Salah satu faktor penentu kualitas produk dalam proses industri adalah sistim kontrol proses. Komponen yang terlibat dalam sistim control berdasarkan fungsinya di kelompokkan menjadi 3 kategori yaitu komponen pengukur, komponen pengatur dan komponen indicator sebagai media monitoring. Contoh komponen pengukur adalah peralatan instrumentasi pendeteksi besaran proses, seperti pressure transmitter, temperature transmitter, level transmitter dll. Contoh komponen pengatur adalah contol valve, fin-fan, damper, pompa dll. Contoh komponen untuk monitoring yaitu, DCS, PLC, SCADA, HMI, RECORDER dll.
Komponen pengukur adalah peralatan yang dipergunakan untuk mendeteksi kondisi proses, jadi komponen pengukur merupakan persyaratan pertama dari keseluruhan sistim control agar dihasilkan produk yang baik. Tidak peduli seberapa bagus bagian monitoring dan komponen pengaturan proses jika data yang dikirimkan komponen pengukur tidak akurat maka produk yang dihasilkan tidak akan sesuai dengan kualitas yang diinginkan.
Dalam artikel ini admin akan menggunakan komponen pengukur berupa level transmitter tipe differential pressure transmitter sebagai objek pembahasan.
Jika pembacaan level terlalu rendah dibanding dengan kondisi level yang sebenarnya, tangki bisa meluap, menyebabkan hilangnya produk, membahayakan keselamatan, atau masalah lingkungan (atau ketiganya). Jika pembacaannya menunjukkan lebih tinggi daripada level yang sesungguhnya, dapat menyebabkan pompa bisa terbakar.
Mendapatkan hasil pengukuran level yang akurat dan andal adalah tujuan dari setiap perangkat pengukuran level yang baik. Ada banyak model alat pengukur level berdasarkan prisip kerjanya, namun model yang paling banyak digunakan adalah alat pengukur tekanan dengan metode tekanan diferensial. Penggunaan transmitter tipe tekanan diferensial sebagai alat ukur level menggunakan prinsip yang mudah dipahami dan telah terbukti memiliki keunggulan dari segi harga dibandingkan dengan alat ukur level metode lainnya. Namun, pengukuran level dengan metode tekanan diferensial memiliki kekurangan yaitu adanya pengaruh suhu yang dapat berdampak negatif pada keakuratan pengukuran. Disini kemudian akan di terangkan, mengapa suhu berpengaruh dan bagaimana efek ini dapat dikurangi.
Transmitter model differential pressure bekerja dengan mengkonversi tekanan yang diukur menjadi satuan ketinggian, media yang diukur harus mempunyai massa jenis yang konstan (Specific Gravity). Jika transmitter menggunakan sinyal analog 4 hingga 20 mA, maka akan diatur sehingga sinyal 4 mA akan sesuai dengan tekanan saat tangki kosong (0% penuh) dan sinyal 20 mA akan sesuai dengan tekanan saat tangki penuh (100% penuh).
Metode pengukuran level dengan transmitter type differential pressure membutuhkan tekanan referensi. Tekanan referensi yang disebutkan dapat berbeda berdasarkan desain tangkinya. Tangki ‘terbuka’ memiliki ventilasi ke atmosfer dan menggunakan tekanan atmosfer sebagai referensi. Dalam ‘tangki tertutup’, atau tangki bertekanan, referensinya adalah tekanan di dalam tangki bagian atas.
Pada tangki tertutup, sisi trasmitter bertekanan rendah (istilahnya sisi Low transmitter) dihubungkan ke nosel bagian atas tangki, dan sisi transmitter bertekanan tinggi ( istilahnya sisi High transmitter ) di hubungkan ke nosel bagian bawah tangki. Perangkat penghubungnya yaitu berupa pipa instrument yang disebut tubing. Dengan tubing koneksi antara tangki dengan transmitter ada yang dinamakan ‘wet leg’, ada yang dinamakan ‘dry leg’. Model lain dalam menghubungkan tangki ke transmitter adalah dengan menggunakan pipa lentur atau pipa kapiler. Pipa kapiler diisi dengan cairan yang mentransfer tekanan dari diapraghma ke sensor transmitter.
Transmitter tipe differential yang ada di pasaran saat ini memiliki desain yang dapat memperhitungkan tekanan cairan yang ada pada kapilernya. Namun, cairan pengisi kapiler ini jumlahnya sangat kecil sehingga masih dapat dipengaruhi oleh suhu. Perubahan suhu pada cairan dapat menyebabkan perubahan densitas (SG) sehingga tekanan head yang diukur oleh transmitter ikut berubah. Seperti disebutkan sebelumnya, densitas didalam kapiler harus stabil agar transmitter metode tekanan diferensial dapat digunakan.
Efek suhu yang diterima oleh transmitter dapat terjadi karena beberapa hal, seperti diantaranya; kapiler sisi tinggi lebih pendek dibandingkan kapiler sisi rendah, kapiler sisi tinggi dan kapiler sisi rendah terpapar oleh panas matahari yang tidak merata, atau karena kapiler yang terlalu panjang. Semua efek negatif tersebut dapat diperbaiki dengan desain transmitter yang dirancang dengan baik, berikut ini adalah beberapa cara mengatasinya.
Langkah untuk mengatasi efek suhu terhadap pengukuran level transmitter type differential pressure
1.Kapiler di desain sama panjang dan mengaktipkan fitur kompensasi suhu.
Industri telah menemukan cara berbeda untuk memperhitungkan kesalahan yang diakibatkan oleh kondisi ini. Hal ini disebabkan oleh perbedaan volume cairan pengisi pada masing-masing kapiler. Kapiler yang lebih panjang lebih terpengaruh dibandingkan kapiler yang lebih pendek. Hal ini menyebabkan ketidakseimbangan antara sisi tinggi dan sisi rendah. Bagaimana cara memperbaiki ketidak seimbangan? Cara pertama sederhana namun efektif. Cukup buat kedua kapiler memiliki panjang yang sama. Hal ini memungkinkan setiap kapiler untuk ‘merasakan’ suhu yang sama dengan volume cairan pengisi yang sama, sehingga menyeimbangkan efeknya. Metode kedua adalah dengan mempertahankan panjang kapiler yang berbeda tetapi mengubah diameter internal kapiler untuk menyeimbangkan pengaruh suhu. Kedua metode ini efektif. Metode pertama mungkin membutuhkan biaya lebih sedikit tetapi mudah untuk diterapkan. Metode kedua memerlukan sedikit pekerjaan teknis terlebih dahulu. Setelah kapiler di rancang sama panjang kemudian diaktipkan fitur kompensasi suhu, download disini untuk procedure mengaktipkan kompensasi suhu.
2. Menggunakan sistim kapiler kompensasi.
Perbedaan suhu antara dua koneksi proses pada tangki biasa, terutama di area dimana tangki-tangki besar banyak di tempatkan seperti di area tank farm, kondisi ini dapat menyebabkan posisi kaliper transmitter berada pada posisi yang berbeda ambient temperaturnya, misalnya satu sisi terkena pancaran langsung sinar matahari sedang sisi yang lainnya terlindung dari pancaran sinar matahari. Seperti kita ketahui, akan ada perubahan suhu yang nyata antara sinar matahari langsung dan bayangan. Dalam hal kejadian seperti diatas, sistem penempatan transmitter perlu dirancang agar kedua kapiler “merasakan” suhu yang sama. Solusinya adalah dengan menambahkan kapiler referensi ke sistem. Kapiler referensi dipasang pada sisi rendah dan dibundel untuk berjalan di sepanjang kapiler sisi tinggi. Kapiler referensi ini ‘mentransmisikan’ suhu kapiler sisi rendah ke kapiler sisi tinggi. Kedua kapiler dan kapiler referensi akan mencapai kesetimbangan suhu, menghilangkan ketidakseimbangan suhu.
3. Menggunakan Electronic Remote Sensor (ERS)™ System
Semakin panjang kapiler, semakin besar efek suhu yang akan dialami sistem. Kapiler panjang contonya digunakan pada menara distilasi yang tinggi, evaporator, dan tangki tinggi lainnya. Meskipun metode yang disebutkan di atas dapat mengurangi efeknya, panjang kapiler menjadi terlalu panjang untuk metode ini. Level yang diukur menjadi tidak dapat digunakan karena ketidakakuratan. Beberapa perusahaan di pasar menawarkan sistem yang menggantikan kapiler dengan kabel. Sistem ini memiliki dua sensor tekanan yang berbeda, satu terletak di taping point tekanan tinggi dan satu lagi di sisi tekanan rendah. Kedua sensor berkomunikasi satu sama lain menggunakan kabel listrik. Kabel ini tidak terpengaruh oleh suhu. Sensor yang terletak di taping point proses tekanan tinggi menggunakan informasi dari sensor lain untuk menghasilkan sinyal keluaran untuk level tersebut. Sistem ini memang mempunyai kelemahan yaitu dari segi harga. Sistem ini menggunakan dua pemancar versus satu pemancar pada sistem segel kapiler biasa, sehingga harga menjadi dua kali lipat.
Kesimpulan
Suhu dapat mempengaruhi akurasi level transmitter tipe differential pressure, namun solusi yang dirancang dengan baik dapat mengurangi efek ini. Sistim pengukuran dengan transmitter tipe differential tetap merupakan metode pengukuran yang terbukti hemat biaya, oleh karena itu transmitter ini akan tetap menjadi alat pengukur yang paling banyak di pergunakan. Kelebihan lainnya adalah metode ini memberikan pengukuran level yang akurat dan handal serta menyampaikan informasi tersebut ke komponen pengontrol dengan cepat.
