempat penampungan dan
tekanan yang akan dihasilkan apabila tinggi permukaan bejana berubah-ubah. Langkah selanjutnya adalah melakukan proses damping, yaitu proses dimana sistem pengontrollan akan bekerja dengan menggunakan waktu tunda (delay time). Setelah dilakukan proses damping kemudian dilakukan penguncian sistem, agar proses kerja transmitter tidak akan berubah-ubah akibat gangguan dari dalam maupun luar transmitter. Apabila langkah pertama tidak dilakukan yaitu settingan awal maka pressure transmitter dikalibrasi dengan menggunakan tombol tekan yang tersedia di unit transmitter tersebut. Kemudian apabila tidak dilakukan proses damping langkah selanjutnya adalah melakukan penguncian.
Untuk model pengoperasian dengan menggunakan komputer digunakan software Commuwin II. Langkah pertama yaitu komputer mendeteksi yang akan diukur apakah tekanan atau tinggi permukaan. Apabila tekanan yang akan diukur, maka langkah selanjutnya adalah menentukan titik ukur tekanan dalam bejana yang akan diukur. Sedangkan untuk mengukur tinggi permukaan selanjutnya ada dua langkah, yaitu dengan menentukan tekanan referensi yang akan dikalibrasi dan melakukan dry calibration.
Kalibrasi dengan menentukan tekanan referensi maksudnya adalah menentukan pada ketinggian tertentu nilai tekanan yang dihasilkan pada tinggi tersebut. Pada bejana sebelum ditentukan tekanan referensinya harus diketahui dahulu titik tertinggi dan titik terbawah dari tangki yang akan diukur.
Sedangkan kalibrasi dengan cara dry callibration adalah suatu cara kalibrasi yang tidak diketahui tinggi dan ukuran dari bejana tersebut. Kalibrasi dengan cara ini harus memenuhi tiga syarat yaitu :
1. Tinggi dari titik kalibrasi yaitu titik bejana penuh dan kosong harus diketahui tingginya. 2. Massa jenis cairan dalam bejana harus diketahui.
3. Tekanan yang dihasilkan harus dihitung terlebih dahulu dengan rumus p = .g.h.
Untuk mengetahui tekanan yang dihasilkan dari cairan yang ada dalam tangki maka dapat dipakai rumus tekanan yaitu :
P = . g . h (4.1)
Dimana :
P = tekanan, Pascal (N/m2), bar, atm. = massa jenis cairan, kg/m3. g = gravitasi, 9,8 m/det2. h = tinggi dari tangki, m.
Perubahan tekanan yang terjadi mengakibatkan terjadinya perbedaan kapasitansi pada permukaan dan elektroda-elektroda yang ada di dalam sensor keramik. Perubahan kapasitansi tersebut dapat dilihat pada rumus berikut :
p r p C C C P (4.2) Dimana :
P = tekanan, Pascal (N/m2), bar, atm.
Cp = kapasitansi pada elektroda keramik, Farad. Cr = kapasitansi pada subtrat keramik, Farad.
Oleh transmitter akan mengubah nilai kapasitansi tersebut menjadi nilai arus listrik dan diubah menjadi sinyal instrument, yaitu 4..20 mA. Sinyal instrument tersebut akan dikalibrasi dengan nilai dari tinggi permukaan tangki yang akan diukur. Untuk tahap
47
lah melakukan penguncian dan melakukan settingan yang lain, apabi
telah langkah-langkah kalibrasi telah dilakukan maka pressure transmitter dengan meng
control valve untuk membuka dan menutup, apabila bejan
abar series buatan erek Endress + Hauser ini harus diperbaiki oleh pihak Endress + Hauser sendiri, karena eralatan dan modul yang akan diganti harus melalui Endress + Hauser.
pengkalibrasian harus diketahui nilai titik tertinggi (penuh) dan nilai titik terendah (kosong).
Setelah melakukan kalibrasi langkah selanjutnya yaitu melakukan linerisasi dengan cara melihat tabel atau secara automatik yang dilakukan oleh program komputer, kemudian langkah selanjutnya ada
la tidak melakukan linerisasi maka langkah selanjutnya adalah melakukan penguncian dan settingan yang lain.
Se
gunakan sensor keramik maka dapat dipakai untuk mengukur tinggi permukaan suatu bejana.
Pada saat pengoperasian komputer dengan software CommuwinII akan memonitor kerja sensor dan transmitter. Transmitter yang mengirimkan sinyal instrumen maka komputer akan mendapat input data dari transmitter dan apabila terjadi kesalahan maka komputer akan menampilkan kesalahan tersebut. Komputer juga akan mengontrol peralatan lain, seperti control valve yang terpasang sama dengan bejana tempat transmitter digunakan. Komputer akan mengontrol
a tersebut penuh dan kosong, selain control valve komputer juga akan mengatur kerja pompa untuk mengisi bejana tersebut.
Untuk perawatan dan perbaikan, peralatan pressure tranmitter cer m
BAB V KESIMPULAN
Dari penulisan karya akhir ini dapat disimpulkan bahwa pressure transmitter dengan menggunakan sensor keramik :
1. Dapat digunakan untuk mengukur tinggi permukaan cairan dan dapat pula digunakan untuk mengukur tekanan pada tangki atau vessel.
2. Sangat mudah dipasang pada tangki, pemasangannya tidak memerlukan tempat atau ruang yang besar.
3. Dapat digunakan pada daerah yang bertekanan tinggi atau pada daerah yang berbahaya. 4. Beberapa faktor pengukuran yang perlu diperhatikan dalam mengukur tinggi
permukaan cairan dalam tangki seperti massa jenis cairan, tinggi tanggi dan gaya gravitasi bumi yang memperngaruhi tekanan pada sensor keramik.
5. Pengukuran sangat dipengaruhi oleh tekanan cairan dalam tangki atau bejana, karena tekanan cairan menekan sisi sel keramik yang ditempatkan di dasar tangki, dan tekanan tersebut mempengaruhi nilai kapasitansi yang ada di sel keramik.
