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
Metoda-metoda pengukuran level perlu dilakukan untuk mendapatkan data analisa. Karena itu, kesalahan kecil saja dapat mengakibatkan kerugian yang besar dalam kurun waktu yang lama. Dalam pengukuran level ada banyak cara, mulai dari elemen perasa (sensor) hingga penunjukannya dalam berbagai tampilan. Elemen dasar dan sistem yang digunakan untuk pengukuran level banyak sekali ragamnya. Dari ragam tersebut yang dapat digunakan biasanya tergantung pada proses, kemampuan, dan segi harga. Secara garis besar ada beberapa metoda pengukuran level yaitu:
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.
Gelas penduga ujung tertutup digunakan untuk bejana bertekanan tinggi. Kedua ujung gelas penduga dihubungkan dengan bejana. Ujung bagian bawah tersambung dengan bagian
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)
pengukuran level ini begitu sederhana dimana dapat dipergunakan untuk mengukur cairan atau lainnya dengan mempergunakan pita pemberat yang terbuat dari baja. Baja tersebut dicelupkan kedalam cairan maka level dapat dibaca secara langsung. Kekurangan dari pengukuran dengan pita pemberat ini tidak dapat dipergunakan di industri proses dan disarankan untuk tidak digunakan pada tangki yang bertekanan. Pada gambar 2.3. dapat dilihat alat pengukuran level dengan pita dan pemberat.
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.
Umumnya cara pengukuran cara seperti ini tidaklah begitu cocok untuk lapangan industri. Pada gambar 2.3. dapat dilihat prinsip kerja pengukuran level dengan pengapung.
Gambar 2.3. pengukuran level dengan pengapung
II.2.3 . Metode tidak Langsung
Dalam metoda tidak langsung, perubahan tinggi rendahnya level yang terjadi dialihkan dengan penggunaan mekanisme tertentu, sehingga besaran sinyal dapat diamati. Gaya pada cairan menghasilkan gerak mekanik. Pergerakan mekanik ini kemudian dikalibrasikan kedalam bentuk angka-angka. Mekanisme pengalihan perubahan tinggi rendahnya level yang terjadi menhadi suatu besaran sinyal, seperti pada Gambar 2.5.
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)
Metode ini menggunakan sebuah transmitter diffrensial preasure, yang mana transmitter ini pemasangannya dipasang serendah mungkin. Transmitter ini bekerja berdasarkan adanya perbedaan tekanan, yaitu tekanan high dan low. Berdasarkan perbedaan tekanan ini maka
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
H=Tinggi permukaan cairan ρ =Density Cairan
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.
Akibatnya, batang poros berputar dan dipindahkan gerak putar yang dideteksi dalam suatu sinyal arus yang mana memberikan level zat cair.
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 30 20 10 0
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 g = Gravitasi (m/det2) A = luas permukaan (m) H = Level ketinggian air (cm) h = Tinggi permukaan cairan (cm) W = berat pelampung (Kg m/s2)
