INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1.2 Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendal
Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan keperluannya :
1. Feedback control
Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran dibandingkan dengan set point, hasil perbandingan digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.
2. Feedforward control
Besarnya gangguan diukur (sensor pada input), hasil pengukuran digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.
3. Adaptive control
Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada controller (selain set point pada input dari sensor).
4. Inferential control
Seringkali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung, sebagai solusinya digunakan sistem pengendalian di mana variabel yang terukur digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan, variabel terukur dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dengan suatu persamaan matematika.
Pengendalian yang banyak digunakan adalah jenis feedback (umpan balik) berdasarkan pertimbangan kemudahan pengendalian. Diagram balok untuk sistem pengendalian ini secara umum dapat dilihat pada Gambar 6.1 berikut ini :
controller Elemen Pengendali Akhir Proses measuring device + gangguan (disturbances)
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback
Pengukuran nilai keempat variabel di atas menggunakan bantuan sensor untuk mendeteksi nilai masing-masing variabel proses. Sedangkan variabel proses yang lain termasuk dalam kategori tertentu karena variabel itu tergantung kebutuhan akan proses yang melibatkannya. Variabel proses tersebut antara lain :
a. Konsentrasi
b. Kepadatan (density) dan spesific gravity
c. Kelembaban (humidity) dan kadar air (moisture)
d. Kekeruhan zat cair (turbidity) dan derajat warna zat cair (clarity)
Untuk pengukuran nilai variabel proses di atas dapat digunakan sebuah penganalisis (analyzer). ELEMEN PENGENDALI ELEMEN PENGUKURAN ELEMEN PRIMER ELEMEN PENGENDALI AKHIR SET POINT
Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat variabel proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan proses misalnya naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, cepat lambatnya aliran fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat relatif atau dalam kondisi berubah-ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan suatu contoh aktual dari suatu proses yang terkendali.
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) :
a. Elemen Primer (Primary Element)
Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan tergantung variabel proses yang ada.
− Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik, dll.
− Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll.
− Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan, dll.
− Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dll.
b. Elemen Pengukuran (Measuring Element)
Elemen Pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali.
− Tipe Konvensional
Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.
− Tipe Smart
Tipe smart menggunakan microprocessor elektronic sebagai pemroses sinyal.
c. Elemen Pengendali (Controlling Element)
Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang kemudian dibandingkan dengan set point di dalam pengendali (controller). Hasilnya berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan processor (computer, microprocessor) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya.
Elemen pengendali yang umum digunakan dalam pabrik adalah : 1. Untuk variabel temperatur:
a. Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati temperatur suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.
b. Temperature Indicator (TI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati temperatur dari suatu alat.
c. Temperature Indicator Recorder Controller (TIRC) adalah instrumentasi
yang digunakan untuk mengamati temperatur suatu alat yang hasilnya akan tersimpan dalam suatu memori.
2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan
a. Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk mengamati
ketinggian cairan dalam suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.
b. Level Indicator (LI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
ketinggian cairan dalam suatu alat. 3. Untuk variabel tekanan
a. Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati tekanan operasi suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.
b. Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati tekanan operasi suatu alat.
c. Pressure Indicator Recorder Controller (PIRC) adalah instrumentasi yang
digunakan untuk mengamati tekanan suatu alat yang hasilnya akan tersimpan dalam suatu memori.
a. Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.
b. Flow Indicator (FI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
laju aliran atau cairan suatu alat.
d. Elemen Pengendali Akhir
Elemen pengendali akhir berperan mengonversikan sinyal yang diterimanya menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan
control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir.
1. Control valve
Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu :
− Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator.
− Actuator Valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve).
Ada dua jenis actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu :
a. Actuator spring atau per
Actuator ini menggunakan spring atau per sebagai penggerak piston actuator.
b. Actuator aksi ganda (double acting)
Untuk menggerakkan piston, actuator ini menggunakan tekanan udara yang dimasukkan ke rumah actuator.
− Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve
berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve segmen.
2. Pompa Listrik
Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu :
− Actuator Pompa.
Sebagai actuator pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik yang menggerakkan motor.
− Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zat cair, gas dan padat.
Secara garis besar, fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut : 1. Penunjuk (indicator)
2. Pencatat (recorder) 3. Pengontrol (regulator)
4. Pemberi tanda bahaya (alarm)
Adapun instrumentasi yang digunakan pada pabrik pembuatan butiraldehid adalah :
1. Instrumentasi Tangki Bahan Baku
Instrumentasi pada tangki penyimpanan bahan baku berupa level indicator (LI) dan pressure indicator (PI). LI berfungsi untuk menunjukkan level bahan yang ada di dalam tangki dan PI bertujuan untuk menunjukkan tekanan bahan yang ada di dalam tangki.
LI
PI
Gambar 6.3 Instrumentasi Tangki Bahan Baku 2. Instrumentasi Tangki Pencampuran Katalis (cairan)
Instrumentasi pada tangki pencampuran katalis ini berupa level indicator (LI) yang berfungsi untuk menunjukkan tinggi cairan di dalam tangki dan
temperature indicator (TI) yang berfungsi untuk menunjukkan temperatur di
dalam tangki.
P-782
LI TI
Air
3. Instrumentasi Expander
Instrumentasi pada compressor mencakup pressure controller (PC). Pressure
controller (PC) berfungsi untuk mengatur tekanan bahan dalam pipa sehingga
tekanan operasi dalam compressor diatur sesuai dengan kondisi operasi yang diinginkan dengan mengatur bukaan katup aliran bahan.
PC
Gambar 6.5 Instrumentasi Expander 4. Instrumentasi Cooler
Temperature controller (TC) pada cooler berfungsi untuk mengatur besarnya
suhu di dalam cooler dengan cara mengatur banyaknya air pendingin yang dialirkan. Jika temperatur di bawah kondisi yang diharapkan (set point), maka
valve akan terbuka lebih besar dan jika temperatur di atas kondisi yang
diharapkan maka valve akan terbuka lebih kecil.
TC
Air pendingin
Air pendingin bekas
Gambar 6.6 Instrumentasi Cooller 5. Instrumentasi Reaktor
Instrumentasi pada reaktor terdiri dari temperature indicator recorder controller (TIRC), pressure indicator recorder controller (PIRC), dan level controller (LC). TIRC berfungsi untuk mengontrol dan mencatat temperatur dalam reaktor dengan mengatur bukaan katup air pendingin. PIRC berfungsi untuk mengontrol dan mencatat tekanan dalam reaktor. LC berfungsi untuk mengontrol tinggi
cairan dalam reaktor dengan mengatur bukaan katup aliran produk keluar reaktor. PIRC TIRC LC
Gambar 6.7 Instrumentasi Reaktor 6. Instrumentasi Kondensor
Temperature control (TC) pada kondensor berfungsi untuk mengatur besarnya
suhu di dalam kondensor dengan cara mengatur banyaknya air pendingin yang dialirkan. Jika temperatur di bawah kondisi yang diharapkan (set point), maka
valve akan terbuka lebih besar dan jika temperatur di atas kondisi yang
diharapkan maka valve akan terbuka lebih kecil. Air pendingin
TC
Air pendingin bekas
Gambar 6.8 Instrumentasi Kondensor 7. Instrumentasi Separator
Instrumentasi pada separator terdiri dari pressure indicator recorder controller (PIRC) dan temperatur controller (TC). PIRC berfungsi untuk mengontrol dan mencatat tekanan dalam separator. Temperature control (TC) pada separator berfungsi untuk mengatur besarnya suhu di dalam separator.
TC
FI PIRC
Gambar 6.9 Instrumentasi Separator 8. Instrumentasi Hydrocyclone
Instrumentasi pada hydrocyclone mencakup level controller (LC) yang berfungsi untuk mengatur ketinggian cairan pada hydrocyclone dengan mengatur bukaan katup cairan masuk dan keluar.
LC
Gambar 6.10 Instrumentasi Hydrocyclone 9. Instrumentasi Accumulator
Instrumentasi pada accumulator mencakup level controller (LC) yang berfungsi untuk mengatur ketinggian cairan dalam accumulator dengan mengatur bukaan katup cairan keluar
LC
10. Instrumentasi Kolom Destilasi
Instrumentasi pada kolom destilasi mencakup temperature indicator recorder
controller (TIRC), dan pressure indicator recorder controller (PIRC). TIRC
berfungsi untuk mengontrol dan mencatat temperatur dalam reaktor dengan mengatur bukaan katup air pendingin. PIRC berfungsi untuk mengontrol dan mencatat tekanan dalam reaktor. LC berfungsi untuk mengontrol tinggi cairan dalam kolom destilasi dengan mengatur bukaan katup aliran produk keluar reaktor.
LC TIRC
PIRC
Gambar 6.12 Instrumentasi Kolom Destilasi 11. Instrumentasi Reboiler
Instrumentasi pada reboiler mencakup temperature controller (TC) yang berfungsi untuk mengatur temperatur di dalam reboiler dengan mengatur bukaan katup uap pemanas masuk.
TC
Gambar 6.13 Instrumentasi Reboiler 12. Instrumentasi Separator Reaktan
Instrumentasi pada separator reaktan mencakup temperature controller (TC) yang berfungsi untuk mengatur temperatur di dalam separator dengan mengatur bukaan katup uap pemanas masuk dan pressure controller (PC) untuk mengatur tekanan di dalam separator.
TC PC
Air pendingin bekas
Air pendingin
Gambar 6.14 Instrumentasi Separator Reaktan 13. Instrumentasi pompa
Instrumentasi pada pompa mencakup flow indicator (FI) yang berfungsi untuk menunjukkan laju alir bahan dalam pipa dengan mengatur bukaan katup aliran bahan.
FI
Gambar 6.15 Instrumentasi Pompa
6.2 Keselamatan Kerja Pabrik