Level Measurements

IJK & team Level Measurement

1

Level Measurement

In Jumanda [email protected]

0818 0205 4292

Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 2

Introduction

� Pengukuran level cairan diperlukan baik untuk keperluan

proses, maupun keperluan pengukuran volume/massa

cairan dalam tangki.

V = A . level

� Volume cairan dalam tangki ditentukan dengan hasil kali

antara pengukuran level cairan dengan luas penampang

permukaan tangki.


2

Metode Pengukuran Level

� Pengukuran level atau massa

cairan yang disimpan dalam

tangki dapat dilakukan secara

langsung atau tak langsung.

� Metode langsung:

� gelas duga (sight glass).

� floating

� Metode tak langsung:

� tekanan hidrostatik.



Metode

� Metode apungan (float method)

� Metode anjakan (displacement method)

� Metode tekanan

� Metode kapasitansi

� Metode radiasi (sinar gamma dan ultrasonik)

� Metode termal

� Metode ATG (Automatic Tank Gauge)

� Metode Tank Gauging


3


Metode apungan (Float Method)

� Prinsip

Metode apungan mengukur tinggi permukaan berdasar

prinsip gaya apung yang diberikan oleh cairan adalah

sebanding dengan tinggi permukaan cairan disekitarnya.

External Floating Roof Tanks


PontoonFloating

Roof

GaugeHatch

Deck

RoofSupports

SiphonDrain

DeckManhole

BleederVent Pontoon

Manhole

EmergencyDrain

ConventionalPan-typeFloating

Roof

GaugeHatch

RoofSupports

and TrussPosts

Truss Rod

DeckSump

CenterTruss Ring

Manhole

Water Drain

OptionalRoof Cover

Double-Deck

FloatingRoof

GaugeHatch

Manhole

OpenDrain

Manhole

EmergencyDrain

Deck

RoofSupport


4


Keunggulan dan Kelemahan

Float Method

Keunggulan: - sederhana.

- tidak peka terhadap perubahan densitas.

- baik digunakan untuk cairan jernih.

Kelemahan: - terbatas untuk cairan jernih.

- timbul masalah pada turbulensi cairan.

- bagian bergerak bisa mengalami korosi atau

menjadi tempat tumbuh mikroorganisme jika

dipakai pada industri makanan.


Penerapan Float Method

� Metode apungan diterapkan untuk tangki terbuka

dengan rentang pengukuran antara 75 mm dan 15 m.

� Suhu operasi maksimum adalah 260 oC dengan

ketidaktelitian 1% skala penuh.


5


Metode anjakan (Displacement Method)

� Prinsip

Metode anjakan mengukur tinggi

permukaan cairan didasarkan atas

kenyataan bahwa gaya apung pada

batang apung sebanding dengan tinggi

permukaan cairan di sekitarnya.


Metode anjakan (Displacement Method)

� Gaya yang bekerja pada batang apung adalah sama

dengan berat batang dikurangi gaya apung oleh cairan

di sekitarnya.

� Gaya neto sebesar,

gAhmgf ρ−=

dengan,f = gaya neto (N)m = massa batang (kg)g = gravitasi (9,81 m s-2)ρ = densitas cairan (kg m-3)A = luas penampang batang (m2)h = panjang batang yang berada

di dalam cairan


6



Displacement Method

Keunggulan: - mudah dipadukan dengan transduser,

potensiometer, atau sensor regangan untuk

dapat memberikan sinyal pengukuran.

Kelemahan: - turbulensi dapat menyebabkan batang apung

berputar-putar, sehingga menyulitkan pembacaan

- turbulensi dapat merusak batang apung.


PenerapanDisplacement Method

� Metode anjakan dapat digunakan untuk tangki terbuka

atau tertutup dengan rentang pengukuran berkisar

antara 0,15 dan 3,6 meter.

� Suhu operasi hingga 450 oC dengan ketidaktelitian 0,5%

skala penuh. Dengan pemilihan yang tepat, tipe ini dapat

dipakai untuk semua jenis cairan.

� Fluktuasi densitas atau tekanan dapat ditangani dengan

baik.

� Dapat digunakan untuk pengukuran suhu tinggi dan

tinggi bidang batas dua cairan.


7


Metode Tekanan

� Dalam metode ini tinggi permukaan ditentukan dengan

mengukur tekanan dengan berbagai cara.

1. Metode Pipa Gelembung (Bubble Tube Method)

2. Metode Tekanan Hidrostatik


Metode Pipa Gelembung

Prinsip

� Metode pipa gelembung mengukur tinggi permukaan

cairan didasarkan atas pengukuran tekanan udara atau

gas yang dialirkan ke dalam cairan sebagai akibat

melawan tekanan hidrostatik.

� Dengan jalan ini, tinggi permukaan dapat diukur tanpa

ada cairan yang masuk ke dalam pipa atau instrumen.


8


Bubble Tube Method

metode pipa gelembung detil ujung pipa gelembung

Bubbler System

� Penggunaan bubbler

system untuk mengukur

level, volume atau massa

cairan ini tidak cocok

untuk aplikasi custody

transfer.



9

1025 gal at

100°F

6250 lbs

1000 gal at 60°F

6250 lbs

975 gal at

20°F

6250 lbs

What about effect of pressure?

Large effect on lighter hydrocarbons (propane, butane,..), less as the oil gets heavier:

- Refined products,

- Mid-distillates

- Crude oil, fuel oil

Koreksi T pada Volume



Bubble Tube Method

Keunggulan: - dapat digunakan untuk cairan korosif atau

mengandung padatan.

- bisa digunakan pada berbagai suhu cairan.

Kelemahan: - tidak baik digunakan untuk cairan kental atau

untuk mengukur bidang batas dua cairan.

- dengan adanya gelembung gas, berarti bisa

membuat kontaminasi cairan yang diukur.

- piranti ini memerlukan perawatan serius.


10


PenerapanBubble Tube Method

� Metode pipa gelembung sesuai digunakan untuk tangki

terbuka dengan rentang pengukuran berkisar antara

0,25 dan 75 meter.

� Ketidaktelitian piranti ini biasanya sekitar 1-2% skala

penuh.

� Sangat bagus dipakai untuk cairan jernih.


Metode Tekanan Hidrostatic

� Tekanan Hidrostatik adalah tekanan akibat adanya cairan diatasnya.

� Tekanan hidrostatik merupakan fungsi dari densitas benda, gravitasidan tinggi cairan di atasnya:

dengan, p = tekanan hidrostatik (Pa)

ρ = densitas cairan (kg m-3)

h = tinggi cairan diatas titik pengukuran (m)

g = percepatan gravitasi (9,81 m s-2)

ghp ρ=


11


Metode Tekanan Hidrostatik

Pengukuran tinggi cairan pada tangki terbuka


Metode Tekanan Hidrostatik

Pengukuran tinggi cairan pada tangki tertutup

Span = xGL


12



Metode TekananHidrostatik

Keunggulan: - mudah diterapkan karena pressure gauge ba-

nyak tersedia di pasaran.

- sangat bagus digunakan untuk cairan jernih,

baik untuk cairan kental, dan cukup bagus un-

tuk cairan yang mengandung padatan.

Kelemahan: - hanya dengan penambahan diafragma atau

repeater yang dapat mengatasi penyumbatan.


Penerapan Metode Tekanan Hidrostatik

� Metode tekanan mampu mengukur tinggi permukaan

cairan dalam tangki terbuka (tekanan hidrostatik)

dengan rentang 50 mm hingga beberapa meter, dan

tangki tertutup (tekanan diferensial) dari 0,25 hingga

beberapa meter.

� Suhu operasi bisa mencapai 650 oC dengan

ketidaktelitian 0,1% span.


13


Metode Kapasitansi

� Prinsip

Metode kapasitansi di dasarkan atas nilai kapasitansi

antara dua keping penghantar atau antara keping

penghantar dan bejana yang dipengaruhi oleh tinggi

permukaan cairan.

b.) Keunggulan dan Kelemahan

Keunggulannya, sangat baik digunakan pada cairan

nonkonduktif dan sangat praktis digunakan.

Kelemahannya, banyak masalah jika digunakan untuk

mengukur bidang batas cairan konduktif dan berbusa.



Metode Kapasitansi

� Keunggulannya, sangat baik digunakan pada cairan

nonkonduktif dan sangat praktis digunakan.

� Kelemahannya, banyak masalah jika digunakan untuk

mengukur bidang batas cairan konduktif dan berbusa.


14


Penerapan Metode Kapasitansi

� Dapat digunakan untuk mengukur tinggi permukaan

cairan dalam tanki terbuka atau tertutup dengan rentang

pengukuran yang lebar.

� Suhu operasi dapat mencapai 1100 oC dengan ketelitian

1-2% skala penuh. Sesuai untuk cairan jernih.

� Dalam pemakaian terbatas dapat digunakan untuk

mengukur bidang batas dua cairan, cairan kental atau

berbusa.


Metode Radiasi

1. Metode Radiasi Sinar Gamma

2. Metode Radiasi Ultrasonik


15


Metode Radiasi Sinar Gamma

� Metode ini di dasarkan atas kenyataan intensitas sinar

gamma yang menembus cairan tergantung pada

ketebalan atau tinggi permukaan cairan.

� Hampir semua kondisi cairan (jernih, kental,

mengandung padatan, bidang batas) bahkan padatan,

dapat diukur dengan baik kecuali cairan berbusa.

� Kelemahannya perlu biaya tinggi dan harus ada lisensi

khusus pemakaian sinar radioaktif.

� Penerapannya baik pada tangki terbuka atau tertutup

dalam rentang pengukuran yang luas.


Metode Radiasi Ultrasonik

� Metode radiasi ultrasonik didasarkan atas efek gema

yang dipantulkan oleh permukaan cairan.

� Metode ini sangat handal, akurasinya baik, dan efek

korosi dan kontaminasinya dapat minimum.

� Kelemahannya adalah terganggu oleh adanya debu,

busa, pengembunan uap, dan relatif mahal.

� Metode ini dapat diterapkan dengan baik pada tangki

terbuka atau tertutup dalam rentang pengukuran yang

luas.

� Suhu operasi hingga 150 0C dengan ketidaktelitian 1%

skala penuh.


16

Metode Radiasi Ultrasonik


Tank Gauging

Manual gauging Tapes


17

Tank GaugingManual tank gauging – Innage (“dip”) Tape and Bob

Tank GaugingManual tank gauging – Ullage Gauge Bob and Tape

Reference

Point Reading

Gauging Tape

Gauging Hatch

Liquid Level

Bob Cut

Ullage

Datum Plate

Tank

Shell

Refe

rence H

eig

ht


18

Tank GaugingManual tank gauging – against official mark on the hatch

Tank Gauging

Manual tank gauging – crude oil

innage cut


19

Tank GaugingManual tank gauging – ullage (outtage) gauging

Tank GaugingManual tank gauging – Innage or Ullage?

� Innage method is preferred, and should be used for refined products, crude oil, and where practical.

- Not affected by movement of upper

reference gauge point

- Affected by tank bottom deformation

� Ullage method is needed where tank bottom cannot be reached, and for heavy, viscous liquids, and often for marine gauging onboard vessels.

- Affected by movement of upper reference

gauge point


20

Manual tank gauging –

Applying a thin layer of water finding paste ….

Determining Free Water Level

Bob Coatedwith Paste

Water Cut

Water Innage

Liquid Level

Gauge Hatch

Gauge Tape

Reference Point


21


Metode Lain

� Metode Termal� Metode ini didasarkan pada efek perubahan konduktivitas

termal.

� Metode ini mahal dan tidak populer dalam penerapan proses.

� Metode Resistansi� Metode ini berdasarkan atas efek konduktivitas cairan.

� Resistansi sebanding dengan tinggi permukaan cairan.

� Metode ini hanya dapat diterapkan pada cairan konduktif yang

tidak korosif sehingga pemakaiannya tidak terlalu luas dan

baik diterapkan untuk mendeteksi bidang batas antara cairan

konduktif dan nonkonduktif.

PerbandinganBeberapaMetode

SensorLimits of

ApplicationAccuracy Dynamics Advantages Disadvantages

f loat up to 1 m - - -can be used for switches-cannot be used with sticky

fluids which coat the float

displacement 0.3-3 m - - -good accuracy

-limited range

-cost of external mounting for

high pressures

dif ferential

pressure

essentially no

upper limit- -

-good accuracy

-large range

-applicable to slurries with

use of sealed lines

-assumes constant density

-sealed lines sensitive to

temperature

capacitance up to 30 m - -

-applicable for slurries

-level switch for many

difficult fluids

-affected by density variations



22


Thank You

Level Measurements

Documents

Transcript of Level Measurements