PENGUKURAN LEVEL DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM
BOUYANCY YANG TERPASANG PADA MENARA
DESTILASI
OLEH
Nim : 02 5203 015 Bandar Domutua Sinurat
Karya Akhir Ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan
PROGRAM DIPLOMA – IV
TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
PENGUKURAN LEVEL DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM
BOUYANCY YANG TERPASANG PADA MENARA
DESTILASI
Oleh
Nim : 02 5203015 Bandar Domutua Sinurat
Disetujui oleh : Pembimbing Karya Akhir
Nim : 090 017 152 Ir. Mansyur M.Si
Diketahui oleh :
Ketua Program Diploma – IV Teknologi Instrumentasi Pabrik
Fakultas Teknik Universitas Sumetara Utara
Nip : 131 459 554 Ir. Nasrul Abdi, MT
PROGRAM DIPOLMA – IV
TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha
Esa, yang telah memberikan kesempatan, kesehatan, kekuatan,
kesabaran sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Akhir ini.
Dalam karya akhir ini penulis mencoba untuk membahas
tentang pengukuran level dengan menggunakan system Bouyancy
yang terpasang pada menara distilasi. Seperti pepatah mengatakan
“tak ada gading yang tak retak”, begitu pula dengan penulis karya
akhir ini. Dalam menyelesaikan karya akhir ini penulis menghadapi
berbagai kesulitan-kesulitan, namun berkat bantuan bebagai pihak
maka kesulitan itu lebih mudah diselesaikan. Untuk itu dalam
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1.
Ayahanda Ir.J. sinurat dan Ibunda L.Br. Sitanggang,
tercinta yang telah memberikan bantuan baik moril
maupun materi, serta doa-doanya.
2.
Bapak Ir.Mustafrind Lubis Selaku Dosen Wali.
3.
Bapak Ir.Mansyur M.Si Selaku Dosen Pembimbing.
4.
Bapak Dr.Ir.Armansyah Ginting,M.Eng Selaku Dekan
Fakultas Teknik.
5.
Bapak Ir.Nasrul Abdi,MT, Selaku ketua program Studi
Instrumentasi Pabrik.
6.
Bapak Ir.Rahman Fauzi Selaku Sekretaris Program Studi
Intrumentasi Pabrik.
8.
Bang Martin dan seluruh staf jurusan yang membantu
penulis.
9.
Sahabat-sahabatku 02 dan 01di Intrumentasi pabrik.
Khususnya buat parhobas yang selalu menemani mulai
dari awal kuliah sampai penulis karya Akhir ini selesai.
Selalulah menjadi sahabatku dan tetaplah berjuang.
10.
Sahabat Cino, Junita, Osten, Mawar, Melva, Titin yang
selalu menemani dan memberikan Bantuan.
11.
Semua pihak yang telah banyak memberikan bantuan.
Penulis menyadari bahwa Karya Akhir ini masih banyak
kekurangan baik dari penyusunan kata-kata maupun tata bahasanya.
Maka dengan segala kerendahan hati, penulis mohon maaf apabila
ada kesalahan-kesalahan yang tidak berkenan dalam penulisan karya
akhir ini. Dan penulis berharap Karya Akhir ini dapat berguna bagi
siapa saja yang membutuhkan terutama untuk jurusan Instrumentasi
Pabrik yang tercinta dan khusunya bagi penulis.
Medan,
Hormat saya,
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i ...
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GRAFIK ... viii
BAB I.PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang ... 1
I.2. Tujuan Pembahasan ... 2
I.3. Batasan Masalah ... 2
I..4.Tinjuan Pustaka... 3
I.5. Metode Pembahasan ... 4
I.6. Sistematika Penulisan ... 5
BAB II.DASAR TEORI II.1. Pengukuran Tinggi Permukaan Cairan ... 6
II.2. Metode Pengukuran Tinggi Permukaan Cairan ... 6
II.2.1. Metode pengukuran langsung... 7
II.2.2. Alat ukur menurut metoda mekanik ... 10
II.2.2.1. Menurut gaya apung ... 11
II.2.3. metode tidak langsung ... 12
II.3. Prinsip Kerja Bouyancy ... 16
BAB III. ANALISA PENGUKURAN LEVEL PADA MENARA DESTILASI III.1. Bagian-bagian pengukuran level dengan menggunakan Bouyancy ... 19
III.1.1. Transmitter ... 19
III.1.2. Ampere meter DC ... 20
III.1.4. Tangki ... 21
III.1.5. Control Valve ... 23
III.2. Prinsip Pengukuran Level Secara Mendasar ... 25
III.3. faktor-faktor yang mempengaruhi bouyancy saat beroperasi ... 29
BAB IV.SISTEM KERJA DAN PENGUKURAN LEVEL IV.1. Pengukuran level terhadap tabung kaca ... 30
IV.2. Mekanisme kerja dari pengukuran level dengan menggunakan type bouyancy ... 31
IV.2.1. Pengkalibrasian ... 31
IV.2.2. Mekanisme Kerja Pengukuran Level ... 32
IV.3. Hubungan antara sinyal Transmitter dengan tinggi level yang diukur ... 33
BAB.V. PENUTUP V.1. Kesimpulan ... 39
DAFTAR PUSTAKA ... 40
Lampiran 1. PID Diagram untuk jalur produk bawah Lampiran 2. Rangkaian peralatan
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Metode Pengukuran Langsung ... 7
Gambar 2.2. Gelas Penduga (level gauge methode) ... 8
Gambar 2.3. Pengukuran level dengan pita dan pemberat ... 10
Gambar 2.4. Pengukuran level dengan pengapung ... 11
Gambar 2.5. Metode pengukuran secara tidak langsung ... 12
Gambar 2.6. Pengukuran level dengan metode timbangan ... 13
Gambar 2.7. Pengukuran level dengan metode getaran ... 14
Gambar 2.8. Pengukuran level dengan metode gelembung udara ... 14
Gambar 2.9. Pengukuran level dengan metode Perbedaan tekanan ... 15
Gambar 2.10. Prinsip kerja Bouyancy ... 17
Gambar 3.1. Konstruksi dari Tabung poros ... 21
Gambar 3.2. Control Valve ... 24
Gambar 3.2. Prinsip Pengukuran level... 25
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Harga yang menyatakan hubungan antar level dengan sinyal
DAFTAR GRAFIK
ABSTRAK
Bouyancy adalah sebuah alat float(pengapung) yang berfungsi mengukur
level zat cair pada tekanan dan temperatur yang tinggi. Dimana bouyancy dapat
mengukur ketinggian level zat cair yang menggunakan tabung poros untuk
berputar yang digerakkan oleh lengan poros. Pengapung disambungkan pada
lengan poros dan membuat tabung poros berputar pada suatu keadaan yang
konstan. Pergerakan pengapung akan menghasilkan gaya memuntir pada tabung
poros kemudian dipergunakan untuk menghasilkan sinyal pneumatik/elektrik.
Kemudian sinyal ini dikirim kemeteran penunjuk melalui transmitter.
Transmitter adalah suatu alat yang digunakan untuk mengubah atau
mengirimkan sinyal dari alat perasa (sensor) ke kontroler dan dari kontroler ke
pengatur akhir, dimana transmitter terdiri dari transmitter elektrik dan transmitter
pneumatik. Dalam hal ini dibahas tentang pengukuran level dengan menggunakan
system bouyancy yang dilengkapi dengan peralatan Instrumentasi seperti:
Transmitter,Voltmeter,Bouyancy dan tabung poros, Tabung kaca dan Fluida, dan
untuk pengukuran level dengan pengapung menggunakan Transmitter level jenis
ABSTRAK
Bouyancy adalah sebuah alat float(pengapung) yang berfungsi mengukur
level zat cair pada tekanan dan temperatur yang tinggi. Dimana bouyancy dapat
mengukur ketinggian level zat cair yang menggunakan tabung poros untuk
berputar yang digerakkan oleh lengan poros. Pengapung disambungkan pada
lengan poros dan membuat tabung poros berputar pada suatu keadaan yang
konstan. Pergerakan pengapung akan menghasilkan gaya memuntir pada tabung
poros kemudian dipergunakan untuk menghasilkan sinyal pneumatik/elektrik.
Kemudian sinyal ini dikirim kemeteran penunjuk melalui transmitter.
Transmitter adalah suatu alat yang digunakan untuk mengubah atau
mengirimkan sinyal dari alat perasa (sensor) ke kontroler dan dari kontroler ke
pengatur akhir, dimana transmitter terdiri dari transmitter elektrik dan transmitter
pneumatik. Dalam hal ini dibahas tentang pengukuran level dengan menggunakan
system bouyancy yang dilengkapi dengan peralatan Instrumentasi seperti:
Transmitter,Voltmeter,Bouyancy dan tabung poros, Tabung kaca dan Fluida, dan
untuk pengukuran level dengan pengapung menggunakan Transmitter level jenis
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang Pemilihan judul
Kemajuan Ilmu Pengetahuan dan perkembangan Teknologi Instrumentasi
terhadap keterpasangan peralatan pada suatu pabrik sangat dibutuhkan, dimana
peralatan-peralatan modern diciptakan untuk mempermudah dan mempercepat
suatu proses bekerja terutama dalam pabrik.
Untuk menjaga agar jangan sampai peralatan mengalami gangguan kerja
maka perlu diketahui batasan harga variabel proses yang diinginkan oleh
peralatan-peralatan tersebut.
Mengingat pentingnya pengukuran level pada suatu zat cair, maka perlu
diambil langkah-langkah agar proses tersebut sesuai dengan ketelitian kalibrasi.
Jadi, untuk uraian masalah yang dilakukan pada pengukuran level adalah
Bagaimana mekanisme kerja dari pengukuran level dengan menggunakan sistem
bouyancy. Ada beberapa parameter yang harus dikendalikan dalam suatu proses
yang terdapat dipabrik, diantaranya yang paling umum adalah:
1. Level/permukaan zat cair dalam menara destilasi
2. suhu diunit proses
3. tekanan didalam sebuah vessel/pipa.
Dengan menggunakan Bouyancy(pengapung), maka pengukuran level zat cair
sangat cocok untuk peralatan proses yang memiliki tekanan dan temperatur
Instrument pada pabrik sangat dibutuhkan, maka penulis tertarik membahas
pengukuran level dengan mengambil Judul Karya Akhir:
“PENGUKURAN LEVEL DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM
BOUYANCY YANG TERPASANG PADA MENARA DESTILASI”
1.2. Tujuan Pembahasan
Adapun tujuan pembahasan Karya Akhir ini adalah:
1. untuk mengetahui mekanisme kerja dari pengukuran level dengan
menggunakan sistem bouyancy.
2. untuk mempelajari penyebab-penyebab penyimpangan yang
memungkinkan terjadi didalam pengukuran level yang menggunakan
sistem bouyancy.
3. untuk mengetahui bagaimana efisien kerja pengukuran level dengan
menggunakan pengapung(bouyant) dilapangan industri.
4. agar dapat mendeteksi level dari suatu zat cair dalam suatu tangki dan
batasan permukaan.
5. untuk mempelajari cara pengukuran dengan suatu pencelupan pengapung
atau dengan menggunakan Bouyancy.
1.3. Batasan Masalah
Melihat pentingnya pengukuran level pada suatu zat cair, maka perlu
diambil langkah-langkah agar proses tersebut sesuai dengan ketelitian
kalibrasi. Jadi untuk uraian masalah yang dilakukan pada pengukuran level
1. Bagaimana mekanisme kerja dari pengukuran level dengan menggunakan
type Bouyancy.
2. Mempelajari berbagai macam piranti Instrument dan sistem kerja secara
umum.
3. Mempelajari keberadaan sistem pengukuran level dan pengenalan
keterpasangan piranti Instrument pengukuran level.
4. Melakukan pengamatan pada piranti Instrument dan mempelajari prinsip
kerja dan melengkapi data berdasarkan pemakaian pada proses yang
berlangsung.
5. Mempelajari penyebab-penyebab penyimpangan yang memungkinkan
terjadi.
6. Melaksanakan pengukuran dan cara-cara pengkalibrasian juga melakukan
pemeliharaan terhadap peralatan-peralatan Instrument tersebut.
1.4. Tinjauan Pustaka
Pengukuran level adalah suatu yang berkaitan dengan keterpasangan
terhadap peralatan proses yang berbentuk kolom seperti : Tangki, Drum,
Tabung silinder. Tujuan dari pada pengukuran dan pengendalian level adalah
untuk mencegah agar peralatan instrumentasi pada suatu lapangan tidak
mengalami kelebihan dan kekurangan fluida yang akhirnya dapat merusak
peralatan-peralatan Instrument tersebut.
Pengukuran level secara visual atau secara langsung dapat dilihat
media yang diukur.Suatu sistem pengukuran level dengan menggunakan type
Bouyancy ini terdiri dari beberapa bagian, yaitu:
a. Transmitter
b. Ampere meter DC
c. Tabung poros Tangki
d. fluida.
Kualitas level dari suatu pengukuran level ditentukan oleh kualitas
dari pengukuran besaran proses yang dikontrol. Karena itu metode
pengukuran dan jenis alat ukur perlu dipilih secara sederhana untuk mencegah
factor-faktor yang dapat mempengaruhi alat ukur tersebut.
1.5. Metode Pembahasan
Dalam membahas suatu objek, kelengkapan data suatu objek
merupakan bagian yang harus dipenuhi. Untuk melengkapi data tersebut
maka penulis melakukan metode pengumpulan data sebagai berikut:
1. Secara teoritis
Mengumpulkan data dan mencari data spesifikasi yang diperlukan tentang
”Pengukuran level dengan menggunakan sistem bouyancy”,serta mencari
buku-buku yang sesuai dengan topik yang dibahas penulis dan study
kepustakaan.
2. Secara praktis
Dengan melakukan riset dan dengan wawancara pembimbing di industri,
1.6. Sistematika Pembahasan
Untuk mempermudah pemahaman dan pembahasan penyusun membuat
sistematika penulisan dengan urutan sebagai berikut:
BAB I . PENDAHULUAN
Pada bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah, tujuan
pembahasan, batasan masalah, tinjauan pustaka,metode pembahasan, dan
sistematika pembahasan.
BAB II. DASAR TEORI
Pada bab ini menjelaskan tentang pengukuran tinggi cairan, metode
pengukuran tinggi permukaan,Prinsip kerja Bouyancy.
BAB III. PERALATAN DAN PENGUKURAN BOUYANCY
Pada bab ini menjelaskan Bagian-bagian pengukuran level dengan
menggunakan
Bouyancy, alat-alat ukur level,sistematika kerja.
BAB IV. SISTEM KERJA DAN PENGUKURAN LEVEL
Pada bab ini menjelaskan tentang pengukuran level terhadap tabung kaca,
mekanisme kerja, pengaruh volume air pada tabung poros.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Dalam bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran mengenai isi dari
BAB II
DASAR TEORI
II.1. Pengukuran Tinggi Permukaan Cairan
Alat-alat Instrument yang digunakan untuk mengukur dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dikenal dengan istilah Level.
Pengukuran level adalah yang berkaitan dengan keterpasangan terhadap peralatan proses yang berbentuk kolom seperti:Tangki, Drum, Tabung Silinder.
Tujuan dari pada pengukuran dan pengendalian level adalah untuk mencegah agar peralatan Instrumentasi pada suatu lapangan tidak mengalami kelebihan /kekurangan fluida yang akhirnya dapat merusak peralatan – peralatan instrument tersebut.
II.2. Metode Pengukuran Tinggi Permukaan Cairan
II.2.1. Metode Pengukuran Langsung
Tinggi level dapat dilihat langsung dan diduga kedalamannya tanpa harus mengalami proses pengubahan bentuk bacaan dari hasil pengukuran, seperti Gambar 2.1. ini dikarenakan oleh mekanisme tertentu yang secara langsung dapat diamati. Biasanya metoda pengukuran langsung ini dipakai oleh industri yang memerlukan tempat penampungan atau tangki yang berukuran kecil, dan ditunjukkan dalam satuan pengukuran panjang (meter). Dengan diketahuinya tinggi level maka volume dari cairan yang diukur dapat diketahui bila diinginkan.
Gambar 2.1. Pengukuran Langsung
Pengukuran level secara visual atau secara langsung dapat dilihat dengan bantuan alat ukur instrument maka dapatlah diketahui level dari media yang diukur.
1. Gelas Penduga (level gauge methode)
Gelas penduga yang dapat menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam suatu bejana atau drum dan tangki secara langsung ada dua macam gelas penduga yang digunakan : gelas penduga tebuka dan gelas penduga tertutup. Gelas penduga digunakan pada tangki yang
TINGGI CAIRAN
tidak bertekanan, sedangkan yang tertutup digunakan pada tangki yang bertekanan. Dapat dilihat pada Gambar 2.2 berikut.
a. Level Glass Terbuka b. Level Glass Tertutup
Gambar 2.2 Pengukuran Level dengan Glass
Prinsip yang digunakan pada gelas penduga adalah prinsip bejana berhubungan. Gelas penduga dapat menunjukkan tinggi level dalam suatu bejana secara langsung.
Gelas penduga ujung terbuka pemasangannya sangat sederhana. Pada gelas penduga ujung terbuka, tinggi level yang diukur pada tangki atau bejana akan sama dengan yang ditunjukkan pada gelas penduga, karena merupakan dua bejana yang saling berhubungan. Gelas penduga ujung terbuka biasanya digunakan pada tangki yang tidak bertekanan yang tinggi.
bejana berisi cairan, sedangkan ujung bagian atas tersambung dengan bagian bejana beisi uap (kosong).
Adapun faktor – faktor yang dapat merusak penampilan alat ukur tinggi level pada
2. Metode pemberat dan pita (stick)
Gambar 2.3. pengukuran level dengan pita dan pemberat
II.2.2. Alat ukur menurut metoda mekanik
metode ini pada prinsipnya memanfaatkan gaya yang dihasilkan oleh penggerak fluida (cairan), kemudian gerak ini akan dirubah kepada pembentuk gerak mekanik. Penggerak mekanik ini kemudian dikalibrasiakan kedalam bentuk angka-angka. Ada beberapa macam metode mekanik :
II.2.2.1. menurut gaya apung (bouyant)
ada banyak cara mengukur level dengan menggunakan pelampung, tetapi prinsipnya semua sama dimana pelampung akan terapung diatas permukaan cairan yang banyak posisinya akan sesuai dengan perbandingan perubahan level dari cairan yang diukur.
Gambar 2.3. pengukuran level dengan pengapung
II.2.3 . Metode tidak Langsung
Gambar 2.5. Metode Pengukuran Secara Tidak Langsung
a. Metode timbangan(weigh methode)
metode ini sangat baik untuk pengukuran secara tidak langsung. Metode ini juga dinamai dengan load cells sebab timbangan dipasang pada bagian bawah tangki.
Metode ini memiliki beberapa keuntungan pada penerapannya: - Nilai pengukuran yang konstan
- Nilai density konstan
- Langsung dapat membuka kapasitas produk yang ada pada gambar 2.6. dapat dilihat prinsip kerja pengukuran level dengan timbangan.
TINGGI CAIRAN
GERAK MEKANIK
Gambar 2.6. pengukuran level dengan metode timbangan
c Metode Getaran (Vibration Damping Methode)
Metode ini cocok digunakan untuk level switch. Peralatannya terdiri dari garpu tala yang dibuat beresonansi diudara, yang mana media garpu tala tersebut berhubungan dengan media yang diukur.
Hasil dari resonansi garpu tala tersebut akan diterima oleh transmitter dan diubah dalam bentuk sinyal yang diinginkan. Pada gambar2.7.. dapat dilihat prinsip kerja pengukuran dengan getaran.
b. Metode Gaya Tekanan
1. Gaya Tekan Gelembung (Buble sistem)
Metode ini menggunakan tekanan hidrostatik yang ditimbulkan oleh media didalam tangki, dengan cara memasukkan pipa kecil kedalam media dan memberikan tekanan udara pada pipa tadi sehingga terjadi gelembung udara. Dapat dilihat pada Gambar 2.8 berikut.
Gambar 2.8. pengukuran level dengan gelembung udara
2. Metode Tekanan Statis (Diffrensial Preasure)
dapatlah diukur tinggi permukaan cairan dari tangki tersebut. Pada gambar 2.9. dapat dilihat prinsip kerja pengukuran level dengan perbedaan tekanan.
Gambar 2.9. pengukuran level dengan perbedaan tekanan
Keterangan gambar .: Po=Tekanan Atsmosfir P1=Tekanan High P2=Tekanan Low
II.3. Prinsip Kerja Bouyancy
prinsip :
satu ujung dari taung poros yang dihubungkan dengan kerangka pada pemasangan skrup. Ujung yang lain dari tabung poros adalah disambungkan kelengan poros yang didukung oleh sebuah titik tumpuan tabung poros pada suatu keadaan berputar yang konstan.
Seperti menaikkan levelzat cair, daya apung yang terlatih padakenaikkan pengapung pada hasil dari hasil gaya keatas yang indah melalui lengan poros dan titik tumpuan berbentuk mata pisau ketabung poros karena itu menukarkan gaya putaran yang terpakai ketabung poros tersebut.
Tabung Poros Lengan Poros
Air Proses
Sinyal PV Proses
Sinyal Body Instrument Transmitter
Tabung
Transmitter kaca
MV
Bouyancy
Gambar 2.12.Prinsip Kerja Bouyancy
LRC
W
100 90 80 70
60
50
40
Ketelitian kalibrasi dari transmitter level zat cair adalah ditunjukkan oleh berikut ini :
N W h H A g
F =ρ . ( − )− =
dimana :
F = Gaya (N) ρ = Kg/m3
BAB III
ANALISA PENGUKURAN LEVEL PADA MENARA
DESTILASI
III.1. Bagian –Bagian Pengukuran Level Dengan Menggunakan
Bouyancy
Suatu system pengukuran level dengan menggunakan type buoyancy terdiri dari beberapa bagian, yaitu :
a. Transmitter dan Ampere meter DC b. Tabung poros
c. Tangki d. fluida
III.1.1. Transmitter
merupakan suatu elemen transmitter dengan suplay tenaga dari luar yang mengubah variable pengukuran fisik kevariabel pengukuran standard. Transmisi digunakan untuk mengubah sinyal input pada suatu system kerja pengukuran level menjadi sinyal standard yang akan ditunjukkan pada pointer ( petunjuk )
- transmitter pneumatic
yakni mengubah sinyal proses menjadi sinyal pneumatic standar, yang biasanya 3 sampai 15 psi :0,2 – 1,0 kg/cm2 dan dengan suplay instrument 1,4 Kg/cm2
- Transmitter Elektrik
Yakni mengubah sinyal proses menjadi sinyal elektrik standard, yang biasanya 4 samapai 20mA dengan suplay instrument 24 Volt DC.
Transmitter dapat dibagi 2 bagian yaitu: a. Bagian Perasa (detector)
Yakni bagian yang berfungsi untuk mengubah sinyal proses kedalam bentuk gerak mekanik.
b. Bagian Pengirim
Yakni bagian yang berfungsi untuk mengubah gerak mekanik detector kedalam bentuk sinyal elektrik maupun pneumatic.
III.1.2. Ampere Meter DC
Peralatan ini adalah suatu elemen listrik dengan arus Direct Current (DC) untuk mendeteksi kuat arus dari sinyal transmitter, dan ditunjukkan dalam satuan mA. Yang menunjukkan output 4-20 mA.
III.1.3 Bouyancy dan Tabung poros
Tabung poros yang dipergunakan mempunyai panjang 28,6 cm. seperti gambar III.1. dibawah ini.
Gambar III.1. Konstruksi Tabung Poros
A. Tabung dan Fluida
Pada pengukuran ini dipergunakan tabung kaca yang berbentuk segi empat. Dan fluida yang dipergunakan adalah air. (seperti lampiran)
III.1.4. Tangki
Hal – hal yang perlu diperhatikan terhadap tangki sewaktu pelaksanaan uji opersinya adalah kebocoran. Setiap sambungan yang ada tangki harus benar-benar terpasang dengan rapat, karena dengan adanya kebocoran pada tangki akan mempengaruhi hasil pengukuran level pada tangki tersebut.
1) Pemeriksaan level dengan air yang keluar dari katup dari yang terpasang pada tangki.
Pemeriksaan dengan cara ini dapat dilakukan dengan mudah. Air terlebih dahulu diisi dalam tangki sampai tinggi maksimum yang diinginkan, setelah itu lalu kita tutup dari air masuk ke dalam tangki. Kemudian kita lakukan pengamatan dengan memperhatikan setiap katup dari yang terpasang pada tangki apakah ditemukan tetesan air yang keluar dari katup-katup tersebut. Bila hala tersebut ditemukan langka awal yang harus kita lakukan yaitu memperbaiki atau mengganti katup dari yang bocor.
2) Pemeriksaan kebocoran dengan melihat perubahan tinggi level tangki.
Pemeriksaan dengan cara ini dapat dilakukan dengan memperhatikan perubahan tinggi level melalui alat ukur tinggi (gelas penduga) yang terpasang pada tangki.
2) pemeriksaan kebocoran dengan menggunakan larutan sabun
pemeriksaan dengan cara ini dilakukan dengan mengoleskan larutan sabun pada setiap permukaan sambungsan perpipaan yang terdapat pada tangki. Apabila pada sambungan tersebut terdapat kebocoran maka akan terbentuk gelembung udara, semakain deras laju kebocoran maka semakin banyak gelembung udara yang terbentuk. Jadi adanya kebocoran dapat kita ketahui dengan terbentuknya gelembung udara pada larutan sabun.
III.1.5. Control valve
Control Valve adalah valve yang mengendalikan laju arus dengan menambah atau mengurangi luas arus sesuai dengan tekanan udara operasi dari converter atau positioner. Control valve terdiri dari bagian actuator dan badan valve.
Ada dua macam actuator yaitu : 1. Jenis diafragma 2. Jenis silinder.
Bentuk umum konstruksi sebuah valve dapat dilihat pada gambar . Kerja valve sederhana sekali. Bilamana plug terangkat, fluida proses yang mengalir dari bagian inlet ke bagian outlet .Hanya saja, fluida proses yang mengalir ini bisa bermacam-macam, dari yang paling bersih sampai yang paling kotor, dari yang tidak korosif sampai yang palin korosif,dari tekanan rendah sampai tinggi dan seterusnya. Karena kebutuhan proses yang bermacam-macam itulah,ada banyak sekali kontruksi valve. Dengan demikian aspek yang perlu ditinjau pada waktu memilih juga menjadi luas.
Gambar . Valve dan bagian – bagiannya
Keterangan :
1. Packing flange nut
2. Packing follower
3. Packing spring
4. Packing box bushing
5. Guide bushing
6. Seat ring
7. Packing flange stud
8. Packing flange
9. Yoke lock nut
11. Valve plug stem
12. Bonnet
13. Valve body
14. Valve plug
15. Bottom flange
III.2. Prinsip Pengukuran Level Secara Mendasar
Pada metode pengukuran level ini, disebut Displecement, Hal ini disebut Displacement adalah karena pada prinsipnya nilai gerak apung yang dihasilkan oleh displacer, didesain untuk menggantikan nilai volume cairan yang menghasilkan gerak apung tersebut.
Dari dasar prinsip pengukuran level ini, kita dapat memahami pada masing-masing type yang dipergunakan, itu semua memiliki satu tujuan pengukuran, pengukuran tersebut telah mempunyai prinsip dasar.
[image:37.595.128.503.519.674.2]Prinsip ini dapat dibuktikan seperti gambar III.2. berikut ini.
Keterangan: Gambar A:
Menunjukkan sebuah penggeser didalam silinder kosong digantung pada sebuah dancing (timbangan) penunjukkan pada timbangan menunjukkan 3Ib. Gambar B:
Air setinggi 7 inchi pada silinder mengurangi berat pengapung sebesar 1 Ib.
Gambar C :
Air setinggi 14 inchi mengganti (mengurangi) berat dari penggeser seberat 2 Ib sehingga berat pengapung (penggeser) kini hanya 1 Ib.
Ada tiga hal yang penting untuk diperhatikan pada pengukuran level yaitu :
1. Penggeser tidak akan terapung diatas cairan melainkan sebagian akan terbenam, karena penggeser itu sendiri mempunyai berat tertentu dan tarikan pada gantungan (support arm).
2. Naiknya tinggi permukaan cairan akan membuat penggeser naik. Karena adanya gaya apung yang lebih besar dari pada cairan, akan tetapi penggerakan dari penggeser hanya kecil sekali dibandingkan dengan tingginya naik permukaan cairan.
3. Perubahan pada kedudukan penggeser akan mengakibatkan perubahan pada kedudukan penunjuk dari timbangan.
1. Perubahan pada tinggi permukaan cairan yang diukur akan mengakibatkan perubahan pada gaya apung dari cairan tersebut. Ini akan membuat penggeser naik/turun.
2. Pergerakan penggeser akan menghasilkan gaya memuntir pada tabung pemuntir.
3. Pergerakan dari tabung pemuntir kemudian dipergunakan untuk menghasilkan sinyal pneumatic/Elektrik. Kemudian sinyal ini dikirim kemeteran penunjuk dapat berupa meteran dengan tabung bourdon.
Berikut ini adalah Diagram blok dari proses pengukuran level dengan menggunakan Bouyancy, ialah :
Set point
Input + PV Out put
_
[image:39.595.122.510.415.646.2]MV
Gambar III.3. Diagram Blok Sistem pengukuran Level
Controler Proses
Pada Gambar III.3. Bagian controller mempunyai summing junction dengan tanda positif – negatif, dititik inilah langkah membandingkan dilakukan dengan mengurangi besaran set point dengan sinyal measurement variable, hasilnya adalah yang disebut error.
Hampir semua pengukuran level selalu dimulai dengan menampilkan blok diagram system pengontrolan otomatis. Secara umum elemen system pada pengukuran ini ialah:
1. Feedback adalah system pengendalian otomatis yang mempunyai dua summing junction yaitu positif feedback dan negative feedback.
2. Proses (process) adalah peralatan yang mempunyai suatu fungsi tertentu. Input proses dapat bermacam-macam, yang pasti ia merupakan besaran yang dimanipulasi oleh final control element atau control valve agar measurement variable sama dengan set point. Input proses ini juga disebut manipulated variable.
3. Transmitter adalah alat yang berfungsi untuk membaca sinyal sensing element, dan mengubahnya menjadi sinyal yang dapat dimengerti oleh controller.
4. Set point adalah besaran proses variable yang dikehendaki. Sebuah controller akan selalu berusaha menyamakan controlled variable dengan set point.
6. Kontroller adalah elemen yang mengerjakan tiga dari empat tahap langkah pengendalian, yaitu membandingkan set point dengan measurement variable.
III.3. Faktor – faktor yang Mempengaruhi Bouyancy Saat Beroperasi
Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi Bouyancy saat beroperasi beberapa hal seperti berikut ini :
1. Getaran
Getaran dapat mengganggu Bouyancy, karena getaran ini membuat peralatan yang terkait mengalami gangguan. Getaran ditimbulkan oleh mesin-mesin yang beroperasi disekitar Bouyancy tersebut, hal ini dapat kita lihat pada sensor, apabila sensor bergetar memungkinkan keadaan kaca penutup elektroda pada pipa penghantar menjadi pecah maka sensor tersebut tidak bisa dipergunakan. Untuk menghindari getaran yang terjadi hendaknya transmitter perlu ditempatkan agak jauh dari sumber-sumber getaran.
2. Umur piranti instrumen
BAB IV
SISTEM KERJA DAN PENGUKURAN LEVEL
IV.1. Pengukuran Level Terhadap Tabung Kaca
Pengukuran level dengan tabung kaca bertujuan untuk memperoleh keakuratan level yang sesuai dengan kebutuhan. Hasil yang diperoleh meliputi data spesifikasi system kerja level dan data dari hasil pengukuran level.
Data spesifikasi dari system kerja dan pengukuran level adalah: 1. Power Suplay
Mod No. : NTW 246-1-X Prod No. : R 249333 1020 Tahun : April 1983/Japan Suplay : 220 V/50Hz Serial No. : S13389 Frekwensi : 50/60 Hz Out put : DC 25,5 V 1A 2. Transmitter
Mod No. : NQT 210-51 N3307 W-X Prod No. : R- 24932-41-01 A
Rating : ANSI 150 CONN.4B Suplay : 12/24 V D.C
Tahun : April 1983/japan SP.GR.ADJ : 0,4-1,6
Range : 0-700 mm
Output : 4-20 mA 3. Volt Meter
Merk : YEW Made : Singapore Serial No : 05136 S Arus : 1/3/10 A D.C 4. Tabung kaca
SisiA Tabung : 15,7 cm
SisiB
1. Pengkalibrasian
Tabung : 14,5 cm Tinggi Tabung : 90,5 cm 5. Bouyancy
Berat Pengapung : 2,8 Kg Panjang Pengapung : 70 cm Diameter Pengapung : 4,55 cm
IV.2. Mekanisme Kerja Dari Pengukuran level dengan menggunakan Type
Bouyancy
Mekanisme kerja dari pengukuran level dengan menggunakan type Bouyancy terdiri dari 2 tahap yaitu :
2. Mekanisme Kerja Pengukuran Level
IV.2.1. Pengkalibrasian
Berikan arus listrik pada power suplay dan diset pada 24V DC. Pada
Menyambungkan output arus transmitter (mA) pada Ampere meter
dengan menggunakan wayar yang telah disediakan. Tegangan suplay diberikan 24V DC. Pada transmitter.
Jika pada hasil pengukuran pada LC (Level Control) tidak sesuai
dengan harga arus pemakaian maka span adjustment transmitter diputar hingga diperoleh harga yang sama (harga standar).
Melakukan pengadjusment untuk setiap harga besaran sebanyak lima
kali, dengan suplay tegangan dijaga konstan sebesar 24 V, DC.
IV.2.2. Mekanisme Kerja Pengukuran Level
Setelah dilakukan pengkalibrasian maka dapatlah harga yang
standard untuk dilakukannya pengukuran level.
Untuk pengukuran level ini,level yang diukur adalah level dari air,
untuk itu tentukanlah batas-batas level air yang akan diukur. Atur titik level 0 cm untuk skala 0 % dan level tertinggi untuk skala 100 %.
Setelah itu masukkan air ketabung kaca sampai menyentuh level
0 cm maka sekala pada displai LC menunjukkan 0 %.
Lalu masukkan air dengan kelipatan level 10 cm, sampai mencapai
level 60 cm sebagai titik maksimal pengisian.
Pada waktu ketinggian level ditambahkan maka gaya apung akan
lengan tersebut terhubung pada lengan poros yang dihubungkan ketransmitter.
Lengan poros yang terhubung kepada batang poros didukung oleh
sebuah titik tumpuan berbentuk mata pisau pada tabung poros. Dan apabila lengan poros bergerak kearah keatas karena gaya apung tersebut,maka membuat tabung poros akan mengalami momen puntir dan tabung poros akan berputar.
Dari batang poros yang berputar akan menghasilkan gerak putar
yang akan diteruskan ketransmitter dan diubah dalam bentuk sinyal arus DC pada transmiter. Dan ditunjukkan pada pointer untuk memberikan level dari zat cair yang dimasukkan kedalam tabung dalam bentuk % LC. lalu sinyal diteruskan ke Ampere meter untuk membaca kuat arus yang dideteksi dalam satuan mA.
Dengan pembacaan skala pada transmiter dan penulis dapat
mengukur dan mengendalikan level pada tabung begitu juga sebaliknya penulis dapat mengatur %LC. dan kuat dari ketinggian level yang telah ditentukan sebelumnya.
IV. 3. Hubungan Antara Sinyal Transmitter Dengan Tinggi Level yang
Diukur
instrumen yang terkait dalam rangkaian keterpasangan peralatan tersebut. Seperti pada tabel berikut ;
Tabel 4.1. Harga yang menyatakan hubungan antara level dengan sinyal
transmitter terukur LEVEL KETINGGIAN AIR (cm) SIGNAL TRANSMITTER (% LC.) KUAT ARUS (mA) GAYA APUNG (N) VOLUME AIR
(cm3)
0 0 4 0 0
10 16 6.5 27 2276.5
20 32 9 27,30 4553
30 48 11.8 27,22 6829.5
40 64 14.3 27,13 9106
50 82 16.9 27,04 11382.5
60 100 20 26,95 13659
Untuk menghitung gaya apung yang ditimbulkan oleh air maka kita dapat menggunakan rumus sebagai berikut :
N W h H A g
F =ρ . ( − )− =
Dimana :
H = 10 cm ρ = 1 x 103
Kg/m3
h = 4,55 cm = 0,455 x 10-1
1. untuk level 10 cm ;
m = 0,0455 m W = (m . g)
F = (1x103)Kg/m3 . 9,8 m/s2 . (8,93 x 10-5)m2 . (0.1 – 0.0455)m – (2,8 Kg . 9,8 m/s2)
= 87,52 x 10-2 Kg/s2 . 0,05 m – 27,44 Kg m/s2 = 4,376 x 10-2 Kg m/s2 – 27,44 Kg m/s2
= - 27 Kg m/s
2. untuk level 20 cm ;
2
= 27 N
F = (1x103)Kg/m3 . 9,8 m/s2 . (8,93 x 10-5)m2 . (0.2 – 0.0455)m – (2,8 Kg . 9,8 m/s2)
= 87,52 x 10-2 Kg/s2 . 0,15 m – 27,44 Kg m/s2 = 13,12 x 10-2 Kg m/s2 – 27,44 Kg m/s2
= - 27,30 Kg m/s
3. untuk level 30 cm ;
2
= 27,30 N
F = (1x103)Kg/m3 . 9,8 m/s2 . (8,93 x 10-5)m2 . (0.3 – 0.0455)m – (2,8 Kg . 9,8 m/s2)
= - 27,22 Kg m/s
4. untuk level 40 cm ;
2
= 27,22 N
F = (1x103)Kg/m3 . 9,8 m/s2 . (8,93 x 10-5)m2 . (0.4 – 0.0455)m – (2,8 Kg . 9,8 m/s2)
= 87,52 x 10-2 Kg/s2 . 0,35 m – 27,44 Kg m/s2 = 30,63 x 10-2 Kg m/s2 – 27,44 Kg m/s2
= - 27,13 Kg m/s
5. untuk level 50 cm ;
2
= 27,13 N
F = (1x103)Kg/m3 . 9,8 m/s2 . (8,93 x 10-5)m2 . (0.5 – 0.0455)m – (2,8 Kg . 9,8 m/s2)
= 87,52 x 10-2 Kg/s2 . 0,45 m – 27,44 Kg m/s2 = 39,38 x 10-2 Kg m/s2 – 27,44 Kg m/s2
= - 27,04 Kg m/s
6. untuk level 60 cm ;
2
= 27,04 N
F = (1x103)Kg/m3 . 9,8 m/s2 . (8,93 x 10-5)m2 . (0.6 – 0.0455)m – (2,8 Kg . 9,8 m/s2)
= - 26,95 Kg m/s
A
2
= 26,95 N
Untuk menghitung volume air pada tabung maka kita dapat menggunakan rumus sebagai berikut :
V = Sisi x SisiBx Tinggi level permukaan Zat Cair Dimana :
V = Besarnya Volume (cm3) Sisi A = Panjang tangki (cm)
Sisi B
Untuk level air 10cm : = lebar tangki (cm)
Maka :
V = 15.7 x 14.5 x10cm = 2276.5 cm3 Untuk level air 20 cm :
V = 15.7 x 14.5 x 20cm = 4553 cm3 Untuk level air 30 cm :
V = 15.7 x 14.5 x 30cm = 6829.5 cm3 Untuk level air 40 cm :
V = 15.7 x 14.5 x 40cm = 9106 cm3 Untuk level air 50 cm :
V = 15.7 x 14.5 x 50cm = 11382.5 cm3 Untuk level air 60 cm :
BAB V
KESIMPULAN
A.Kesimpulan
1. perubahan pada kedudukan bouyancy akan mengakibatkan perubahan pada kedudukan penunjuk dari transmitter. Perubahan pada tinggi permukaan cairan yang akan diukur akan mengakibatkan perubahan pada gaya apung dari cairan tersebut, ini akan membuat bouyancy naik/turun. Pergerakan bouyancy akan menghasilkan gerak memuntir pada tabung poros.
DAFTAR PUSTAKA
1. Saisuyke Ishimaru, Hasanuddin, Instrumentasi mini plant, japan International Cooperation Agency (JICA), 1987.
2. Diktat Instrumentasi dan Alat Ukur, Pendidikan teknologi Kimia Industri, Medan 2006.
3. Diktat Instrumentasi Pabrik II, Pendidikan Teknologi Instrumentasi Pabrik.
4. Srivastava A.C, Teknik Instrumentasi UI, Jakarta. (1987).
Lampiran : 3 Bentuk Transmitter
G
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14Keterangan :
1. Lubang untuk mengatur pasak. 2. Mur pengikat penahan
3. Penahan peredam
4. Sekrup pemasaran peredam.
5. Gigi penyetel nol (Zero adjustment). 6. Span rider.
7. Tuas penyetel span halus.
8. Sekrup pasangan pengimbang primer. 9. Sekrup pengikat pengimbang primer. 10.Sekrup pengikat jerat.
11.Penahan pengimpang sekunder.
12.Pengaturan penyetel span (tanpa perlengkapan untuk jenis pengaman pada dasarnya).
Lampiran 2.Rangkaian Peralatan
MV
POWER SUPPLY
SUMBER TEGANGAN
TRANSMITTER
VOLTMETER
PEMBUANGAN
AIR
SELANG
KRAN AIR
TABUNG KACA
