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.
IJK & team Level Measurement
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.
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 3
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 4
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
IJK & team Level Measurement
3
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 5
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
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 6
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
IJK & team Level Measurement
4
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 7
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.
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 8
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.
IJK & team Level Measurement
5
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 9
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.
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 10
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
IJK & team Level Measurement
6
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 11
Keunggulan dan Kelemahan
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.
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 12
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.
IJK & team Level Measurement
7
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 13
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
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 14
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.
IJK & team Level Measurement
8
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 15
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.
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 16
IJK & team Level Measurement
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
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 18
Keunggulan dan Kelemahan
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.
IJK & team Level Measurement
10
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 19
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.
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 20
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=
IJK & team Level Measurement
11
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 21
Metode Tekanan Hidrostatik
Pengukuran tinggi cairan pada tangki terbuka
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 22
Metode Tekanan Hidrostatik
Pengukuran tinggi cairan pada tangki tertutup
Span = xGL
IJK & team Level Measurement
12
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 23
Keunggulan dan Kelemahan
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.
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 24
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.
IJK & team Level Measurement
13
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 25
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.
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 26
Keunggulan dan Kelemahan
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.
IJK & team Level Measurement
14
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 27
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.
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 28
Metode Radiasi
1. Metode Radiasi Sinar Gamma
2. Metode Radiasi Ultrasonik
IJK & team Level Measurement
15
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 29
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.
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 30
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.
IJK & team Level Measurement
16
Metode Radiasi Ultrasonik
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 31
Tank Gauging
Manual gauging Tapes
IJK & team Level Measurement
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
IJK & team Level Measurement
18
Tank GaugingManual tank gauging – against official mark on the hatch
Tank Gauging
Manual tank gauging – crude oil
innage cut
IJK & team Level Measurement
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
IJK & team Level Measurement
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
IJK & team Level Measurement
21
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 41
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
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 42
IJK & team Level Measurement
22
Level Measurements Measurement Fundamental - IJK & team 43
Thank You
Top Related