KARYA AKHIR
STUDI APLIKASI LEVEL ELEKTRODA (NRG 19-11)
PADA UNIT HIGH PRESSURE BOILER
(Aplikasi PT. MULTIMAS NABATI ASAHAN)
Oleh :
NIM. 025203020
MIA WULANDARI
PROGRAM DIPLOMA IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI
INDUSTRI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Pada pabrik pengolahan minyak kelapa sawit menjadi minyak goreng
diperlukan banyak proses untuk dapat menghasilkan kualitas minyak yang
bermutu tinggi. Proses pengolahan itu sendiri harus melalui beberapa tahapan,
yang mana tiap satu tahapan proses saling mendukung dan akan menyempurnakan
tahapan - tahapan proses berikutnya.
Salah satu bagian pendukung yang berperan penting dalam proses
pengolahan minyak kelapa sawit ini adalah High Pressure Boiler ( Ketel Uap
Tekanan Tinggi ) pada unit Refinery. Pada unit ini terdapat level elektroda yang
digunakan untuk mengetahui keberadaan cairan berdasarkan prinsip daya hantar
listrik dalam air. Hal ini penting untuk diketahui agar uap ( steam ) yang
dihasilkan dapat dipertahankan secara kontinu sehingga diperoleh temperatur
yang diinginkan pada proses pemanasan minyak.
Untuk menjaga kualitas minyak yang dihasilkan, maka dipergunakan
peralatan - peralatan mesin yang dapat dikendalikan secara otomatis sehingga
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahiim…
Alhamdulillah, puji dan syukur penulis ucapkan pada Allah SWT karena
atas berkat dan rahmatNya penulis dapat menyelesaikan Karya Akhir ini, yang
merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan kuliah pada Program
Studi Teknologi Instrumentasi Industri D-IV Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara. Tak lupa shalawat beriring salam kehadirat junjungan nabi besar
Muhammad SAW, yang mana telah membawa umatnya dari jaman jahilliyah
menuju jaman islamiah yang penuh dengan ilmu pengetahuan seperti saat
sekarang ini.
Karya Akhir ini ditulis berdasarkan pengamatan langsung dilapangan
selama pelaksanaan riset di PT. MULTIMAS NABATI ASAHAN. Pada Karya
Akhir ini penulis membahas masalah analisis pada pendeteksian level air pada
tangki pengisian air boiler yang berjudul “ STUDI APLIKASI PENGGUNAAN
LEVEL ELEKTRODA ( NRG 19-11 ) PADA UNIT HIGH PRESSURE
BOILER ( Aplikasi pada PT. MULTIMAS NABATI ASAHAN ) “.
Selama berlangsungnya penulisan Karya Akhir ini hingga
menyelesaikannya, penulis banyak mendapat bantuan dan dukungan serta
masukan dalam penulisannya. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan
penghargaan yang setinggi tingginya serta ucapan terima kasih yang sebesar
-besarnya :
1. Alm. Ayahanda H. Drs. Med. Mulyono Muchsin dan Ibunda Hj. Dr.
Syahlan, S.Kom, kakak - kakakku Dina Hijjah Syafina, SS dan Vienna Madina, SS, serta adikku kld. jas. Fauzan Arif yang telah
memberikan semangat dan dukungan baik moril maupun materil. Tak
lupa keponakan - keponakanku yang kusayangi ( Joanna Madina dan
M. Zaky Siraj ).
2. Bapak Prof. Dr. Usman Bafaai, selaku Ketua Program D-IV Teknologi
Instrumentasi Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Drs. Hasdari Helmi MT, selaku Sekretaris Program D-IV
Teknologi Instrumentasi Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
4. Bapak Soeharwinto, ST, MT, selaku dosen pembimbing Karya Akhir.
5. Bapak Ir. Satria Ginting, selaku dosen wali.
6. Bapak Erwin Tanjung, Abdi Daniel Siburian, Irwan Hadi,
Irwansyah dan Zulpan, selaku pembimbing lapangan selama riset di
PT. MULTIMAS NABATI ASAHAN.
7. Seluruh staf pengajar serta pegawai administrasi khususnya Bapak Ponijan pada Program Studi Teknologi Instrumentasi Industri D-IV di
Fakultas Teknik USU.
8. Temanku Heru, Dedek, Indra, Lany, Angga dan Yuliandra yang
membantuku dalam menyelesaikan skripsi ( akhirnya selesai juga… ).
9. Teman - teman seperjuanganku, Fakhruddin, Adi, Dani dan Riza,
( goodluck ya guys, kita wisuda barengan!!! ).
Penulis menyadari bahwa Karya Akhir ini masih belum sempurna dan
masih banyak kekurangan juga masih jauh dari kesempurnaan dikarenakan
keterbatasan pengetahuan dan ruang lingkup pengamatan. Oleh karena itu, penulis
mengharapkan saran dan kritik yang konstruktif serta edukatif guna
penyempurnaan Karya Akhir ini.
Semoga Karya Akhir ini bermanfaat bagi mahasiswa khususnya dan para
pembaca pada umumnya.
Medan, September 2007
Penulis
Mia Wulandari
BAB V PENUTUP
V.1. Kesimpulan... 44
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.10. Vertical firetube boiler ( VFT ) ... 14
Gambar 2.11. Boiler pipa - air ... 15
Gambar 2.12. Persamaan mengalirnya arus dengan fluida ... 18
Gambar 2.13. Blok diagram sistem kontrol rangkaian terbuka ... 22
Gambar 2.14. Blok diagram sistem kontrol rangkaian tertutup ... 23
Gambar 3.1. Level meter dengan pelampung ... 29
Gambar 3.2. Level meter dengan gelas penduga ... 30
Gambar 3.3. Level meter tipe kapasitansi ... 32
Gambar 3.4. Level meter tipe konduktivitas ... 33
Gambar 4.1. Level elektroda NRG 19-11 ... 34
Gambar 4.2. Prinsip daya hantar arus oleh fluida pada tangki terbuka... 35
Gambar 4.3. Pemasangan probe pada tangki tertutup ... 35
Gambar 4.5. Pemasangan probe pada boiler ... 37
Gambar 4.6. Tabung proteksi probe ... 37
Gambar 4.7. Penimbunan kotoran pada probe ... 38
Gambar 4.8. Pemasangan lapisan teflon pada probe... 38
Gambar 4.9. Pemotongan ujung elektroda ... 39
Gambar 4.10. Level switch controller NRG 19-11 ... 40
Gambar 4.11. Diagram blok penggunaan NRG 19-11 pada boiler feedwater ... 40
Gambar 4.12. P&ID boiler ... 41
Gambar 4.13. Level air dalam boiler ... 41
Gambar 4.14. Rangkaian sistem kontrol tertutup level probe pada HP Boiler .. 42
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel uap saturasi
Lampiran 2. Datasheet Steam - Boiler jenis NUK - HP
Lampiran 3. Datasheet Level Elektroda NRG 19-11
ABSTRAK
Pada pabrik pengolahan minyak kelapa sawit menjadi minyak goreng
diperlukan banyak proses untuk dapat menghasilkan kualitas minyak yang
bermutu tinggi. Proses pengolahan itu sendiri harus melalui beberapa tahapan,
yang mana tiap satu tahapan proses saling mendukung dan akan menyempurnakan
tahapan - tahapan proses berikutnya.
Salah satu bagian pendukung yang berperan penting dalam proses
pengolahan minyak kelapa sawit ini adalah High Pressure Boiler ( Ketel Uap
Tekanan Tinggi ) pada unit Refinery. Pada unit ini terdapat level elektroda yang
digunakan untuk mengetahui keberadaan cairan berdasarkan prinsip daya hantar
listrik dalam air. Hal ini penting untuk diketahui agar uap ( steam ) yang
dihasilkan dapat dipertahankan secara kontinu sehingga diperoleh temperatur
yang diinginkan pada proses pemanasan minyak.
Untuk menjaga kualitas minyak yang dihasilkan, maka dipergunakan
peralatan - peralatan mesin yang dapat dikendalikan secara otomatis sehingga
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang Masalah
Mesin boiler dirancang untuk dapat bekerja pada keadaan rangkaian
kondensasi tertutup. Oleh karena itu alat penukar panas ( heat exchanger ) harus
diinstalasikan sedemikian rupa agar uap kondensasi dapat disirkulasikan kembali.
Pada dasarnya, rancangan mesin ini tidak memerlukan pemasangan indikasi level
air dan peralatan pengisi air otomatis. Oleh karena itu sistem hanya perlu
melakukan sekali pengisian air.
Tetapi kebocoran dapat muncul, yang disebabkan oleh pipa-pipa
persambungan atau perlengkapannya. Hal ini dapat mengakibatkan terjadinya
ledakan karena tingginya temperatur pembakaran sedangkan sistem dalam
keadaan kosong. Oleh karena itu diperlukan level elektroda sebagai pengontrol
batas level air.
Level elektroda ditempatkan pada Boiler Feed Water atau tangki pengisian
air pada unit High Pressure Boiler. Kemudian air yang berada dalam tangki ini
dipanaskan sehingga menghasilkan uap jenuh dengan tekanan dan temperatur uap
yang telah ditentukan. Selanjutnya uap inilah yang digunakan untuk memanaskan
minyak pada proses refinery unit deodorized.
Jika tekanan dan temperatur uap yang digunakan untuk memanaskan
minyak tersebut tidak sesuai dengan nilai set point yang telah ditentukan maka
minyak akan rusak sehingga dapat menyebabkan kerugian. Atas dasar inilah dan
akan membahas tentang STUDI APLIKASI LEVEL ELEKTRODA ( NRG 19
-11 ) PADA UNIT HIGH PRESSURE BOILER ( Aplikasi PT. MULTIMAS NABATI ASAHAN ).
I.2. Tujuan Penulisan Karya Akhir
Adapun tujuan dalam penulisan Karya Akhir ini adalah:
1. Menjelaskan prinsip kerja level elektroda dan fungsi keterpasangannya
pada High Pressure Boiler.
2. Menerapkan teori - teori yang diperoleh selama masa perkuliahan
terutama mengenai Mata Kuliah Rangkaian Listrik, Teknik Digital,
Sensor dan Instrumentasi Pabrik.
I.3. Batasan Masalah
- Prinsip kerja level elektroda jenis NRG 19-11.
- Pembahasan mengenai siklus dasar termodinamika, teori dasar pengukuran
level serta mesin boiler secara umum.
I.4. Metode Penulisan
Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan Karya Akhir ini antara
lain adalah:
1. Dengan mempelajari teori dan pengamatan langsung di lapangan
serta melakukan diskusi dengan pembimbing lapangan dan juga operator di
2. Dengan mencari referensi tambahan di internet serta buku - buku referensi dari
beberapa pustaka yang dapat membantu penyusunan karya akhir.
I.5. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dalam penulisan karya akhir ini, maka
penulis membuat suatu sistematika penulisan. Sistematika penulisan ini
merupakan urutan bab demi bab termasuk isi dari sub - sub babnya. Adapun
sistematika pembahasan tersebut adalah sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisikan tentang latar belakang pemilihan judul, tujuan
penulisan karya akhir, batasan masalah, metode pembahasan,
dan sistematika penulisan.
BAB II : TEORI PENDUKUNG
Bab ini menjelaskan tentang teori dasar termodinamika dan
siklusnya, mesin boiler dan pembagian jenisnya, teori dasar
listrik serta sistem kontrol secara umum.
BAB III : PENGUKURAN LEVEL
Bab ini berisikan penjelasan mengenai teori dasar pengukuran
level, pengertian dan tujuan pengukuran, serta metode - metode
BAB IV : LEVEL ELEKTRODA
Bab ini menjelaskan tentang prinsip sistem pengoperasian level
elektroda ( NRG 19-11 ), spesifikasi instrumen serta tujuan dan
aplikasi pemakaian instrumen.
BAB V : PENUTUP
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang dapat diambil penulis
BAB II
TEORI PENDUKUNG
II. 1. Umum
Energi mekanik merupakan salah satu bentuk energi yang dapat dirubah
menjadi energi panas dan juga energi listrik dengan perubahan efisiensi yang
tinggi. Pada dasarnya semua energi mekanik diperoleh dari hasil perubahan energi
panas ataupun perubahan langsung energi listrik.
Perubahan energi panas menjadi energi mekanik biasanya didapat dengan
cara pengoperasian mesin pemanas pada suatu siklus termodinamika mesin
pemanas dengan perubahan efisiensi yang terbatas. Perubahan energi elektrik
menjadi energi mekanik biasanya diperoleh dari hasil interaksi medan magnet
( magnetic fields ) pada motor - motor listrik.
II. 1. 1. Perubahan Fase
Ketika air diberikan energi panas dengan tekanan yang konstan, suhunya
akan naik dan air akan mendidih. Panas ini dikenal dengan sensible heat. Suhu air
pada titik ini dinamakan suhu jenuh, tekanan yang diberikan air disebut tekanan
jenuh, dan uap yang dihasilkan merupakan uap basah. Air diubah menjadi uap
pada suhu konstan dan energi yang diberikan selama terjadinya perubahan fase ini
dikenal dengan entalpi uap ( dikenal dengan diagram p-h ) seperti yang
diperlihatkan pada gambar 2.1, dan panas yang diperlukan untuk merubahnya
dikatakan panas laten. Uap yang tidak lagi mengandung air dikatakan uap jenuh
menghasilkan uap dengan suhu diatas titik jenuhnya. Uap ini dinamakan uap
superheated. Gambar 2.2 memperlihatkan bentuk umum dari diagram suhu -
entropi, dan dikenal dengan diagram T-s.
Gambar 2.1. Diagram p-h ( pressure - enthalpy )
Bentuk umum dari diagram entalpi - entropi ditunjukkan pada gambar 2.3
dibawah.
Gambar 2.3. Diagram enthalpy - entropy ( h-s )
Pemanasan uap superheated diatas suhu titik kritisnya ( tekanan sebesar 22
bar ( 3206 psi ) dan suhu sebesar 374 ºC ( 705,4 ºF )) akan menghasilkan gas.
Sebagai contoh, pada tekanan konstan panas yang ditransmisikan dari uap
superheated suhunya akan menurun hingga telah mencapai titik jenuhnya. Pada
keadaan ini suhunya akan tetap konstan sampai keseluruhan uap dikondensasikan.
II. 1. 2. Siklus Termodinamika
Disusun oleh serangkaian proses perubahan energi panas yang
mengembalikan kerja fluida ke bentuk asalnya. Selama terjadinya proses, satu
konstan ), isobaric ( tekanan konstan ), isometric ( volume konstan ), isentropic
( entropi konstan ), adiabatic ( tidak ada perpindahan panas ), dan throtling
( entalpi konstan ).
Siklus termodinamika dasar untuk uap adalah siklus Rankine, yang
mencakup pemampatan isentropik, pertambahan panas isobarik, pembesaran
isentropik, dan yang terakhir pembuangan panas isobarik. Siklus Rankine untuk
sistem fluida ditunjukkan gambar 2.4 pada diagram T-s.
Gambar 2.4. Siklus uap Rankine
Siklus tenaga uap sederhana disusun oleh empat unsur seperti yang
ditunjukkan pada gambar 2.5 dan satu dari keempat proses termodinamika muncul
pada tiap unsur. Perubahan fase siklus dapat dijelaskan sebagai berikut:
a. Proses 1-2 adalah proses adiabatik dimana pompa bekerja, yaitu keadaan
perubahan suhu pada entropi yang tetap ( isentropik ). Pada pompa terjadi
perubahan energi mekanik menjadi energi panas dan menyebabkan adanya
kenaikan suhu.
b. Proses 2-3 adalah proses pertambahan panas pada tekanan yang sama
kenaikan suhu dengan adanya pemanasan air hingga mencapai titik didihnya
yang diikuti oleh kenaikan entropi. Segmen 2`-2`` adalah fase pendidihan
yang berlangsung pada suhu konstan. Kenaikan entropi dikarenakan adanya
pertambahan energi panas selama terjadinya proses. Pada segmen 2``-3, uap
telah mencapai suhu diatas titik jenuhnya, dikenal dengan uap superheated.
c. Proses 3-4 adalah keadaan adiabatik pada turbin. Pada proses pemanasan
minyak, terjadi perpindahan panas dari tabung uap ke minyak, sehingga uap
akan mengalami penurunan suhu.
Gambar 2.5. Unsur dasar siklus Rankine
d. Proses 4-1 adalah pembuangan panas yang terjadi di dalam kondensor. Uap
yang keluar dari turbin ( dalam hal ini tangki minyak ) akan mengalami
penurunan suhu hingga mencapai titik jenuhnya. Setelah uap mencapai titik
ini, suhunya akan tetap konstan sampai keseluruhan uap telah
dikondensasikan.
Untuk merubah satu kilogram air menjadi satu kilogram uap dibutuhkan
panas laten dan sensible heat. Semakin tinggi tekanan uap, semakin besar pula
boiler tidak bekerja pada keadaan tekanan dan suhu air pengisian yang sama,
tetapi bentuk perbandingan untuk kondisi ini dapat ditentukan. Jumlah panas yang
dibutuhkan untuk menguapkan 1 kg air pada suhu 100 ºC dan tekanan absolut 1
bar ( 14,7 psia ) adalah 970,3 Btu ( British thermal unit ).
II. 2. Ketel Uap ( Steam Boiler )
Boiler atau ketel adalah suatu bejana tertutup yang dengan adanya
pemanasan hingga pada suhu tertentu, air yang terdapat didalamnya akan berubah
menjadi uap. Pada tungku pemanas, energi kimia yang ada pada bahan bakar akan
dirubah menjadi panas, dan ketel inilah yang berfungsi untuk memindahkan panas
tersebut ke air dengan cara yang paling sederhana.
Boiler yang ideal meliputi:
1. Sederhana rancangannya, mudah perawatannya
2. Mempunyai tempat air dan uap yang memadai, menghasilkan uap serta
sirkulasi air yang baik
3. Pengaturan tungku pemanasan yang memadai untuk pembakaran yang
efisien dan perpindahan panas maksimum
4. Mudah untuk dibersihkan dan perbaikan
5. Memenuhi standar pengoperasian yang aman
Pada umumnya boiler harus dirancang secara cermat untuk memastikan
kelangsungan pelaksanaan kerja pabrik. Boiler juga harus dirancang untuk dapat
menyerap jumlah maksimum panas yang dihasilkan pada proses pembakaran.
a. “Radiasi” panas adalah panas yang ditransmisikan dari medium panas ke
medium sekitarnya. Penyerapan radiasi panas bertambah seiring dengan
meningkatnya suhu tungku dan tergantung pada banyak faktor, tetapi yang
utama ialah pada daerah yang terkena cahaya panas.
b. “Konduksi” panas adalah panas yang berpindah dari gas panas ke tabung.
Panas melewati molekul besi ke molekul air tanpa adanya perpindahan
molekul - molekul. Jumlah penyerapan tergantung pada daya hantar ataupun
kualitas penyerapan panas bahan yang dilewati.
c. ”Konveksi” panas adalah pemindahan panas dengan penggerakan media
pembawa. Dalam hal ini, pipa tabung merupakan media pembawa panas;
sedang minyak merupakan bahan yang akan dipanaskan.
Pada perancangan mesin boiler, tiap bentuk perpindahan panas
memberikan pertimbangan tersendiri. Pada pengoperasiannya, ketiga bentuk
perpindahan panas tersebut muncul secara bersamaan dan tidak bisa dibedakan
satu sama lain.
II. 2. 1. Boiler Pipa - Api ( Firetube Boiler )
Dinamakan demikian karena api pembakaran berada dalam tabung
ataupun corong yang direndam dalam air, yang juga dapat dipanaskan secara
internal maupun eksternal. Pembakaran secara internal ialah pemanasan dimana
ruang bakar terendam di air dalam cangkang boiler. Sementara pembakaran secara
eksternal ialah pemanasan dimana letak tungku terpisah dan berbeda dengan
1.Cornish Boiler
Mempunyai sebuah tungku api yang besar dan ditempatkan di dalam boiler.
Keadaan ini memungkinkan lebih banyak panas yang dapat ditransmisikan dari
tabung pipa - api ke air. Seperti yang terlihat pada gambar 2.6, api dan gas - gas
panas dilewatkan melalui ketiga corong asap ( flue ) yang akan memanasi tabung
silinder pada saat yang bersamaan.
Gambar 2.6. Cornish boiler
2.Lancashire Boiler
Boiler jenis ini terdiri dari dua tungku api besar yang terpisah dan terletak
bersebelahan, seperti yang terlihat pada gambar 2.7 berikut.
Tiap tungku ditambahkan batu bara pada waktu yang berbeda; sehingga satu
tungku selalu menghasilkan panas maksimal dan mempercepat proses
pembakaran.
3.Scotch Boiler
Mempunyai tungku internal dengan ruang bakar dan tabung pipa - api utama
memanasi bagian ujung bawah tabung - tabung air secara melintang ( pada
gambar 2.8 ). Api dan gas - gas panas melewati tabung - tabung yang ujungnya
digulung; sehingga panas menjadi maksimal. Dari sini gas - gas panas bergerak
keluar menuju cerobong asap.
Gambar 2.8. Scotch boiler
4.Horizontal Return Tubular Boiler ( HRT )
Pada gambar 2.9 berikut, terlihat badan boiler dipagari oleh dinding batu
bata; mempunyai cangkang silinder panjang yang disokong sisi tungku dan
dilengkapi dengan penggelinding sehinga boiler dapat bergerak ketika terjadi
pengembangan dan penyusutan selama terjadinya proses. Tetapi pergerakan
tersebut tidak akan merusak bangunan batu bata, sehingga dapat mengurangi
Gambar 2.9. Horizontal return tubular boiler
5.Vertical Firetube Boiler ( VFT )
Boiler pipa - api vertikal terdiri dari sebuah cangkang silindris dengan tungku
mengelilinginya. Tabung - tabung memanjang dari tungku ke bagian lapisan atas
tabung. Tungku ditempatkan di bawah cangkang boiler dan biasanya menyatu
dengan bangunan batu bata.
II. 2. 2. Boiler Pipa - Air ( Watertube Boiler )
Boiler pipa - air adalah proses pemanasan yang mana hasil pembakaran
lewat disekeliling tabung - tabung yang berisi air. Penggunaan tabung - tabung
berdiameter kecil menyebabkan transmisi panas yang cepat, tanggapan cepat
terhadap keadaan uap, dan efisiensi tinggi.
Gambar 2.11. Boiler pipa - air
II. 2. 3. Pengisian Air Boiler ( Boiler Feed Water )
Kualitas air yang dipompakan kedalam boiler sangat penting untuk
diperhatikan, karena air pengisiannya haruslah air yang murni. Tetapi tidaklah
gampang untuk mendapatkannya, karena ketika air berada didalam bumi, air akan
bercampur dengan mineral-mineral yang terdapat didalam tanah, zat - zat asam
dan bahan - bahan organik lainnya. Air yang tidak murni akan membentuk busa
pada saat air dipanaskan, endapan lumpur di dasar tangki, kerak pada tangki
boiler, serta terjadinya korosi. Hal ini dapat menyebabkan uap yang dihasilkan
kotor dan basah sehingga mengurangi efisiensi serta ketahanan boiler. Untuk itu
1. External Treatment
Dilakukan dengan melewatkan air pada serangkaian proses pemurnian
terlebih dahulu sebelum akhirnya dapat digunakan untuk mengisi tangki air
boiler. Proses pemurnian itu diantaranya dilakukan dengan cara penyulingan,
demineralisasi, pemanasan air dengan menambahkan asam dan serbuk soda,
serta melewatkan air pada bahan pelembut zeolite.
2. Internal Treatment
Dilakukan dengan menambahkan bahan kimia tertentu seperti fospat
langsung kedalam air pengisian untuk memisahkan kandungan zat - zat yang
terdapat dalam air, sehingga dapat dikeluarkan dalam bentuk endapan lumpur.
Kandungan fospat ini juga mencegah terjadinya korosi pada tangki karena
dapat berfungsi sebagai pelindung terhadap unsur oksigen yang terdapat dalam
air.
II. 2. 4. Pembuangan ( Blowdown )
Air yang diisikan kedalam tangki boiler mengandung campuran tidak
murni yang menimbulkan penimbunan zat - zat padat didasar tangki. Timbunan
zat padat ini sebagian membentuk endapan lumpur, dan sebagian lagi
mengambang dipermukaan air. Keadaan ini menyebabkan uap menjadi kotor.
Untuk menghindari hal tersebut, maka endapan lumpur harus dibuang. Proses
pembuangan lumpur pada tangki ini disebut blowdown, dan harus sering
II. 2. 5. Pengoperasian Boiler
Mesin boiler moderen menggunakan burner sebagai sumber tenaga yang
menghasilkan panas dan mengirimkannya ke tabung - tabung boiler. Gas - gas
panas yang berasal dari burner melewati serangkaian tabung untuk memberikan
perpindahan panas maksimum melalui permukaan tabung ke air yang berada
dalam boiler. Ketika air mencapai titik didihnya, gelembung - gelembung uap
akan naik ke permukaan. Uap ini kemudian dipanaskan dengan suhu yang telah
diatur yaitu sekitar 270 - 280 ºC dan tekanan sekitar 63 - 65 bar hingga mencapai
suhu diatas titik jenuhnya; dan dikatakan uap superheated. Selanjutnya uap ini
digunakan untuk memanaskan minyak yang ada pada tangki Deodorized pada
proses Refinery. Temperatur uap dijaga konstan agar didapat suhu pemanasan
minyak yang diinginkan, yaitu sekitar 240 ºC. Uap yang keluar dari tangki
Deodorized ini akan mengalami penurunan panas hingga titik jenuhnya, yang
selanjutnya masuk ke dalam heat exchanger dan mengalami kondensasi. Uap
yang telah mengembun akan masuk kembali ke dalam tangki pengisian air melalui
pipa penurunan ( downcomer ).
II. 3. Prinsip Dasar Arus Listrik
Prinsip dasar bagaimana arus listrik mengalir dapat dibandingkan dengan
fluida. Gambar 2.12 berikut memperlihatkan bagaimana fluida mengalir melalui
pipa dengan cara yang sama seperti arus mengalir melewati suatu penghantar.
Bahan konduktor seperti kawat besi merupakan penghantar arus listrik yang baik,
karena memudahkan pergerakan arus listrik. Sementara bahan isolator seperti
listrik. Arus listrik adalah aliran ‘muatan’ listrik ( q ) yang dibawa oleh partikel
-partikel kecil yang bernama elektron ataupun ion.
Gambar 2.12. Persamaan mengalirnya arus dengan fluida
Ketika elektron - elektron bergerak, pergerakan aliran elektron tersebut
dapat diukur dalam coulomb per detik, sementara satuan pengukuran arus listrik
n = jumlah elektron
e = muatan elektron ( coulomb )
t = waktu ( detik )
Tenaga yang menyebabkan mengalirnya arus listrik disebut emf
( electromotive force ). Tenaga ini dapat diperoleh dari baterai, dinamo, ataupun
generator. Baterai mempunyai terminal positif dan negatif. Apabila wayar
dihubungkan diantara kedua terminal, maka arus akan mengalir. Baterai yang
bertindak sebagai sumber tekanan arus mempunyai persamaan dengan pompa
dalam sistem pengaliran air.
Perbedaan potensial antara kedua terminal dari sumber emf diukur dalam
volt, dan semakin besar tegangan ( dalam hal ini tekanan air ), maka semakin
besar pula arus listrik ( aliran air ). Rangkaian yang dialiri arus listrik merupakan
tahanan ( sama dengan tahanan yang diberikan oleh pipa-pipa dan katup-katup
dalam sistem pengaliran air ). Satuan tahanan adalah ohm ( Ω ), dan hukum Ohm
yang merelasikan hubungan arus, tegangan serta tahanan dapat dilihat pada
II. 4. Sistem Kontrol
Sistem kontrol telah memegang peranan yang sangat penting dalam
perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Sistem kontrol telah menjadi
bagian yang penting dan terpadu dari proses - proses dalam pabrik dan industri
moderen. Misalnya, kontrol otomatis dalam kontrol numerik dari mesin alat - alat
bantu di industri manufaktur.
Selain itu sistem kontrol juga merupakan bagian yang penting dalam
operasi industri seperti pengontrolan tekanan, suhu, kelembaban, viskositas, dan
arus dalam proses industri.
II. 4. 1. Pengertian Sistem Kontrol
Sistem kontrol adalah suatu sistem yang terdiri dari beberapa komponen
atau elemen pendukung yang digunakan untuk mengukur nilai dari variabel sistem
yang dikontrol dan menerapkan variabel tersebut ke dalam sistem untuk
mengoreksi atau membatasi penyimpangan nilai yang diukur dari nilai yang
dikehendaki.
Dalam istilah lain disebut juga teknik pengaturan, sistem pengendalian
atau pengontrolan. Ditinjau dari segi peralatan, sistem kontrol terdiri dari susunan
beberapa komponen fisis yang digunakan untuk mengarahkan aliran energi ke
suatu mesin atau proses agar dapat menghasilkan nilai yang diinginkan.
Tujuan utama dari suatu sistem pengontrolan adalah untuk mendapatkan
optimasi yang diperoleh berdasarkan fungsi dari sistem kontrol itu sendiri, yaitu :
pengukuran ( measurement ), pembanding ( comparison ), pencatatan dan
Secara umum sistem kontrol dapat dikelompokkan sebagai berikut :
1. Sistem Kontrol Manual
Pengontrolan secara manual adalah pengontrolan yang dilakukan oleh
manusia yang bertindak sebagai operator. Sedangkan pengontrolan secara
otomatis adalah pengontrolan yang dilakukan oleh mesin - mesin atau peralatan
yang bekerja secara otomatis dan operasinya di bawah pengawasan manusia.
Pengontrolan secara manual banyak ditemukan dalam kehidupan sehari
-hari seperti penyetelan suara radio, televisi, pengaturan cahaya layar televisi,
pengaturan aliran air melalui keran, pengaturan kecepatan kendaraan, dan
lain-lain.
2. Sistem Kontrol Otomatis
Sistem kontrol otomatis adalah sistem kontrol umpan balik dengan acuan
masukan atau keluaran yang dikehendaki dapat konstan atau berubah secara
perlahan dengan berjalannya waktu dan tugas utamanya adalah menjaga keluaran
sebenarnya berada pada nilai yang dikehendaki dengan adanya gangguan.
Pengontrolan secara otomatis banyak ditemui dalam proses industri,
beberapa diantaranya adalah pengaturan otomatis tegangan pada “plant” daya
listrik di tengah - tengah adanya variasi beban daya listrik dan kontrol otomatis
tekanan, kekentalan, dan suhu dari proses kimiawi. Didalam sistem kontrol secara
otomatik akan terdapat sistem kontrol rangkaian tertutup ( closed - loop ) dan
a. Sistem Kontrol Rangkaian Terbuka
Sistem kontrol rangkaian terbuka ( open - loop control system ) merupakan
sistem yang keluarannya tidak mempunyai pengaruh terhadap besaran masukan,
sehingga variabel yang dikontrol tidak dapat dibandingkan terhadap harga yang
diinginkan. Dengan kata lain, sistem kontrol rangkaian terbuka keluarannya tidak
dapat digunakan sebagai perbandingan umpan balik dengan masukan, seperti
terlihat pada gambar 2.13 di bawah ini.
Gambar 2.13. Blok diagram sistem kontrol rangkaian terbuka
b. Sistem Kontrol Rangkaian Tertutup
Sistem kontrol rangkaian tertutup ( closed - loop control system )
merupakan sistem pengendalian dengan besaran keluaran memberikan efek
terhadap besaran masukan sehingga besaran yang dikendalikan dapat
dibandingkan terhadap harga yang diinginkan melalui alat pencatat ( indikator
atau rekorder ). Perbedaan yang terjadi antara besaran yang dikendalikan dan
penunjukkan pada alat pencatat digunakan sebagai koreksi, seperti terlihat pada
gambar 2.14 di bawah.
II. 4. 2. Karakteristik Sistem Kontrol Otomatik
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, suatu sistem kontrol dikatakan
otomatik ( Automatic Control System ) jika sistem tersebut merupakan rangkaian
tertutup ( closed - loop ), dan cara pengontrolan variabel dilakukan oleh peralatan
- peralatan otomatik berupa peralatan elektris, pneumatis, mekanis maupun
kombinasinya. Berdasarkan pada hal tersebut, beberapa karakteristik penting dari
sistem kontrol otomatik adalah sebagai berikut:
a. Sistem kontrol otomatik merupakan sistem dinamis ( berubah terhadap
waktu ) yang dapat berbentuk linear maupun non linear. Secara matematis
kondisi ini dinyatakan oleh persamaan-persamaan yang berubah terhadap
waktu, misalnya persamaan diferensial linear maupun tidak linear.
b. Bersifat menerima informasi, memprosesnya, mengolahnya, dan kemudian
mengembangkannya.
c. Komponen atau unit yang membentuk sistem kontrol ini akan saling
mempengaruhi ( berinteraksi ).
d. Bersifat mengembalikan sinyal kebagian masukan ( feedback ) dan ini
digunakan untuk memperbaiki sifat sistem.
e. Karena adanya pengembalian sinyal ini ( sistem umpan balik ) maka pada
sistem kontrol otomatik selalu terjadi masalah stabilitas.
II. 4. 3. Pemakaian Sistem Kontrol Otomatik
Pemakaian sistem kontrol otomatik banyak ditemui dikehidupan sehari
Pemakaian dari sistem kontrol ini dapat dikelompokkan sebagai berikut:
a. Pengontrolan proses, yaitu: temperatur, aliran, tekanan, tinggi permukaan
cairan, viskositas, dan lain - lain.
b. Pembangkit tenaga listrik.
c. Pengontrolan numerik ( Numeric Control, N/C ), yaitu: pengontrolan
operasi yang membutuhkan ketelitian tinggi dalam proses yang berulang
-ulang. Misalnya: pengeboran, pembuatan lobang, tekstil, pengelasan, dan
lain - lain.
d. Transportasi seperti: elevator, eskalator, pesawat terbang, kereta api,
conveyor, pengendalian kapal laut, dan lain - lain.
e. Servomekanis.
f. Bidang non teknis, seperti: ekonomi, sosiologi, dan biologi.
II. 4. 4. Fungsi Alih ( Transfer Function )
Dalam teori kontrol, fungsi alih digunakan untuk mencirikan hubungan
masukan dan keluaran dari suatu komponen atau sistem yang didefinisikan
sebagai perbandingan antara keluaran sistem ( fungsi tanggapan ) terhadap
masukan ( fungsi penentu ).
Kegunaan konsep fungsi alih terbatas pada sistem linear persamaan
diferensial. Berikut adalah daftar penting mengenai fungsi alih.
a. Fungsi alih dari sistem adalah model matematika yang merupakan metode
operasional dari pernyataan persamaan diferensial yang menghubungkan
b. Fungsi alih adalah sifat dari sistem itu sendiri, tidak tergantung dari besaran
dan sifat dari masukan atau fungsi penggerak.
c. Fungsi alih termasuk unit yang diperlukan untuk menghubungkan masukan
dengan keluaran, tetapi tidak memberikan informasi apapun mengenai
struktur fisik dari sistem tersebut.
d. Jika fungsi alih dari sistem diketahui, keluaran atau tanggapan dapat
ditelaah untuk berbagai macam bentuk masukan dengan pandangan
terhadap pengertian akan sifat sistem tersebut.
e. Jika fungsi alih dari sistem tidak diketahui, keluarannya mungkin dapat
diketahui secara percobaan dengan menggunakan masukan yang diketahui
BAB III
PENGUKURAN LEVEL
III. 1. Pengukuran Level
Pengontrolan tinggi permukaan fluida ( level ) dalam tangki sangatlah
penting. Banyak ragam jenis sistem pengontrolan level digunakan dalam beragam
proses industri pula.
III. 2. Pengertian Pengukuran
Pengukuran adalah proses menetapkan standar untuk setiap besaran yang
tidak terdefinisi. Standar tersebut dapat berupa barang yang nyata, dengan syarat
sifat barang tersebut tidak berubah - ubah dalam waktu yang lama. Yang perlu
diperhatikan dalam melakukan aktifitas pengukuran adalah :
a. Standar yang dipakai harus memiliki ketelitian yang sesuai dengan standar
yang dapat diterima oleh umum.
b. Cara pengukuran dan alat yang digunakan harus sesuai persyaratan.
Umumnya, dalam melakukan pengukuran dibutuhkan instrumen untuk
menentukan besaran. Instrumen adalah sebuah alat untuk menentukan nilai dari
suatu kuantitas atau variabel.
Instrumen membantu meningkatkan keterampilan manusia dalam banyak
hal yang memungkinkan seseorang untuk menentukan nilai besaran yang tidak
Dalam pengukuran, digunakan sejumlah istilah sebagai berikut :
a. Ketelitian ( Accuracy )
Ketelitian adalah harga suatu pembacaan instrumen yang mendekati harga
sebenarnya dari variabel yang diukur.
b. Ketepatan ( Precision )
Ketepatan adalah kemampuan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang
sama dengan memberikan harga tertentu bagi sebuah variabel.
c. Kesalahan ( Error )
Kesalahan adalah penyimpangan variabel yang diukur dari harga yang
sebenarnya.
d. Sensitivitas ( Sensitivity )
Sensitivitas adalah kepekaan suatu masukan agar dapat memberikan
perubahan pada sistem.
e. Resolusi ( Resolution )
Resolusi adalah perubahan nilai terkecil dalam nilai yang diukur dimana
instrumen akan memberikan respon.
Ada empat hal yang diukur dalam proses industri minyak goreng, antara lain :
1. Tekanan ( Pressure )
2. Suhu ( Temperature )
3. Aliran ( Flow )
III. 3. Tujuan Pengukuran Level
Pada proses industri, pengukuran untuk mengetahui tinggi - rendah
permukaan banyak dilakukan. Dengan mengukur level dari suatu tangki tertentu,
maka kita dapat memperkirakan berapa volume yang terkandung dalam tangki
tersebut. Dalam banyak hal, kadang-kadang indikasi dari pengukuran level yang
diperlukan hanya pernyataan “ Level penuh “ atau “ Level kosong “. Maka
pengukuran level perlu dilakukan untuk mengontrol jalannya suatu proses secara
otomatis dalam dunia industri.
III. 4. Metode Pengukuran Level
Metode - metode pengukuran level perlu dilakukan untuk mendapatkan
data analisa. Pada berbagai proses operasi industri, misalnya indikasi pengukuran
level untuk pengisian air dalam boiler berhubungan langsung dengan
pengontrolan jalannya proses dan efisiensi waktu. Karena itu, kesalahan kecil saja
dapat mengakibatkan kerugian yang besar dalam kurun waktu yang lama. Dalam
pengukuran level ada banyak cara, mulai dari elemen perasa ( sensor ) hingga
penunjukkannya dalam berbagai tampilan. Elemen dasar dan sistem yang
digunakan untuk pengukuran level banyak sekali ragamnya. Dari ragam tersebut
yang dapat digunakan biasanya tergantung pada proses, kemampuan, dan segi
harga. Secara garis besar ada dua metode pengukuran level yaitu:
III. 4. 1. Metode Pengukuran Langsung
Pada metode ini hasil dari pengukuran level dapat dilihat langsung tanpa
dikarenakan oleh mekanisme tertentu yang secara langsung dapat diamati, dan
biasanya metoda pengukuran langsung ini dipakai oleh industri yang memerlukan
tempat penampungan atau tangki yang berukuran kecil. Di bawah ini ada
beberapa contoh instrumen yang banyak dijumpai pada proses industri yang
menggunakan metode pengukuran langsung, seperti:
a) Level meter dengan Pelampung
Pengukuran dengan pelampung ini bekerja berdasarkan prinsip pergerakan
permukaan cairan yang diikuti dengan gerakan pelampung yang selanjutnya
dihubungkan pada jarum berskala seperti yang terlihat pada gambar 3.1
berikut. Hubungan antara pelampung dengan jarum penunjuk dapat berupa
tali, ataupun kawat dengan katrol. Skala pembacaan dapat diletakkan pada
tempat yang tinggi maupun rendah; atau terpisah jauh dari tangki. Untuk
memperoleh ketelitian yang baik, pelampung harus terendam hingga
keseluruhannya.
b) Level meter dengan Gelas Penduga
Gelas penunjuk ini berhubungan dengan cairan di dalam tangki dan
diletakkan di samping tangki yang berisi cairan. Menurut hukum bejana
berhubungan, tinggi tangki pada gelas penunjuk selalu sama. Untuk dapat
melihat tinggi permukaannya, maka cairan yang digunakan haruslah bening.
Selain itu, biasanya batas ukur hanya sampai kira - kira satu meter. Gambar
3.2 menunjukkan cara pengukuran dengan gelas penduga, baik pada tangki
terbuka maupun tangki tertutup.
Gambar 3.2. Level meter dengan gelas penduga
III. 4. 2. Metode Pengukuran Secara Tidak Langsung
Dalam metode tidak langsung, perubahan tinggi - rendahnya level yang
terjadi dialihkan dengan penggunaan mekanisme tertentu, sehingga menjadikan
suatu besaran sinyal yang dapat diamati.
Mekanisme pengalihan perubahan tinggi - rendahnya level yang terjadi
menjadi suatu besaran sinyal, dapat dilakukan antara lain dengan menggunakan
bawah ini diberikan beberapa contoh instrumen proses industri untuk pengukuran
level dengan metode ini.
a) Tipe Tekanan Hidrostatik
Tinggi - rendahnya level akan berpengaruh terhadap perubahan tekanan
hidrostatik. Besar tekanan hidrostatik yang terjadi adalah :
P0 = hρ + P1 …………( Pers. 3.1 )
dimana : P0 = tekanan yang terjadi ( mm H2O )
h = tinggi level ( mm )
P1 = tekanan pembanding
ρ = masa jenis cairan
Sinyal berupa perubahan tekanan yang terjadi akibat perubahan level ini
kemudian ditransmisikan kepada suatu indikator yang menyatakan dari
harga level yang diukur. Transmiter yang banyak digunakan pada suatu
instrumen ini yaitu Differential Presure Cell ( D/P Cell ).
b) Tipe Perubahan Besaran Listrik
Besaran listrik yang digunakan sebagai transduser untuk pengukuran level
yang paling banyak dijumpai dalam sistem instrumentasi industri adalah
perubahan nilai kapasitansi. Tinggi - rendahnya level dari zat yang diukur,
difungsikan sebagai perubahan nilai dielektrikum antara keping - keping
kapasitor, yang akan berpengaruh untuk menjadikan perubahan dari nilai
Gambar 3.3. Level meter tipe kapasitansi
d
C = Κ Α …………( Pers. 3.2 )
dimana : C = kapasitansi
K = konstanta dielektrik
A = luas piringan kapasitor ( elektroda )
d = jarak antara piringan kapasitor
c) Tipe Perambatan Frekuensi
Tipe instrumen yang digunakan adalah berdasarkan waktu pantulan dari
waktu rambatan getaran frekuensi yang dipancarkan. Tinggi - rendahnya zat
yang diukur didalam sebuah bejana, akan berpengaruh terhadap waktu
pantulan dari pancaran frekuensi tersebut. Frekuensi yang digunakan
umumnya ultrasonik. Pemasangan transdusernya diletakan diatas tabung
bejana yang akan diukur levelnya. Waktu kecepatan pengiriman dan
pemantulan dari ultrasonik yang dipancarkan adalah merupakan fungsi dari
d) Tipe Daya Hantar Listrik
Tipe instrumen ini terdiri dari elektroda yang menggunakan daya hantar
listrik ( conductivity probe ) dan terhubung ke suatu kontroler. Probe ini
mempunyai tiga atau empat batang elektroda seperti yang terlihat pada
gambar 3.4 dan digunakan sebagai pensakelaran maupun sebagai level
alarm. Ketika ujung probe terendam dalam fluida, elektroda tersebut
menggunakan daya hantar listrik fluida yang relatif tinggi untuk melengkapi
rangkaian arus listrik ke kontroler. Ketika level fluida mengalami
penurunan dan berada di bawah ujung elektroda, tahanan dari rangkaian
akan bertambah, yang akan mengindikasikan kontroler bahwa elektroda
tidak lagi terendam dalam fluida. Pengoperasian probe ini sederhana tetapi
dapat memberikan hasil yang akurat dan merupakan metoda pengontrolan
tinggi level yang relatif murah.
BAB IV
LEVEL ELEKTRODA
IV. 1. Penggunaan dan Prinsip Kerja Level Elektroda pada HP Boiler
Level elektroda bekerja berdasarkan prinsip pengukuran daya hantar listrik
yang dalam hal ini menggunakan air sebagai media penghantarnya. Gambar 4.1
menunjukkan level elektroda NRG 19-11 yang terdiri dari empat ujung elektroda
yang berfungsi sebagai sakelar; dengan satu ujung sentral yang juga berfungsi
sebagai elektroda acuan. Ujung elektroda yang tersentuh air akan memicu
serangkaian aksi pada alat kendali NRS 1-9 yang terhubung ke level elektroda
tersebut. Pada elektroda tidak terdapat rangkaian elektrik, oleh karenanya tidak
terpengaruh oleh panas maupun getaran yang ditimbulkan boiler.
Gambar 4.1. Level elektroda NRG 19-11
Apabila pada level elektroda yang dipasang pada tangki pengisian air
alat terbenam dalam air arus akan mengalir pada sirkuit rangkaian. Prinsip daya
hantar arus inilah yang digunakan sebagai dasar pengukuran.
(a) (b)
Gambar 4.2. Prinsip pengukuran daya hantar fluida pada tangki terbuka:
(a) probe terendam, arus mengalir
(b) probe terangkat, arus terputus
Untuk pemasangan alat pada tangki tertutup, diperlukan suatu penopang
isolator yang ditempatkan diantara alat yang dipasang pada tangki. Dapat dilihat
pada gambar 4.3 berikut.
IV. 2. Penempatan Level Elektroda IV. 2. 1. Spesifikasi Level Elektroda
Level probe terdiri dari empat ujung elektroda seperti yang diperlihatkan
pada gambar 4.4 di bawah. Ujung sentral merupakan low alarm pertama sekaligus
sebagai elektroda acuan, dua ujung berfungsi sebagai kontrol untuk
menghidupkan dan mematikan pompa, dan satu ujung lagi sebagai high alarm.
Panjang elektroda standar mulai dari 500, 1000 dan 1500 mm.
Gambar 4.4. Dimensi probe ( dalam mm )
IV. 2. 2. Pemasangan Level Elektroda
Level elektroda dipasang langsung pada cangkang boiler dengan tabung
pengaman internal seperti pada gambar 4.5. Tabung pengaman ini berfungsi untuk
melindungi elektroda dari gejolak air dan kemungkinan pembentukan busa pada
Gambar 4.5. Pemasangan probe pada boiler
Gambar 4.6 memperlihatkan tabung pengaman elektroda dengan diameter
80 mm dan panjang yang dapat disesuaikan dengan panjang elektroda.
Selain tabung pengaman internal, pada elektroda juga perlu dipasang
lapisan pembungkus khusus. Kotoran dapat melekat dan menumpuk pada pangkal
alat dan menyebabkan terjadinya keadaan hubung singkat ( short ) antara alat dan
tangki seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.7 dan menyebabkan arus akan
terus mengalir walaupun ujung alat tidak terbenam air.
Gambar 4.7. Penimbunan kotoran pada probe
Hal ini dapat dicegah dengan cara memberi lapisan yang membungkus
hampir keseluruhan panjang alat ( gambar 4.8 ) dengan bahan isolator seperti
teflon. Pemasangan lapisan teflon dapat memperkecil resiko penumpukan kotoran
dan keadaan hubung singkat.
Sumber ac digunakan sebagai sumber tegangan untuk menghindari
terjadinya polarisasi dan elektrolisis ( pemisahan unsur kimia air menjadi oksigen
dan hidrogen ) pada probe, yang dapat menyebabkan terjadinya oksidasi. Level
switch menyalurkan tegangan ac sebesar 2 Veff pada elektroda sebagai sumber
tegangannya untuk konduktifitas air sebesar 10 μS/cm, dan 10 Veff untuk
konduktifitas sebesar 0,5 μS/cm.
IV. 2. 3. Pemotongan Ujung Elektroda
Spacer disk yang dipasangkan pada tiap ujung elektroda ( gambar 4.9 )
akan berfungsi sebagai sakelar level dan dihubungkan dengan elektroda sentral
( elektroda acuan ). Spacer disk dengan penjepit elektroda diketatkan dengan baut
dan panjang tiap ujung - ujungnya harus diukur dari bagian pangkal elektroda
( gasket face ). Lapisan pembungkus elektroda haruslah dipotong sepanjang 50
mm dari ujung elektroda untuk memberikan pengukuran yang akurat.
NRS 1-9
( Controller & Monitoring )
IV. 3. Level Switch Controller NRS 1-9
Merupakan sakelar kombinasi untuk menghidupkan dan mematikan
pompa, high - level alarm dan low - level alarm yang pertama. Panel ini ( gambar
4.10 ) ditempatkan di ruang kontrol ( Control Room ) yang dapat terlihat oleh
operator dan teknisi sehingga dapat langsung diketahui segera setelah ada tanda
indikasi ( led ) pada kontroler.
Gambar 4.10. Level switch controller NRS 1-9
Blok diagram sederhana dari fungsi keterpasangan level elektroda
diperlihatkan pada gambar 4.11 di bawah.
Gambar 4.11. Diagram blok penggunaan NRG 19-11 pada boiler feedwater
IV. 4. Piping & Instrument Diagram
Diagram proses keterpasangan level elektroda secara sederhana dapat
digambarkan pada gambar 4.12 di bawah.
Gambar 4.12. P & ID boiler
Dalam keadaan normal, batas air pada sistem dijaga diantara kedua ujung
kontrol pompa seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.13 di bawah.
Ketika air berkurang dari batas normal hingga mencapai batas e2 karena
terjadinya penguapan, ujung elektroda yang mengindikasikan ’pompa hidup’ akan
memberikan sinyal pada pompa untuk menghidupkan sakelar melalui kontroler
NRS 1-9. Pompa akan terus bekerja hingga permukaan air telah sepenuhnya
merendam ujung ’pompa mati’ ( e3 ) yang akan segera mengirimkan sinyal untuk
mematikan pompa. Rangkaian sistem kontrol tertutup sederhana dari fungsi
keterpasangan level elektroda diperlihatkan pada gambar 4.14 berikut.
HP Boiler
Gambar 4.14. Rangkaian sistem kontrol tertutup level elektroda pada HP Boiler
Apabila level air terus menurun dibawah batas operasional yang
diinginkan, maka ujung batas alarm yang pertama ( e1 ) akan mengirimkan sinyal
untuk mematikan burner sebelum mencapai batas bahaya. Pada sirkuit burner
biasanya terpasang wayar penghubung sehingga apabila level air telah kembali ke
batas aman maka burner akan hidup dengan pengendali otomatis.
Namun apabila level air terus mengalami kenaikan akibat adanya
kesalahan pada probe ( malfungsi ), maka ujung batas high alarm ( e4 ) akan
langsung mematikan burner, sehingga untuk menghidupkannya kembali harus Level
Elektroda
Controller
dilakukan secara manual setelah level air telah mencapai batas normal. Tabel 4.1
berikut memperlihatkan fungsi indikasi keterpasangan level elektroda.
Tabel 4.1. Fungsi indikasi level probe
Gangguan Level Probe
Indikasi
Alarm e1 e2 e3 e4 Pompa Burner Low High
Pompa tetap
Hidup Hidup Mati Mati Hidup
Mati Hidup Mati Mati Hidup Hidup Mati Mati
Hidup Hidup Mati Mati Pompa tidak
bekerja Mati Mati Hidup Mati
Keterangan: : ujung elektroda terendam ( tersentuh air )
: ujung elektroda tidak tersentuh air
BAB V
PENUTUP
V. 1. Kesimpulan
Dari hasil pengamatan yang dilakukan di PT. Multimas Nabati Asahan
mengenai aplikasi dari level elektroda pada unit HP Boiler, dapat diambil
beberapakesimpulan, diantaranya adalah:
1. Fungsi keterpasangan level elektroda sebagai pengontrol level air pada unit
HP Boiler sangat penting mengingat resiko terjadinya ledakan sangat besar;
yang salah satunya dapat diakibatkan karena adanya kebocoran pada pipa -
pipa persambungan dan perlengkapannya.
2. Level elektroda bekerja berdasarkan prinsip daya hantar listrik dengan air
sebagai media penghantarnya dan terdiri dari empat ujung elektroda yang
berfungsi sebagai sakelar; ujung sentral merupakan low alarm sekaligus
sebagai elektroda acuan, dua ujung yang berfungsi untuk menghidupkan
dan mematikan pompa, serta satu ujung lagi sebagai high alarm.
3. Level elektroda terhubung ke switch controller NRS 1-9 yang akan
mengontrol fungsi indikasi level probe tersebut.
4. Level elektroda dilapisi oleh insulasi yang terbuat dari bahan teflon dan
dipasang langsung pada cangkang boiler dengan tabung pengaman internal,
yang berfungsi untuk melindungi elektroda dari gejolak air dan
V. 2. Saran
1. Proses pembuangan endapan lumpur ( blowdown ) perlu dilakukan secara
berkala karena dapat menyebabkan uap menjadi basah dan kotor, yang akan
merusak hasil produksi karena uap basah menyebabkan penambahan
ketebalan lapisan air pada permukaan media perpindahan panas, sehingga
menurunkan suhu proses pemanasan dan juga dapat menyebabkan korosi.
Untuk menghindari atau mengantisipasi terjadinya hal itu, sebaiknya pada
boiler juga dipasang level probe pada bagian bawah tangki untuk memantau
ketinggian endapan lumpur yang terinterkoneksi dengan katup ( valve )
sehingga apabila endapan telah mencapai level maksimal, katup akan
terbuka secara otomatis dan membuang endapan lumpur tersebut
( blowdown ).
2. Apabila terjadi malfungsi pada level probe, resiko tejadinya ledakan sangat
besar mengingat sistem sendiri adalah proses pembakaran dengan suhu dan
tekanan yang tinggi. Oleh karena itu sebaiknya dipasang low alarm kedua
sebagai pengaman tambahan pada sistem pendeteksian level air boiler.
3. Kondisi tempat kerja atau tempat terpasangnya probe harus diperhatikan
dan dapat dijadikan pertimbangan sehingga diperoleh hasil pengukuran
yang akurat.
4. Meskipun alat dirancang untuk dapat bekerja secara otomatis, tetapi
untuk mendapatkan hasil yang optimal tetap diperlukan pengawasan berkala
DAFTAR PUSTAKA
1. Ashford, K.S., J. Mann; 1979. Mechanical Technology. The English
Universities Press Ltd., Bungay, Suffolk.
2. Culp, Archie W.; 1979. Principles of Energy Conversion. McGraw-Hill,
Inc.
3. Edi Laksono, Teknik Kontrol Otomatik. 1997. Terjemahan Modern Control
Engineering, oleh Katsuhiko Ogata, Edisi Kedua ( Jakarta: Penerbit
Erlangga ).
4. Mansyur; 2005. Instrumentasi Pabrik I. Diktat untuk kalangan sendiri.
5. Moran, Michael J., Howard N. Shapiro; 2004. Fundamentals of Engineering
Thermodynamics. 5th ed. John Wiley & Sons, Inc.
6. Pakpahan, S.; 1994. Kontrol Otomatik Teori dan Penerapan. Erlangga,
Jakarta.
7. Robertson, W.S.; 1981. Boiler Efficiency and Safety. The Macmillan
Press Ltd.
8. Woodruff, Everett B.; 1982. Steam-Plant Operation. 5th ed. McGraw-Hill, Inc.
9. GEKA Manual Handbook of Instrument.
10. GESTRA Manual Handbook of Instrument.
