1. basic instrument 2
TRANSCRIPT
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
1/30
Density
Kenapa density diukur. ?
- Untuk menentukan komposisi dari padatan misal dalam cairan slurries
- Untuk mengubah volume flow dalam satuan Mass flow
Density = Massa / volume
S. I. Unit - kg/m3
Gm/cc
Lbs/gal
Derajat API untuk petroleum product
Baume untuk Acid , sirup.
Brix untuk Sucrose di dalam air.
Specific Gravity
Specific gravity adalah ratio dari density dengan tolok ukur kondisi standar pada
kondisi yang tetap
Density of material @ condition
Specific Gravity =
(solid) Density of water @ same condition
Density of Liquid@ condition
Specific Gravity =
(Liquid) Density of H2O @ pada 3.8C atau 15.6C
45satrio anom
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
2/30
Density of Gas @ STP
Specific Gravity =
(Gas) Density of AIR @ STP
Idealnya, SG(specific gravity) dari gas adalah :
Mol Wgt of Gas
Specific Gravity =
(IdealGas) Mol Wgt of Air
Density bukanlah konstata
- Untuk cairan, density tergantung pada suhu.
- Untuk gas, Density sangat tergantung pada tekanan dan suhu.
Persamaan Gas secara umum untuk ideal gas adalah :
Density n p
V RT
Dimana : n = Jumlah dari mol T = Temperature
V = Volume R = Constant
P = Pressure
46satrio anom
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
3/30
Pengukuran Density.
Tehnik pengukuran dengan metoda fixed Volume :
- mengukur differential pressure (perbedaan tekanan pada dua point).
- Flotation
- mengukura berat
- menentukan besar frekuensi resonansinya
- Penyerapan dari sinar gamma
-
Tehnik yang lainnya.
- Menentukan specificGravity dengan membandingkan (titik didih) dari liquid
- Mengunakan hasil, pengukuran tekanan dan suhu dari gas.
Pengukuran DP
Stand Pipe
- Continuos flow dari proses fluid, meluap melalui volume pipa yang tetap.
- Liquid head akan dihasilkan dimana akan proposional dengan density dari
flow tersebut.
CATCMENT
OUTFLOW
INFLOW
47satrio anom
FixedHeight
DENSITYTRANSMITTER
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
4/30
Level
Mengapa mengukur level
Memaksimalkan Pengisian kapasitas di tanki
Menghindari terjadinya luapan
Proses (blending) pencampuran
Custody Tranfer
Process supply
Level Parameter
Gambar
48satrio anom
Interface
Level
Volume
MassDensity
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
5/30
Macam teknologi untuk pengukuran level
49satrio anom
Hydrostatic
RadarTuning Fork
Float
Capacitance
Dipstick
Sight glass
Gage Glass
Weight
DifferentialPressure
Ultrasonic Gap
Displacer
Nuclear
Ultrasonic
Bubbler
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
6/30
GambarPengukuran langsung
Float Mechanism
50satrio anom
Float-operated gauge level-indicator, mengindikasikan liquid level baik dalam
bentuk atap tangki cone atau rata dan bukan merupakan tangki yang pressurised
.
Di recommendasikan untuk dipakai pada tanki penyimpanan water, bahan bakar,
oil, chemicals atau liquid products yang lain dimana pada pengoperaiannyatidak
membutuhkan tingkat akurasi yang tinggi.
Tank
Float
Drain
Valves
Indicator
IndicatorExternal Still pipe to
guide the float
Float
Internal Still pipe
to guide the float
I S O L A T I N G V A L V E
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
7/30
Zero Suppresion
Zero Suppresion biasanya diaplikasikan untuk menekan range dari suatu
transmitter atau untuk menghilangkan efek dari liquid head didalam tubing
penghubung tranmiter ke tangki ketika transmiternya terpasang pada
bagian bawah vessel.
51satrio anom
XMTR
HL
4mA
20mA Max. Level
Min. Level
RAN GE
XMTR
HL
4mA
20mA Max. Level
Min. Level
RAN GE
4 mA
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
8/30
Zero Elevation
Zero Elevation biasanya diaplikasikan untuk menghilangkan efek dari head
yang disebabkan seal fluid ( cairan antara ) pada bagian referensi (low side )
dari transmitter yang digunakan untuk mengukur level pada presurized vesel
(vesel yang bertekanan).
52satrio anom
XMTR4mA
20mAMax. Level
Min. Level
R
A
N GE
L H
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
9/30
Tangki Terbuka ( Open Tank )
Bottom Mounted Transmitter
Pada vessel terbuka , pressure transmitter terpasang didekat dasar tangki
akan mengukur besar tekanan yang nilanyai sesuai dengan tinggi liquid
diatasnya .
53satrio anom
XMTR
HL
Patm
Phead
Phigh - Plow = Phead
Plow = Patm
Phigh = Phead+ Patm
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
10/30
Level Application
Apa yang akan terjadi apabila liquid level berada dibawah sensor ?
Sensor transmitter tidak akan bisa membaca perubahan tekanan !!
0 persen harus pada level yang sama seperti pada transmtter atau dibawah
tapping point
54satrio anom
XMTR
HL
0%
100%
0% h
g
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
11/30
Level Applications
Closed tank (Tanki tertutup )
Dry leg : tidak ada zat cair pada low side impulse piping (sisi tubing tekananrendah).Jika gas diatas zat cair tidak kondesasi (memadat), Tubing yang ada padalow side ( bagian tekanan rendah )akan tetap kosong.
55satrio anom
XMTR
HL
Ullage orVapor
Phead
Phigh
= Ptop
+Phead
Plow
= Ptop
Phigh
- Plow
= Phead
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
12/30
Level Applications
Closed tank (wet leg) (Tanki tertutup)
Tekanan wet leg akan menambah tekanan pada bagian low side transmitter.
Bila gas yang berada di atas memadat (condeses) , tubing yang ada pada
bagian low side akan perlahan terisi liquid . Untuk menghilangkan penyebab
eror ini , maka tubing sebaiknya di isi dengan lliquid yang dijadikan bahan
referensi.
Level Applications
Open Tank
56satrio anom
XMTRHL
Phead
Ptop
= Ullage
Pwet
Phigh =Phead+Ptop
Phigh - Plow = Phead - Pwet leg
Plow=Pwet leg+Ptop
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
13/30
Terdiri dari suplai udara, pressure regulator (penjaga tekanan),flow meter,
transmitter &dan tubing .
Bisa digunakan untuk aplikasi yang korosif .
Tank vented
Pressure (tekanan) digunakan untu menjaga flow = P head
Air is bubbled through the tube at a constant flow rate. The pressure required
to maintain flow is determined by the vertical height of the liquid above the
tube opening times the specific gravity.
DP Level transmitter
Diapragm Seals for Tanks under Vacuum
57satrio anom
Pin(flow=const)
S.Gf
H
TXR
Phead = H * S.Gf
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
14/30
Transmitter harus dipasang selevel atau dibawah tap yang terendah gunamendapatkan positive pressure pada transmitter.
Contoh :
SG Process (SGp) = 1.0
h = 30 inchesStatic Pressure = 1.0 psiaSG Fill Fluid = 0.934
Bila transmiter dipasang pada bagian bawah taping point, maka akan ada positivepressure pada P1 meskipun tangki dalam keadaan kosong (L=0)
P1 = SP + (LxSGP) + (h x SGf)= 27.7 + (0 x 1.0) + (30 x 0.934)= 27.7 + (28.0= 55.7 in.H2O abs
Capacitance Probe
Capacitance instrumen mengukur besarnya capacitance diantara dua
kepingan capacitor.
58satrio anom
Capilar
Y
DP transmitter(Absolute)
Remote Seals
L
P1 P2
h
psia(27.7 inH2O)
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
15/30
Capacitance pada capacitor meningkat jika ada dielectric diletakkan diantara
kepingan tersebut.
Sirkuit menyuplai signal frekwensi tinggi ke probe
C = KE0AD
Dimana :
K = dielectric konstan dari material
E0 = permitivity of Vacuum
A = luas area plate (keping)
C = capacitance (pF)
d = jarak antar plate (keping)
59satrio anom
K
d
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
16/30
Zat Cair yang tidak konduktif
Cairan proses merupakanpenghalang dielectric
dinding tangki merupakan plateyang kedua
besarnya variasi dielectric adalahnilai pengukuran
Perubahan level setara denganbeda dielectric yang terjadi.
Zat Cair yang konduktif
Cairan process dianggap keping(plate) yang kedua
Isolator pada Probe adalahdielectric
variasi ukuran plate (cairan)tersebut adalah besaran yangdiukur
Level besarnya setara denganperubahan luas plate
60satrio anom
Nonconductive Fluid
d
NonconductiveCoating
Conductive Fluid
How Capacitance varieswith process fluid?
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
17/30
Keterbatasan dari Capacitance
- Perubahan dielectric memnyebabkan terjadinya error.
- Pelapisan pada probe oleh karena product dapat menimbulkan error
- Dinding tangki yang terbuat dari non metal atau tangki yang tidak mempunyai
dinding vertikal, penambahan probe sebagai referensi sangat dibutuhkan.
- Kalibrasi mendjadi tidak mudah terutama bila salah satunya mebutuhkan
"Bench calibrate
- Perubahan pada vapor space dapat mempengaruhi output.
Tank Gauging
Over View
1. Tank gauging systems digunakan untuk mengukur jumlah suatu product yang
ada didalam tangki timbun
2. Tank gauging dan level monitoring adalah systems yang berbeda
3. Pada dasarnya ada dua metoda tank gauging
a) Level base system
- radar
- Servo balance
- Float / Tape
b) Mass base systems
- HTG
4. Tiada satupun gauging systems yang bisa dipakai untu segala aplikasi.
HTG ( Hydrostatic Tank Gauging)
61satrio anom
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
18/30
Pada dasarnya digunakan untu mengukur mass
Trasmitter terbawah ada pada bagian dasar tangki digunakan untuk mengukur
static head
Transmitter tengah PM berada pada jarak yang spesifik "H" diatas PB
digunakan untuk menghitung liquid density (PB - PM)
Top transmitter PT hanya digunakan untuk tangki non atmospheric untuk
mengkompensasi beda pressure ullage
RTD mengukur temperatur product sebagai korelasi referensi.
62satrio anom
(PT) Top PressureTransmitter
(PT) Middle PressureTransmitter
(RTD)Temperature Sensor
(PB) Bottom PressureTransmitter
(can take up to31 AIMs)
Smart ApplicationModule (SAM)
HARTCommunicator
SCADSCADAAPackaPacka
gege
RS-485 MODBUSCommunications
Network
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
19/30
Keuntungan dari HTG
- Mengukur multi-Parameter
- Mass : Inventory dan billing
- Density ; kualitas kontrol
- Volume : Inventory dan billing
- Level : Kapasitas tangki
- Density Continuous
- Akurasi
- tahan uji ( High Reliability).
- Mudah dalam maintenance
- Mudah dalam instalasi
- Tidak ada peralatan gerak
63satrio anom
H
HBT
PB
PM
PT
Volume=
Level =
Mass =
Density =
(PB
- PT) x Area
(PB
- PM
) / H
Mass / Density
(PB
- PT) /Density + H
BT
Teori
TT
Effective Level
Measurement Options:
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
20/30
Flow
Dasar prinsip dari Flow
Mengukur aliran dari cairan (Fluid Flow) adalah salah satu aspek yang paling
penting dalam proses kontrol.
Mengukur Flow membutuhkan pemahaman akan :
- Teknologi Flowmeter
- Proses , dan
- Sifat fisik daricairan
Kenapa mengukur Flow ?
- Custody transfer
- Mengatur campuran / Blending
- Efisiensi
- Energy transfer
- Mengkontrol Variabel yang lainn
-Keselamatan (safety)
Jenis Jenis Flowmeter untuk aplikasi Industrial
Pengukuran secara tidaklangsung
(Differencial Producing)
Orifice
Flow Nozle
Venturi
wedge
V-cone
Pitot tube / Anubar
Target meter
Pengukuran secara langsung
(Linear Flowmeters )
Turbin
Elektromagnetic
Vortex
Ultrasonik
Coriolis
Thermal Mass
64satrio anom
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
21/30
Positif Displacement Variabel Area (rotameters)
Volumetric Flow
Flow diukur dgn menyimpulkan hasil pengukuran kecepatan (velocity) yangmelampui area yang telah ditentukan.
Dengan menggunakan metoda tak langsung ini , flow yang diukur adalah volume
Flow rate ,Qv. Ditentukan pada persamaan dibawah :
Qv = A x V
Dimana , A adalah luas penampang pipa
V adalah fluid velocity
Kebenaran pengukuran Flow tersebut akan sangat bergantung pada hasil
pengukuran pada A dan V
Flow Measurement
Factor factor yang mempengaruhi flow rates dalam pipa adalah sbb:
- Velocity (Kecepatan aliran ) dari fluida
- Friction (gesekan) antara fluida dengan pipa
- Viscosity (kekentalan) dari fluida
- SG Fluida
Velocity dari fluida bergantung pada head pressure yang mendorong fluida
untuk mengalir melewati pipa.
Kekentalan (Viscosity) bisa diartikan sebagai gesekan antar molekul dalam
fuida (centipoise)
65satrio anom
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
22/30
Absolute Viscosity adalah hambatan sesaat yang timbul ketika akan
mendorong fluida.
Kinematic Viscosity menggunakan gaya gravitasi guna memaksa fluida
mengalir kemelampui tabung kalibrasi, dan kemudian dihitung jumlah waktunya
(centistoke)
Reynold Number
Reynold Number mendefinisikan bentuk dari fluid flow
- dimensionless number
- mengindikasikan bentuk flow
66satrio anom
TransitionLaminar Turbulent
Rd = ( x v x D)/
02000 4000
Reynold
Number
=( Pipe I.D ) ( Velocity ) ( Density )
Viscosity
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
23/30
Fluid Flow Velocity
Reynold Number
Dibawah 2000 - Laminar Flow
2000 sampai 4000 - Transition Flow
diatas 4000 - Turbulent Flow
Laminar Flow Turbulent Flow
Transistion Flow
67satrio anom
Higher velocity in the middle
Lower velocity at the edge
Lower velocity at the edge
Pipe Wall
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
24/30
Fluid Viscosity
Centistokes x S. G . = Centipoise (cP)
1 Poise = 1 g/cm s
Relative Viscosity dari beberapa seleksi fluida ( menggunakan air pada 20 C
sebagai patokan)
Fluida Relative Viscosity
Udara 0 C 0.0017
Karbon dioksida pada 0 C 0.014
Karbon tetraklorit pada 20 C 0.9
Kaca pada suhu melumer 100,000
Kaca pada suhu kerja 1,000,000,000
Kaca pada suhu annealing 1,000,000,000,000
Golden sirup pada 20 C 10,000
Gliserin pada 20 C 830
Mercury pada 20 C 1.5
Minyak masak Pada 20 C 84
Pitch pada 15 C 1,000,000,000,000
Uap pada 100 C 0.013
Air pada 20 C 1.0
68satrio anom
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
25/30
Flow Technologi
Flow Meters
Mass Meter
- Memperkirakan mass flow rate berdasarkan persamaan ;
Qm = Qv x pdimana, Qm : Masa aliran rata-rata
Qv : rata-rata volume
69satrio anom
FLOW TECHNOLOGI
MASS VOLUMETRIC
CORIOLIS THERMAL NOMOVING MOVING
MAGS VORTE Turbine P D
THERMA Ultrason
HYBRID
VARIABLE AREA DIFF PRESSURE
ORIFICE ELBOW
ANNUBAR VENTURI
NOZZLE
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
26/30
P : Cairan density
- Terdiri dari 2 piranti :
Piranti pertama akan mengukur velocity dari fluida
Yang lainnya akan mengukur density fluida
Inputnya akan digabung dalam microprosesor, bersama dengan tambahan data,
untuk menghasilkan pembacaan mass flow rate.
DP Flowmeters
DP atau Head meters terdiri dari dua kompoen utama, yaitu primary device
dan secondary device
Primary Diletakkan pada pipa untuk menghambat flowOrifice, Venturi, Nozlzle, Pitot Static tube, elbow danwedge.
Secondary Mengukur Differential Flow.Menggunakan koefisien konversi yang sudah establisheddimana akantergantung dari type head meter yang digunakan , dan diameter dari pipa,
hasil pengukuran differntial pressure dapat diubah dalam bentuk volumerate.
70satrio anom
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
27/30
Primary Device of Head Meters
Orifices Plates
- Sangat Simple dan tidak mahal
- Constrict (Menekan) aliran fluida untuk menghasilkan differential pressure
yang melewati lubang plate.
- Menghasilkan High pressure (tekanan tinggi)pada bagian upstream dan (low
Pressure (tekanan rendah) pada sisi down steam.
- Besarnya Flow proposional dengan square dari flow velocity.
-
Secara umum Pressure Loss lebih besar bila dibanding dengan primarydevice yang lain.
- Kenaikan harga tidak significant dengan kenaikan ukuran pipa (salah satu
keuntungannya).
71satrio anom
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
28/30
Primary Devices of Head Meters
Jenis Jenis yang Lain
Venturi
Flow nozzel
72satrio anom
High Pressure Side Low Pressure Side
P1 P2
Crosssection
Area A1 FlowCross section
Area A2
Q (Actual) = C x A1x A
22 x ( P
1-P
2)
( A1
2 - A2
2 )
x
D
DHigh Pressure Low Pressure
d
D/2
NOZLE
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
29/30
Pitot Tube
Stagnation Pressure Sensing - measures a point velocity
Theoritical point velocity :
Untuk mendapatkan pengukuran flow rateyang akurat membutuhkan sebuahpitot transverse.
Piranti pengukur flow yang lain :
Anubar
Rotameter
Magnetic Flowmeter
Turbine Meter
Vortex Flowmeter
73satrio anom
P V
g
Pf
f
f
c
f
f
1 1
2
2
2 + =
Persamaan bernoulli untuk energibalance dalam kondisi tidakterkompresi, dan bukan fluida yangviscous
P1 P2
V1
( )V
g P P
f1
c f f
f
2 1
2
=
-
7/31/2019 1. Basic Instrument 2
30/30
Ultrasonic Flowmeter
Corriolis Flowmeter