Sebuah tangki mempunyai aliran masuk dan keluar. Laju alir keluar berubah-ubah tergantung pada pemakaian. Level cairan dikendalikan dengan cara mengatur laju alir masuk sesuai pemakaian aliran keluar.
(a) Sebutkan apa yang menjadi: variabel proses, manipulated variable, dan gangguan.
(b) Buat diagram blok dan diagram instrumentasi sistem pengendalian.
Gambar 2.25 Sistem level cairan.
2. Level Control-2
Sebuah tangki mempunyai aliran masuk dan keluar. Laju alir masuk berubah-ubah tergantung proses sebelumnya. Level cairan dikendalikan dengan cara mengatur laju alir keluar sesuai perubahan alirna masuk.
(a) Sebutkan apa yang menjadi: variabel proses, manipulated variable, dan gangguan. (b) Buat diagram blok dan diagram instrumentasi
sistem pengendalian. 3. Pressure Control-1
Laju alir gas masuk ke dalam tangki dapat
berubah-ubah tanpa diketahui sebabnya. Tekanan dalam tangki gas dikendalikan dengan laju alir keluar.
(a) Sebutkan apa yang menjadi: variabel proses, manipulated variable, dan gangguan.
(b) Buat diagram blok dan diagram instrumentasi sistem pengendalian.
Gambar 2.26 Pengendalian tekanan gas.
4. Pressure Control-2
Laju alir gas keluar ke dalam tangki dapat berubah-ubah tanpa diketahui sebabnya. Tekanan dalam tangki gas dikendalikan dengan laju alir masuk.
(a)Sebutkan apa yang menjadi: variabel proses, manipulated variable, dan gangguan. (b)Buat diagram blok dan diagram instrumentasi sistem pengendalian.
5. Flow Control
Beda tekanan antara aliran masuk dan keluar dapat beruba-ubah. Laju alir keluar dikendalikan oleh hambatan aliran.
(a) Sebutkan apa yang menjadi: variabel proses, manipulated variable, dan gangguan.
Pengendalian Proses 34 Gambar 2.27 Pengendalian laju alir.
6. Temperature Control
Suhu dan laju alir fluida dingin dapat berubah-ubah. Suhu ke reaktor dikendalikan oleh aliran fluida panas.
(a) Sebutkan apa yang menjadi: variabel proses, manipulated variable, dan gangguan.
(b) Buat diagram blok dan diagram instrumentasi sistem pengendalian.
Gambar 2.28 Pengendalian suhu.
7. Perhatikan flash drum berikut. Agar proses dapat berjalan dengan baik diperlukan loop pengendalian. Level cairan dikendalikan oleh aliran produk bawah. Tekanan operasi dikendalian oleh aliran produk atas.
(a) Lengkapi gambar di samping dengan diagram instrumentasi untuk
pengendalian tersebut.
(b)Buat diagram blok sistem pengendalian tekanan.
Gambar 2.29 Pengendalian flash drum.
8. Reaksi polimerisasi monomer A berlangsung dalam reaktor CSTR yang dilengkapi jaket pendingin. Reaksi berlangsung endotermik. Kondisi proses yang diinginkan: volume konstan 100 L, suhu reaksi 80 oC, dan konversi A 90%.
Soal:
(a) Sebutkan besaran apa yang menjadi PV, MV, SP, dan gangguan/beban
(b) Buat diagram blok dan diagram instrumentasi sistem pengendalian.
Pengendalian Proses 35 9. Sebuah tangki pencampur digunakan untuk mengencerkan larutan asama setat. Karena konsentrasi larutan asam asetat yang masuk berubah-ubah, diperlukan pengendali yang mengatur laju alir air yang masuk ke tangki tersebut agar konsentrasi larutan tetap 25% dengan mengukur konduktivitas larutan yang keluar tangki.
(a) Sebutkan apa yang yang menjadi variabel proses (PV), variabel termanipulasi (MV), nilai acuan (SP), dan gangguan.
(b) Buat diagram blok dan diagram instrumentasi sistem pengendalian. `
10.Perhatikan reaktor yang dilengkapi pemanas berikut. Suhu, tinggi permukaan cairan, dan konsentrasi produk, harus dijaga tetap. Suhu dikendalikan oleh laju alir steam. Level dikendalikan oleh laju alir reaktan.
(a)Gambarkan diagram instrumentasi
(b)Gambarkan diagram blok pengendalian level
Gambar 2.31 Pengendalian reaktor tangki-2.
11.Pengenceran aliran umpan dengan pelarut dilakukan dengan tangki pencampur.
Gambar 2.32 Pengendalian pengenceran-1.
Berdasar gambar yang ada jawablah pertanyaan berikut. (a) Apa tujuan pengendalian proses tersebut.
(b) Apa variabel keluaran proses yang diukur?
(c) Apa variabel masukan proses yang dimanipulasikan? (d) Apa saja gangguan yang mungkin terjadi?
(e) Apa aksi sistem proses?
(f) Apa aksi control valve yang dipilih? Mengapa? (g) Apa aksi pengendali yang dipilih.
Pengendalian Proses 36 12. Perhatikan diagram instrumentasi proses pengenceran dalam tangki berikut. Dari
gambar ini, untuk masing-masing pengendalian:
Gambar 2.33 Pengendalian pengenceran-2.
Berdasar gambar yang ada jawablah pertanyaan berikut. (a) Apa tujuan pengendalian proses tersebut.
(b) Apa variabel keluaran proses yang diukur?
(c) Apa variabel masukan proses yang dimanipulasikan? (d) Apa saja gangguan yang mungkin terjadi?
(e) Apa aksi sistem proses?
(f) Apa aksi control valve yang dipilih? Mengapa? (g) Apa aksi pengendali yang dipilih.
(h) Buat diagram blok sistem pengendalian
13.Perhatikan diagram instrumentasi proses pemekatan cairan encer dalam evaporator.
Gambar 2.34 Pengendalian evaporator.
Berdasar gambar yang ada jawablah pertanyaan berikut. (a) Apa tujuan pengendalian proses tersebut.
(b) Apa variabel keluaran proses yang diukur?
(c) Apa variabel masukan proses yang dimanipulasikan? (d) Apa saja gangguan yang mungkin terjadi?
(e) Apa aksi sistem proses?
(f) Apa aksi control valve yang dipilih? Mengapa? (g) Apa aksi pengendali yang dipilih.
Pengendalian Proses 37 14.Sebuah sistem pengendalian level berikut.
Gambar 2.35 Pengendalian level cairan dalam tangki.
Berdasar gambar yang ada jawablah pertanyaan berikut. (a) Apa tujuan pengendalian proses tersebut.
(b) Apa variabel keluaran proses yang diukur?
(c) Apa variabel masukan proses yang dimanipulasikan? (d) Apa saja gangguan yang mungkin terjadi?
(e) Apa aksi sistem proses?
(f) Apa aksi control valve yang dipilih? Mengapa? (g) Apa aksi pengendali yang dipilih.
(h) Buat diagram blok sistem pengendalian
15.Sebuah tanur (furnace) dipakai untuk memanaskan aliran fluida proses dari suhu kamar hingga 300oC. Suhu fluida proses keluar dikendalikan oleh laju alir bahan bakar..
Gambar 2.36 Pengendalian tanur.
Pengendalian Proses 38 (a) Apa tujuan pengendalian proses tersebut.
(b) Apa variabel keluaran proses yang diukur?
(c) Apa variabel masukan proses yang dimanipulasikan? (d) Apa saja gangguan yang mungkin terjadi?
(e) Apa aksi sistem proses?
(f) Apa aksi control valve yang dipilih? Mengapa? (g) Apa aksi pengendali yang dipilih?
(h) Buat diagram blok sistem pengendalian
16.Perhatikan tiga metode pengendalian penukar panas (heat exchanger). Tujuan pengendalian adalah menjaga suhu proses keluar penukar panas pada nilai tertentu. Fluida proses keluar menjadi umpan reaktor. Suhu tersebut tidak boleh melebihi setpoint.
(a) Pengendalian Dasar
Apakah gain antara suhu fluida ke reaktor dan manipulated variable bernilai positif atau negatif? Aksi katup kencali jenis fail-closed (FC) atau fail-open (FO)? Mengapa?
Gambar 2.37 Pengendalian dasar penukar panas.
(b) Pengendalian dengan Aliran Pintas (bypass) Memakai Fluida Panas
Apakah gain antara suhu fluida ke reaktor dan manipulated variable bernilai positif atau negatif? Aksi katup kencali jenis fail-closed (FC) atau fail-open (FO)? Mengapa?
Pengendalian Proses 39 (c) Pengendalian dengan Aliran Pintas (bypass) Memakai Aliran Fluida Dingin
Apakah gain antara suhu fluida ke reaktor dan manipulated variable bernilai positif atau negatif? Aksi katup kencali jenis fail-closed (FC) atau fail-open (FO)? Mengapa?
Gambar 2.39 Pengendalian dengan aliran pintas fluida dingin.
(d) Dari ketiga strategi pengendalian tersebut di atas, manakah yang mempunyai respons paling cepat? Mengapa?
17.Pneumatic control valves dipakai untuk mengatur aliran pada penerapan berikut. (a) Tekanan steam dalam koil pemanas reaktor.
(b) Laju alir reaktan ke dalam reaktor polimerisasi. (c) Aliran keluaran pengolah tangki limbah ke sungai.. (d) Aliran air pendingin untuk kondensor distilasi.
Tentukan aksi control valve, air-to-open (AO) atau air-to-close (AC) dan jelaskan.
18.Diagram instrumentasi proses diperlihatkan pada gambar berikut. Steam dipakai menguapkan sebagian umpan dan produk cair dikeluarkan degan pompa. Terdapat control valve untuk steam (FV-2), produk uap (LV-1), produk cair (PV-1), aliran umpan (FV-1), dan steam
chest (FV-3) yang dipakai untuk mengalirkan uap secara cepat pada kondisi darurat. Tentukan aksi kelima control valve apakah fail-closed (FC) atau fail-open (FO) untuk kondisi berikut.
(a) Kondisi paling aman dicapai ketika tekanan dan suhu dalam bejana paling rendah.
(b) Aliran uap dan cair ke peralatan
beriktunya dapat menyebabkan situasi berbahaya
Gambar 2.40 Pengendalian separator uap-cair. FV-1 FT 1 FC 1 FV-2 FT 2 FC 2 FV-3 LV-1 LT 1 LC 1 PV-1 PT 1 PC 1 Kondensat Steam Umpan Uap Cair
Pengendalian Proses 40 BAGIAN-2: SOAL PILIHAN GANDA
Sistem Proses
1. Variabel yang menjadi masukan sistem proses adalah … A. variabel keadaan
B. variabel proses C. variabel terkendali D. variabel tak dikendalikan E. variabel pengendali
2. Besaran yang menunjukkan keadaan proses adalah …. A. Variabel proses
B. Manipulatedvariable C. Gangguan
D. Beban E. setpoint
3. Besaran yang digunakan untuk mengendalikan keadaan proses adalah A. Variabel proses
B. Manipulatedvariable C. Gangguan
D. Beban E. setpoint
4. Besaran yang menjadi nilai acuan atau target yang diinginkan adalah A. variabel proses
B. setpoint
C. manipulatedvariable D. gangguan
E. beban
5. Anak panah pada diagram blok menunjukkan… A. aliran proses
B. aliran informasi atau sinyal C. aliran variabel proses D. tindakan
E. besaran variabel proses
6. Yang bukan sifat variabel proses … A. menyatakan keadaan sistem proses. B. sebagai variabel masukan.
C. dipengaruhi oleh gangguan D. bersifat dinamik.
E. sebagai variabel pengendali.
7. Yang bukan beban adalah…
A. gangguan yang perlu dihilangkan B. diperlukan dalam proses
C. mempengaruhi kecepatan respons variabel proses D. selalu ada dalam proses
Pengendalian Proses 41 Instrumentasi
8. Piranti yang secara langsung memungut informasi dari medium terukur adalah … A. transduser
B. transmiter C. sensor
D. elemen konversi. E. control valve
9. Piranti yang mengubah bentuk energi atau besaran fisik menjadi sinyal standar adalah A. sensor
B. transduser C. transmiter
D. elemen elektromekanik E. elemen konversi
10.Dalam sistem pengendalian proses dikenal unit atau piranti berikut. (1) Unit pengukuran
(2) Unit pengendali (3) Unit kendali akhir (4) Unit konversi
Untuk dapat mengendalikan proses, paling sedikit membutuhkan ... A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 3 C. 2 dan 4 D. 4
E. 1,2,3, dan 4
11.Transmiter berfungsi sebagai … A. pengubah besaran fisis B. pembawa singal kontrol C. mengirim sinyal kontrol
D. mengirimkan sinyal pengukuran E. mengirim sinyal setpoint.
12.Unit kendali akhir dalam sistem pengendalian proses, berfungsi sebagai A. pengubah sinyal kendali menjadi aksi pengendalian
B. pengubah sinyal kendali menjadi aksi pemantauan C. pengubah sinyal pengukuran menjadi sinyal kendali D. pengubah sinyal pengukuran menjadi aksi pengendalian E. penerima sinyal setpoint
13.Pada katup kendali jenis direct acting air-to-open, jika tekanan udara naik, A. stem ke atas, valve menutup
B. stem ke atas, valve membuka C. stem ke bawah, valve menutup D. stem ke bawah, valve membuka E. stem ke atas saja
Pengendalian Proses 42 14.Jika pasokan tekanan udara hilang, maka plug dari control valve jenis air-to-close
akan
A. membuka B. menutup
C. setengah membuka D. membuka lantas menutup E. tak terpengaruh
15.Jika stem pada katup kendali bergerak ke atas maka... A. katup membuka.
B. katup menutup. C. bersifat fail closed D. bersifat fail open E. bersifat air-to-open
16.Arti istilah direct-acting pada pengendali, adalah bila … A. PV naik, MV turun
B. PV turun, MV turun C. PV naik, SP naik D. PV naik, SP turun E. SP naik, MV turun
17.Pengendalian tinggi permukaan cairan memakai aliran keluar sebagai variabel pengendali. Maka aksi pengendali dan katup kendali berturut-turut adalah …
A. direct acting dan FO B. direct acting dan FC C. reverse acting dan FO
D. reverse acting dan FO atau FC E. reverse acting dan FC
18.Tampilan manipulated variable terbaca 60%. Ini berarti bukaan katup sebesar … A. 40%
B. 40% untuk aksi reverse acting C. 60%
D. 60% untuk aksi reverse acting E. tergantung nilai variabel proses
Pengendalian Umpan Balik
19.Pengendalian proses pada dasarnya adalah bertujuan untuk menjaga variabel A. keadaan proses.
B. setpoint C. gangguan D. beban E. pengendali
20.Ciri utama pengendalian umpan balik A. adanya offset
B. setpoint tetap
C. adanya umpan balik negatif D. adanya error
Pengendalian Proses 43 21.Pengendalian suhu minyak dengan penukar panas memakai air panas sebagai pemanas.
Suhu minyak keluar dikendalikan oleh laju air panas yang masuk. Maka … A. beban adalah laju alir minyak
B. setpoint adalah suhu minyak panas C. gangguan adalah laju alir air panas D. variabel proses adalah suhu air panas
E. error adalah beda antara suhu minyak keluar dan suhu air panas masuk
22.Dari langkah berikut: 1. mengevaluasi 2. mengoreksi 3. mengukur 4. membandingkan
Urutan langkah pengendalian umpan balik adalah… A. 1, 2, 3, 4
B. 2, 1, 3, 4 C. 3, 2, 1, 4 D. 3, 4, 1, 2 E. 4, 3, 1, 2
23.Besaran yang dikendalikan disebut... A. process variable.
B. manipulated variable. C. disturbance.
D. load. E. Setpoint
24.Langkah terpenting pada pengendalian A. mengukur dan membandingkan B. mengukur
C. membandingkan D. mengevaluasi E. mengoreksi
25.Ciri pengendalian umpan balik…
A. aksi koreksi bergantung perubahan variabel terkendali B. sinyal error selalu negatif
C. setpoint selalu tetap
D. terdapat offset bila terjadi perubahan beban E. selalu tak stabilan.
26.Kelebihan pengendalian umpan balik adalah sebagai berikut, kecuali ... A. dapat mengantisipasi gangguan yang tak terukur
B. tidak perlu mengetahui perilaku sistem proses secara tepat.
C. bersifat tegar (robust) yaitu tahan terhadap perubahan perilaku sistem proses. D. tindakan koreksi terjadi sebelum PV berubah.
Pengendalian Proses 44 Diagram Instrumentasi
Perhatikan diagram instrumentasi berikut. 27.FY-10001 adalah …
A. I/P converter.
B. Input Pressure converter. C. pemasok udara tekan. D. unit kalkulasi
E. unit kendali akhir
28.FC-10001 adalah … A. I/P converter.
B. High LowController. C. flow calculation. D. flow controller. E. flow calculation
29.Arti FT pada FT-10001 adalah… A. flowtransducer
B. flowtransmitter C. flowtemperature D. floattransmitter E. float transducer
Diagram instrumentasi berikut dipakai untuk menjawab soal nomor 17 hingga 20. Gas proses pada suhu dan tekanan tertentu dialirkan ke dalam quench tower untuk didinginkan dan dibersihkan. Sebagai pendingin adalah air yang disirkulasikan oleh pompa GA-108 dan didingin-kan oleh EA-116 dan EA-117.
Perhatikan pengendali TIC-114. 30.Variabel proses terkendali adalah
A. suhu aliran-7 B. suhu aliran-8 C. aliran-7 D. aliran-8
E. suhu dan laju aliran-8
31.Variabel pengendali adalah A. suhu aliran-6
B. aliran-7 C. aliran-8 D. suhu aliran-9
E. suhu dan laju aliran-7
32.Gangguan beban adalah A. suhu aliran-6
B. suhu aliran-7 C. suhu aliran-8 D. suhu aliran-9 E. suhu aliran-6 dan 7
Pengendalian Proses 45 33.Aksi plant & pengendali berturut-turut
A. reverse acting dan direct acting B. reverse acting dan reverse acting C. direct acting dan reverse acting D. direct acting dan direct acting E. bukan salah satu di atas
34.Jika suhu aliran-8 terlalu tinggi, maka A. Bukaan control valve bertambah B. Bukaan control valve berkurang C. Aliran-6 berkurang
D. Aliran-7 bertambah E. Aliran-8 bertambah
Pengendalian Proses 46