PENGUKURAN LEVEL (LEVEL MEASUREMENT)

Level merupakan salah satu variabel yang banyak dijumpai di industri seperti halnya temperatur (temperature), tekanan (pressure) dan aliran (flow). Oleh karena itu pengukuran level merupakan salah satu hal yang penting dalam kaitannya dengan kelangsungan proses secara keseluruhan. Kegagalan pengukuran level dapat berakibat pada kegagalan suatu proses atau bahkan dapat menimbulkan faktor yang berbahaya bagi keselamatan. Beberapa contoh instrument yang berkaitan dengan pengukuran level diperlihatkan pada gambar 1.


Prinsip dasar.
Secara umum pengukuran level selalu didasarkan pada penentuan batas (interface) dari dua fluida yang berbeda. Misalnya antara fluida cair satu dengan fluida cair yang lain, antara fluida cair dengan gas/uap atau antara fluida gas dengan gas. Dengan mengetahui letak batas tersebut, maka level dari fluida yang bersangkutan akan dapat diketahui.

Metode pengukuran level.
Terdapat beberapa cara yang dapat digunakan pada pengukuran level diantaranya adalah:



1. Pelampung (Floating device).
Pelampung merupakan alat yang sedehana yang dapat digunakan dalam pengukuran level. Pengukuran ini didasarkan pada suatu benda (pelampung) yang mampu mengapung pada fluida tertentu. Dengan demikian letak batas/interface dari dua jenis fluida, yang merupakan level fluida, dapat diketahui berdasarkan letak dari pelampung tersebut. Umumnya pengukuran level dengan menggunakan pelampung hanya terbatas pada interface antara cairan – gas.
Gambar 2 memperlihatkan pemakaian pelampung dalam pengukuran level pada suatu tangki. Salah satu kekurangan dari instrument pelampung ini adalah tidak dapat digunakan untuk fluida yang berubah (seperti berubah terhadap density atau temperatur).



2. Displacer.
Displacer merupakan alat ukur level yang diletakkan di sekitar tempat fluida yang akan diukur dan juga dihubungkan dengan fluida yang bersangkutan. Dengan menggunakan kaidah bejana berhubungan, maka level fluida dapat diketahui berdasarkan batas/interface fluida yang terdapat pada displacer yang telah diberikan suatu skala satuan tertentu.

3. Hydrostatic head
Pengukuran level menggunakan metode ini didasarkan pada perbedaan tekanan antara di dasar dan di permukaan fluida dalam suatu vessel/tangki. Hubungan antara level dan tekanan yang digunakan pada metode ini adalah sebagai berikut :
P = mHd (1)
atau
H = mP/d (2)
dimana
H : level
P : tekanan
d : density
m : konstanta

Density suatu fluida sangatlah tergantung pada besarnya temperatur fluida yang bersangkutan, sehingga untuk pengukuran level yang presisi density haruslah dikompensasi atau dihubungkan dengan temperatur fluida yang diukur.

4. Gelombang Ultrasonic
Metode pengukuran level dengan menggunakan gelombang ultrasonic atau gelombang suara lainnya memiliki prinsip kerja yang sama. Suatu sumber gelombang ultrasonic diletakkan pada bagian atas suatu vessel/tangki. Gelombang ultasonic ini akan merambat dan terpantul kembali ketika mengenai batas/interface dua fluida yang berbeda. Waktu tempuh yang digunakan oleh gelombang ultrasonic tersebut dapat dikonvesikan untuk mengetahui atau mengukur level fluida.


5. Radio Frequency (RF) Capacitance
Metode RF menggunakan karakteristik elektrik suatu kapasitor untuk pengukuran level. Kapasitansi elektrik di antara dua konduktor yang terpisah jarak tertentu (d) merupakan sifat penting dalam instrumen ini. Besarnya kapasitansi yang dimiliki oleh dua konduktor dapat dinyatakan dala hubungan sebagai berikut :
(3)
dimana :
C : kapasitansi
 : permeabilitas listrik
K : konstanta dielektrik
A : luasan
d : jarak kedua konduktor

Gambar 6 memperlihatkan kapasitansi dari suatu kapasitor. Suatu probe elektrik dimasukkan dalam tangki dan berfungsi sebagai slah satu konduktor, sedangkan dinding tangki berfungsi sebagai konduktor yang lain. Saat tangki dalam keadaan kosong, material yang berfungsi sebagai dielektrik di antara kedua konduktor adalah udara. Saat fluida sudah mulai mengisi tangki maka terdapat perubahan material dielektrik dari udara ke fluida proses. Perubahan material dielektrik ini menyebabkan perubahan kapasitansi dari kedua konduktor tersebut. Selanjutnya perubahan kapasitansi digunakan sebagai informasi untuk mengetahui level fluida proses.


6. Radio Frequency (RF) Impedance
Metode lain yang dapat digunakan pada pengukuran level adalah menggunakan karakteristik elektrik yaitu impedansi. Impedansi dalam suatu rangkaian AC dinyatakan dengan persamaan:
(4)
dimana:
Z : impedansi
R : hambatan
j : bilangan kompleks
C : kapasitansi



LEVEL SWITCH
Level switch merupakan instrument yang berfungsi untuk kondisi dari keadaan ‘hidup/on’ ke ‘tidak normal’ berdasarkan kriteria tertentu. Level switch ini sangat berguna untuk aplikasi pada PLC, alarm, interlock, relay serta kontrol on-off.

Prinsip dasar.
Prinsip dasar dari level switch didasarkan pada perubahan level yang akan mengakibatkan perubahan gaya yang ditimbulkan oleh fluida. Perubahan gaya ini akan mengakibatkan gaya tarik pada suatu pelat untuk mengaktifkan switch dalam kondisi on. Keadaan ini juga berlaku untuk keadaan yang sebaliknya.

Terdapat beberapa tipe level switch berbasarkan sensing elemen yang digunakan diantaranya:
-. Level switch menggunakan pelampung.
-. Level switch menggunakan displacer.