Pengukur Ketinggian (Level Measurements)
Pemilihan metoda pengukuran level yang
sesuai aplikasi, biasanya lebih sulit. Data kondisi operasi harus diketahui
lebih banyak didalam pemilihan alat ukur level.
Kondisi operasi yang harus diketahui adalah
:
1.
Level
range
2.
Fluida
characteristic
-
Temperature
-
Pressure
-
Specific
gravity
-
Apakah
fluida bersih atau kotor, mengandung vapors atau solids, dll.
3.
Efek
korosif.
4.
Apakah
fluida mempunyai kecenderungan efek “coat” atau menempel pada dinding vessel
atau measuring device.
5.
Apakah
fluida tersebut turbulent disekitar area pengukuran.
Secara normal
tidak ada kesulitan berarti didalam mengukur level fluida bersih dan
nonviscous, namun untuk material “slurry” atau material dengan viscous yang
berat dan solid, bagaimanapun banyak menimbulkan masalah.
Beberapa jenis methode pengukuran level atau tinggi permukaan untuk
fluida yang sering digunakan di industri proses, Berikut pejelasan
pengelompokkan sensor level:
1. Displacement Type
Prinsip kerja
alat ini yaitu jika sebuah pelampung diapungkan pada permukaan fluida, maka
pelampung akan naik dan turun mengikuti gerakan dari permukaan fluida yang
bersangkutan. Selanjutnya dengan suatu mekanisme, pergerakan pelampung ini
dapat ditranslasikan kedalam alat ukur displacer level berdasarkan prinsip
Archimedes.
Displacement atau buoyancy method pada
gambar di atas, adalah metode pengukuran tinggi permukaan fluida yang paling
banyak digunakan sejak beberapa tahun yang lalu. Metode ini masih tetap popular
untuk fluida yang bersih, namun banyak proses yang mengandung “slurry” yang
cenderung mengakibatkan “coat” pada alat ukur jenis tersebut. Sehingga
diperlukan metode lain yang lebih dapat diterima.
Peralatan
Displacement Device dapat diklasifikasikan dalam dua kelompok yaitu external
installation dan internal installation. Kedua tipe ini memiliki keakurasian yang
cukup baik untuk pengukuran fluida bersih.
2. Differential Pressure Type
Pengukuran level
jenis differential pressure (DP) didasarkan pada prinsip“hydrostatic head”.
Prinsip ini mengatakan bahwa pada setiap titik di dalam fluida yang diam
(static), gaya yang bekerja padanya adalah sama untuk semua arah dan tidak
tergantung pada volume fluida maupun bentuk ruang atau tempat dimana fluida
berada, tetapi hanya bergantung pada tinggi kolom fluida di atas titik yang
bersangkutan. Oleh karena itu hydrostatic head sering dinyatakan dalam satuan
tekanan.
Hydrostatic head dapat dinyatakan dalam betuk
persamaan :
Dimana :
P =
tekanan “ hydrostatic head “
ρ
= fluid density
g
= gravity acceleration constant
(9.81 m/s2or 32.2 ft/s2)
h =
level fluid
Aplikasi
pengukuran level dengan menggunakan metoda perbedaan tekanan atau tekanan
hidrostatik telah mengalami kemajuan yang signifikan beberapa tahun lalu.
Peralatan D/P ini memungkinkan untuk mengukur level dengan range yang lebar
pada services yang bersih, korosif, slurry dan high viscous. Hampir semua jenis
peralatan D/P dapat digunakan untuk mengukur level jika peralatan tersebut
tersedia dalam range yang diperlukan untul level yang dimaksud. Pada umumnya
range D/P untuk level adalah sekitar (10 ~ 150) inches H20.
Peralatan D/P
dapat diklasifikasikan dalam dua kelompok yaitu sealed dan nonsealed system.
· Nonsealed
system
Peralatan
differential pressure (D/P cell transmitter) seperti pada gambar di bawah biasanya
digunakan untuk mengukur flow, namun dapat juga digunakan untuk mengukur level.
Peralatan D/P ini dalam aplikasinya digunakan secara kontak langsung dengan
fluida dan dapat dibersihkan dengan gas atau liquid yang sesuai.
· Sealed
system
Untuk memenuhi
persyaratan aplikasi pengukuran level yang sulit misalnya pada material seperti
slurry dan high viscous, sealed system sering memberikan solusi yang sesuai
untuk pengukuran level tersebut. Gambar di bawah memperlihatkan D/P cell jenis
sealed system, di mana measuring element terisolasi dari cairan proses (process
liquid).
3. Capacitance Type
Sebuah kapasitor
terbentuk ketika elektroda sensor level dipasang didalam sebuah vessel. Tangkai
metal dari elektroda bertindak sebagai satu plate dari kapasitor dan dinding
tangki bertindak sebagai plate yang lain (untuk non metallic vessel dibutuhkan
reference elektroda sebagai plate yang lain dari kapasitor).
Ketika level
fluida naik, udara atau gas yang semula melingkupi electroda akan digantikan
oleh material (fluida) yang mempunyai konstanta dielektik (dielectric constant)
yang berbeda, sehingga suatu perubahan didalam nilai kapasitor terjadi sebab
dielektrikum antara plat telah berubah. RF (Radio Frequerncy) capacitance
instrument mendeteksi perubahan tersebut dan mengkonversinya kedalam suatu
sinyal keluaran secara proporsional.
Capacitance Level
measurements diklasifikasikan ke dalam dua kategori yaitu continuous
measurement dan point measurement.
· Continuous
Measurement
Biasa
digunakan untuk mengukur tank dalam suhu dan tekanan tinggi
· Point
Measurement
Bermanfaat
untuk aplikasi material berisi powder, butiran, solid, slurry dan material
corosif (dimana banyak level device tidak bekerja dengan baik).
4. Ultrasonic Types
Ultrasonic
transmitter bekerja dengan prinsip pemancaran gelombang suara dari peizo
electric transducer kedalam vessel yang berisi material proses. Alat ini
mengukur lama waktu yang dibutuhkan gelombang suara yang dipantulkan kembali ke
transducer. Pengukuran yang baik tergantung pada pantulan gelombang suara dari
material proses secara garis lurus yang kembali ke transducer. Ultrasonic level
detectors pada gambar di bawah digunakan terutama untuk point measurement. Alat
ini sudah digunakan sejak tahun 1960, hampir sama seperti capacitance probe,
alat ini juga sering digunakan untuk mengukur level pada service dimana sering
timbul permasalahan bilaman menggunakan metoda pengukuran tradisional.
Dapat
diaplikasikan pada pengukuran level material seperti powder, fluida yang
mengandung padatan serta slurry. Mempuyai temperature dan tekanan terbatas.
5. Radar Type
Teknologi radar untuk
aplikasi pengukuran level yang ada dipasaran adalah Frequency Modulated
Continuous Wave (FMCW) atau Pulse Wave Time of Flight. Sistem Pulsed Wave
bekerja dengan memancarkan suatu gelombang mikro (microwave) ke arah material
proses, gelombang ini dipantulkan oleh permukaan dari material proses dan
dideteksi oleh sensor yang sama yang bertindak sebagai penerima (receiver).
Level ditentukan dari waktu tempuh dari sinyal gelombang mikro dari transmitter
ke receiver. Sistem FMCW bekerja dengan memancarkan suatu signal frekuensi
secara terus menerus dan jarak ditentukan dari perbedaan frekwensi antara
sinyal transmitter dan receiver pada setiap titik pada waktunya.
Secara umum prinsip
kerja dari radar level adalah sebagai berikut ; Level dari cairan diukur dengan
radar pulsa yang pendek yang dipancarkan dari antena di bagian puncak tanki ke
arah cairan. Setelah radar pulsa dipantulkan oleh permukaan cairan, maka antena
menerima pulsa tersebut. Jarak dari meter gauge ke permukaan cairan (d) adalah
sebanding dengan waktu tempuh pulsa gelombang micro (t). Frekuensi yang
digunakan radar adalah 5.8 GHZ
Dapat diaplikasikan pada pengukuran level material
seperti powder, fluida yang mengandung padatan serta slurry. Mempuyai temperature
dan tekanan terbatas
6. Radiation Type
Seperti beberapa
metoda pengkukuran level lainnya, jenis radioactive (nucleonic) digunakan juga
sebagai continuous measurement dan point measurement. Pada continuous
measurement, radiation level menyediakan persentase dari penurunan transmisi
sesuai level, dan untuk point measurement, radiation level menyediakan suatu
fungsi switch on/off. Radio isotop yang digunakan pada pengukuran level akan
memancarkan energi pada suatu tingkat rate yang konstan secara acak. Radiasi
gamma adalah sumber yang secara umum digunakan untuk nucleonic level gauging.
Panjang gelombang pendek dan energi yang tinggi dari radiasi gamma menembus
dinding vessel dan media proses. Sebuah detektor di sisi yang lain dari vessel
mengukur kekuatan bidang radiasi dan menyimpulkan level di dalam vessel. Secara
umum, radioactive level adalah metoda pengukuran level yang mahal dan perlu
dipertimbangkan secara serius bilamana akan diimplementasikan. Bukan hanya
hardware yang mahal, tetapi calibration dan testing juga membutuhkan waktu yang
lama serta biaya opearasi yang tinggi. Oleh karena alat ini sering digunakan
sebagai metoda terakhir yang dipilih bila semua metode gagal digunakan pada
suatu aplikasi, maka biaya keseluruhan tetap dipertimbangkan secara ekonomis
dalam pemilihannya.
· Continuous
Systems
· Point
Measurement
Tidak ada komentar:
Posting Komentar