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 pada Karya Akhir.
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
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:
Universitas Sumatera Utara
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
DILIHAT LANGSUNG
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5. Metode Pengukuran Secara Tidak Langsung
a. Metode timbanganweigh 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
KALIBRASI
Universitas Sumatera Utara
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.
Gambar 2.7. pengukuran level dengan getaran
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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 = Kgm
3
g = Gravitasi mdet
2
A = luas permukaan m H = Level ketinggian air cm
h = Tinggi permukaan cairan cm W = berat pelampung Kg ms
2
Universitas Sumatera Utara
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 kgcm
2
dan dengan suplay instrument 1,4 Kgcm
2
- Transmitter Elektrik .
Universitas Sumatera Utara
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
Dalam pengukuran ini dipergunakan float pengapung dengan type bouyancy, pada pengukuran ini juga menggunakan tabung poros untuk berputar
yang digerakkan oleh lengan poros. Pada keterpasangannya terdapat mata pisau pada tabung poros, yang mana satu dari tabung poros yang dihubungkan pada
kerangka dengan pemasangan sekrup. Ujung yang lain dari tabung poros tersebut disambungkan kelengan poros yang didukung oleh sebuah titik tumpuan
berbentuk mata pisau, lalu pengapung disambungkan kelengan poros.
Universitas Sumatera Utara
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.
Adanya kebocoran pada tangki dapat kita ketahui dengan tiga cara, yaitu:
Universitas Sumatera Utara
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.
Setelah memeriksa dan mengetahui tempat atau letak kebocoran pada keterpasangan tangki selanjutnya level tangki kita buang sampai habis lalu
dilakukan perbaikan-perbaikan untuk mengatasi kebocoran tersebut.
Universitas Sumatera Utara
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. Selain itu, perhatian khusus juga diperlukan pada bagian
penyekat packing. Karena plug harus bergerak naik-turun sedangkan tekanan di dalam valve body cukup tinggi, diperlukan suatu konstruksi penyekat yang tidak
boleh menghambat gerak steam, namum mampu menjaga agar fluida didalam valve
tidak keluar dari bagian bonnet.
Universitas Sumatera Utara
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 10.
Packing
Universitas Sumatera Utara
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. Prinsip ini dapat dibuktikan seperti gambar III.2. berikut ini.
Gambar III.2. Prinsip pengukuran level.
Universitas Sumatera Utara
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.
Pada umumnya prinsip kerja dari alat ukur dengan penggeser dapat dikatakan sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
1. Perubahan pada tinggi permukaan cairan yang diukur akan mengakibatkan
perubahan pada gaya apung dari cairan tersebut. Ini akan membuat penggeser naikturun.
2. Pergerakan penggeser akan menghasilkan gaya memuntir pada tabung
pemuntir. 3.
Pergerakan dari tabung pemuntir kemudian dipergunakan untuk menghasilkan sinyal pneumaticElektrik. 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
_
MV
Gambar III.3. Diagram Blok Sistem pengukuran Level
Controler Proses
Actuator
Universitas Sumatera Utara
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.
5. Error adalah selisih antara set point dikurangi measured variable. Error bisa negative dan bisa juga positif. Bila set point lebih besar dari measured
variable , error akan menjadi positif, sebaliknya bila set pointnya lebih
kecil dari measured variable, error menjadi negative.
Universitas Sumatera Utara
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 Semakin tua suatu peralatan, maka efisiensi kerja peralatan tersebut akan
semakin menurun, begitu pula dengan Bouyancy semakin lama dipakai maka efisiensi kerjanya menurun. Ini diakibatkan karena peralatan sering mengalami
kontak ataupun longgarnya elemen-elemen yang terdapat pada Bouyancy tersebut
Universitas Sumatera Utara
BAB IV SISTEM KERJA DAN PENGUKURAN LEVEL
Kategori