PENGUKURAN TINGGI CAIRANMAKALAH INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN(Makalah ini disusun untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Matakuliah Instrumentasi dan Pengukuran)Disusun Oleh :Cecep Permana Ningrat (091424006)

Herman Yosef (091424013)

Puji Febriani (091424020) Satya Aditya Wardhana (091424027)

2 A TKPB

(kelompok )

DOSEN PEMBIMBING : Harita N Chamidy LRSC, MTPRODI TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2010

KATA PENGANTARDAFTAR ISI

Kata PengantarDaftar Isi

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

I.2 TUJUAN

BAB II

ISI

II.1

II.2

II.2.1

II.2.1.1

II.2.2

II.2.3

CONTOH SOAL

BAB III

PENUTUP

III.1 KESIMPULAN

III.2 SARAN

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangDalam setiap industry proses dapat dipastikan memiliki tangki, bejana, atau penampung. Fungsinya adalah menyimpan atau memproses bahan. Pemantauan dan pengendalian tinggi cairan, atau dalam beberapa hal berupa partikel padat, merupakan salah satu hal penting dalam industry proses. Sebab tinggi cairan dalam tangki atau bejana harus dijaga agar selalu berada di atas saluran pipa keluar. Jika sampai terjadi kekosongan berarti tidak ada cairan keluar. Situasi ini bisa sangat berbahaya terhadap proses sesudahnya dan dapat merusak sistem pompa yang memerlukan cairan. Sebaliknya, tinggi cairan tidak boleh melebihi tangki terbuka, atau tidak boleh melebihi batas aliran uap pada tangki tertutup. Tinggi cairan biasa dilaporkan sebagai persen span dan bukan sebagai panjang (misalnya meter).

Pada awalnya pengukuran tinggi cairan tampak sebagai masalah sederhana. Namun, pada beberapa decade terakhir tampak bahwa banyak masalah yang harus diatasi berkaitan dengan bahan yang ada didalamnya. Bahan bisa bersifat korosif, memadat, menguap, berisi padatan, atau hal sulit lainnya.

1.2 Tujuan

Mengetahui pelaksanaan pengukuran tinggi cairan dengan berbagai metode Mengetahui berbagai macam metode pengukuran tinggi cairan dalam industriBAB IIISIII. 1 Prinsip Pengukuran

Instrumentasi adalah alat-alat dan piranti (device) yang dipakai untuk pengukuran dan pengendalian dalam suatu sistem yang lebih besar dan lebih kompleks. Secara umum instrumentasi mempunyai 3 fungsi utama:a.sebagai alat pengukuranb.sebagai alat analisac.sebagai alat kendaliLevel merupakan salah satu variabel yang banyak dijumpai di industri seperti halnya temperatur (temperature), tekanan (pressure) dan aliran (flow). Oleh karena itu pengukuran level merupakan salah satu hal yang penting dalam kaitannya dengan kelangsungan proses secara keseluruhan. Kegagalan pengukuran level dapat berakibat pada kegagalan suatu proses atau bahkan dapat menimbulkan faktor yang berbahaya bagi keselamatan. Terdapat dua macam dasar dalam pengukuran tinggi permukaan yaitu pertama, pengukuran head. Dalam hal ini tinggi permukaan dapat diketahui langsung. Kedua, pengukuran tekanan.Melalui pengukuran tekanan, tinggi permukaan dapat ditentukan dengan hubungan sebagai berikut:

Secara umum pengukuran level selalu didasarkan pada penentuan batas (interface) dari dua fluida yang berbeda. Misalnya antara fluida cair satu dengan fluida cair yang lain, antara fluida cair dengan gas/uap atau antara fluida gas dengan gas. Dengan mengetahui letak batas tersebut, maka level dari fluida yang bersangkutan akan dapat diketahui. Level switch merupakan instrument yang berfungsi untuk kondisi dari keadaan hidup/on ke tidak normal berdasarkan kriteria tertentu. Level switch ini sangat berguna untuk aplikasi pada PLC, alarm, interlock, relay serta kontrol on-off. Prinsip dasar dari level switch didasarkan pada perubahan level yang akan mengakibatkan perubahan gaya yang ditimbulkan oleh fluida. Perubahan gaya ini akan mengakibatkan gaya tarik pada suatu pelat untuk mengaktifkan switch dalam kondisi on. Keadaan ini juga berlaku untuk keadaan yang sebaliknya. Terdapat beberapa tipe level switch berbasarkan sensing elemen yang digunakan diantaranya:-. Level switch menggunakan pelampung.-. Level switch menggunakan displacer.

Gambar diatas merupakan contoh instrument yang berkaitan dengan pengukuran level.II. 2 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 atau kekurangan fluida yang akhirnya dapat merusak peralatan peralatan instrument tersebut.II. 3 Metoda Pengukuran Tinggi Permukaan CairanMetoda-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.3.1 Metoda 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 LangsungPengukuran level secara visual atau secara langsung dapat dilihat dengan bantuan alat ukur instrument maka dapatlah diketahui level dari media yang diukur.II.3.1.1. 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 tidak bertekanan, sedangkan yang tertutup digunakan pada tangki yang bertekanan. Dapat dilihat pada Gambar 2.2 berikut,

a. Level Glass Terbuka

b. Level Glass TertutupGambar 2.2 Pengukuran Level dengan GlassPrinsip 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). Kelebihan menggunakan metode ini adalah :

1. Pembacaan langsung sangat memungkinkan.2. Perancangan khusus tersedia untuk penggunaan sampai 316oC dan 1000 psi.3. Glass tahan terhadap korosi.

Kekurangan menggunakan metode ini adalah :

1. Hanya dapat dibaca di lokasi tangki.2. Cairan di dalam sight glass mungkin membeku pada musim dingin, sehingga menyebabkan kesalahan pembacaan.3. Cairan yang mengandung padatan tak-larut atau cairan kental (viscous) tidak dapat diukur levelnya dengan baik.II.3.1.2. 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 pemberatII.3.2 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. Salah satu macam metode mekanik:II.3.2.1. 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. Salah satu kekurangan dari instrument pelampung ini adalah tidak dapat digunakan untuk fluida yang berubah (seperti berubah terhadap density atau temperatur). Pada gambar 2.3. dapat dilihat prinsip kerja pengukuran level dengan pengapung.

Kelebihan menggunakan metode ini adalah: 1. Memungkinkan membaca level cairan di dalam tangki dari level dasar, meskipun tangki dipasang di daerah bawah tanah.2. Biaya murah, dan perancangannya terpercaya.3. Dapat dioperasikan pada suhu yang relatif tinggi.4. Terdapat berbagai pilihan material yang tahan korosi untuk merancang tipe ini.Kekurangan menggunakan metode ini adalah :

1. Terbatas untuk pengukuran level menengah (moderate).2. Bentuknya disesuaikan dengan geometri tangki.

II.3.3 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 menghadapi suatu besaran sinyal, seperti pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5. Metode Pengukuran Secara Tidak LangsungA. 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 dibawah ini.

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 dibawah ini dapat dilihat prinsip kerja pengukuran level dengan perbedaan tekanan.

Keterangan gambar :

Po=Tekanan Atsmosfir

P1=Tekanan High

P2=Tekanan Low

H=Tinggi permukaan cairan

=Density CairanB. Metode Radiasi1. Metode Radiasi Sinar Gamma

Metode ini di dasarkan atas kenyataan intensitas sinar gamma yang menembus cairan tergantung pada ketebalan atau tinggi permukaan cairan. Hampir semua kondisi cairan (jernih, kental, mengandung padatan, bidang batas) bahkan padatan, dapat diukur dengan baik kecuali cairan berbusa. Kelemahannya perlu biaya tinggi dan harus ada lisensi khusus pemakaian sinar radioaktif. Penerapannya baik pada tangki terbuka atau tertutup dalam rentang pengukuran yang luas.

2. Metode Radiasi Sinar Ultrasonic

Metode radiasi ultrasonik didasrkan atas efek gema yang dipantulkan oleh permukaan cairan. Metode ini sangat handal, akurasinya baik, dan efek korosi dan efek korosidan kontaminasinya dapat minimum. Kelemahannya adalah terganggu oleh adanya debu, busa, pengembunan uap, dan relatif mahal. Metode ini dapat diterapkan dengan baik pada tangki terbuka atau tertutup dalam rentang pengukuran yang luas. Suhu operasi hingga 150 0C dengan ketidaktelitian 1% skala penuh.Kelebihan menggunakan metode radiasi adalah sebagai berikut.

1. Tidak ada kontak fisik dengan cairan.2. Cocok untuk cairan: korosif, abrasif, viscous, adherent3. Cocok untuk sistem suhu dan tekanan tinggi.4. Mempunyai akurasi dan respon yang baik.5. Tidak mempunyai bagian yang bergerak.Kekurangan menggunakan metode radiasi adalah sebagai berikut.

1. Pembacaannya dipengaruhi oleh perubahan densitas cairan.2. Source holder mungkin sangat berat.3. Harga relatif mahal.C. Metode Termal

Metode ini didasarkan pada efek perubahan konduktivitas termal bila berada dalam cairan dan uap atau gas diatasnya. Jika sensor termal dialiri arus hingga menjadi panas tercelup dalam cairan, konduktivitas termal lingkungan bertambah, sehingga cepat mengalami pendinginan. Besarnya pendinginan tergantung pada luas bagian yang tercelup. Dengan kata lain, penurunan suhu tergantung pada luas bagian yang tercelup. Dengan kata lain, penurunan suhu tergantung pada tinggi permukaan cairan. Metode ini tidak popular dalam penerapan proses disamping mahal.

D. Metode KapasitansiMetode kapasitansi didasarkan atas nilai kapasitansi antara dua keeping penghantar atau antara keeping penghantar dan bejana yang dipengaruhi oleh tinggi permukaan cairan. Disebut juga dengan metode frekuensi radio atau metode admintasi. Piranti bekerja pada frekuensi beberapa mega hertz, mengukur admintasi arus bolak balik yang sebanding dengan tinggi permukaan cairan. Admintasi adalah konduktivitas bolak balik, yang merupakan kebalikan dari impendasi. Jika tinggi permukaan bertambah, nilai medium dielektrikumnya akan berubah, sehingga mengubah nilai kapasitansi dan admintasinya.Metode ini dapat digunakan untuk mengukur tinggi permukaan dalam tangki terbuka atau tertutup dengan rentang pengukuran yang lebar. Suhu operasi dapat mencapai 11000C dengan ketelitian 1-2% skala penuh.

Kelebihan menggunakan metode kapasitansi adalah sebagai berikut.1. Sangat berguna untuk sistem dengan ukuran sangat kecil.2. Sangat sensitif.3. Cocok untuk sistem pengendalian atau untuk indikasi kontinyu.4. Baik untuk slurry.5. Prob material untuk fluida korosif tersedia.

Kekurangan menggunakan metode kapsitansi adalah sebagai berikut.

1. Kinerjanya dipengaruhi oleh pengotor fluida, karena pengotor dapatmengubah konstanta dielektrik.2. Sensitif terhadap perubahan suhu.3. Fluida tertentu harus menggunakan Prob yang cocok.4. Panjang prob harus sesuai dengan panjang dinding tangki.E. 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.F. Metode timbangan(weight 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.

CONTOH SOAL

SOAL

JAWABAN

BAB IIIPENUTUP

III.1 KESIMPULANLevel merupakan parameter yang ada pada hampir setiap proses industri, ada banyak cara mengukur level dari cara yang paling sederhana sampai cara yang paling rumit. Oleh karena itu, harus memilih cara yang paling tepat dan yang paling pas untuk pengukuran level yang disesuaikan dengan situasi dan kondisi industri karena pengukuran level merupakan salah satu hal yang penting dalam kaitannya dengan kelangsungan proses secara keseluruhan. Kegagalan pengukuran level dapat berakibat pada kegagalan suatu proses atau bahkan dapat menimbulkan faktor yang berbahaya bagi keselamatan. III.2 SARAN

Demikianlah makalah ini dibuat semoga yang membaca makalah ini tidak merasa cepat puas dan bisa mencari isi tentang makalah ini yang masih dianggap kurang atau yang tidak terdapat didalamnya diberbagai media. TINJAUAN PUSTAKATINGGI CAIRAN

DILIHAT LANGSUNG

TINGGI CAIRAN

GERAK MEKANIK

KALIBRASI

Pengukuran Tinggi CairanPage 18