Mengukur Level dengan Pressure


Level = Tinggi permukaan zat cair/padat
Pressure = Tekanan

Level merupakan parameter yang ada pada hampir setiap proses industri, ada banyak cara mengukur level, yang paling sederhana adalah dengan menggunakan sight glass. Dengan menggunakan sight glass, ketinggian dari liquid di dalam sebuah bejana/vesel akan secara fisik terlihat, sehingga dengan membuat skala pada sight glass, kita dapat langsung menentukan berapa persenkah tinggi permukaan cairan tersebut dari tinggi vessel/tangki/bejana.

Bejana berhubungan

Bejana berhubungan

Pada gambar, sebuah tangki dihubungkan dengan sebuah selang transparan dengan memakai skala 0-100% dari total tinggi tangki. Prinsip pengukuran level ini memanfaatkan sifat dari zat cair yang akan mengisi semua ruang yang dia lewati pada bejana berhubungan. Ketinggian zat cair di dalam tangkin akan sama dengan ketinggian zat cair yang berada pada selang transparan yang berfungsi sebagai sight glass. Kita dapat langsung mengetahui ketinggian (level) zat cair yang berada di dalam tangki dengan melihat ketinggian zat cair yang berada pada selang transparan (sight glass) tersebut. Namun informasi ini hanya dapat disajikan langsung di lapangan, atau langsung melihatnya dimana selang transparan tersebut terpasang. Metode pengukuran level ini tergolong murah.

Tekanan Hidrosatik
Setiap zat cair yang menempati sebuah bejana/vessel/tangki, akan memiliki tekanan hidrostatik yang besarnya sebanding dengan level zat cair tersebut, dengan asusmsi masa jenis (sg=specific gravity)-nya tetap.

Tekanan hidrostatik

Tekanan hidrostatik

Gambar di atas adalah sebuah tangki terbuka (permukaannya terhubung ke atmosfer), dimana disitu akan bekerja tekanan P1 sebesar tekanan atmosfer, yang kemudian akan kita abaikan karena kita akan mengukur tekanan “gauge”.
Asumsikan zat cairnya adalah air, dengan masa jenis ρ = 1000 kg/m³. Dengan ketinggian permukaan dari dasar tangki tempat pengukuran tekanan adalah 10 meter. Maka tekanan P2 yang bekerja pada pressure gauge adalah:

ρ = masa jenis air = 1000 kg/m³
g = gaya gravitasi bumi = 9,8 m/s²
h = ketinggian air dasar tanki = 10 m

P2 = ρ × g × h
P2= 1000 kg/m³ × 9,8 m/s² × 10 m
P2 = 98000 kg/m³ × m/s² × m
P2 = 98000 kgmm/m³s²
P2 = 98000 kgm/s²m²
P2 = 98000 Nm²
P2 = 98000 Pascal
P2 = 98 kilopascal = 14.2136983 PSI = 0.9993218887 kg/cm²

1 kilopascal = 0.1450377377 PSI (pound per square inch)
1 kilopascal = 0.01019716213 kg/cm²

 

Perhatikan table berikut ini:

Tabel hasil perhitungan

Tabel hasil perhitungan

Grafik hubungan level dengan pressure

Grafik hubungan level dengan pressure

Dari tabel dan dari grafik, kita bisa melihat bahwa level (h) berbanding lurus dengan pressure (P), sehingga dengan mengukur pressure pada titik dasar tangki, kita dapat mengetahui level dari air di dalam tangki. Misalnya hasil pengukura presure pada dasar tangki, kita mendapat 4,2641 PSI, maka dengan membalikkan perhitungan di atas, kita akan mendapatkan level sebesar 3 meter.

Bagaimana menyajikan level di DCS, PLC atau Controller?
Pressure gauge yang terpasang di dasar tanki tadi, bisa diganti dengan menggunakan sebuah pressure transmitter yang dikalibrasi dengan rentang ukur (range) input 0 sampai 14,2137 PSI, biar gampang (tidak direkomendasikan pada praktek di lapaangan), kita bulatkan menjadi 14PSI, dan output, misalnya, 4-20 mA (mili ampere).

representasi parameter (sinyal)

representasi parameter (sinyal)

Sinyal 4-20 mA yang merepresentasikan sinyal input dari pressure transmitter—dalam contoh ini transmitter dikalibrasi 0-14 PSI untuk output 4-20mA, diteruskan ke receiver yang bisa berupa DCS, PLC ataupun controller, yang terhubung dengan station yang berfungsi sebagai MMI (Man-Machine Interface) atau HMI (Human-Machine Interfacer), pada DCS, PLC ataupun controller, sinyal 4-20mA tersebut di-scalling lagi menjadi bentuk engineering unit (meter) sehingga dengan variasi 0-10 meter level pada tanki, bisa ditampilkan 0-10 meter (engineering unit) pada HMI/MMI.

Sehingga representasi sinyal secara keseluruhan menjadi:

  1. 0-10 meter level dalam tangki
  2. 0-14 PSI tekanan hidrostatik pada input trasmitter
  3. 4-20mA sinyal transmisi pada input DCS, PLC, controller
  4. di DCS, PLC, controller di-scalling menjadi engineering unit kembali (0-10 meter), dengan tidak memperhatikan proses analog to digital conversion
  5. Tampilan pada MMI/HMI dalam bentuk Engineering Unit (meter)

——————————————-

Disclaimer: Tulisan ini hanya bertujuan untuk sharing. Mohon maaf dan koreksi jika terdapat kesalahan.

About these ads
  1. Anam
    October 13, 2010 at 22:39 | #1

    apresiasi buat penulis teknisi instrument yang mau berbagi ilmu,sharing ilmunya. bnr2 bermanfaat bagi para teknisi instrument junior yg notabene masih blm phm byk hal mengenai instrumentasi.
    dilanjut ya Pak sharing2nya,insyaALLAH bisa menjadi amalan yg tak terputus. Aamiin.

  2. TeknisiInstrument
    October 13, 2010 at 23:07 | #2

    Terima kasih buat apresiasinya. Semoga saja bermanfaat. Aamiin.. Makasih doanya.

    btw, iki Cak Anam koncoku?

    Salam,
    TeknisiInstrument

  3. November 30, 2010 at 11:07 | #3

    salam kenal ….

  4. arif vadhana
    March 22, 2011 at 17:57 | #4

    terimakasih buat writer. yang bpk smpaikan sngat berguna buat saya. kalau ada info/ilmu baru tentang instrumensasi, saya harap bpk tdk segan2 untuk men-sharenya kmbali.

    bravo..

    • TeknisiInstrument
      March 24, 2011 at 17:08 | #5

      Pak Arif,
      Kembali kasih Pak. Alhamdulillah kalau memang berguna. Insya Allah, kita usahakan untuk sering update. Doakan saja semoga saya diberi kesempatan untuk bisa menulis.

      Salam,
      TeknisiInstrument

  5. Haekal
    April 1, 2011 at 16:37 | #6

    wah sangat bermanfaat mas blognya, ijin blogroll ya, thx

    • TeknisiInstrument
      April 1, 2011 at 16:41 | #7

      Salam kenal Mas Haekal,

      Syukur kalo memang bermanfaat. Silakan, diijinkan.
      Terima kasih udah mampir di blog ini.

      Salam,
      TeknisiInstrument

  6. toni
    May 5, 2011 at 10:45 | #8

    Assalamu’alaikum..

    Terimakasih ilmunya mas..

    Mudah2an sampean sehat selalu sehingga tetep bisa berbagi sama kita2 yang masih awwam di dunia instrument.

    salam kenal
    wathoni

    • TeknisiInstrument
      May 5, 2011 at 22:02 | #9

      Wa alaikum salam.
      Kembali kasih.
      terima kasih juga atas doa dan dukungannya. Aamiin.

  7. dim
    September 16, 2011 at 15:16 | #10

    Terimakasih sharing-nya,

    Btw, dari rumus P = ρ × g × h, berarti luas penampang tangki tidak berpengaruh pd tekanan.

    • TeknisiInstrument
      September 16, 2011 at 17:36 | #11

      Pak Dim,
      Berdasarkan pada rumus tekanan hidrostatik, luas penampang tidak berpengaruh.

      Salam,
      TeknisiInstrument

  8. February 12, 2012 at 10:31 | #12

    Untuk settingan Range katakan lah seperti di atas level 0-10m dan pressure 14 psi. pertanyaan saya jika level katakanlah sama 0-10m tetapi pressure 21 psi apa ada perubahan dalam settingan range nya di transmitter gan. mohon balas ke email ,terimakasih sebelumnya? lukmanal78@yahoo.com

    • TeknisiInstrument
      February 12, 2012 at 11:52 | #13

      Dear Pak Lukmanal78,

      Asumsi saya dari pertanyaan di atas, jika level 0-10m dan menghasilkan tekanan hidrostatik 0-21psi, berarti liquid dalam tangki lebih berat dari contoh di atas. Maka benar, transmtiter harus dikalibrasi ulang untuk 0-21psi (0-100%) input dan 4-20mA (0-100%) output.

      Salam,
      TeknisiInstrument

      • TeknisiInstrument
        February 12, 2012 at 11:58 | #14

        Email terkirim…

  9. ghilman
    July 5, 2012 at 06:59 | #15

    assalamualaikum kang,

    sangat bermanfaat sekali untuk para fresh graduate. dengan penyampaian materi yang mudah untuk dipahami. applause bwt penulis teknisiinstrument ini. lanjut terus sharing informasinya ya kang. semoga tetap diberi kesehatan dan kesempatan untuk tetap sharing ilmu :D

    *eh akang te alumni pembangunan gening.
    salam kenal kang sy ghilman KP34 (instrument angkatan 34)

    hatur nuhun

    • TeknisiInstrument
      July 21, 2012 at 21:30 | #16

      Wa alaikum salam wrwb.
      Kang Ghilmana kasih dukungan dan doanya, aamiin, semoga kita diberikan kesehatan.
      Salam kenal kembali. saya angkatan 21

      salam,
      TeknisiInstrument

  10. juminda maisyitah
    July 10, 2012 at 14:47 | #17

    bagus sekali writer nya,,
    semoga terus di update ya pak
    kalau bisa tlg lgsg share ke email saya duunk pak
    jumindam@yahoo.com
    terima kasih :)

    • TeknisiInstrument
      July 21, 2012 at 21:52 | #18

      Terima kasih.
      Semoga saya bisa update secara rutin. Terima kasih atas dukungannya.
      Sebenarnya ada fasilitas untuk itu, setiap ada posting baru bisa dapat langganan kiriman secara otomatis, silakan buka main page (http://teknisiinstrument.wordpress.com/) kemudian cari “Pendaftaran Email” pada side bar sebelah kanan, dan masukkan email Anda di situ. Insya Allah setiap ada update akan terkirim.

      Terima kasih, Salam,
      TeknisiInstrument

  11. Ayat
    February 6, 2013 at 23:21 | #19

    Aslm,
    Salam kenal kang,

    Terima kasih sharing ilmu disemua postingnya.
    Jadi tambah tahu & ngerti instrumentasi

    Ijin copy dan ngunakan ilmu na ya.
    Semoga makin sukses dan jadi amal baik dunia & akhirat

    Wassalam,

    • February 14, 2013 at 16:31 | #20

      Wa ‘alaikum salam wrwb.
      Kang Ayat, salam kenal kembali.
      Silakan di-copy, semuanya ilmu Allah untuk semua umat :)

      Aamiin… terima kasih atas doanya.

      Salam,
      TeknisiInstrument

  12. a. kholiq
    April 22, 2013 at 16:42 | #21

    assalamu’alaikum Wr. Wb.
    terima kasih banyak gan atas sharing ilmunya, bisa donk di kirim via emai to akp072@gmail.com
    thank’s for writer, semoga diberi kesehatan yg fit selalu sehingga bisa update terus tulisan tentang instrumentnya gan

    Wassalam

    • April 25, 2013 at 16:15 | #22

      Mas A. Kholiq,
      Sama-sama, terima kasih juga sudah berkunjung dan menjadi teman diskusi.
      Untuk langganan artikel, bisa mengisi email pada kolom yang tersedia, jika ada artikel baru, insya Allah akan terkirim.

      Aamiin, terima kasih doanya.

      Salam,
      TeknisiInstrument

  13. arifin
    May 2, 2013 at 22:36 | #23

    Assalamu’alaikum mas. makasih mas atas sharing ilmunya. Tapi sy ada mo nanya sikit ni mas,masih ttg water level. Klu seandainya kita gunakan sistem dry contac/electroda. Bisa gak pengoperasianya melalui plc? Mohon penjelasanya mas, terima kasih.

    • May 5, 2013 at 11:08 | #24

      Wa ‘alaikum salam wrwb.
      Kembali kasih Pak Arifin.
      Maaf, sebelumnya saya mau meyakinkan, maksudnya yang dry contact atau electrode itu, transmitter-nya? Atau level switch?

      Kalau saya tidak salah tangkap, Pak Arifin menggunakan level switch dengan switch dry contact dan sensornya adalah electrode, digital/discrete input dari PLC bisa menerima input dari dry contact, dan umumnya memang menggunakan dry contact, karena power supply-nya berasal dari PLC itu sendiri.

      Salam,
      TeknisiInstrument

  14. Aan
    November 26, 2013 at 14:09 | #25

    Ass…

    apakah luas penampang outputnya gak pengaruh terhadap tekanan…….

  15. Aan
    November 28, 2013 at 12:35 | #27

    assalamu’alaikum Wr. Wb.
    terima kasih banyak gan atas referensinya
    segara tak pelajari lagi….ingat-ingat masa lalu nich…
    suwun
    Wassalam

  16. gugun
    December 5, 2013 at 21:06 | #28

    assalamu’alaikum wr,wb
    salam kenal kang… ijin copy & ilmuna kang

    wassalam

  17. Aan
    December 7, 2013 at 09:51 | #30

    Assalamu’alaikum mas….mau tanya lagi mas…
    misalkan saya mau buat (emergency water) tandon air yang tekanan outputnya 3 bar…berarti tingginya kurang lebih 30m kalau di lihat dari rumus P = ρ × g × h.
    Kalau misalkan tingginya saya buat 15 m..kira2 bisa pa tidak ya….untuk mendapatkan tekanan otuput 3 bar…mohon pencerahannya…
    terima kasih.
    Wassalam

    • December 8, 2013 at 17:27 | #31

      Wa ‘alaikum salam wrwb.
      Pak Aan, bisa saja dengan menggunakan external air pressure, misalnya dengan compressor, dengan catatan tangkinya harus tertutup. Saya pernah melihat aplikasi seperti itu. Bahkan hanya dengan tangki yang kurang dari 10m. Dengan kata lain, tangki airnya ditekan oleh tekanan luar dari kompresor udara.

      Salam,
      TeknisiInstrument

  18. Aan
    December 9, 2013 at 09:34 | #32

    assalamualaikum mas….
    terima kasih atas pencerahannya. Sebelumnya saya minta maaf kalau yang saya tanyakan kemarin kurang spesifik…
    Iya mas saya lupa…Tandon yang rencana saya buat ini untuk emergency water di tempat saya bekerja.yang di butuhkan output pressure 3bar selama 10 menit dengan debit 75m3/jam.
    mohon pencerahannya mas…terima kasih

    Wassalam

    • December 28, 2013 at 09:28 | #33

      Pak Aan,
      Menurut saya lebih practicable menggunakan tangki bertekanan, tidak memerlukan tangki yang terlalu tinggi, hanya saja memerlukan tekanan udara dari luar (misalnya kompresor). Karena hukum hidrosatatik tidak bisa diganggu gugat, untuk mendapatkan tekanan 3 bar, ya perlu sekitar 30 meter ketinggian air.

      Salam,
      TeknisiInstrument

  19. Aan
    January 7, 2014 at 14:06 | #34

    assalamualaikum mas….
    terima kasih banyak atas pencerahannya mas…
    Semoga makin sukses dan jadi amal baik dunia & akhirat…amiiiin

    Wassalam

    • January 7, 2014 at 21:18 | #35

      Wa ‘alaikum salam wrwb.
      Sama-sama Pak…
      aamiin..
      Terima kasih doanya.

      Salam,
      TeknisiInstrument

  1. August 6, 2009 at 15:25 | #1
  2. April 15, 2010 at 06:25 | #2

Silakan tulis komentar Anda... Terima kasih.

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 413 other followers

%d bloggers like this: