Jumat, 09 September 2016

ALAT UKUR (MEASURING DEVICES) (Bag. 4) Level Measurements

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