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 timbangan(weigh 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 0

Universitas Sumatera Utara

Ketelitian kalibrasi dari transmitter level zat cair adalah ditunjukkan oleh

berikut ini :

NWhHAgF =−−= )(.ρ

dimana :

F = Gaya (N)

ρ = Kg/m3

g = Gravitasi (m/det2)

A = luas permukaan (m)

H = Level ketinggian air (cm)

h = Tinggi permukaan cairan (cm)

W = berat pelampung (Kg m/s2)

Universitas Sumatera Utara