Dasar Pengukuran Level Meter
Dasar Pengukuran Level Meter merupakan cara mengukur ketinggian cairan yang diklasifikasikan menjadi dua kelompok yaitu (a) metode langsung, dan (b) metode inferensi. Contoh metode langsung adalah dipstick di mobil Anda yang mengukur ketinggian oli di bejana. Contoh metode yang disimpulkan adalah pengukur tekanan di bagian bawah tangki yang mengukur tekanan kepala hidrostatik dari ketinggian cairan.
Banyak Jenis dari Dasar Pengukuran Level Meter yang perlu anda ketahui untuk keperluan Industri yang dimana masing masing dari setiap Jenis Level Meter ini memiliki kegunaannya tergantung pada aplikasinya.
Cara yang sangat sederhana untuk mengukur tingkat cairan dalam bejana adalah dengan metode gelas ukur (Gambar 1). Dalam metode gelas ukur, tabung transparan dipasang di bagian bawah dan atas (sambungan atas tidak diperlukan dalam tangki terbuka ke atmosfer) tangki yang dipantau. Ketinggian zat cair dalam tabung akan sama dengan tinggi air dalam tangki.
Gambar 1 (a) menunjukkan kaca pengukur yang digunakan untuk bejana di mana cairan berada pada kondisi suhu dan tekanan sekitar. Gambar 1 (b) menunjukkan kaca pengukur yang digunakan untuk bejana di mana cairan berada pada tekanan tinggi atau vakum parsial. Perhatikan bahwa gelas pengukur pada Gambar 1 secara efektif membentuk manometer tabung “U” di mana cairan mencari levelnya sendiri karena tekanan cairan di dalam bejana.
Baca Juga : Jenis Level Gauge Pada Industri
Gelas pengukur yang terbuat dari kaca tubular atau plastik digunakan untuk servis hingga 450 psig dan 400 °F. Jika diinginkan untuk mengukur ketinggian bejana pada suhu dan tekanan yang lebih tinggi, jenis kaca pengukur yang berbeda digunakan. Jenis kaca pengukur yang digunakan dalam hal ini memiliki bodi yang terbuat dari logam dengan kaca tebal atau bagian kuarsa untuk pengamatan visual level cairan. Bagian kaca biasanya datar untuk memberikan kekuatan dan keamanan. Gambar 2 mengilustrasikan kaca pengukur transparan yang khas.
Jenis kaca pengukur lainnya adalah kaca pengukur refleks (Gambar 3). Pada tipe ini, satu sisi bagian kaca berbentuk prisma. Kaca dibentuk sedemikian rupa sehingga satu sisi memiliki sudut 90 derajat yang memanjang. Sinar cahaya mengenai permukaan luar kaca pada sudut 90 derajat. Sinar cahaya merambat melalui kaca yang mengenai sisi dalam kaca pada sudut 45 derajat. Ada atau tidaknya cairan di dalam bilik menentukan apakah sinar cahaya dibiaskan ke dalam bilik atau dipantulkan kembali ke permukaan luar kaca.
Ketika cairan berada pada tingkat menengah di kaca pengukur, sinar cahaya bertemu antarmuka kaca udara di satu bagian ruang dan antarmuka kaca air di bagian lain ruang. Di mana antarmuka kaca-udara ada, sinar cahaya dipantulkan kembali ke permukaan luar kaca karena sudut kritis cahaya untuk lewat dari udara ke kaca adalah 42 derajat. Hal ini menyebabkan kaca pengukur tampak putih keperakan. Di bagian ruang dengan antarmuka gelas air, cahaya dibiaskan ke dalam ruang oleh prisma. Pemantulan cahaya kembali ke permukaan luar kaca pengukur tidak terjadi karena sudut kritis cahaya untuk melewati kaca ke air adalah 62 derajat. Hal ini menyebabkan kaca tampak hitam, karena dimungkinkan untuk melihat menembus air ke dinding ruangan yang dicat hitam.
Baca Juga: Pentingnya Pengukuran Level
Jenis kaca pengukur ketiga adalah jenis refraksi (Gambar 4). Jenis ini sangat berguna di area dengan pencahayaan yang berkurang; lampu biasanya menempel pada kaca pengukur. Operasi didasarkan pada prinsip bahwa pembelokan cahaya, atau pembiasan, akan berbeda ketika cahaya melewati berbagai media. Cahaya dibelokkan, atau dibiaskan, lebih banyak di dalam air daripada di uap. Untuk bagian ruangan yang berisi uap, sinar cahaya merambat relatif lurus, dan lensa merah menyala. Untuk bagian ruangan yang berisi air, sinar cahaya dibelokkan, menyebabkan lensa hijau menyala. Bagian pengukur yang berisi air tampak hijau; bagian pengukur dari tingkat itu ke atas tampak merah.
Baca Selengkapnya : Prinsip Kerja, Aplikasi, dan Keuntungan Radiometrik Level Sensor
Metode pelampung bola adalah mekanisme level cairan pembacaan langsung. Desain paling praktis untuk pelampung adalah bola atau bola logam berongga. Namun, tidak ada batasan ukuran, bentuk, atau bahan yang digunakan. Desainnya terdiri dari pelampung bola yang dipasang pada batang, yang pada gilirannya dihubungkan ke poros berputar yang menunjukkan level pada skala yang dikalibrasi (Gambar 5). Pengoperasian pelampung bola sederhana. Bola mengapung di atas cairan dalam tangki. Jika ketinggian cairan berubah, pelampung akan mengikuti dan mengubah posisi penunjuk yang terpasang pada poros yang berputar.
Jalannya pelampung bola dibatasi oleh desainnya untuk berada dalam jarak ±30 derajat dari bidang horizontal yang menghasilkan respons dan kinerja yang optimal. Rentang level sebenarnya ditentukan oleh panjang lengan penghubung. Kotak isian dimasukkan untuk membentuk segel kedap air di sekitar poros untuk mencegah kebocoran dari bejana.
Baca Juga : Apa itu Submersible Pressure Transmitter?
Jenis pengukur pelampung ini memiliki ukuran pelampung dengan diameter hingga 12 inci dan digunakan di mana batasan level kecil yang dikenakan oleh pelampung bola harus dilampaui. Kisaran level yang diukur hanya akan dibatasi oleh ukuran kapal. Pengoperasian pelampung rantai mirip dengan pelampung bola kecuali dalam metode penentuan posisi penunjuk dan hubungannya dengan penunjuk posisi. Pelampung dihubungkan ke elemen yang berputar dengan rantai dengan beban yang terpasang di ujung lainnya untuk menyediakan sarana untuk menjaga rantai tetap kencang selama perubahan ketinggian (Gambar 6).
Baca Juga : Definisi, Prinsip Kerja, dan Kelebihan Water Level Meter
Metode ikatan magnet dikembangkan untuk mengatasi masalah kandang dan kotak isian. Mekanisme ikatan magnet terdiri dari pelampung magnet yang naik dan turun dengan perubahan level. Pelampung bergerak di luar tabung non-magnetik yang menampung magnet dalam yang terhubung ke indikator level. Ketika pelampung naik dan turun, magnet luar akan menarik magnet dalam, menyebabkan magnet dalam mengikuti level di dalam bejana (Gambar 7).
Metode ikatan magnet dikembangkan untuk mengatasi masalah sangkar dan kotak isian. Mekanisme ikatan magnet terdiri dari pelampung magnet yang naik dan turun dengan perubahan level. Pelampung bergerak di luar tabung non-magnetik yang menampung magnet dalam yang terhubung ke indikator level. Ketika pelampung naik dan turun, magnet luar akan menarik magnet dalam, menyebabkan magnet dalam mengikuti ketinggian di dalam bejana (Gambar 7).
Baca Juga : Level Switch Pendeteksi Tangki
Gambar 8 mengilustrasikan sistem deteksi tingkat probe konduktivitas. Ini terdiri dari satu atau lebih detektor level, relai operasi, dan pengontrol. Ketika cairan membuat kontak dengan salah satu elektroda, arus listrik akan mengalir antara elektroda dan tanah.
Arus memberi energi pada relai yang menyebabkan kontak relai membuka atau menutup tergantung pada keadaan proses yang terlibat. Relai pada gilirannya akan mengaktifkan alarm, pompa, katup kontrol, atau ketiganya. Sistem tipikal memiliki tiga probe: probe level rendah, probe level tinggi, dan probe alarm level tinggi.
Baca Selengkapnya : Prinsip Kerja Pengukuran Konduktif Level
Metode sensor/detektor tekanan diferensial atau differential pressure (DP) untuk pengukuran level cairan menggunakan detektor Differential Pressure yang terhubung ke bagian bawah tangki yang dipantau. Tekanan yang lebih tinggi, yang disebabkan oleh cairan di dalam tangki, dibandingkan dengan tekanan referensi yang lebih rendah (biasanya atmosfer). Perbandingan ini terjadi di detektor Differential Pressure. Gambar 9 mengilustrasikan detektor tekanan diferensial tipikal yang dipasang pada tangki terbuka.
Tangki terbuka ke atmosfer; oleh karena itu, hanya perlu menggunakan sambungan tekanan tinggi atau high pressure (HP) pada pemancar Differential Pressure. Sisi tekanan rendah atau low pressure (LP) dibuang ke atmosfer; oleh karena itu, perbedaan tekanan adalah kepala hidrostatik, atau berat, dari cairan di dalam tangki. Level maksimum yang dapat diukur oleh pemancar Differential Pressure ditentukan oleh ketinggian maksimum cairan di atas pemancar. Level minimum yang dapat diukur ditentukan oleh titik di mana pemancar terhubung ke tangki.
Baca Juga : Jenis Industrial Level Sensor
Tidak semua tangki atau kapal terbuka ke atmosfer. Banyak yang benar-benar tertutup untuk mencegah uap atau uap keluar, atau untuk memberi tekanan pada isi tangki. Saat mengukur level dalam tangki yang bertekanan, atau level yang dapat menjadi bertekanan oleh tekanan uap dari cairan, kedua sisi tekanan tinggi dan tekanan rendah dari pemancar Differential Pressure harus terhubung (Gambar 10).
Sambungan tekanan tinggi terhubung ke tangki pada atau di bawah nilai kisaran yang lebih rendah yang akan diukur. Sisi tekanan rendah terhubung ke “kaki referensi” yang terhubung pada atau di atas nilai kisaran atas yang akan diukur. Kaki referensi diberi tekanan oleh gas atau tekanan uap, tetapi tidak ada cairan yang diizinkan untuk tetap berada di kaki referensi. Kaki referensi harus dijaga tetap kering sehingga tidak ada tekanan kepala cairan pada sisi pemancar tekanan rendah. Sisi bertekanan tinggi terkena kepala hidrostatik cairan ditambah tekanan gas atau uap yang diberikan pada permukaan cairan. Tekanan gas atau uap sama-sama diterapkan pada sisi tekanan rendah dan tinggi. Oleh karena itu, keluaran pemancar Differential Pressure berbanding lurus dengan tekanan head hidrostatik, yaitu level di dalam tangki.
Baca Juga : Jenis Industrial Level Sensor
Di mana tangki berisi cairan yang dapat dikondensasikan, seperti uap, pengaturan yang sedikit berbeda digunakan. Dalam aplikasi dengan cairan terkondensasi, kondensasi sangat meningkat di kaki referensi. Untuk mengimbangi efek ini, kaki referensi diisi dengan cairan yang sama dengan tangki. Cairan di kaki referensi menerapkan kepala hidrostatik ke sisi tekanan tinggi pemancar, dan nilai level ini konstan selama kaki referensi dipertahankan penuh. Jika tekanan ini tetap konstan, setiap perubahan Diffrential Pressure disebabkan oleh perubahan pada sisi tekanan rendah dari pemancar (Gambar 11).
Kaki referensi yang diisi menerapkan tekanan hidrostatik ke sisi tekanan tinggi pemancar, yang sama dengan level maksimum yang akan diukur. Pemancar Differential Pressure terkena tekanan yang sama pada sisi tekanan tinggi dan rendah saat level cairan mencapai maksimum; oleh karena itu, tekanan diferensial adalah nol. Saat level tangki turun, tekanan yang diterapkan ke sisi tekanan rendah juga turun, dan tekanan diferensial meningkat. Akibatnya, tekanan diferensial dan output pemancar berbanding terbalik dengan level tangki.
Ada banyak indikator level yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi yang berbeda. Tanpa perangkat yang tepat akan sangat sulit untuk menemukan jumlah dan tingkat cairan yang disimpan. Juga, dalam situasi tertentu di mana sifat cairan berbahaya atau tempat di mana cairan disimpan sedemikian rupa sehingga tidak mungkin untuk menemukan level secara manual, maka indikator level sangat penting.
Tergantung pada jenis aplikasi yang digunakan, jenis indikator level harus dipilih. Misalnya, dalam industri proses, indikator level tubular digunakan untuk indikasi level cairan visual yang lebih baik. Jika untuk pengukuran level tipe non-kontak, maka indikator tipe radar atau indikator tipe ultrasonik harus digunakan.
Sumber : InstrumentationTools
