Pengukuran level tangki pada zat cair dapat dilakukan dengan bermacam cara antara lain dengan : pelampung, kapasitif, ultrasonic, sensor permukaan dan lain-lain.
Metode Pengukuran level tangki
Ada beberapa jenis metode pengukuran level untuk fluida yang sering digunakan di industri, dapat dikelompokkan sebagai berikut :
- Displacement
- Differential pressure
- Capacitance
- Ultrasonic
Pemilihan sensor yang tepat tergantung pada situasi dan kondisi tangki pada sistem yang akan di sensor.
Sensor Level Menggunakan Pelampung/ Displacement
Cara pertama dalam penyensor level cairan adalah dengan menggunakan pelampung yang diberi gagang atau memasang sensor pada bagian engsel gagang pelampungnya. Metode pertama ini merupakan cara yang paling sederhana dan cukup baik diterapkan untuk tangki air yang tidak terlalu tinggi.
Prinsip kerja alat ini yaitu jika sebuah pelampung diapungkan pada permukaan fluida, maka pelampung akan naik turun mengikuti gerakan dari permukaan fluida yang bersangkutan. Selanjutnya dengan suatu mekanisme, pergerakan pelampung ini dapat ditranslasikan ke dalam alat ukur displacer level berdasarkan prinsip archimedes.
Sensor Level Menggunakan Tekanan/ Defferential Pressure (DP)
Sistem pengukuran level cairan yang kedua adalah dengan menempatkan sensor tekanan yang dipasang di bagian dasar dari tangki.
Sistem pengukuran juga bisa dilakukan dengan menempatkan dua buah sensor tekanan di dasar tangki (P1) dan di bagian paling atas tangki atau bejana (P2). Silahkan lihat pada gambar di bawah ini.
Sensor P2 berfungsi untuk mengukur tekanan udara di dalam tangki. Cara ini cukup praktis dan merupakan implementasi dari hukum pascal yang berbunyi tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Dengan memanfaatkan persamaan : ΔP= ρg(Δh).
Prinsip pengukuran hidrostatis : h=P/(ρg)
- h = level air dalam bejana (meter)
- g = percepatan grafitasi (m/s2)
- P = tekanan hodrostatis, hasil pengukuran sensor (bar/mBar/Pa)
- ρ = massa jenis larutan (kg/m3)
Untuk mengukur level air dalam bejana menggunakan perhitungan matematis berikut: h=ΔP/(ρg) dimana ΔP adalah P1-P2.
Pengukuran level air dengan metode ini hanya dapat dilakukan pada cairan/larutan yang homogen karena sangat berpengaruh pada konstanta massa jenis. Dengan kata lain untuk mendapatkan pengukuran yang akurat. cairan di dalam bejana haruslah memiliki massa jenis yang sama dan tidak diperkenankan untuk mencampurkan dua atau lebih cairan dengan massa jenis yang berbeda.
Capacitance
Cara yang ketiga adalah memasang sebuah kapasitor yang terdiri dari dua pelat elektroda yang dipisahkan oleh isolator/ dielektrik. Nilai kapasitor tergantung pada dielektrik yang digunakan, luas dan jarak antar pelat.
Ketika level media yang diukur naik, maka konstanta dielektrik media yang diukur akan menggantikan udara dan akan menyebabkan nilai kapasitansi naik. Kenaikan nilai kapasitansi berbanding lurus dengan kenaikan level yang terjadi. sehingga suatu perubahan didalam nilai kapasitor terjadi sebab dielektrikum antara plat telah berubah. RF (Radio Frequency) capacitance instrument mendeteksi perubahan tersebut dan mengkonversinya kedalam suatu sinyal keluaran secara proporsional. Hubungan kapasitansi digambarkan dengan persamaan sebagai berikut:
C = 0.225 K ( A/D )
Dimana :
C = kapasitansi (picoFarads)
K = Bahan konstanta dielektrik
A = Luas pelat (inci persegi)
D = Jarak antar pelat
*Perubahan kapasitansi ini dapat diukur dengan menggunakan jembatan AC.
Ultrasonic Level
Cara yang keempat adalah menggunakan Ultrasonic Level. Metode pengukuran ini digunakan untuk menentukan ketinggian permukaan. Alat pengukur gema ultrasonik juga bekerja dengan getaran ultrasonik. Ultrasonic Level bekerja dengan prinsip pemancaran gelombang suara dari Piezoelectric ke dalam tangki yang berisi fluida. Alat ini mengukur lama waktu yang dibutuhkan gelombang suara yang dipantulkan kembali ke transmitter.
Dari suatu alat ultrasonik dikirim impuls ke permukaan bahan dalam bejana. Oleh bahan, impuls dipantulkan ke alat ukur. Waktu tempuh yang terukur memberikan informasi tentang tinggi cairan atau bahan padat dalam bejana. Alat tersebut tidak cocok untuk cairan yang berbusa atau permukaannya sangat mudah bergerak.
RUMUS PENGUKURAN LEVEL
Jumlah aliran
- A = Level awal
- B = Level akhir
Kecepatan aliran (flow) dapat dihitung dari perubahan tinggi cairan dalam satuan waktu.
- F = kecepatan aliran (flow)
- X = volume cairan yang dipindahkan
- T = waktu yang diperlukan untuk memindahkan
Pressure
Tinggi cair yang menempati sebuah bejana atau tangki, akan memiliki tekanan hidrostatik yang besarnya sebanding dengan level zat cair tersebut, dengan asumsi massa jenis (sg=spesificgrafity) zat cair tersebut adalah tetap.
P2 = p x g x h
Volume
V = Area. ketinggian
