The Tubular Gauge Glass
Pengukuran Level
Pengukuran level cairan merupakn pengukuran yang mempunyai
tujuan untuk mengetahui ketinggian level cairan pada suatu titik
atau pada range tertentu. I. Pengukuran Level Kontinyu dan Titik
(Point)Pengukuran level dibagi menjadi dua bentuk, yaitu level
kontinyu dan level titik (point). Pengukuran level kontinyu
merupakan pengukuran level untuk mengetahui level dari cairan pada
rentang (range) tertentu, sedangkan pengukuran level titik
merupakan pengukuran level untuk mengetahui level pada titik
tertentu dipasangnya sensor. Pemilihannya tergantung atas fungsi
yang diperlukan dalam pengukuran.
Beberapa sistem mungkin menggunakan pengukuran kontinyu dan
titik (point) pada sistem yang sama (misalnya pada tangki atau
vessel), dan ini sangat tergantung pada keperluan/ kekritisan
pengukurannya. Dan sistem pengukuran titik biasanya dirancang
sebagai back up pada sistem pengukuran secara kontinyu, yaitu
diwujudkan untuk system alarm atau shutdown.I.1. Pengukuran Level
Titik (Point)Pengukuran level titik adalah pengukuran level secara
diskrit pada titik tertentu dalam sistem. Sebagai contoh, alarm
level rendah dan alarm level tinggi terpicu jika level dalam tangki
mengalami tinggi yang berlebihan atau rendah yang berlebihan.
Demikian juga untuk system shutdownnya, dengan menggunakan
pengukuran level titik digunakan untuk menghentikan/
men-shutdown-kan suatu system. Pengukuran level titik dapat juga
digunakan pada sistem kendali/ kontrol on/off atau kontrol batch.
Oleh karena itu fungsi dari pengukuran level titik adalah digunakan
untuk input system alarm dan shutdown, switching on/off dan
indikasi level titik (point).
I.2. Pengukuran Level Kontinyu
Pengukuran level kontinyu memberikan pengukuran level secara
kontinyu (analog) dalam sistem. Sebuah sensor konstan digunakan
untuk mengukur level. Pada saat level naik atau turun, sensor akan
merasakan perubahan level ini dan menghasilkan output yang
sebanding dengan perubahan level tersebut. Dan sinyal outputnya
biasanya dalam bentuk bentuk sinyal standard 3-15 psi atau 4 - 20
mA dc. Tipe pengukuran ini sangat tepat digunakan untuk sistem
pengendalian loop tertutup (closed loop), dan dimana pengukuran
level dalam rentang (range) tertentu diperlukan.II. Pengukuran
Level Cara Lengsung dengan Cara Tidak Langsung (Inferential)
Pengukuran secara langsung dimana instrumennya berkontak secara
langsung dengan elemen sensor, dan sebuah gerakan level diukur
secara langsung oleh instrumen. Sebagai contoh pengukuran level
secara langsung adalah sistem pengukuran level dengan pelampung.
Dalam sistem ini pelampung akan mengapung dibagian atas cairan
dalam vesel. Pelampung diikat oleh kabel atau benang, dan diujung
yang lain diikat dengan jarum penunjuk. Perubahan level akan
ditunjukkan oleh skala disebelah luar.
Pengukuran level tidak langsung/ inferensial adalah pengukuran
level menggunakan media. Sebuah tranduser digunakan untuk
mentransfer pengukuran level ke instrumen penunjuk. Contoh
pengukuran level secara inferensial ialah differential pressure
level transmitter. Pengukuran level diwakili oleh perubahan beda
tekanan dalam sistem. Transmiter dengan pada sisi tekanan tinggi
dihubungkan pada bagian bawah tangki dan transmiter sisi tekanan
rendah dihubungkan ke atmostphir. Kenaikan level akan menaikkan
tekanan bagian bawah dari tangki, dan akibatnya akan menaikkan
output transmiter.
III. PENGUKURAN LEVEL TITIK (POINT)Beberapa pengukuran level
titik (point) adalah sebagai berikut :
1. Switch Pelampung2. Pelat Kapasitansi
3. Switch Konduktansi4. Pedal Rotasi
5. Swich Level Magnet3.1. Switch Pelampung
Switch pelampung dapat beraneka bentuk (seperti yang telihat
pada Gambar 1) dan semuanya mempunyai prinsip kerja yang sama,
ketika level yang diukur lebih rendah dari pelampung maka switch
akan menggantung secara vertikal dan ketika level naik maka switch
akan menyebabkan pelampung akan terdorong secara vertikal sehingga
akan merubah keadaan didalam switch, dan pada dasarnya perubahan
level akan berfungsi untuk merubah posisi switchnya seperti yang
terlihat pada Gambar 2. Dan untuk contoh rangkaiannya dapat dilihat
pada Gambar 3.
Gambar 1. Contoh Level Switch tipe switch Pelampung
Gambar 3. Contoh Rangkaian Level Switch3.2. Kapasitansi
Sebuah kapasitor terdiri dari dua pelat sederhana, dipisahkan
oleh jarak, dengan sebuah isolasi diantara kedua pelat dan dikenal
mempunyai konstanta dielektrik. Dielektrik biasanya mempunyai dua
nilai yang berbeda, pertama ketika tidak ada level diantara kedua
pelat, maka hanya udara saja, dan yang kedua ketika pelat tertutup
oleh cairan karena kenaikan dari level cairan.
Alat ukur mungkin terdiri dari probe yang berada didalam tangki
atau vesel yang beraksi sebagai salah satu pelat kapasitor dan
dinding vesel beraksi sebagai pelat yang lain. Dalam banyak hal,
mungkin ada dua probe yang terpisah.
Kelemahan switch level tipe kapasitif adalah adanya variasi
kapasitansi yang besar yang disebabkan oleh berubah-ubahnya
kontanta dielektrik yang diukur. Untuk menghindari masalah ini,
maka cairan yang diukur harus mempunyai komposisi yang seragam.
Keunggulannya ialah tidak ada bagian yang bergerak, dan probo
dapat didesain untuk pemakaian temperatur tinggi, tekanan tinggi
dan kondisi korosif.
3.3. Konduktansi
Probe konduktan adalah alat ukur level titik (point) yang
digunakan untuk rangkaian terbuka atau tertutup, yang dapat
digunakan untuk memberi peringatan kepada operator pada saat level
menunjukkan level rendah atau level tinggi. Dua elektrode tercelup
didalam vesel. Jika cairan yang koduktif tersebut menutup kedua
elektrode, maka rangkaian akan menutup; jika level turun dibawah
salah satu elektrode, maka rangkaian akan membuka. Cairan dalam hal
ini beraksi seperti kontak switch. Ada catatan bahwa cairan yang
diukur harus mampu menghantarkan arus listrik beberapa mA.
Gambar 4. Pengukuran Level dengan Konduktansi3.4. Pedal
Rotasi
Alat ukur pedal rotasi biasanya digunakan sebagai switch level
rendah atau switch level tinggi kemudian dihubungkan ke alarm atau
untuk kontrol level zat padat. Pedal dapat terbuat dari tiga atau
empat pelat datar atau pedal fleksibel, atau mungkin dari pedal
kawat, seperti pada Gambar 5. Sebuah motor kecil memutar pedal;
ketika level zat padat naik menutupi pedal, pedal berhenti
berputar. Karena ada kenaikan torsi disepanjang batang dari motor
ke pedal. Torsi ini akan menyebabkan arus yang lebih tinggi
mengalir pada motor dan arus yang lebih tinggi tersebut akan
digunakan untuk mengubah posisi switch.Akurasi relatif tinggi,
keuntungan lain ialah biaya rendah dan dapat digunakan pada periode
waktu yang lama. Kelemahannya ialah tidak bisa berfungsi dengan
baik untuk temperatur dan tekanan tinggi dan lingkungan yang
korosi. Kondisi yang korosif dan kotor maka pedal tidak bisa
berputar, sehingga menyebabkan sinyal palsu.
Gambar 5. Detektor Pedal Rotasi
3.5. Switch Level Magnet
Switch level magnet adalah variasi dari level pelampung yang
menggunakan magnet permanen didalamnya dengan switch yang peka
dengan magnet. Keuntungan dari alat ini adalah anda dapat
mendeteksi lebih dari satu kondisi level, kombinasi switch dan
pelampung lebih dari satu dapat digunakan pada asembli yang sama,
bentuk dari switch level magnet dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Switch Level MagnetIV. PENGUKURAN LEVEL KONTINYU4.1.
Pengukuran Level dengan Gelas Penduga (Sight Glass)Gelas penduga
(Sight glass) merupakan alat indicator level yang sangat sederhana
dan murah. Gelas penduga dapat digunakan untuk bejana (vessel)
terbuka atau tertutup.
Pada Gambar 7 adalah contoh dari gelas penduga dan secara
skematik dapat dilihat pada Gambar 8, dengan bagian bawah
dipasangkan ke bagian paling bawah level yang akan diamati,
sedangkan bagian atas terbuka ke atmosfer apabila dipasangkan untuk
bejana terbuka atau dipasangkan/ disambungkan ke bagian atas bejana
apabila digunakan untuk tangki tertutup.
Gambar 7. Contoh Gelas Penduga (Sight Glass)Pada gelas penduga
biasanya terdapat valve dibagian bawah (blow down valve) yang
digunakan untuk membuang kotoran yang terdapat pada gelas penduga
tersebut. Secara umum gelas penduga (sight glass) terdiri dari:
Sebuah tabung gelas silinder Fitting yang digunakan untuk
memegang gelas tersebut. Kelengkapan-kelengkapan: valve-valve, blow
down valve. Skala pengukuran untuk menunjukkan ketinggian level
pengukuran.
Gambar 8. Skematik Gelas Penduga (Sight Glass)4.1.a. Fungsi
Bagian-Bagian Gelas Penduga
Bagian-bagian dari gelas penduga mempunyai fungsi sbb:
Gelas merupakan tabung transparan silinder yang dibuat dari
bermacam-macam material transparan bergantung pada aplikasinya.
Jika diaplikasikan pada bejana tekanan tinggi harus tersedia
pelindung/ penutup. Valve Isolasi (Isolation Valve) digunakan untuk
mengisolasi bejana apabila dilakukan pelepasan gelas penduga pada
saat bejana dalam kondisi operasi. Blow-down valve digunakan pada
saat dilakukan proses pembuangan kotoran yang ada pada gelas
penduga. Dengan membuka blow down valve maka akan dapat membuang
endapan-endapan atau kotoran dalam gelas.penduga. Skala biasanya
menempel pada gelas penduga yang akan menunjukkan level cairan dari
bejana tersebut. 4.1.b. Instalasi Gelas PendugaGelas penduga dapat
diinstalasi untuk bejana atau tangki terbuka (Gambar 9) ataupun
tertutup (Gambar 10).
Gambar 9. Instalasi pada Tangki Terbuka
Gambar 10. Instalasi pada Tangki TertutupJika level yang akan
ditinjau melebihi panjang dari gelas penduga, maka dapat dilakukan
pemasangan membentuk overlap seperti pada Gambar 11.
Gambar 11. Pemasangan Multi gelas penduga4.1.c. Instalasi Gelas
Penduga pada Boiler
Boiler merupakan peralatan yang digunakan untuk membuat uap
(steam). Boiler selalu mempunyai gelas penduga untuk melihat level
air dalam bejananya, yang berfungsi untuk meyakinkan operator bahwa
boiler masih beroperasi pada kondisi normal. Level dalam bejana
harus cukup supaya mencegah terjadinya overheating dan apabila
kekurangan air juga akan menyebabkan produksi steam akan
kurang.
Pada boiler blow down harus dilakukan setiap hari untuk
menghindari kebutuan pada pipanya dan untuk membuang kotoran yang
ada. Instalasi dari gelas penduga pada boiler dapat dilihat pada
Gambar 12.
Selama boiler kondisi normal operasi pembacaan level digelas
penduga akan mempunyai kesalahan (error) apabila dibandingkan
dengan level nyata, dan yang terjadi penunjukan level pada gelas
penduga biasanya lebih rendah dari level nyata pada boiler drum,
hal ini karena air dalam gelas penduga mempunyai temperature lebih
rendah dibandingkan dengan temperature dalam boiler drum.
Gambar 12. Instalasi Gelas Penduga pada Boiler
4.1.d. Gelas Penduga Tekanan TinggiGelas penduga berbentuk
silinder tidak direkomendari untuk tekanan diatas 2800 kPa. Untuk
tekanan lebih tinggi digunakan gelas penduka tipe flat, dengan
pemasangan seperti pada Gambar 13.Gambar 13. Instalasi Gelas
Penduga pada Tekanan tinggi.Disamping pengukuran dengan sight glass
yang konvensional yang sudah dibicarakan, sight glass dapat juga
berupa indikator yang digerakkan dengan menggunakan magnet yang
diletakkan pada pelampung yang terletak dalam tabung , seperti pada
Gambar 14. Dengan metode ini pengukuran lebih jelas karena
indikatornya selalu bersih, tidak seperti sight glass yang
konvensional.
Gambar 14. Magnetic Liquid Level Gauge
4.2. Pengukuran Level Tipe Pelampung (Floater)Pengukur level
cairan tipe pelampung silinder digunakan untuk vesel yang terbuka.
Alat ukur ini terdiri dari sebuah pelampung yang berada diatas
cairan, sebuah tali (tape), sebuah pulley dan pemberat penghitung
yang terpasang diujung tali, seperti ditunjukkan pada Gambar 15.
Sangat sering, alat ukur ini mempunyai skala indikasi vertikal yang
dipasang disebelah luar dinding tangki dan pembeat penghitung
beralsi sebagai indikator level. Pemberat penghitung akan
mempertahankan tegangan tali ketika pelampung naik maupun
turun.
Gambar 15. Alat Ukur Pelampung dan Indikator Level
Pelampung hanya sebagian saja yang tercelup didalam cairan. Masa
pemberat penghitung disetel untuk memepertahankan pelampung
tercelup pada setengahnya saja sehingga diperoleh gaya apung
(buoyancy) maksimum. Tipe pelampung jenis ini disebut tipe
perubahan (displacement) konstan.Pada Gambar 16 adalah alat ukur
level dengan indikator yang digerakkan oleh pelampung yang dapat
digunakan untuk tangki bertekanan. Sebuah alat bacaan dipasang pada
bagian atas tangki. Pegas spiral datar dipasang pada pulley dan
juga pada pemberat penghitung untuk mempertahankan agar tensi tali
konstan.
Sistem gear diletakkan diantara tali dan alat penghitung. Skala
penghitung dibungkus dalam pengukur ketinggian sehingga tidak ada
tekanan yang keluar dari tangki.
Flow rate yang tinggi dapat menyebabkan turbulensi permukaan
cairan, dan akan mempengaruhi posisi pelampung. Untuk mengatasi hal
ini, pelampung diselubungi oleh stilling well (tabung penyelubung),
yang bisa terletak disebelah dalam atau disebelah luar tangki.
Gambar 16. Alat Ukur Level Tipe Pelampung dan Tali untuk Tangki
Bertekanan4.3. Pengukuran Level dengan Displacer
Pengukuran level dengan menggunakan displacer merupakan salah
satu contoh pengukuran level tidak langsung karena pada pengukuran
ini yang diukur adalah perubahan berat benda yang setara dengan
perubahan level. Dan dalam masa sekarang banyak digunakan
pengukuran level secara tidak langsung, seperti pengukuran level
dengan menggunakan differential pressure, ultrasonic, radioaktif,
dll.Pengukuran level dengan displacer menggunakan prinsip Hukum
Archimedes, yaitu: Benda yang tercelup dalam zat cair (Fw) akan
mempunyai daya dorong keatas sebesar zat cair yang dipindahkannya
(FB), seperti pada Gambar 17.
Gambar 17. Prinsip Hukum ArchimedesContoh 1:
Sebuah silinder tegak mempunyai diameter 10 cm, panjang 30 cm,
dan massa 2 kg. Jika silinder tersebut dicelupkan, berapa panjang
silinder yang tercelup dalam air?
Penyelesaian:
Gaya ke bawah dari silinder adalah:
Massa air yang dipindahkan akan sama dengan massa dari silinder
tegaknya. Oleh karena itu gaya dari silinder adalah:
F = massa x percepatan gravitasi
F=
=19,62 N
Apabila dalam kondisi setimbang maka, gaya ke bawah = gaya ke
atas, sehingga gaya keatasnya juga sebesar = 19,62 N. Gaya tersebut
adalah:
F = Volume * density air * percepatan gravitasi
F=
sehingga:
V=
=
=0.002 m3Volume tersebut merupakan volume silinder yang tercelup
dalam air. Dengan menggunakan perhitungan volume silinder:
V = (/4)* (diameter)2 * tinggi
V=0.7854d2hSehingga:
h=
=
=0,255 m
=25,5 cmSehingga jika diaplikasikan silinder tersebut akan
tercelip sepanjang 25,5 cm. Contoh 2:Fig03.tif
Gambar 18. Daya dorong benda yang tercelum dalam cairanSebuah
silinder tegak (displacer) mempunyai luas A, panjang h tercelup
semuanya kedalam cairan yang mempunyai density ( seperti terlihat
pada Gambar 18. Berapa daya dorong ke atas dari benda yang tercelup
tersebut?
Penyelesaian:Jika density dari fluida adalah (, dan luas dari
silinder adalah A, maka tekanan dari atas silinder adalah:
P1=(gh1Sehingga gaya kebawahnya adalah:
F1=P1A
=(gh1ATekanan keatas dari bawah silinder adalah:
P2=(gh2Sehingga gaya keatasnya adalah:
F2=P2A
=(gh2AGaya total pada silinder adalah:
FB=F2 F1
=(gA (h2 - h1)
=(gAh, dimana h adalah tinggi silinder.
=(gV, dimana V adalah volume silinder & (V adalah massa dari
liquid yang mendorong keatas.Contoh dari pemasangan displacer
dilapangan dapat dilihat pada Gambar 19.
Gambar 19. Displacer
4.4. Pengukuran Level dengan Perbedaan Tekanan (Differential
Pressure)Pengukuran level dengan menggunakan perbedaan tekanan
(differential pressure) adalah menggunakan prinsip tekanan
hidrostatis. Tekanan Hidrostatis adalah tekanan dari cairan
berdasarkan pada berat jenis cairan, dan ketinggian cairan di atas
point pengukuran. Hal ini dapat digambarkan dengan rumus:
P = ( x g x h
dimana:P = Tekanan Hidrostatis
( = Density Cairan
g = Konstanta percepatan gravitasi
h = Ketinggian cairan diatas point pengukuran
Catatan: Specific Gravity (SG) dapat menggantikan ( jika
dibandingkan terhadap density air. Sehingga menghasilkan rumus
sbb:
P = S.G. x g x h
Gambar 20. Tekanan HidrostatisTransmitter Tekanan Differential
(Differential Pressure (d/p))Transmitter (d/p) Tekanan Differential
adalah instrument yang digunakan untuk mengukur level dalam suatu
tempat, tangki dsb dan mengirimkan (men-transmite) signal tersebut
pada jarak yang cukup jauh sesuai dengan standart signal yang
digunakannya. Pengukuran level dengan d/p adalah pengukuran secara
tidak langsung karena perubahan level direpresentasikan dengan
perubahan perbedaan tekanan.
Tekanan Differential Tekanan differential adalah perbedaan
antara tekanan tinggi dan tekanan rendah dalam sistem pengukuran
tekanan differential. Hal ini dapat digambarkan dengan rumus
dibawah ini:
Tekanan Differential (d/p) = Tekanan Tinggi Tekanan Rendah
Transmitter tekanan differential dapat dipasang pada dua
situasi, yaitu pada sistem tangki terbuka atau sistem tangki
tertutup. Pada sistem tangki terbuka, untuk tapping tekanan tinggi
dari transmitter d/p dipasang pada point level nol dan tapping
tekanan rendah terbuka ke atmosfir, seperti pada Gambar 21. Susunan
ini menjadikan perhitungannya mudah dalam menghitung tekanan
differential-nya, karena tekanan differential-nya sama dengan
tekanan pada tapping tekanan yang tingginya, yaitu:
Tekanan Differential (d/p) = Tekanan Tinggi Tekanan Rendah
= (( x g x h + Patm) Patm
= ( x g x h
Gambar 21. Instalasi transmitter d/p untuk tangki terbukaPada
sistem tangki tertutup, tapping tekanan tinggi dari transmitter d/p
disambungkan point level nol dan tapping tekanan rendah dipasangkan
diatas level cairan yang paling tinggi. Tekanan tertutup ini
menekan ke bawah cairan yang menambah tekanan total hidrostatis
pada point level nol. Oleh karena itu, tekanan ini dikurangi dari
nilai tapping tekanan rendahnya. Instalasi transmitter d/p pada
bejana tertutup dapat dilihat pada Gambar 22.
Gambar 22. Instalasi transmitter d/p untuk tangki
tertutup.Sehingga perhitungannya adalah sbb:Tekanan Differential
(d/p) = Tekanan Tinggi Tekanan Rendah
= (( x g x h + Pgas) Pgas
= ( x g x h
Instalasi D/P Transmitter di lapangan untuk Tangki tertutup
Gambar 23. Instalasi D/P Transmitter di LapanganInstalasi dari
D/P Transmitter di lapangan untuk Tangki tertutup dapat dilihat
pada Gambar 23, dengan perhitungan tekanan minimum dan maksimum
sbb:
Tekanan Minimum: PMin = (SGp x a) - (SGf x d)
Tekanan Maksimum: PMax = (SGp x b) - (SGf x d)
dimana:
Output transmitter pada minimum level = 4mA
Output transmitter pada maksimum level = 20 mA
a = jarak antara bottom tap and minimum level
b = jarak antara bottom tap dan maximum level
d = jarak antar tapSGf = Specific Gravity dari fluida pada pipa
kapiler.SGp = Specific Gravity dari fluida proses4.5. Pengukur
Level Sistem Pipa Gelembung (Continuous Purge) untuk Tangki
Terbuka
Sistem pengukuran level pipa bergelembung, tekanan udara atau
gas yang lain diperlukan untuk mengatasi tekanan head cairan yang
proporsional dengan level.
Pada Gambar 24 menunjukkan sistem gelembung sederhana. Needle
valve atau pressure regulator digunakan sebagai sumber tekanan
udara atau tekanan gas yang disalurkan ke pipa gelembung yang
tercelup pada kedalaman tetap didalam cairan.
Bagian bawah pipa gelembung terletak pada garis datum atau garis
zero didalam tangki. Tekanan udara yang cukup disuplaikan melalui
needle valve atau pressure regulator dan gelembung dialirkan dengan
pelan tetapi stabil ketika level didalam tangki pada nilai
maksimum. Rotameter dapat digunakan untuk menentukan flowrate.
Perubahan level yang diukur menyebabkan tekanan didalam pipa
gelembung bervariasi sedemikian rupa sehingga udara yang berlebihan
mengalir ketika level dalam keadaan menurun dan sebaliknya.
Peralatan instrumen ini yang men-sensor tekanan dan perubahan
tekanan akan sebanding dengan perubahan level cairan.
Gambar 24. Sistem Gelembung Sederhana
Variasi level yang besar akan menyebabkan fluktuasi aliran udara
yang besar juga sehingga mengakibatkan pengukuran yang sangat tidak
akurat. Differential pressure regulator dapat dipasang seperti
Gambar 24 (b), untuk mempertahankan penurunan tekanan konstan pada
rotameter sehingga aliran gelembung yang keluar lebih seragam.
Akurasi pengukuran level dipengaruhi oleh perubahan density
cairan. Dengan density yang konstan, akurasi dapat berkisar + 1
sampai 2%. Direkomendasikan jarak antara bagian bawah tangki dengan
pipe gelembung tidak lebih kecil dari 75 mm untuk menghindari
tesumbatnya pipa karena endapan-endapan yang terkumpul.
Sistem pipa gelembung yang lebih komplek digunakan untuk
mengukur level pada tangki yang bertekanan atau sistem
tertutup.
4.6. Pengukur Level dengan Detektor Level Kotak Diaphragma
Diaphragma dapat digunakan sebagai elemen sensor level baik
untuk tangki terbuka tau tertutup. Salah satu metode pengukuran
level dengan tangki terbuka seperti pada Gambar 25.
Gambar 25. Sensor Level Kotak Diaphragma
Hal ini ada kotak diaphragma yang terdiri dari dua sisi,
masing-masing diaphragmanya fleksibel. Level cairan yang diukur
kontak dengan salah satu sisi diaphragma, sedang sisi yang lain
kontak dengan instrumen level melalui tabung kapiler. Kotak
diaphragma dipasang pada titik tetap, biasanya pada level paling
minimum. Kadang-kadang kotak diaphragma disangga oleh pipa atau
tabung yang tidak mudah berubah dan kotak diaphragmanya tercelup
didalam cairan.
Ketika level tangki naik, diaphragma terdistorsi (bentuknya
berubah) pada saat tekanan yang lebih besar dikenakan oleh cairan
disebelah diaphragma. Defleksi diapraghma yang lebih besar akan
menyebabkan cairan yang ada dalam tabung kapiler tertekan sampai
tekanannya sama dengan ketinggian cairan dalam tangki. Tekanan ini
digunakan oleh elemen sensing untuk mentranmisikan gerakan yang
proporsional dengan pen pada jarum indikator, atau asembli
flapper-nozzle dalam transmiter. Sensor ini baik untuk cairan yang
mengandung zat padat tersuspensi dan untuk sluri dengan
patikel-partikel halus.
4.7. Pengukur Level dengan Kapasitansi Listrik
Kapasitor terdiri dari dua pelat sederhana, yang dipisahkan
dengan jarak tertentu, dengan zat isolasi diantara keduanya yang
mempunyai konstanta dielektrik yang diketahui. Kebanyakan gas
mempunyai konstanta dielektrik 1, sedang zat padat dan cairan
mempunyai konstantan dielektrik yang lebih besar. Kapasitor akan
menyimpan energi listrik dan melepaskan pada waktu tertentu.
Pergeseran phase, jika menggunakan tenaga ac, atau banyaknya
potensial listrik yang tersimpan dapat diukur. Kedua pengukuran
tersebut akan menunjukkan konstantan dielektrik suatu material. Hal
ini adalah praktis jika digunakan untuk pengukuran level kontinyu
dengan mengukur potensial tegangan yang tersimpan (atau pergeseran
phase) pada saat level naik dan berada diantara dua pelat kapasitor
tersebut.
Alat ukurnya terdiri dari probe yang ditempatkan pada tangki
dengan probe yang beraksi sebagai salah satu pelat kapasitor dan
dinding tangki beraksi sebagai pelat kapasitor yang lain. Dalam
beberapa hal, mungkin menggunakan dua probe yang terpisah, atau
satu probe didalam probe yang kedua, seperti Gambar 26.
Gambar 26. Elemen Probe Kapasitansi
4.8. Pengukur Level dengan Ultrasonik
Alat ukur level ultrasonik menggunakan perubahan kecepatan suara
melalui suara yang berbeda. Untuk mengukur level zat padat,
generator dan receiver harus ditempatkan dibagian atas tangki;
untuk mengukur level cairan dapat juga transmiter dan receiver
diletakkan dibagian atas dan bawah tangki. Receiver akan mencatat
lamanya waktu pada saat suara berjalan dari generator ke permukaan
level cairan (atau zat padat) dan kembali ke receiver. Apabila
kecepatan sinyal suara melewati material sudah diketahui, maka
levelnya dapat ditentukan. Alat ukur tersebut harus ada kompensasi
temperatur untuk mengkompensasi perubahan temperatur, karena
kecepatan suara pada semua zat akan berubah dengan berubahnya
temperatur. Skematik pengukuran level dengan ultrasonik dapat
dilihat pada Gambar 27.
Gambar 27. Pengukuran Level dengan prinsip Ultrasonik
4.9. Pengukur Level dengan Laser, Microwave dan Radar
Semua alat tersebut dapat digunakan untuk pengukuran level
kontinyu dengan mengukur waktu selama sinyal ditranmisikan dari dan
ke bagian atas tangki, dimana sinyal tersebut bergerak ke permukaan
zat padat atau cairan dan kembali lagi ke receiver. Prinsip ini
sama dengan transmiter ultrasonik.Sebagai contoh diuraikan langkah
operasinya level transmitter dengan menggunakan guided wave radar,
dan gambar skematiknya dapat dilihat pada Gambar 28,
langkah-langkahnya tersebut adalah:1. Sinyal/ pulsa yang sangat
singkat dalam bentuk gelombang mikro (microwave) dikeluarkan dari
coupler ke probe
2. Pulsa berjalan sepanjang dari probe, dan ketika melewati
suatu cairan yang mempunyai konstanta dielektrik yang berbeda, maka
pulsa tersebut akan memantul dan berjalan balik.
3. Dan ketika pulsa tersebut sampai ke coupler, yang merupakan
sensor elektronik, maka waktu dari pulsa itu dikirim sampai pulsa
itu kembali lagi diukur,
4. Dan dengan memperhitungkan kecepatan pulsa melewati media
yang digunakan dan posisi pemasangan transmitter maka dilakukan
perhitungan dari transmitter tersebut maka akan didapatkan level
dari cairan tersebut.
5. Dikirim hasil pengukuran tersebut dalam bentuk sinyal
standart (4 20 mA dc) ke indicator, recorder, atau ke pengendali/
controller.
Gambar 28. Pengukuran level dengan guided wave radarh=h2 -
h1
h2
h1
A
F1
F2
DISPLACER
Displacer
h
(
(
h
Pgas
Gambar 2. Prinsip Kerja Level Switch
( = density of liquid
28