MAKALAH Tentang: Floated Actuated Devices, Displacer Devices, dan Liquid Head Pressure Devices Sebagai Tugas Mata Kuliah Pengendalian Proses Dosen pengampu :Y.C. Danarto, S.T.,M.T. Oleh, Kelompok 7 1. M. Fitra Arifianto NIM. I0512032 2. M. Probokusumo NIM. I0512033 3. Meytha Sarasvati NIM. I0512035 4. Mita Anggraini C. NIM. I0512036 5. Novesa Nurgirisia NIM. I0512040 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
MAKALAH
Tentang:
Floated Actuated Devices, Displacer Devices, dan
Liquid Head Pressure Devices
Sebagai Tugas Mata Kuliah Pengendalian Proses
Dosen pengampu :Y.C. Danarto, S.T.,M.T.
Oleh,
Kelompok 7
1. M. Fitra Arifianto NIM. I0512032
2. M. Probokusumo NIM. I0512033
3. Meytha Sarasvati NIM. I0512035
4. Mita Anggraini C. NIM. I0512036
5. Novesa Nurgirisia NIM. I0512040
Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
2015
1
A. FLOAT-ACTUATED DEVICES
1. PRINSIP KERJA
Float-actuated devices pada umumnya digunakan hanya terbatas
pada liquid-gas interface. Namun, dalam keadaan tertentu (berat float
dalam keadaan normal) dapat juga digunakan pada liquid-liquid interface.
Prinsip yang terjadi pada setiap alat Float Switch Device adalah:
Float device yang digunakan dalam tangki akan terangkat oleh
cairan, float device tersambung dengan perangkat switch yang akan
mengirimkan sinyal tertentu, baik sinyal untuk mengurangi caioran,
maupun sinyal untuk menambah cairan.
2. MACAM-MACAM FLOAT DEVICE
Jenis Float switch devices:
a. Single PointFloat Switch Device
1) Vertical
2) Horizontal (side mount)
3) Tilt Switches
b. Multi Point Float Switch Device
c. Continous Float Switch Device
2
a. Single Point
1. Vertical
Gambar 1. Single Point Vertical Float Switch Device
2. Horizontal
Gambar 2. Single Point Horizontal Float Switch Device
3
3. Tilt Switches
Gambar 3. Tilt Float Switch Device
b. Multi Point Float Level
Dua buah switch device ditempatkan dalam satu tangki, yang satu
ditempatkan di posisi atas dan yang satunya di posisi bawah. Saat air
menurun dan dibutuhkan penambahan cairan, switch pertama akan
mengirimkan sinyal untuk menambahkan cairan, dan saat cairan sudah
hampir memenuhi tangki, switch kedua akan mengirimkan sinyal untuk
menghentikan penambahan cairan.
4
(a)
(b)
(c)
Gambar 4. Multi Point Float Switch Device, (a) Vertical, (b) Horizontal (c)
Tilt
5
c. Continous Float Level
Pada continous float level switch pada setiap kenaikan level cairan akan
ada pengukuran tinggi cairan sampai pada level tertentu yang akan dapat
diamati di control room
3.. SWITCH
Switch yang digunakan pada tilt switch
a. Micro switch
b. Proximity switch
c. Reed switch
d. Magnetic System Switch
6
a. Micro switch
Gambar 5. Micro Switch
Ketika float tidak berkontak dengan cairan, kawat biru dan hitam berada
dalam posisi terbuka, ketika cairan naik dan mengangkat float sampai pada
sudut tertentu, kawat coklat dan hitam akan bergabung, maka akan
mengirimkan sinyal untuk mengurangi tinggi cairan
7
b. Proximity Switch
Gambar 6. Proximity Switch
Ketika switch berada pada kondisi kering, bola logam aka nada pada
posisi 1 mm dari proximity switch, tidak aka nada sinyal yang dikirimkan.
Tetapi ketika tinggi cairan meningkat, dan mengangkat float sampai pada
sudut tertentu, bola logam akan menggelinding menuju proximity switch dan
akan mengirimkan sinyal untuk mengurangi tinggi cairan
c. Reed Switch
Gambar 7. Reed Switch
8
Ketika cairan berada pada kondisi rendah, bola logam berada diluar
dari jarak sensor. Kawat coklat dan hitam berada pada posisi terbuka,
ketika cairan meningkat, dan mengangkat float sampai pada sudut
tertentu, reed switch akan berjalan dan akan menggabungkan kawat
coklat dan hitam dan mengirimkan sinyal untuk mengurangi tinggi
cairan.
d. Magnetic Switch System
Digunakan pada horizontal switch
Gambar 8. Magnetic Switch System
Switch dengan system magnetic ideal digunakan untuk alarm cairan
berlevel tinggi maupun rendah, dan juga untuk mengontrol pompa. Dapat
9
diaplikasikan untuk berbagai macam cairan pada suhu tinggi. Tidak
mempengaruhi suhu proses, ataupun tekanan uap didalam tangki
System ini akan dapat membuka dan menutup aliran yang akan mengubah
tinggi cairan dalam tangki. Saat tinggi cairan masih dibawah switch point, B-B
akan bergabung sedangkan A-A terbuka
Saat tinggi cairan sudah melewati switch point, A-A akan bergabung
sedangkan B-B terbuka. Berdasarkan system inilah pengukuran dan
pengontrolan cairan dapat dilakukan. Kontak A-A akan mengirimkan sinyalnya
masing-masing, jika A-A bergabung, sinyal yang ditransmisikan adalah sinyal
untuk mengurangi cairan agar tinggi cairan berkurang. Sebaliknya jika B-B
bergabung, sinyal yang dihasilkan adalah sinyal untuk menambah/memasukkan
cairan agar tinggi cairan bertambah
4. PEMASANGAN FLOAT SWITCH DEVICE
Yang perlu diperhatikan saat pemasangan
1. Jagalah jarak aman antara posisi pemasangan float switch device dengan
inlet pompa air untuk menghindari terhisapnya float switch oleh pompa air
masuk
Gambar 9a. Cara Pemasangan Float Device 1
10
2. Pemasangan float switch sebisa mungkin pada jarak aman dari inlet water
untuk menghindari tubrukan secara langsung (direct impact). Jika tidak
bisa dihindari, diperlukan pemasangan pipa atau lempeng penghambat
gelombang.
Gambar 9b. Cara Pemasangan Float Device
5. BAGIAN-BAGIAN ALAT
Bagian alat pada Float Switch Device
Gambar 10. Bagian Alat Float Device
11
6. APLIKASI
Level dan temperature
Aplikasi industri
- A/ C and plumbing
- Tank farms and chemical process
- Mobile Equipment
Teknologi pengolahan makanan
- Fryers or steamers
- Heating element Protection
Bidang pertanian
- Windshield washers reservoirs
- Oil and fluid monitoring
- Fuel and day tanks
Pengolahan air
- Parts cleaning equipment
- Car wash liquid dispensing and recovery
- Sewerage treatment facilities
12
B. DISPLACER DEVICES
Prinsip Archimedes (c. 290-212 SM) menyatakan bahwa tubuh(benda)
seluruhnya ataupun sebagian terendam dalam cairan yang diangkat ke atas
(diapungkan) oleh kekuatan yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan.
Instrumen level dan densitas sensitif terhadap berat nyata dari displacer yang
dibenamkan(dimasukkan). Jika luas penampang dari displacer dan densitas cairan
konstan, maka perubahan unit dalam level akan menghasilkan perubahan unit yang
dapat diproduksi kembali di dalam berat nyata displacer tersebut.
Perangkat level yang paling sederhana dari jenis ini melibatkan displacer yang
lebih berat dari cairan proses dan tergantung dari skala pegas. Ketika level cairan di
bawah displacer, skala menunjukkan berat penuh displacer tersebut. Dengan naiknya
level, berat nyata displacer menurun, sehingga menghasilkan hubungan linear dan
proporsional antara tegangan pegas dan level. Skala pegas dapat dikalibrasi sesuai
keinginan.
Perangkat sederhana ini terbatas pada aplikasi dalam tangki terbuka. Dalam
pelayanan industri, masalah dasar adalah untuk menutup (menyegel) prosesnya dari
skala pegas atau mekanisme force-detecting lainnya. Segel ini harus bebas dari
gesekan dan berguna untuk berbagai rentang tekanan, suhu, dan kondisi korosi.
Variasi dalam desain segel ini memberikan dasar untuk membedakan jenis detektor
perpindahan yang sedang digunakan dan dibahas di bawah ini. Mereka adalah
displacer switch, torque tube, force bar, spring balance, dan flexible disc. Setiap unit
ini beroperasi pada prinsip Archimedes ', tetapi bisa berbeda jika segelnya
diperhatikan. Semua dapat digunakan untuk mendeteksi interface cair-uap, cair-cair,
dan, jika levelnya konstan, perubahan densitas juga.
Displacer switches biasanya digunakan dalam bidang minyak dan petrokimia
sebagai level transmitters dan local level controllers. Switch ini menawarkan hasil
13
pengukuran yang sangat akurat dan konsisten dalam aplikasinya dimana cairan bersih
yang memiliki denistas yang stabil yang diperhatikan.
Displacer switches ini sangat tidak sesuai untuk aplikasi terkait slurry atau jenis
sludge dikarenakan lapisan displacer menyebabkan perubahan volume dan perubahan
pada gaya apung (buoyancy force).. Penyesuaian suhu juga harus dilakukan untuk
switch ini , khususnya pada daerah di mana perubahan pada suhu proses dapat secara
signifikan mempengaruhi densitas dari cairan proses.
1. Prinsip Kerja
Operasi Displacer switch didasarkan pada daya apung (bouyancy)
sederhana , dimana pegas ditambah displacer pemberat (weighted displacer),
yang lebih berat daripada cairan . Terbenamnya displacer dalam cairan
menghasilkan perubahan gaya apung (buoyancy force) , mengubah gaya total
yang bekerja pada pegas. Pegas terkompres(mengkerut) ketika gaya apung
(buoyancy force) meningkat .
Displacer switch juga dilengkapi dengan sebuah magnetic sleeve dan
sebuah tabug penghalang non-magnetik. Magnetic sleeve terhubung ke pegas
dan beroperasi dalam tabung penghalang non - magnetik . Gerakan pegas
menyebabkan magnetic sleeve untuk bergerak ke bidang dari pivoted magnet,
menggerakkan mekanisme saklar terletak di luar tabung penghalang . Sebuah
in-built limit switch berguna dalam kondisi gelombang tingkat karena dapat
mencegah terjadinya over stroking dari pegas. Prinsip kerja dari displacer
switch dapat ditunjukkan pada gambar di bawah:
14
2. Operating Principle
Gambar 11. Prinsip Kerja Displacer Switch
Torque-Tube Displacers
Tabung torsi yang ditunjukkan pada Gambar 12 menggunakan sebuah tabung
dalam torsi untuk memberikan fungsi pegas . Tabung torsi berongga menyokong
displacer , yang selalu lebih berat dari cairan proses , dan juga memberikan pressure
seal yang bebas gesekan . Hal ini memungkinkan untuk mentransfer perubahan berat
displacer melalui dinding pressure vessel ke dalam alat pengukur . Gambar 12 adalah
presentasi skematis dari displacer dan torque-tube . Displacers biasanya silinder dan
dapat dilengkapi berbagai pilihan plastik dan paduan bahan . Meskipun setiap
panjang displacer hingga 60 ft ( 18 m ) dapat diperoleh , panjang paling umum di
katalog adalah 14 , 32 , 48 , dan 60 in . ( 0,3 , 0,8 , 1,2 , dan 1,5 m) . Volume sebuah
displacer standar 100 di (1638 cm), dan diameter berkurang sebagaimana panjang
meningkat. Lengan torsi menghubungkan displacer ke tabung torsi dan menyerap
gaya lateral. Gesekan diminimalkan dengan menggunakan dukungan bantalan pisau-
tepi. Limit stop mencegah tekanan yang berlebihan yang asidental dari tabung torsi
dengan membatasi gerakan ke bawah lengan torsi. Perpindahan sudut dari tabung
torsi dan lengan torsi sama pada akhir pisau tepi tabung. Pada akhir flange, tabung
15
berlabuh di tempat dan tidak berputar, tetapi tongkat torsi bebas untuk memutar
denganjumlah yang sama seperti yang terjadi di ujung pisau. Perpindahan sudut, yang
berjumlah sekitar 5 ° atau 6 °, berbanding lurus dengan berat jelas displacer dan
dengan demikian ke level dan densitas.
Dengan masalah pressure sealing terpecahkan, maka untuk mengkonversi
perpindahan sudut ke sinyal analog elektronik atau pneumatik dapat digunakan.
Bahan torsi-tabung standar adalah Inconel, tapi tabung torsi
juga tersedia dalam stainless steel, Pelindung, Monel, nikel, atau Durimet. Perhatikan
bahwa desain mekanik membutuhkan teknisi untuk memiliki pengetahuan dan
berhati-hati dalam melakukan pemeliharaan atau perbaikan.
Gambar 12Torque tube displacer level detector.
Spring-Balance Displacer
Alat ini mirip dengan unit torque-tube kecuali bahwa fungsi pegas torque tube
digantikan oleh range spring (pegas) konvensional, dan pengisolasian proses dari
instrumennya adalah demi sebuah kopling magnet. Seperti diilustrasikan dalam
16
Gambar 13, displacer yang tersuspensi dalam cairan adalah demi perpanjangan range
spring. Disaat level di vessel naik atau turun, gaya apung pada displacer berubah,
menyebabkan pegas untuk memanjang dan mengerut(menyusut). Sebuah bola
dengan daya tarik magnet, yang melekat pada batang displacer , akan naik dan turun
menanggapi gerakan displacer. Gerakan ini sekitar 1 in (25 mm) . Bola ini berpusat
di dalam tabung yang disertakan, dan pergerakannya hampir bebas dari gesekan.
Mekanisme penyokong bergerak dengan bola magnet untuk indikasi dan sinyal
transmisi.
Gambar13The old spring balance, magnetically coupled displacer.
Force-Balance Displacer
17
Figure 14 Force balance, diaphragm sealed displacement level transmitter.
Gambar 14 menunjukkan tipe force-balance pada top-mounted design
(dipasang diatas). Variasi level di vessel menyebabkan perubahan proporsional dalam
gaya apung dari displacer, mengurangi berat nyata pada gaya bar dengan
meningkatnya level. Dalam versi side-mounted, proses ini disegel oleh diafragma,
yang juga berfungsi sebagai titik tumpu (fulcrum) kekuatan bar.
Gaya apung ditransmisikan ke balancing-rod, yang berporos pada range
wheel. Peningkatan level menyebabkan gerakan sebentar(responsif) yang terdeteksi
oleh pemancar, yang dahulunya menghasilkan sinyal pneumatik. Hari ini, sinyalnya
adalah elektronik, baik dalam bentuk sinyal analog atau data digital dikomunikasikan
melalui bus atau jaringan pabrik. Instrumen ini tersedia dengan displacer yang
dipasang baik di dalam vessel atau dalam ruang eksternal.
Flexible Disc Displacer
Dalam hal desain disc fleksibel, dengan meningkatnya level cairan
mengurangi berat jelas displacer tersebut, mekanisme keseimbangan gaya mendeteksi
perubahan dalam berat sambiltetap menjaga keseimbangan. Sinyal output secara
langsung berkaitan dengan level di dalam vessel.
Penyesuaian span dibuat dengan mengubah total panjang float arm. Float arm
didukung oleh disk fleksibel. Sebagai hasil dari prinsip-kekuatan keseimbangan
operasi, semua komponen mempertahankan posisi yang telah ditentukan tanpa
gerakan. Ini melindungi disc fleksibel dari kelelahan karena kelenturan.
Berat displacer dan float arm dibawa oleh disc fleksibel, dan tekanan statis
dalam vessel bertindak atas pivot dorong. Batas berhenti menjaga gerak float arm
dalam batas elastis dari disk di saat vessel kosong. Disk fleksibel biasanya terbuat
dari stainless steel, tetapi juga tersedia dalam Monel dan nikel. Displacer dapat dibuat
dari berbagai macam bahan. Kinerja unit ini umumnya kalah dengan desain lain yang
tercakup dalam displacer devices.
18
C. LIQUIDHEAD PRESSURE DEVICES
HYDROSTATIC PRESSURE SYSTEM
Tekanan biasa digunakan sebagai sarana untuk menentukan tingkat level
cairan, secara umum digunakan di seluruh industri dan merupakan salah satu pilihan
yang paling umum digunakan untuk mengukur level cairan. Hal ini disebabkan
karena terdapat banyak tingkat/level proses aplikasi di mana akan lebih mudah untuk
mengukur tekanan di bawah tangki daripada untuk mengukur lokasi sebenarnya pada
bagian atas cairan dalam tangki.
Ketika meggunakan prinsip Tekanan Hidrostatis (Hydrostatic Pressure) untuk
mengukur level cairan, tekanan akan ditunjukkan pada dasar tangki cairan. Tekanan
ini merupakan sarana untuk menentukan tingkat cairan di dalam tangki. Dengan masa
jenis konstan, variasi tekanan disebabkan oleh variasi tingkat cairan
Tekanan Hidrostatik cairan dalam tangki dapat diukur dengan
menghubungkan pada alat pengukur tekanan (pressure gauge), switch, atau
transmitter ke bagian vessel pada tingkat lebih rendah sehingga setiap kenaikan level
cairan yang terbentuk akan meyebabkan juga peningkatan tekanan Hidrostatik.
Gambar di bawah ini menujukkan bagaimana tinggi cairan sebagai dasar untuk
pengukuran tekanan
19
Ketika mengukur tinggi (llevel) cairan, instrumen atau peralatan akan
mendeteksi berat cairan berdasarkan gravitasi bumi. Contohnya segelas air dengan
ketinggian 6 inci akan memiliki tekanan (fluid hwad pressure) yang sama dengan
ember bervolume 5 galon dengan ketinggian sama yaitu 6 inci. Perbedaan antara
segelas air dan ember air adalah volume, atau berapa banyak air yang sebenarnya
terdapat dalam masing-masing wadah.
Dalam praktek umum, alat pengukur tekanan ini diletakkan pada titik nol
(zero level point) dari tangki sehingga menghasilkan kalibrasi alat akan menunjukkan
angka nol.
Sebagai contoh tangki pada gambar di bawah ini menunjukkan bagaimana hubungan
tekanan dengan ketinggian cairan
Pada gambar diatas, skala di sebelah kiri menunjukkan angka dari 0 sampai 20
feet dan larutan dalam tangki adalah air dengan specific grafity 1.0. Jika alat
pengukur tekanan atau alat pegukur tekanan akan terbaca skala inchi untuk
air,perbedaan 2-20 feet ayau 18 feet atau 0-216 inci
20
Gambar di bawah menunjukkan untuk tangki yang memiliki tekanan
Dasarpengukurantekanan hidrostatikuntukketinggiancairanadalahsepertitekanan yang