Instrumentation of Pressure Measurement

Dari pada pusing melihat carut marut keadaan sekarang ini lebih baik Wong Ndeso ini mengulang kaji ilmu pasti dan ini bukan ilmu multi tafsir. Dan ini dipastikan tidak akan membuat kegaduhan kegaduhan yang telah terjadi akibat multi tafsir ,,,tersebut hahaha. Tapi sebagai warga negara yang baik, kita juga harus melek politik dong itu baru anak zaman now. 

Instrumentasi industri  merupakan hal yang penting dalam automasi sebuah industri. Dengan adanya instrumentasi ini maka akan memudahkan manusia untuk mengukur besaran fisik tanpa menyentuh langsung ke objek yang diukur. Salah satu pengukuran yang dilakukan menggunakan alat intrumentasi industri adalah pengukuran tekanan.

Gambar 1. Pressure Gauge

Tekanan merupakan gaya yang bekerja pada suatu bidang per satuan luas bidang atau Gaya (F) yang terdistribusi pada suatu permukaan (A). Sauan internasional (SI) tekanan adalah pascal (Pa). Satuan ini sesuai dengan nama penemu nya yaitu seorang ilmuan Prancis yang bernama Blaise Pascal. Secara matematis tekanan dapat dinyatakan dalam persamaan di bawah ini :

P = F/A 

Keterangan :

P = Tekanan (Pa / N/m2)

F = Gaya Tekanan (N)

A = Luas bidang tekan (m2)

Selain itu tekanan yang di timbulkan oleh fluida diam, maka disebut tekanan hidrostatik. Tekanan hidrostatik adalah tekanan yang terjadi dibawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Pengukuran tekanan pada sebuah titik didalam sebuah cairan dapat dinyatakan dengan persamaan dibawah ini :

P=F/A = h.w

 

Keterangan :

h = Jarak dari permukaan ke titik P

w = Berat Cairan

Dari tekanan fluida, jarak dan density  yang diketahui maka akan dapat menentukan ketinggian atau level fluida tersebut dengan persamaan di bawah ini :

h = P/ρg

Keterangan :
h = Jarak dari permukaan ke titik P

P = Tekanan

ρ = Density

g =  Percepatan Gravitasi

Dalam dunia industri kita banyak mengenal satuan tekanan antara lain Psi, mmHg, inHg, inH2O, Kpa, Bar, dan atm. Untuk memudahkan kita, di bawah ini merupakan konversi satuan tekanan.

1 Psi  = 51,714  mmHg = 2,0359 inHg = 27,680 inH2O = 6,8946 kPa

1 Bar = 14,504 Psi

1 Atm = 14,696 Psi

Sedangkan untuk jenis pengukuran tekanan terbagi menjadi 5 yaitu Gauge, Absolut, Diferensial, Compound, dan Vacum. 

Setelah membahas basik dari pengukuran tekanan, selanjutnya kita akan membahas tentang sensor untuk pengukuran tekanan itu sendiri. Secara umum sensor tekanan terdiri dari 4 type yaitu antara lain sebagai berikut :
a. Shaped Bourdon Tube
b. Helical Bourdon Tube
c. Diaphragm
d. Bellows

Besok kita lnjutkan dengan karakteristik statis sensor.

 Sumber:

• tatangsma.  Pengertian Tekanan dan Rumusnya. http://tatangsma.com/2015/03/pengertian-tekanan-dan-rumusnya.html
• melanie. Tekanan. http://melanie-fisika13.blogspot.co.id/2012/01/tekanan.html
• Lestari P.D, Instrumentasi Industri I. Universitas Sultan Syarif Kasim Riau. 2008

Read More

Calibration of Level Transmitter DP

Kalibrasi merupakan suatu tindakan yang dilakukan untuk mengatur keluaran atau indikasi transmitter sehingga sesuai dengan parameter yang diukur (flow, temperature, pressure, dan lain lain). Tindakan kalibrasi ini dilakukan pada transmitter yang masih baru, hasil pengukuran transmitter tidak sesuai dengan actual, terkena benturan yang mengakibatkan perubahan kalibrasi, atau jam operasinya sudah tecapai. Pada umum nya alat yang digunakan untuk kalibrasi transmitter adalah Hart Communicator yang bisa dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Hart Communicator

(Sumber :http://www.techrentals.com.au/products_detail.asp?ID=%2010421&productcode=EME,475)

Kali ini akan dibahas tentang perhitungan kalibrasi pada level transmitter DP, dimana ada 6 cara perhitungan kalibrasi sesuai dengan penempatan transmitter pada sebuah bejana.

1. Tangki terbuka

.Gambar 2. Level transmitter DP pada tangki terbuka

Diketahui:
Jika tinggi sebuah X adalah 10 meter dan dalam tangki terdapat cairan yang memiliki densiti sebesar 0,85 g/cm3 berapakah range kalibrasi pada transmitter tersebut ? 

  SG    = 0,85 g/cm3 / 1 g/cm3 
           = 0,85
                        Min range  = SG x h + P0
                                           = 0,85 x 0 m + 0

                                           = 0 mH2O
                        Max range  = SG x h + P0 
                                           = 0,85 x 10 m + 0
                                           =  8,5 mH2O 

Range  = 0 ~ 8,5 mH2O

2. Tangki terbuka dengan zero supression

 Gambar 3.  Level transmitter DP pada tangki terbuka dengan zero supression

Diketahui :

Jika tinggi sebuah H adalah 3,5 meter dan tinggi Z adalah 1,5 meter, di dalam tangki terdapat cairan yang memiliki densiti sebesar 1 g/cm3 berapakah range kalibrasi pada transmitter tersebut ? 

 SG    = 1 g/cm3 / 1 g/cm3 = 1                 
           Min range  = SG x Z + P0
                              = 1 x 1,5 m + 0
                              = 1,5 mH2O 
           Max range  = (SG x Z) + (SG x H)
                              = (1 x 1,5) + (1 x 3,5)
                              = 1,5 + 3,5
                              = 5 mH2O

Range 1,5 - 5  mH2O 
                             

3. Tangki tertutup dry leg

 Gambar 4.  Level transmitter DP pada tangki tertutup dry leg

Diketahui:

Jika tinggi sebuah X adalah 5 meter yang didalamnya terdapat cairan yang memiliki densiti sebesar 1 g/cm3, berapakah range kalibrasi pada transmitter ?

 SG  = 1 g/cm3 / 1 g/cm3 = 1

         Min range  = SG x h

                            = 1 x 0 m

                            = 0 mH2O 

        Max range   = SG x h

                            = 1 x 5 m

                            = 5 mH2O 
 Range  = 0 ~ 5 mH2O

4. Tangki tertutup wet leg dengan zero elevation

 Gambar 4.  Level transmitter DP pada tangki tertutup

wet leg dengan zero elevation

Diketahui :

Jika tinggi sebuah X adalah 2 meter dan tinggi H adalah 2,5 meter, didalam tangki terdapat cairan yang memiliki densiti sebesar 1 g/cm3, berapakah range kalibrasi pada trasmitter tersebut ? 

SG  = 1 g/cm3 / 1 g/cm3 = 1

       Min range  = - 1 x (2,5-0)

                          = - 1 x 2,5 m

                          = - 2,5 mH2O

       Max range  = -1 x (2,5-2)

                          = -1 x 0,5 m

                          = -0,5 mH2O

Range  = -2,5 ~ -0,5 mH2O

5.  Tangki tertutup wet leg dengan zero elevation direct mount

 Gambar 5.  Level transmitter DP pada tangki tertutup

wet leg dengan zero elevation direct mount

Diketahui:

Jika tinggi sebuah X1 adalah 0,5 mete, X2 adalah 2 meter dan tinggi H adalah 3 meter, didalam tangki terdapat cairan yang memiliki densiti sebesar 1 g/cm3, berapakah range kalibrasi pada transmitter tersebut ?

SG  = 1 g/cm3 / 1 g/cm3 = 1

       Min range  = PHigh - PLow

                          = (SG x X1) – (SG x H)

                          = (1 x 0,5 ) – (1 x 3) 

                          = 0,5 - 3

                          = - 2,5 mH2O  

       Max range  = PHigh - PLow

                          = [(SGxX1)+(SGxX2)] – (SGxH)

                          = [(1x0,5)+(1x2) – (1x3)

                          = 2,5 - 3

                          = -0,5 mH2O  

Range  = -2,5 ~ -0,5 mH2O

6. Tangki tertutup wet leg dengan zero elevation remote mount

Gambar 5.  Level transmitter DP pada tangki tertutup

wet leg dengan zero elevation remote mount

Diketahui :
Jika tinggi sebuah X1 adalah 1 meter, X2 adalah 3 meter dan tinggi H adalah 4,5 meter, didalam tangki terdapat cairin yang memiliki densiti 1 g/cm3, berapakah range kalibrasi pada transmitter tersebut?

SG  = 1 g/cm3 / 1 g/cm3 = 1

       Min range  = PHigh - PLow

                          = (SG x X1) – (SG x H)

                          = (1 x 1 ) – (1 x 4,5) 

                          = 1 -4,5

                          = - 3,5 mH2O  

       Max range  = PHigh - PLow

                          = [(SGxX1)+(SGxX2)] – (SGxH)

                          = [(1x1)+(1x2) – (1x4,5)

                          = 4 - 4,5

                          = -0,5 mH2O  

Range  = -3,5 ~ -0,5 mH2O

 

Sumber :

• Lestari P.D, Instrumentasi Industri I. Universitas Sultan Syarif Kasim Riau. 2008
• Febrianto D, Basic Fundamental Transmitters. PT Indah Kiat Pulp and Paper. n.d 
• Wikipedia, Kalibrasi. http://id.wikipedia.org/wiki/Kalibrasi. n.d (Di akses : 08-01-2015)

Read More

Level Transmitter

Pengukuran level fluida merupakan suatu pengukuran yang sering dijumpai pada industri, baik pada bejana terbuka maupun tertutup. Jenis-jenis pengukuran level berhubungan dengan 3 besaran yaitu massa jenis, volume, dan massa. Dasar pengukuran level, dimana massa adalah massa jenis berbanding lurus dengan volume.

Level transmitter adalah  suatu alat yang digunakan untuk mengukur ketinggian suatu fluida berdasarkan tekanan hydrostatis atau bahan solid (chip kayu, tepung, pasir, dan lain-lain). Pengukuran tekanan hydrostatis adalah gaya desak yang disebabkan oleh air  dalam kolom diatas titik referensi. 

Gambar 1. Level Transmitter

(Sumber :http://www.tradekorea.com/products/productDetail.do?productno=229210)

Ada beberapa metode, jenis alat atau type sensor yang dapat digunakan dalam pengukuran level diantaranya differential pressure, ultrasonic, radar, kapasitif, konduktif, radioaktif, pelampung dengan potensio variabel displacement dan lain-lain. Umumnya satuan yang digunakan pada level transmitter adalah persen (%) (0%=4 mA dan 100%=20 mA).

Densiti :                                               

ρ  = Massa/Volume

   = m/v  = Kg/m3, g/cm3,  

Spesifik Grafiti :

SG       = ρ objek/ρ water,  ρ water  = 1 g/cm3

P   = SG x h + P0,  SG   = Spesifik grafiti    h    = Tinggi, m                   
P    = Tekanan, KPa

 
Aplikasi dalam mengukur tinggi cairan (Tekanan Hydrostatik) adalah sebagai berikut :

1.  Tangki Terbuka (Atmospheric vessels)
     Level transmitter yang digunakan pada umumnya adalah Transmitter dengan menggunakan sensor tekanan (Differential pressure transmitter) dan densitas pada cairan dapat berpengaruh dalam metode ini.

Gambar 2. Differential pressure transmitter dengan tangki terbuka

       P  = SG x h + P0           

           SG   = Spesifik grafiti

         h  = Tinggi, m

         P  = Tekanan, KPa

2. Tangki Tertutup (Pressurized vessels)

    Tangki yang tertutup didalamnya terdapat uap/gas yang terjebak diatas cairan. Tekanan uap/gas ini terkadang memiliki tekanan yang lebih dari pada cairan yang akan diukur levelnya, tentu hal ini akan mengakibatkan pengukuran over range atau tidak akurat dan tekanan uap/gas ini harusdi kopensasi.

Oleh karena itu dibutuhkan three valve manifold, untuk membantu kompensasi tekanan uap/gas tersebut didalam tangki. Perangkat ini teridiri dari 3 katup, katup sisi high, katup sisi low dan katup penyama (equalizing).

                                              

Gambar 3. Three valve manifold

 Cara mengoprasikan 3 Valve manifold saat kalibrasi transmitter adalah sebagai berikut :

• Semua valve harus dalam kondisi tertutup
• Buka valve Tengah (equalizing) ini untuk memastikan tekanan pada kedua sisi sama atau differential pressure = 0
• Buka valve baguan kiri (H) secara perlahhan agar dapat mengukur tekanan air dalam tangki
• Tutup valve tengah, hal ini untuk menutup tekanan pada dua sisi
• Buka valve kanan (L) agar tekanan uap dapat diukur
• Alat telah siap untuk proses pengukuran

Pada pengukuran level tangki tertutup terbagi dua type, antara lain sebagai berikut :

A.  Tangki tertutup dengan system dry leg

     Jika fase gas terkondensasi maka kondensat akan terbentuk didalam pipa low impulse line dan memberikan tekanan pada sensor sisi low yang berpengaruh terhadap pengukuran. untuk menghindari hal ini maka perlu dipasang sebuah pot dibawah yang fungsinya untuk menampung cairan kondensat tadi dan hal ini memerluka pemeliharaan yang sering.

 Gambar 4. Tangki tertutup dengan system dry leg

        P  = SG x h          

           SG   = Spesifik grafiti

         h  = Tinggi, m

         P  = Tekanan, KPa

      Pgas  = p posisi low

B.   Tangki tertutup dengan system wet leg

      Efek dari tekanan gas (Pgas) dapat dihilangkan dan hanya tekanan hidrostatik cairan saja yang diukur oleh sensor (H) DP, hal ini karena jalur impulse tekanan rendah ( L) pada DP transmitter terhubung langsung ke fasa gas diatas tinggi cairan. Sistem wet leg adalah pada impulse line bagian (L) DP dipenuhi dengan cairan , cairan biasanya sama dengan cairan proses. Bagian atas dari jalur impilse tekanan rendah (L) terdapat tangki kecil yang fungsinya utnuk menangkap uap dan mempertahankan tekanan hidrostatis yang konstant pada sisi (L) DP. Tekanan yang konstan ini dengan mudah dapat dikompensasi untuk dikalibrasi dan pengukuran yang lebih akurat.

Gambar 5. Tangki tertutup dengan system wet leg

                               

 

              P  = SG x h         

           SG   = Spesifik grafiti,

         h  = Tinggi, m

         P  = Tekanan, KPa

      Pgas  =  p posisi low

3.  Sistem Tekanan Udara (Bubbler)

    Sistem Bubler dapat digunakan untuk mengukur ketinggian cairan suatu kolam/basin dan tangki tertutup/terbuka. Sebuah pipa bubbler dicelupkan kebagian bawah dari kolam yang akan diukur tinggi cairannya. uadara akan masuk kedalam pipa kearah bawah dan terlepas bebeas diujung pipa bubbler, apabila level cairan mulai naik maka udara bebas tadi seperti tersumbat dan terjasi tekanan balik kearah transmitter dan tekanan udara ini sebanding sama dengan tekanan hidrostatik cairan. semakin tinggi cairan semakin tinggi tekanan balik (back pressure) dalam pipa bubbler dengan catatan nilai densitas cairan dan supplay udara konstan.

Gambar 6. Sistem Tekanan Udara (Bubbler)

             P  = SG x h           

          SG   = Spesifik grafiti

         h  = Tinggi, m

         P  = Tekanan, KPa

Sumber :

• Lestari P.D, Instrumentasi Industri I. Universitas Sultan Syarif Kasim Riau. 2008
• Febrianto D, Basic Fundamental Transmitters. PT Indah Kiat Pulp and Paper. n.d

     

Read More