1. basic instrument 2

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


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


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


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


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


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


7/30

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


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


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


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


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


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


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


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)


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


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?


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


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


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:


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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

=


30/30

Ultrasonic Flowmeter

Corriolis Flowmeter

1. basic instrument 2

Documents