PENGGUNAAN SENSOR PELATINUM RESISTENCE PT 100 UNTUK MENGONTROL TEMPERATUR MINYAK PADA CRYSTALIZER TANK (APLIKASI PADA PT. SMART Tbk, BELAWAN).
Oleh :
IRWAN HENGKI SUKMA NIM. 035203010
PROGRAM DIPLOMA-IV
TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
ABSTRAK
Pada proses pembuatan minyak goreng yang berkualitas, diperlukan
pengukuran dan pengendalian dari mesin maupun alat prosesnya agar didapat
aliran (flow), tekanan (pressure), tinggi permukaan (level), dan suhu
(temperature) yang sesuai dengan Standard Operating Prosedure.
Alat pengontrol dan pendeteksi temperatur adalah peralatan instrumentasi
yang merupakan salah satu sistem pengaturan proses yang diperlukan dan terdapat
di pabrik minyak PT. SMART. Tbk BELAWAN
Apabila fungsi ini tidak berjalan, maka suhu minyak yang diinginkan
besar kemungkinan tidak tercapai yang mengakibatkan minyak menjadi rusak dan
harus diproses ulang kembali, sehingga perusahaan akan mengalami kerugian
yang besar.
Untuk menghindari terjadinya hal tersebut, maka digunakan instrumen
pengukur temperatur yaitu Sensor Platinum Resistance PT 100 yang berperan
mengawasi dan mengontrol proses pembuatan minyak dalam Crystalizer Tank,
Sensor Platinum Resisrance ini bekerja berdasarkan perbandingan perubahan
temperatur dengan besaran tahanan listrik dari berbagai jenis logam yang terdapat
pada sensor tersebut. Jenis logam/elemen sebagai sensor, yang sering digunakan
di dunia industri adalah jenis logam platina (Platinum Resistance Temperature
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT,
karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Karya Akhir
ini, Tidak lupa selawat beriring salam penulis ucapkan kepada junjungan Nabi
besar Muhammad SAW.
Tidak lupa pula penulis ucapkan ribuan terima kasih kepada ayahanda dan
ibunda tercinta yang tak pernah letih mengasuh, membesarkan, memberikan
dukungan moral maupun matreial sampai penulis menyelesaikan Karya Akhir ini.
Selama berlangsungnya penulisan Karya Akhir ini hingga menyelesaikannya,
penulis banyak mendapat bantuan, dukungan, serta masukan dari banyak pihak.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya
serta ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ayahanda Suardi Ibunda Misning wati, serta Abangku Johan
Fransyaputra.ST dan kakak Elvi Sriwahyuni Spd, yang telah memberikan dukungan moril, materi dan doa terhadap penulis.
2. Istriku Sherli Widia Pattisina Amk dan ankku Argha Niqei W, serta Ibu
Suriati selalu menemani dan memberikan dukungan dan cintanya kepada penulis selama penulisan Karya Akhir ini.
3. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, M.S.M.E selaku Dekan Fakultas
Teknik Universitas Sumatra Utara.
4. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Ba’afai selaku Pelaksana Harian Ketua
Program Diploma-IV Teknologi Instrumentasi Pabrik . Teknik Universitas
5. Bapak Rahmat Fauzi ST, MT. selaku Sekretaris Program Diploma-IV
Teknologi Instrumentasi Pabrik Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
6. Bapak Drs. Hasdari Helmi. MT selaku Koodinator Program Diploma-IV
Teknologi Instrumentasi Pabrik Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
7. Bapak Ir. Sarifuddin Siregar selaku Dosen pembimbing penulis yang
telah banyak memberikan masukan dan arahan dalam penulisan Karya
Akhir ini.
8. Seluruh staf pengajar serta pegawai administrasi.
9. Teman - teman seperjuangan angkatan 2003 khususnya Bang dedianto
dan juga Agung, Iwan, Tia dan lain-lain.
Penulis menyadari bahwa Karya Akhir ini masih belum sempurna dan
masih banyak kekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan dikarenakan
keterbatasan pengetahuan penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran
seta kritikan yang konstruktif dan edukatif guna penyempurnaan Karya Akhir ini.
Semoga Karya Akhir ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan para pembaca
pada umumnya.
Medan, Juli 2010
DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan
Abstrak ... i
Kata Pengantar ... ii
Daftar Isi ... iv
Daftar Gambar ... vii
Daftar Tabel ... viii
BAB I Pendahuluan I.1. Latar Belakang Masalah ... 1
I.2. Tujuan Penulisan Karya Akhir ... 2
I.3. Rumusan Masalah ... 2
I.4. Batasan Masalah ... 3
I.5. Metode Penulisan ... 3
I.6. Sistematika Penulisan ... 3
BAB II Landasan Teori II.1. Teori Pengukuran ... 5
II.1.1. Pengertian Pengukuran ... 5
II.1.2. Karakteristik Pengukuran ... 6
II.2. Temperatur ... 8
II.3.1. Termometer Air Raksa ... 11
II.3.2. Termometer Bimetal ... 11
II.3.3. Termokopel ... 13
II.3.4. Termometer Bejana Kapiler ... 14
II.3.5. Termometer Tahanan/Resistance Temperature Detector (RTD) ... 15
II.3.5.1. Jenis-Jenis Logam RTD ... 16
II.4. Sistem Kontrol ... 20
II.4.1. Pengertian Sistem Kontrol ... 21
II.4.1.1. Sistem Kontrol Manual dan Otomatis ... 22
II.4.1.2. Sistem Kontrol Rangkaian Terbuka dan Tertutup ... 23
II.4.1.3. Kontinu (Analog) dan Diskontinu (Digital) .... 26
II.4.2. Karakteristik Sistem Kontrol Otomatik ... 27
II.4.3. Pemakaian Sistem Kontrol Otomatik ... 28
BAB III Resistance Temperature Detector III.1. Penggunaan dan Prinsip Kerja RTD (Pt-100) pada Crystalizer Tank ... 29
III.2. Keuntungan dan Kerugian dari RTD (Pt-100) ... 33
III.3. Konstruksi dan Pemasangan RTD (Pt-100) ... 34
III.4. Tipe-Tipe RTD ... 37
BAB IV Proses Crystalizer
IV.1. Umum ... 42
IV.2. Proses Crystalizing ... 43
IV.2.1. Proses Filling ... 44
IV.2.2. Proses Cooling ... 45
IV.2.3. Proses Chilling ... 47
IV.2.4. Proses Filtrasing ... 48
IV.2.5. Proses Recycle ... 49
IV.3. Instrumen yang Mendukung pada Crystalizer Tank ... 49
IV.3.1. Control Valve ... 50
IV.3.2. Level Transmitter dan High-High Level Switch ... 54
IV.3.3. Agitator ... 56
IV.3.4. Temperature Gauge ... 58
IV.4. Faktor-Faktor Penyebab Kegagalan Proses Kristalisasi ... 59
BAB V Kesimpulan dan Saran V.1. Kesimpulan ... 62
V.2. Saran ... 64
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Termometer Air Raksa ... 11
Gambar 2.2. Termometer Bimetal ... 13
Gambar 2.3. Termokopel ... 14
Gambar 2.4. Termometer Bejana Kapiler ... 15
Gambar 2.5. Blok Diagram Sistem Kontrol Rangkaian Terbuka ... 23
Gambar 2.6. Blok Diagram Sistem Kontrol Rangkaian Tertutup ... 24
Gambar 3.1. Minyak yang Sudah Mengkristal ... 30
Gambar 3.2. Blok Diagram Balok RTD (Pt-100) untuk Pengukuran Suhu Minyak dan Pengaturan Air Pendingin ... 31
Gambar 3.3. Resistance Temperature Detector (Pt-100) ... 36
Gambar 3.4. Konstruksi RTD ... 37
Gambar 3.5. Pemasangan RTD untuk Minyak dan Air pada Crystalizer Tank .. 36
Gambar 36. Pemasangan RTD (Pt-100) pada Tangki Crystalizer ... 36
Gambar 3.7. Pemasangan RTD (Pt-100) pada Pipa Air Pendingin ... 37
Gambar 4.1. Crystalizer Tank ... 43
Gambar 4.2. Heat Exchanger ... 44
Gambar 4.3. Agitator ... 45
Gambar 4.4. Coil dan Kipas Pengaduk di dalam Crystalizer Tank ... 46
Gambar 4.5. Cooling Tower ... 46
Gambar 4.6. Water Chiller ... 47
Gambar 4.9. Prinsip Kerja Control Valve ... 51
Gambar 4.10. Level Transmitter ... 55
Gambar 4.11. Pemasangan Level Transmitter dan High High Level Switch pada
Tangki Crystalizer ... 55
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Jenis Logam RTD ... 18
Tabel 3.1. Tipe dari Platinum Resistance Temperatur Detector ... 39
DAFTAR RUMUS
Rumus 2.1. Persamaan Derajat Temperatur Fahrenheit ... 9
Rumus 2.2. Persamaan Derajat Temperatur Celcius ... 9
Rumus 2.3. Persamaan Derajat Temperatur Rankine ... 9
Rumus 2.4. Persamaan Volume pada Termometer t ... 11
Rumus 2.5. Persamaan Panjang Mula ... 12
Rumus 2.6. Persamaan Empiris ... 12
Rumus 2.7. Persamaan Tahanan Listrik pada Temperatur 0C ... 16
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Gambar Piping & Instrument Diagram pada Proses Pengkristalan
Minyak
ABSTRAK
Pada proses pembuatan minyak goreng yang berkualitas, diperlukan
pengukuran dan pengendalian dari mesin maupun alat prosesnya agar didapat
aliran (flow), tekanan (pressure), tinggi permukaan (level), dan suhu
(temperature) yang sesuai dengan Standard Operating Prosedure.
Alat pengontrol dan pendeteksi temperatur adalah peralatan instrumentasi
yang merupakan salah satu sistem pengaturan proses yang diperlukan dan terdapat
di pabrik minyak PT. SMART. Tbk BELAWAN
Apabila fungsi ini tidak berjalan, maka suhu minyak yang diinginkan
besar kemungkinan tidak tercapai yang mengakibatkan minyak menjadi rusak dan
harus diproses ulang kembali, sehingga perusahaan akan mengalami kerugian
yang besar.
Untuk menghindari terjadinya hal tersebut, maka digunakan instrumen
pengukur temperatur yaitu Sensor Platinum Resistance PT 100 yang berperan
mengawasi dan mengontrol proses pembuatan minyak dalam Crystalizer Tank,
Sensor Platinum Resisrance ini bekerja berdasarkan perbandingan perubahan
temperatur dengan besaran tahanan listrik dari berbagai jenis logam yang terdapat
pada sensor tersebut. Jenis logam/elemen sebagai sensor, yang sering digunakan
di dunia industri adalah jenis logam platina (Platinum Resistance Temperature
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Dalam penggunaannya di dunia industri, instrumen merupakan alat yang
sangat penting dari suatu proses. Peralatan instrumen selalu digunakan sebagai
alat pengukur maupun sebagai alat pengontrol dalam sebuah proses produksi,
diantaranya pengukuran dan pengontrolan temperatur minyak RBDPO (Refined
Bleached Deodorized Palm Oil) pada tangki Crystalizer tank.
Instrumen ini harus ada dan harus berfungsi dengan baik sesuai dengan
kebutuhan dimana instrumen tersebut ditempatkan. Cara pemasangan instrumen
juga sangat berpengaruh dengan ketelitian pembacaan dari alat instrumen tersebut.
Instrumen merupakan salah satu faktor yang sangat menentukan mutu dari suatu
hasil produksi.
Pada proses industri, pengendalian dilakukan dengan mengukur salah satu
atau lebih variabel. Hasil pengukuran ini digunakan untuk perbandingan apakah
proses variabel yang diukur sesuai dengan yang diinginkan. Pada umumnya
proses variabel yang diukur antara lain : aliran (flow), tekanan (pressure), tinggi
permukaan (level), dan suhu (temperature).
Intrumen yang digunakan untuk pengontrolan temperature minyak
RBDPO adalah sensor Platinum Resistance Pt-100 pada peroses pengkristalan
minyak sensor Platinum Resistance Pt-100 terkoneksi pada control valve, juga
filma adalah 13 oC. jika suhu minyak yang di inginkan tersebut tidak tercapai,maka minyak akan rusak dan harus di proses ulang kembali.
Atas dasar pengamatan dan pentingnya pemahaman penggunaan sensor
Platinum Resistance Pt-100 maka dalam Karya Akhir ini akan membahas tentang PENGGUNAAN SENSOR PLATINUM RESISTANCE PT-100 UNTUK MENGONTROL TEMPERATUR MINYAK PADA CRYSTALIZER TANK (APLIKASI PADA PT. SMART Tbk BELAWAN)
1.2. Tujuan Penulisan Karya Akhir
Adapun tujuan dari penulis tugas akhir ini adalah :
1. Memenuhi syarat menyelesaikan masa studi sebagai mahasiswa
program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik.
2. Mengetahui dan memahami proses pengontrolan temperatur minyak
RBDPO pada Crystalizer Tank
1.3. Batasan Masalah
Mengingat masalah yang akan diangkat sebagai karya akhir penulis ini
mempunyai ruang lingkup yang relatif luas, maka penulis membatasi masalah ini
bpada:
- Hanya menjelasakan prinsip kerja dari Pt-100.
- Membahas proses pada unit Crystalizer Tank pada proses fraksinasi.
1.4. Metode Penulisan
Metode penulisan yang dipergunakan dalam penulisan Karya Akhir ini
antaralain sebagai berikit:
1. Dengan mempelajari teori.
2. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing fakultas.
3. Dengan mencari buku-buku referensi dari beberapa pustaka yang dapat
menunjuang Karya Akhir.
1.5. 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
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang pemilihan judul, tujuan karya
akhir, rumusan dan batasan masalah, metode penulisan, dan
sistematika penulisan.
BAB II : LANDASAN TEORI
Bab ini berisikan penjelasan mengenai platinum resistance Pt-100
Bab ini menjelaskan tentang gambaran umum/dasar teori dari
BAB III : SENSOR PLATINUM RESISTANCE PT 100
Bab ini berisikan penjelasan mengenai Pt-100, gambar konstruksi
100,perinsip kerja 100, cara pemasangan, dan kegunaan
Pt-100 pada Crystalizer Tank
BAB IV : PERINSIP KERJA PROSES CRYSTALIZER
Bab ini menjelaskan proses yang terjadi pada proses fraksinasi dan
proses yang terjadi pada crystallizer Tank, dan instrumen lain yang
terpasang pada Crystalizer Tank.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
BAB II
LANDASAN TEORI
II. 1. Teori Pengukuran II.1.1. 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
diketahui. Tanpa bantuan tersebut manusia tidak dapat menentukannya.
Dalam pengukuran, digunakan sejumlah istilah sebagai berikut :
a. Ketelitian (Accuracy)
Ketelitian adalah harga suatu pembacaan instrumen yang mendekati harga
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)
4. Tinggi Permukaan (Level)
II.1.2. Karakteristik Pengukuran
Alat pengukur (sistem instrumentasi) yang merupakan suatu sistem yang
digunakan untuk menunjang kegiatan proses industri, pada dasarnya adalah
berfungsi untuk menentukan (mengukur) dan mencatat suatu besaran variabel
Dengan mengetahui karakteristik suatu sistem instrumentasi maka kita
dapat memperkirakan dan memperhitungkan tingkat kebenaran pengukuran dari
sistem instrumentasi yang dipergunakan.
Karakteristik sistem instrumentasi yang akan menampilkan tingkat
kebenaran pengukuran dapat disebabkan oleh beberapa faktor, misalnya karena
perakitan yang kurang baik, jenis – jenis dan kualitas komponen yang digunakan
atau dapat pula kondisi pemakaian yang tidak sesuai dengan kondisi
pengkalibrasian alat.
Secara umum karakteristik sistem instrumentasi dapat digolongkan
menjadi dua kelompok utama yaitu :
1. Karakteristik Statis
Karakteristik statis adalah karakteristik suatu sistem instrumentasi yang
perlu diperhatikan untuk penggunaan pada suatu kondisi pengukuran yang
tidak bergantung pada waktu (kapan saja).
Karakteristik – karakteristik tersebut antara lain :
a. Ketelitian
Ketelitian dari suatu alat ukur (sistem instrumentasi) adalah
penyimpangan dari harga yang diamati, dibandingkan dengan harga
sebenarnya. Pada umumnya ketelitian ditentukan secara statis dan
dinyatakan dalam satuan persentasi dari simpangan skala penuh.
b. Reproduksibilitas
Reproduksibilitas dari suatu alat ukur adalah derajat pendekatan dari
suatu alat ukur dinyatakan dalam suatu unit untuk periode waktu
tertentu. Misalnya dalam waktu sebulan, setahun dan seterusnya.
c. Sensitivitas
Sensitivitas dari sistem instrumentasi mempunyai pengertian :
“Adanya perubahan terkecil dari suatu variabel pengukuran dengan
menggunakan alat ukur yang masih memberikan pengamatan
(response)”. Kebalikannya adalah “Dead Zone” yaitu harga terbesar
dari suatu perubahan harga yang diukur dengan menggunakan alat
ukur yang tidak dapat memberikan pengamatan (response).
2. Karakteristik Dinamis
Dalam banyak hal, karakteristik dinamis dari sistem instrumentasi menjadi
pertimbangan pada pemakaiannya. Karakteristik dinamis antara lain
adalah “kecepatan tanggap” dari sistem insrumen (alat ukur). Kecepatan
tanggap adalah cepatnya alat ukur bereaksi terhadap setiap perubahan
besaran yang diukur.
II. 2. Temperatur
Temperatur merupakan salah satu dari empat besaran dasar yang diakui
oleh Sistem Pengukuran Internasional (The International Measuring System).
Tidak seperti panjang, massa dan waktu yang merupakan besaran ekstensif,
temperatur merupakan besaran intensif.
Untuk kebanyakan tujuan, hukum ke nol termodinamika memberikan
konsep temperatur yang berguna. Hukum tersebut mengatakan, bahwa “Jika
antara dua benda yang dalam keadaan kontak thermal menukarkan energi termal
dalam jumlah yang sama. Waktu yang diperlukan untuk mencapai kesetimbangan
thermal tergantung sifat benda tersebut. Pada saat kesetimbangan thermal ke dua
benda mempunyai temperatur yang sama) dengan benda ke tiga C, maka benda A
dan B dalam keadaan setimbang thermal terhadap satu sama lain”.
Benda ketiga C ini nanti yang akan kita sebut thermometer. Dua benda A
dan B yang dalam kesetimbangan thermal mempunyai tempertur yang sama.
Lord Kelvin dalam tahun 1848 mengusulkan sekala temperatur
termodinamika yang memberikan dasar teoritis yang tidak tergantung pada sifat
bahan manapun dan didasarkan pada siklus Carnot.
Suatu angka dipilih untuk menjelaskan temperatur dari titik tetap yang
ditentukan. Pada saat ini titik tetap diambil sebagai titik-tripel (triple point) (yaitu
keadaan dimana fase-fase padat, cair dan uap berada bersama dalam ekuilibrium),
dan karena inilah keadaan air dapat diulang dan dapat diketahui.
Angka ini adalah 273,16 0K (0K = derajat Kelvin) yang juga merupakan
titik es. Skala lain adalah Celcius, Fahrenheit, dan Rankine yang berkaitan satu
sama lain seperti berikut :
0
F = 0C + 32 ...(2.1)
Atau 0C = (0F – 32)...(2.2)
0
R = 0F + 459,69...(2.3)
Skala temperatur yang bersumber dari hukum kedua termodinamika tidak
mudah menerapkannya dalam praktek. Oleh karena itu International Practical
Temperature Scale 0f 1968 (IPTS-68) telah dipilih sebagai pendekatan yang
paling cocok dari skala temperatur termodinamika. Ketidaksesuaian antara kedua
skala temperatur ini diperkirakan dalam derajat centigrade.
Pada dasarnya, ada empat metode pengukuran temperatur :
1. Pemuaian panas
2. Termolistrik
3. Resistansi
4. Radiasi
Metode yang dipilih akan tergantung pada faktor-faktor seperti ketelitian,
persyaratan rekaman, persyaratan pengendalian, temperatur, lokasi, biaya dan
kondisi luar yang penting.
II.3. Jenis-Jenis Alat Ukur Temperatur
Temperatur tidak diukur secara langsung, tetapi dengan cara tidak
langsung, yaitu dengan mengamati pengaruh perubahan temperatur. Perubahan
temperatur dapat menyebabkan berbagai macam perubahan, antara lain :
a. Perubahan volume
b. Perubahan tekanan
c. Perubahan viskositas
d. Perubahan tegangan listrik
e. Perubahan tegangan listrik pada junction termokopel
II.3.1. Termometer Air Raksa
Prinsip kerja berdasarkan perubahan temperatur menyebabkan perubahan
volume, agar perubahan volume tersebut dapat tampak lebih jelas (lebih sensitif),
maka digunakan system reservoir dan kapiler (lihat Gambar 2.1.)
Gambar 2.1. Temometer Air Raksa
Umumnya bila suatu aliran dipanaskan maka volumenya akan bertambah
menurut hubungan :
Vt = Vo + (1 + β Δt) ...(2.4)
Keterangan : Vt = Volume pada termometer t
Vo = Volume mula
Β = Koefisien muai volume dari cairan
Δt = Perubahan temperatur
II.3.2. Termometer Bimetal
Dua buah logam dengan koefisien muai panjang berbeda diletakkan
sejajar, karena satu logam mempunyai koefisien muai panjang yang lebih besar,
maka kenaikan temperatur akan ditunjukkan oleh penyimpangan (defleksi) dari
berlawanan. Umumnya bila suatu batang dipanaskan maka akan terjadi
Suatu batang bimetal yang mula-mula lurus pada temperatur To, akan
melengkung bila temperatur diubah menjadi T. Jari-jari lengkungan akan
mengikuti rumus empiris ( lihat Gambar 2.2).
t (3 (1 + m)2 + (1 + m) (m2 + 1/ mn))
Jari-jari lengkungan yang terjadi
Tebal total pelat
Perbandingan tebal pelat terhadap A
Perbandingan modulus elastisitas bahan A terhadap B
Masing-masing koefisien muai panjang bahan A dan B
Temperatur pada waktu terjadi pelengkugan
(temperatur yang diukur/ ditunjukkan) (oC)
Temperatur pada waktu kedua pelat diletakkan
(pada waktu pelat tidak melengkung) (0C)
Untuk mendapatkan sensitivitas yang lebih besar, diusahakan agar metal B
mempunyai
α
A yang sekecil mungkin dan metal A yang sebesar mungkin.Contohnya : invar (campuran besi-nikel) dengan koefisien muai kecil, paduan
kuningan atau nikel dengan koefisien muai besar.
Bimetal ini selain pengukur pengukur temperatur, sering pula digunakan
sebagai elemen control pada system pengontrol temperatur (pada kontroler jenis
on-off).
Gambar 2.2. Temometer Bimetal
Konstruksi antara lain :
- Spiral
- Bentuk U
- Washer
- Helik
- Helik Ganda
-II.3.3. Termokopel
Termokopel terdiri dari sambungan (junction) dari dua logam yang
oleh temperature junction. Perubahan temperatur akan memberikan harga
tegangan yang berubah pula.
Pada termokopel terdapat 3 efek yang saling berkaitan yaitu :
1. Efek Seebeck
Bila dua logam yang berbeda dan dihubungkan seperti pada Gambar 2.3
maka akan timbul tegangan listrik antara kedua terminal yang besarnya
tergantung pada temperatur pada junctionnya (temperatur pada titik
hubung antara kedua logam tersebut).
2. Efek Peltier
Bila pada junction tersebut mengalir arus listrik maka tegangan listrik
yang terjadi tadi akan berubah naik atau turun tergantung dari arah arus
listrik yang mengalir pada junction tersebut.
3. Efek Thomson
Bila sepanjang logam tersebut terdapat gradient temperatur, maka
besarnya tegangan juga akan berubah.
Gambar 2.3. Termokopel
II.3.4. Termometer Bejana Kapiler
Pada sistem pengukuran temperatur yang menggunakan Termometer
Kelas I : Berisi cairan
Kelas II : Berisi uap
Kelas III : Berisi gas
Termometer jenis ini umumnya terdiri dari 3 bagian, seperti yang dapat
diperhatikan pada gambar 2.4 berikut:
- Bejana sebagai elemen perasa
- Pipa kapiler sebagai penghubung
- Pengukur tekanan seperti tabung bourdon, bellow, atau diafragma sebagai
indikator
Gambar 2.4. Termometer Bejana Kapiler
II.3.5. Termometer Tahanan/ Platinum Resistance Pt-100
Platinum Resistance Pt-100 atau dikenal dengan Detektor Temperatur
Tahanan adalah salah satu bagian dari instrumen yang digunakan untuk
menentukan nilai atau besaran suatu temperatur/suhu, yang menggunakan elemen
sensitif dari kawat platina, tembaga, atau nikel murni yang memberikan nilai
tahanan yang terbatas untuk masing-masing temperatur di dalam batas suhunya.
Detektor Temperatur Tahanan listrik berdasarkan perubahan tahanan
dipanaskan maka tahanan listriknya akan naik sesuai dengan temperaturnya
a,b = konstanta yang ditentukan dengan eksperimen
a = 3,908x10-3 dan b = 5,775x10-7
α
= koefisien suhu dari bahan logam yang bersangkutan per 0CII.3.5.1. Jenis-Jenis Logam PT-100
Platinum Resistance Pt-100 menggunakan karakteristik dari besaran
tahanan listrik dari suatu jenis logam yang berubah berdasarkan perubahan
temperatur.
Dalam dunia industri atau penggunaannya di dalam suatu proses, biasanya
Platinum Resistance Pt-100 digunakan pada:
a. Mesin pendingin
b. Proses pembuatan makanan
c. Kompor dan alat pemanggang
d. Produksi kain/ textile
e. Produksi plastik
f. Produksi bahan-bahan kimia
g. Pembuatan bahan-bahan mikroelektronik
i. Pengukuran suhu tempat pembuangan gas
Beberapa jenis logam yang digunakan pada Pt-100 adalah platinum,
nickel dan copper (tembaga), yang masing-masing mempunyai karakteristik yang
sesuai dengan kenaikan temperatur dan kenaikan besaran tahanan.
Mengenai karakteristik resistensi temperatur dari bahan termoresistif pada
kenaikan suhu, dapat dilihat pada Ggambar 2.1.
0 0 200 400 600 800
Gambar 2.1. Karakteristik Resistansi Temperatur dari Bahan Termoresistif pada
Kenaikan Suhu
Banyak sekali pilihan dalam pertimbangan ketika memutuskan untuk
memilih jenis elemen Pt-100 yang harus digunakan.
a. Tingkatan besaran temperatur
b. Batas toleransi, tingkat keakurasian, dan kemampuan untuk tidak mudah
berubah-ubah
c. Kecepatan tanggap
Pada tabel 2.1 dapat dilihat batas temperatur dari beberapa jenis-jenis logam
yang digunakan untuk Pt-100 .
Tabel 2.1. Jenis Logam Pt-100
Jenis Batas
Temperatur Keuntungan Kekurangan
Platina - 200 0C sampai dengan +650 0C
- Murah
- Stabilitas tinggi - Batas kerja lebar
- Waktu respons yang relatif lambat (5 S) - Tidak selinear
tembaga Tembaga -200 0C sampai
dengan +150 0C
- Linearitas tinggi - Ketelitian dalam batas
temperatur sekeliling
- Lebih linear dari pada tembaga - Batas temperatur
terbatas
A. Platinum Resistance Temperature Detector
Dari semua jenis logam, biasanya Platinum Resistance Pt-100 yang sering
digunakan pada industri adalah jenis Platinum Resistance. karena memiliki
kemampuan pengukuran suhu yang sangat luas dan memiliki koefisien tahanan
terhadap suhu yang besar.
Platina memiliki karakteristik optimum dalam melayani berbagai rentang
suhu. Meskipun platina itu adalah logam mulia yang paling sempurna dan tidak
mudah teroksidasi, namun akan mudah mengalami kontaminasi pada suhu yang
tinggi, diakibatkan oleh beberapa jenis gas seperti karbon monoksida, reduksi
atmosfir lainnya dan oleh oksida logam.
Platina tersedia secara komersial dalam bentuk murni, serta memberikan
karakteristik yang tahan terhadap suhu. Platina dengan koefisien temperatur dari
tahanan sama dengan 0,00385 Ω/Ω( 0C) (untuk kisaran suhu 0 sampai 100 0C)
di seluruh Eropa Barat sejak Perang Dunia II. Platina telah semakin mendapatkan
perhatian di Amerika Serikat semenjak tidak adanya koefisien standar yang sudah
terdefenisi dan diterima secara umum.
Platina memiliki titik lebur yang tinggi dan tidak mudah menguap pada
suhu dibawah 1.200 0C. Selain itu, platina juga memiliki kekuatan tarik mencapai
18.000 psi dan resistivitas 60 Ω/(cir mil) (ft) pada 0 0C (9,83µΩ-cm).
Platina adalah bahan yang umumnya sering digunakan dalam pembuatan
termometer standar laboratorium untuk pekerjaan kalibrasi. Dalam kenyataannya,
termometer resistan platina (biasanya dengan dasar tahanan sama dengan 25,5 Ω
pada 0 0C) adalah merupakan standar yang didefinisikan untuk standar kisaran
suhu pada titik oksigen (-182,96 0C) hingga pada titik antimoni (630,74 0C)
sebagaimana didefinisikan oleh International Practical Temperature Scale tahun
1968 (IPTS 68).
B. Nickel Platinum Resistance Pt-100
Untuk pengukuran temperatur pada industri dalam jarak -70 0C sampai
dengan 150 0C, Platinum Resistance Pt-100
dengan menggunakan jenis elemen logam nikel telah memiliki kegunaan yang
luas dan efisien. Nikel memiliki kekuatan tarik 120.000 psi dan resistivitas 38,36
Ω/(cir mil)(ft) pada 0 0C (6,38 µΩ-cm).
Suhu maksimum dari termometer ini adalah terkait dengan jenis material
yang digunakan sebagai pelindung kabel nikel, yang diantaranya lapisan tipis
3000C. Diatas suhu 300 0C nikel akan mengalami perubahan bentuk yang
membuat kurva resistensi suhu tidak beraturan.
Koefisien suhu dari nikel murni mendekati 0,0066 Ω/(Ω)(0C), sedangkan
platinum kurang dari 0,0033 Ω/ (Ω)(0C). Sehingga penggunaan nikel yang
menggantikan platina dalam termometer resistansi seringkali memberikan
sensitivitas yang tinggi.
C. Copper Platinum Resistance Pt-100
Tembaga elektrolit dengan kemurnian tertinggi telah tersedia secara
komersial, dan memiliki koefisien suhu dengan konsistensi tinggi untuk nilai
resistansi sama dengan atau mendekati 0,0042 Ω/ (Ω) (0C), yang lebih tinggi dari
platinum. Elemen resistansi tembaga ini dibuat untuk memanfaatkan koefisien
suhu maksimal dan juga dapat dipertukarkan dengan merujuk pada hubungan
suhu resistensi.
Kisaran suhu Resistance Temperature Detector tembaga adalah berkisar
antara -200 hingga +150 0C, dan memiliki kecenderungan oksidasi pada suhu
tinggi. Tembaga memiliki kekuatan tarik 300.000 psi. Resistivitas tembaga adalah
9,38 Ω pada 0 0C dengan nilai yang lebih rendah dari platina atau nikel.
II.4. Sistem Kontrol
Sistem kontrol telah memegang peranan peranan yang sangat penting
dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Sistem kontrol telah
industri modern. 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
perhitungan (computation), serta perbaikan (correction).
Secara umum sistem kontrol dapat dikelompokkan sebagai berikut :
a. Dengan operator (manual)
Di dalam sistem kontrol secara otomatik maka akan terdapat sistem
kontrol jaringan tertutup (closed-loop) dan jaringan terbuka (open-loop).
Sistem kontrol dapat dilakukan secara kontinu (analog) dan diskontinu
(digital). Sistem kontrol juga dapat dilakukan berdasarkan sumber penggerak,
diantaranya elektris, pneumatis (udara, angin), hidraulis (cairan) dan mekanis.
Pengontrolan secara elektris dan pneumatis atau kombinasinya lebih
banyak ditemukan dalam industri maupun aplikasi teknis lainnya. Hal ini
disebabkan beberapa kelebihan yang diberikannya yaitu pemakaian daya yang
lebih kecil, kemampuan untuk pengontrolan jarak jauh, lebih mudah diperoleh,
dan responsnya lebih cepat. Di samping itu dimensi peralatan dapat dibuat lebih
kecil.
II.4.1.1. Sistem Kontrol Manual dan Otomatis
Pengontrolan secara manual adalah pengontrolan yang dilakukan oleh
manusia yang bertindak sebagai operator. Sedangkan pengontrolan secara
otomatis adalah pengontrolan yang dilakukan oleh mesin-mesin/ peralatan yang
bekerja secara otomatis dan operasinya di bawah pengawasan manusia.
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 manual banyak ditemukan dalam kehidupan
pengaturan aliran air melalui keran, pengaturan kecepatan kendaraan, dan
lain-lain.
Sedangkan 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.
II.4.1.2. Sistem Kontrol Rangkaian Terbuka dan Rangkaian Tertutup
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. Suatu
contoh sederhana adalah mesin cuci.
Perendaman, pencucian, dan pembilasan dalam mesin cuci dilakukan atas
basis waktu. Mesin ini tidak mengukur sinyal keluaran yaitu tingkat kebersihan
kain. Setiap gangguan yang terjadi akan menimbulkan pengaruh yang tidak
diinginkan pada outputnya, seperti terlihat pada Gambar 2.5 dibawah ini.
PENGONTROL SISTEM
INPUT OUTPUT
Gambar 2.5. Blok Diagram Sistem Kontrol Rangkaian Terbuka
Sistem kontrol rangkaian tertutup (closed-loop control system) merupakan
masukan sehingga besaran yang dikendalikan dapat dibandingkan terhadap harga
yang diinginkan melalui alat pencatat (indikator atau rekorder).
INPUT +
Gambar 2.6. Blok Diagram Sistem Kontrol Rangkaian Tertutup
Perbedaan yang terjadi antara besaran yang dikendalikan dan penunjukkan
pada alat pencatat digunakan sebagai koreksi, seperti terlihat pada gambar 2.6 di
atas.
Aplikasi sistem kontrol rangkaian terbuka dan tertutup juga ditemui pada
proses-proses lain. Salah satu contoh dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai
berikut: Jika seseorang mengendarai mobil, maka kecepatan beserta percepatan
kendaraan tersebut dapat ditentukan dan dikontrol oleh pengendara dengan cara
mengamati kondisi lalu lintas dan mengendalikan setir, rem, dan alat-alat
pengontrol lainnya.
Jika pengendara ingin menjaga kecepatan dalam suatu harga yang konstan
(sebagai keluaran) maka pengendara dapat mengaturnya melalui pedal percepatan
(gas) dan harga ini secara tetap dapat diperoleh dengan mengamati penunjukan
speedometer (alat penunjuk kecepatan).
Dengan mengamati besarnya keluaran tersebut, berarti setiap saat
diberikan suatu informasi/efek terhadap masukan (dalam hal ini adalah UMPAN BALIK
pengendara dan pedal gas), sehingga jika terjadi penyimpangan terhadap
kecepatan, pengendara dapat mengendalikannya kembali ke harga yang
seharusnya.
Contoh di atas adalah sistem kontrol dengan jaringan tertutup
(closed-loop), dan akan berubah menjadi sistem terbuka jika keadaan tersebut tidak
dilengkapi dengan speedometer.
Tanpa adanya alat penunjuk kecepatan ini, maka pengendara tidak dapat
mengetahui berapa kecepatan sebenarnya dari kendaraan tersebut setiap saat, yang
berarti juga bahwa dia tidak dapat mengendalikan (membuat) kecepatan pada
suatu harga yang diinginkan.
II.4.1.3. Kontinu (Analog) dan Diskontinu (Digital) Pengontrolan secara kontinu dapat dibagi:
a. Kesebandingan (proporsional), P-(Control), yaitu keluaran sebanding
dengan penyimpangan (deviasi). Contohnya adalah pengontrolan uap
melalui katup, transmitter tekanan, dan lain-lain.
b. Integral (I), yaitu keluaran selalu berubah selama terjadi deviasi
(penyimpangan), dan kecepatan perubahan keluaran tersebut sebanding
dengan penyimpangan. Misalnya level cairan di dalam tangki, sistem
tekanan gas. Karena keluaran yang selalu berubah ini, tipe ini disebut juga
“Proportional Speed Floating Control”.
c. Differensial (D).
Pengontrolan tipe integral dan differensial jarang dipakai secara tersendiri,
tetapi digabungkan dengan jenis proporsional untuk menghilangkan
keragu-raguan jika jenis proporsional ini memerlukan karakteristik yang
stabil. Dengan penggabungan ini akan diperoleh suatu sistem kontrol yang
lebih stabil sehingga sensitivitas atau kecepatan responsnya akan menjadi
lebih besar.
Sedangkan pengontrolan secara digital dilakukan oleh
komponen-komponen diskrit dan dapat dibagi atas :
a. Pengontrolan dengan dua posisi (bang-bang control), misalnya: rile,
thermostat, level, sakelar ON-OFF, dan lain-lain.
b. Posisi ganda, misalnya sakelar pemilih (selector switch).
c. Floating: Pada posisi relatif tidak terbatas. Dalam jenis ini, pemindahan
energi dapat dilakukan melaui salah satu daripada beberapa kemungkinan
yang ada.
II.4.2. Karakteristik Sistem Kontrol Otomatik
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, suatu sistem kontrol adalah
otomatik (Automatic Control System) jika sistem tersebut merupakan jaringan
tertutup (Closed-Loop), dan cara pengontrolan variabel dilakukan oleh
peralatan-peralatan otomatik berupa peralatan-peralatan elektris, pneumatis, mekanis maupun
kombinasinya. Berdasarkan pada hal tersebut, beberapa karakteristik penting dari
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 differensial linear maupun tidak linear.
b. Bersifat menerima informasi, memprosesnya, mengolahnya, dan kemudian
mengembangkannya.
c. Komponen/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-hari, baik dalam pemakaian langsung maupun tidak langsung.
Pemakaian dari sistem kontrol ini dapat dikelompokkan sebagai berikut:
a. Pengontrolan proses: temperatur, aliran, tekanan, tinggi permukaan cairan,
viskositas, dan lain-lain. Misalnya pada industri kimia, makanan, tekstil,
pengilangan, dan lain-lain.
b. Pembangkit tenaga listrik.
c. Pengontrolan numerik (Numeric Control, N/C): Pengontrolan operasi yang
BAB III
RESISTANCE TEMPERATUR DETECTOR
Resistance Temperature Detector (RTD) atau dikenal dengan Detektor
Temperatur Tahanan adalah sebuah alat yang digunakan untuk menentukan nilai
atau besaran suatu temperatur/suhu dengan menggunakan elemen sensitif dari
kawat platina, tembaga, atau nikel murni, yang memberikan nilai tahanan yang
terbatas untuk masing-masing temperatur di dalam kisaran suhunya. Semakin
panas benda tersebut, semakin besar atau semakin tinggi nilai tahanan listriknya,
begitu juga sebaliknya. Pt-100 merupakan tipe RTD yang paling populer yang
digunakan di industri.
Resistance Temperature Detector merupakan sensor pasif, karena sensor ini
membutuhkan energi dari luar. Elemen yang umum digunakan pada tahanan
resistansi adalah kawat nikel, tembaga, dan platina murni yang dipasang dalam
sebuah tabung guna untuk memproteksi terhadap kerusakan mekanis. Resistance
Temperature Detector (Pt-100) digunakan pada kisaran suhu -200 0C sampai
dengan 650 0C.
III.1. Penggunaan dan Prinsip Kerja RTD (Pt-100) pada Crystalizer Tank Pada proses pengkristalan/ pendinginan minyak, RTD (Pt-100) digunakan
untuk mengukur dan mengatur penurunan suhu dari minyak RBDPO (Refined
Bleached Deodorized Palm Oil). Suhu minyak RBDPO yang masuk (setelah
adalah 65 0C. Sedangkan suhu yang ingin dicapai agar minyak dapat menjadi
butir-butiran kristal stearin adalah 13 0C, untuk produk Minyak Goreng Filma.
Pada Gambar 3.1 dibawah, dapat dilihat hasil akhir dari minyak RBDPO yang
sudah menjadi butiran-butiran kristal stearin.
Gambar 3.1. Minyak yang Sudah Mengkristal
Dalam proses penurunan suhu minyak ini digunakan air sebagai
pendingin. Air pendingin ini berasal dari cooling tower (dengan suhu 28-30 0C)
dan dari mesin water chiller (dengan suhu 7-10 0C). RTD (Pt-100) dipasang pada
tangki crystalizer (untuk mengawasi penurunan suhu dari minyak) dan dipasang
pada saluran pipa masukan air pendingin ke dalam tangki crystalizer (untuk
mengatur debit air dan perubahan penggunaan air cooling menjadi air chilling).
Prinsip kerja dari RTD (Pt-100) yang digunakan untuk pengukuran
minyak ini adalah, ketika RTD pada tangki crystalizer menerima panas dari
minyak, maka panas tersebut akan dikonversikan oleh RTD ke dalam bentuk
besaran listrik yaitu tahanan. Panas yang dihasilkan berbanding lurus dengan
Crystalizer Tank
Gambar 3.2. Blok Diagram RTD (Pt-100) untuk Pengukuran Suhu Minyak dan
Pengaturan Air Pendingin
Pada tipe RTD (Pt 100) ini, jika suhu yang dibaca adalah 0°C berarti
tahanan yang dihasilkan oleh RTD dan diterima oleh Genius BUS adalah 100Ω,
begitu juga jika suhu 100°C berarti tahanan yang dihasilkan oleh RTD dan
diterima Genius Bus adalah 138,5 Ω yang dapat dilihat dari tabel referensi RTD
(Pt-100) (Lampiran 3).
Perbandingan antara suhu dengan tahanan yang dibaca, dapat juga dihitung
dengan rumus seperti dibawah ini :
2. t = 13,5
Tahanan tadi dikonversikan kembali oleh Genius BUS menjadi sinyal
komunikasi dan kemudian dikirimkan ke PLC (Programmable Logic Controllers)
melalui kabel komunikasi. PLC akan mengkonversikan kembali dalam bentuk
derajat Celsius yang akan ditampilkan pada monitor. Maka operator dapat melihat
penurunan suhu yang terjadi pada minyak
CONTROL
Gambar 3.3 Diagram Sistem Kontrol pada Proses Pengaturan Suhu Minyak
Sedangkan RTD yang berada pada pipa saluran masukan air pendingin ke
berfungsi untuk menentukan pergantian dari air pendinginan yang menggunakan
air dari Cooling Tower, menjadi air pendingin dari Water Chiller (Gambar 3.3)
Pada proses pengkristalan ini digunakan juga agitator yang berfungsi
untuk mengaduk isi dari crystalizer tank agar suhu minyak menjadi homogen.
Kecepatan putar dari motor pada agitator ini juga diatur dengan menggunakan
inverter (mengatur kecepatan putaran dengan merubah frekuensi dari motor).
Tabel 3.1. Segment-Segment untuk Pengawasan Suhu Minyak
Proses pengkristalan minyak yang terjadi pada Crystalizer Tank ini
menghabiskan waktu yang tidak sebentar, yaitu 9-10 jam. Sehingga dibutuhkan
tingkat ketelitian, keakurasian dan pengawasan yang tinggi.
Apabila terjadi kesalahan baik pada instrumen sensor RTD maupun
kesalahan oleh para pengawas, maka minyak yang diproses akan menjadi rusak
atau jelek mutunya, sehingga biasa disebut minyak menjadi susu.
Untuk memudahkan pengawasan dan pengaturan penurunan suhu minyak,
maka dibuat pembagian waktu berdasarkan recipe/perhitungan yang dilakukan
oleh laboratorium agar mencapai tingkat pengkristalan yang terbaik.
Dengan menggunakan tabel 12 segment dan grafik penurunan suhu
minyak. Dalam hal ini grafik minyak harus mengikuti grafik air karena sebagai
pengukur pendingin minyak adalah air, dengan selisih antara air dan minyak
adalah ≤ 3 0C.
III.2. Keuntungan dan Kerugian dari RTD (Pt-100)
Dalam penggunaannya, RTD (Pt-100) juga memiliki kelebihan dan
kekurangan.
Kelebihan dari RTD (Pt-100) :
a. Ketelitiannya lebih tinggi dari pada termokopel.
b. Tahan terhadap temperatur yang tinggi.
c. Stabil pada temperatur yang tinggi, karena jenis logam platina lebih stabil
dari pada jenis logam yang lainnya.
d. Kemampuannya tidak akan terganggu pada kisaran suhu yang luas.
Kekurangan dari RTD (Pt-100) :
a. Lebih mahal dari pada termokopel.
b. Terpengaruh terhadap goncangan dan getaran.
c. Respon waktu awal yang sedikit lama (0,5 s/d 5 detik, tergantung kondisi
penggunaannya).
d. Jangkauan suhunya lebih rendah dari pada termokopel. RTD (pt-100)
mencapai suhu 650 0C, sedangkan termokopel mencapai suhu 1700 0C.
III.3. Konstruksi dan Pemasangan RTD (Pt-100)
Pada Gambar 3.3dan Gambar 3.4dapat dilihat bentuk fisik dan konstruksi
dari Resistance Temperature Detector (Pt-100). Dari konstruksi RTD tersebut
dapat dilihat pada bagian perasa/sensor yang berbahan platina terhubung oleh
RTD (Pt-100) yang digunakan pada tangki Crystalizer ada 2 jenis, dengan
panjang yang berbeda. Salah satu diantaranya di pasang pada tangki dan yang
lainnya dipasang pada saluran air pendingin.
Berikut ini adalah spesifikasi dari RTD (Pt-100) yang digunakan pada
tangki Crystallizer:
A. RTD
BRAND : YOKOGAWA INDUSTRIES
MODEL : TR10-AAA3CDSJCB000
L : 400 mm. 2 X Pt-100/A/3
RANGE : -200. +650 0C
Gambar 3.3. Resistance Temperature Detector (Pt-100)
Sarung Pelindung
Bahan Isolasi Termometer Resistan Kabel Utama
Pada Gambar 3.5, Gambar 3.6, dan Gambar 3.7 dapat dilihat pemasangan
RTD (Pt-100) untuk pengukuran suhu minyak dan pengukuran suhu air pada
tangki crystalizer. Pemasangan dari RTD untuk pengukuran suhu minyak
sebaiknya ditempatkan pada bagian bawah pada tangki crystalizer, karena minyak
yang berada di dalam tangki bersuhu homogen/sama.
Apabila diletakkan pada bagian samping dari tangki, dikhawatirkan untuk
pengukuran suhu minyak akan terganggu karena berdekatan dengan coil-coil/
saluran air pendingin yang berada di dalam tangki crystalizer tersebut.
RTC
Gambar 3.5. Pemasangan RTD untuk Minyak dan Air pada Crystalizer Tank
RTD (Oil)
P4
AGITATOR CRYSTALIZER TANK
CV RTD (Water)
Gambar 3.6. Pemasangan RTD (Pt-100) pada Tangki Crystalizer
Gambar 3.7. Pemasangan RTD (Pt-100) pada Pipa Air Pendingin
III.4. Tipe-Tipe RTD
Resistance Temperature Detector (RTD) yang banyak digunakan pada
industri adalah jenis Platinum Resistance Temperature Detector. Itu semua
ditetapkan oleh JIS C 1604 di Jepang.
Terdapat dua tipe dari RTD, tipe pertama adalah Pt-100 yang telah
disesuaikan dengan standar internasional, dan tipe kedua adalah JPt-100 yang
telah disesuaikan dengan standar Jepang. Keduanya tidak dapat dipertukarkan
Tabel 3.1. Tipe dari Platinum Resistance Temperature Detector
Banyak juga Resistance Temperature Detector di negara lain yang telah
disesuaikan dengan IEC Standard. Di Inggris dan Jerman, standarnya sama persis
dengan IEC Pub 751.
Singkatan :
JIS : Japanese Industrial Standars
IEC : International Electrotechnical Commission
ASTM : American Society for Testing and Materials
III.5. Pemeliharaan (Maintenance)
Pemeliharaan sangatlah penting untuk keselamatan dan menjaga
keakurasian pengukuran temperatur dan juga pengontrolan/pengaturan. Walaupun
metode pemeliharaan berbeda-beda tergantung pada pengoperasian, maka
disarankan untuk mengikuti cara berikut ini :
a. Cara pengaturan pemeliharaan dalam bekerja.
b. Pemberian tambahan pengetahuan dan training kepada para pekerja.
c. Keamanan dari para pekerja.
d. Standarisasi dari pemeliharaan.
e. Ketelitian pengontrol dari pemeriksaan peralatan.
Pemeliharaan dan inspeksi dari pemakaian sensor temperatur sangat
bergantung pada cara penginstalasian dan maksud penggunaannya, mereka tidak
bisa ditanggani secara sama. Metode umum berikut dapat dijadikan masukan :
a. Pemeriksaan dan pemeliharaan harian
Sensor temperatur tidak akan memberikan informasi tentang suhu jika
hubungannya tidak terkoneksi dengan baik. Kita juga tidak mengetahui
jika terjadi kerusakan/ naik-turunnya suhu secara tidak normal pada
RTD. Oleh sebab itu, sebaiknya diletakkan sensor temperatur lainnya
didekat RTD tersebut, seperti penggunaan Temperature Gauge yang
dapat langsung dibaca dan juga sebagai pembanding pembacaan
temperatur, yang diletakkan pada tangki crystalizer sehingga dapat
dilihat sehari-hari di lapangan
b. Konfirmasi kondisi pekerjaan di lapangan
Tipe dan jenis dari sensor temperatur bergantung pada apa yang akan
diukur dan dimana akan digunakan. Sebaiknya kondisi tempat
kerja/tempat terpasangnya RTD tidak berubah. Jika terjadi perubahan
sebaiknya dikonfirmasikan bahwa temperatur yang digunakan masih
sama. Jika tidak sama sebaiknya diganti dengan temperatur yang sama
dengan yang ada di lapangan, sehingga cocok dengan kondisi yang
ada.
c. Konfirmasi nilai arus normal
Resistance Temperature Detector memiliki arus yang mengikutinya ke
elemen untuk pengukuran pada tiap nilai tahanan. Nilai dari arus
yang berkelanjutan. Jika arus normal tersebut berubah, maka akan ada
perubahan panas di dalamnya dan akan terjadi kesalahan dalam
pengukuran. Sebaiknya arus normal dapat terjaga.
d. Pembersihan dan pemeriksaan tabung proteksi
Debu, kotoran dan yang lainnya ketika masuk ke dalam tabung
proteksi akan menyebabkan kesalahan dalam pengukuran. Bersihkan
secara periodik. Tabung proteksi dipasang untuk melindungi sensor
temperatur terhadap gangguan pengukuran atmosfir.
Sebaiknya dipastikan bahwa itu tidak pernah berkarat atau teroksidasi
dan bebas dari ganguan mekanikal. Ketika memindahkan sensor
temperatur untuk melakukan pemeriksaan, sebaiknya diperhatikan
bahwa tidak ada benda asing yang masuk ke dalam tabung proteksi.
Kemudian sebaiknya dibersihkan bagian dalamnya jika perlu.
Sebaiknya diperhatikan bahwa tidak ada air yang berada di dalam
tabung proteksi yang akan menyebabkan banyak masalah.
e. Inspeksi daerah instalasi dan kondisi lapangan
Terkadang Resistance Temperature Detector terpasang menggunakan
skrup atau sambungan pipa. Tergantung dari cara penggunaannya,
beberapa sensor mungkin digunakan pada getaran mekanikal pada
pompa, pembangkit listrik, atau pengunaan pada pengukuran cairan.
Ganguan-ganguan dari luar ini akan mengakibatkan penyempitan pada
komponen. Ketika kondisi sudah memuncak, material atau sambungan
las akan rusak, dan akhirnya udara luar akan masuk, atau cairan akan
Dapat diperhatikan pada kondisi sensor temperatur, yang mana dapat
diperiksa secara visual/dilihat.
f. Pemeriksaan berkala
Walaupun sensor temperatur bekerja dengan baik, sebaiknya
dipindahkan/ dikeluarkan kemudian buat perbandingan dengan standar
BAB IV
PROSES CRYSTALIZER
IV.1. Umum
Dalam proses pengolahan Crude Palm Oil (CPO) menjadi minyak goreng
Sania oleh PT. Smart tbk belawan terbagi atas 2 tahap proses produksi, yaitu :
1. Proses Pemurnian (Refinery)
Mutu minyak yang dihasilkan dari proses pemurnian (refinery),
ditentukan oleh mutu minyak dari CPO, kesempurnaan proses produksi,
penambahan atau perbandingan bahan tambahan pendukung.
Adapun bahan tambahan yang digunakan dalam proses pembuatan
minyak goreng adalah :
a. Asam fospat (Phosporit Acid/H3PO4) yang digunakan untuk mengikat
gums pada CPO.
b. Bleaching Earth, yang digunakan sebagai bahan pemutih.
c. Steam yang digunakan sebagai bahan pemanas tambahan.
Hasil dari proses refinery adalah RBDPO (Refined Bleached Deodorized
Palm Oil) yang selanjutnya akan diproses lebih lanjut pada proses
fraksinasi.
2. Proses Pemisahan (Fraksinasi)
Proses fraksinasi adalah minyak yang dihasilkan menjadi minyak goreng
dan stearin. Pada proses fraksinasi, mutu minyak ditentukan dari
merupakan pemisah fraksi padat (stearin) dari fraksi cair (olein). Pada
prinsipnya fraksi kelapa sawit adalah berdasarkan titik lelehnya.
IV.2. Proses Crystalizing
Proses Crystalizing merupakan salah satu proses yang terjadi di dalam
proses fraksinasi. Proses Crystalizing adalah proses pengkristalan minyak
sehingga membentuk kristal-kristal stearin yang terbentuk pada suhu berkisar
130C-15 0C. Di dalam proses pengkristalan minyak ini maka dibutuhkan ketelitian
dari instrumen RTD (Pt-100) dan pengawasan yang cermat dari operator.
Gambar 4.1. Crystalizer Tank
Proses pengkristalan minyak yang terjadi di dalam tangki Crystalizer
(Gambar 4.1) akan terbagi di dalam beberapa tahap proses yaitu, Proses Filling
(pengisian), Proses Cooling (pendinginan dengan air Cooling Tower), Proses
Chilling (pendinginan dengan Water Chiller), Proses Filtrasing (proses
gambar Piping and Instrument Diagram (P&ID). Dan juga urutan proses (Flow
Chart Process) pada Lampiran 2.
IV.2.1. Proses Filling
Hasil dari proses yang terjadi pada Refinery yaitu minyak RBDPO,
dimasukkan ke dalam tangki Buffer, suhu minyak yang berada di tangki berkisar
55-60 0C. Kemudian katup V1 dibuka, sedangkan katup V2 dan katup V3 dalam
keadaan tertutup, lalu pompa P1 memompa minyak tersebut ke Heat Exchanger
(Gambar 4.2.).
Gambar 4.2. Heat Exchanger
Minyak yang akan dikristalkan pada Crystalizer Tank harus bermula pada
suhu 60-65 0C. Sehingga minyak yang berada di Buffer Tank akan dipanaskan
kembali oleh Heat Exchanger yang bekerja dengan menggunakan panas dari
steam.
Setelah minyak tersebut dipanaskan, proses Filling dimulai, yaitu minyak
yang sudah dipanaskan diisikan ke dalam tangki Crystalizer. Level Transmitter
penuh. Apabila terjadi Over Load, maka High High Level Switch akan mematikan
Pompa (P1) pengisian secara otomatis, kemudian V1 ditutup. Kapasitas dari
tangki Crystalizer yang berada di pabrik PT. Smart tbk belawan adalah 40 ton.
Selanjutnya Agitator (Gambar 4.3.) akan bekerja untuk mengaduk isi dari
tangki tersebut, sehingga suhu minyak yang berada di dalam tangki Crystalizer
akan bersifat homogen/sama.
Gambar 4.3. Agitator
IV.2.2. Proses Cooling
Ketika proses pengisian (Filling) sudah selesai, proses Cooling dimulai,
yaitu proses penurunan suhu minyak dengan menggunakan air dari Cooling Tower
yang berkisar 28-30 0C. Maka Control Valve, Katup V5, dan Katup V6 dibuka,
sedangkan Katup V4 dan Katup V7 ditutup. Di dalam tangki Crystalizer terdapat
pipa yang membentuk coil (Gambar 4.4.) yang merupakan tempat mengalirnya
Gambar 4.4. Coil dan Kipas Pengaduk di dalam Crystalizer Tank
Setelah jalur untuk sirkulasi air dari Cooling Tower (Gambar 4.5.) sudah
terbuka, maka air yang berasal dari Cooling Tower akan dipompakan oleh P4 dan
menuju tangki Crystalizer.
Proses Cooling ini disesuaikan dan bekerja berdasarkan dengan recipe dan
set point yang sudah ditetapkan.
Gambar 4.5. Cooling Tower
Instrumen RTD untuk pengukuran suhu air yang berada di jalur pipa
masuk akan terinterkoneksi dengan Control Valve dan akan mengatur
IV.2.3. Proses Chilling
Ketika minyak yang didinginkan dengan air dari Cooling Tower sudah
mencapai 30 0C, maka P4 dimatikan, kemudian Proses Chilling dilakukan. Yaitu
pendinginan minyak dengan menggunakan air yang berasal dari mesin Water
Chiller (Gambar 4.6.) yang memiliki suhu berkisar 7-10 0C. Katup V5 dan katup
V6 ditutup, dan katup V4 dan katup V7 dibuka.
Gambar 4.6. Water Chiller
Setelah jalur sirkulasi telah terbuka, maka air yang berasal dari Water
Chiller masuk ke tangki dingin sementara. P6, P4, dan P7 diaktifkan, sehingga air
dari Water Chiller dapat bersirkulasi. Penurunan suhu ini juga disesuaikan dan
bekerja berdasarkan dengan recipe dan set point yang sudah ditetapkan secara
otomatis, sesuai dengan program yang telah dimasukkan ke dalam PLC. Tetapi
jika proses pendinginan minyak tidak sesuai dengan hasil pengamatan minyak
(dilihat dari grafik penurunan suhu), maka proses ini dapat diatur secara manual
oleh operator pada monitor TRC di ruang Control Room.
Suhu akhir dari minyak yang ingin dicapai adalah 13-14 0C. Pada suhu ini
IV.2.4. Proses Filtrasing
Ketika suhu pengkristalan sudah dicapai, selanjutnya minyak tersebut
dianalisa di laboratorium untuk mengetahui apakah mutu pengkristalan minyak
sudah sesuai dengan yang diinginkan, atau tidak sesuai. Jika minyak sudah
dianggap baik mutunya, maka Proses Filtrasing dapat dimulai, yaitu pemisahan
antara minyak dan butiran Stearin dengan mesin Filter Press (Gambar 4.7.). V8
akan dibuka dan P3 akan memompakan minyak yang sudah jadi tersebut ke Filter
Press.
Ketika isi tangki Crystalizer sudah berkurang setengah dari isi tangki yaitu
20 ton, Level Transmitter akan mematikan pompa P3 dan menutup V8.
Dikarenakan mesin Filter Press berkapasitas hanya 20 ton.
Gambar 4.7. Mesin Filter Press
Selama proses di Filter Press sedang berlangsung, maka sisa minyak yang
masih berada dalam tangki Crystalizer harus tetap diaduk oleh Agitator dan suhu
minyak harus tetap dijaga.
Setelah pemisahan pada Filter Press sudah selesai, selanjutnya V8 dibuka
ke Filter Press. Setelah Proses Filtrasing ini selesai maka proses dapat diulang
kembali dimulai dari awal.
IV.2.5. Proses Recycle
Proses Recycle dilakukan apabila minyak yang didinginkan tidak berhasil/
rusak. Proses ini dilakukan dengan cara memasukkan kembali minyak dengan
memompakan (P2) minyak kembali ke dalam Buffer Tank, melalui saluran Oil
Recycle. Lalu minyak tersebut dipanaskan kembali oleh Heat Exchanger.
Sehingga proses dimulai dari awal lagi.
Jika minyak rusak dapat dilihat dan diketahui dari grafik penurunan suhu
yang terjadi pergolakan, maupun dapat dilihat secara visual/dilihat secara
langsung bahwa minyak sudah terbentuk seperti susu.
IV. 3. Instrumen yang Mendukung pada Crystalizer Tank
Pada tangki Crystalizer beberapa instrumen yang terpasang selain RTD
yang mendukung proses pengkristalan minyak antara lain Agitator, High High
Level Switch, Level Transmitter, Temperatur Gauge, dan Control Valve.
Instrumen ini harus bekerja dengan baik, karena semua instrumen ini bekerja
saling berkaitan antara satu sama lain, untuk keberhasilan selama terjadinya
IV.3.1. Control Valve
Control valve merupakan salah satu peralatan instrumentasi pabrik yang
terpasang pada jalur perpipaan. Control Valve adalah katup yang mengendalikan
laju arus aliran sesuai dengan tekanan udara dari Converter. Range pembukaan
Control Valve adalah antara 0–100 % dengan suplai daya dari ruangan kontrol
yakni PLC sebesar 4–20 mA.
Apabila Converter menerima suplai arus sebesar 4 mA, maka Control
Valve akan membuka 0 % yang berarti menutup total, apabila Converter
menerima arus sebesar 20 mA maka Control Valve akan membuka 100% yang
berarti membuka total, dan apabila Converter menerima arus sebesar 12 mA maka
Control Valve akan membuka 50 % (dapat dilihat pada gambar 4.8).
Gambar 4.8. Control Valve
Prinsip kerja Control Valve (Gambar 4.9.) adalah sebagai berikut :
1. Suplai yang biasanya berkisar antara 1,4kg/cm2 bar diberikan kepada
Converter. Converter belum bekerja selama belum mendapat perintah dari
PLC berupa arus yang diberi antara 4 – 20 mA.
2. Apabila PLC memberi sinyal sebesar 12 mA, maka Converter akan
bekerja dan memberikan suplai angin kepada Control Valve sebesar
3. Besar bukaan Control Valve bergantung pada besar arus yang diberikan
oleh PLC (Programmable Logic Controller).
Air Regukator
0.6kg/cm2 1.4kg/cm2
0.2- 1.0kg/cm2 Compresor
Comverter
Control Valve
Gambar 4.9. Prinsip Kerja Control Valve
Keterangan : 1. Kompresor
Berfungsi untuk menyuplai udara atau mesin yang memampatkan
udara atau gas.
2. Air Regulator
Penyaring udara bertekanan pada suatu sistim proses.
3. Comperter
P = Pneumetik,merubah sinyal elektrik ke pneumatic.
I = Elektrik,merubah sinyal pneumatic ke elektrik.
4. Control Valve (CV)
Bagian akhir dari instrument system pengendali.bagian ini
berfungsi untuk mengubah measured variable dengan cara
memanipulasi besarnya bedasarkan perintah controller. P
Pemasangan Control Valve pada tangki Crystalizer terinterkoneksi dengan
RTD untuk air pendingin. Di sini Control Valve mengatur jumlah
banyaknya/bukaan katup untuk air pendingin yang masuk ke dalam Tangki
Crystalizer berdasarkan set point yang diberikan pada RTD.
IV.3.2. Level Transmitter dan High High Level Switch
Pada tangki Crystalizer, Differential Pressure Transmitter digunakan
sebagai Level Transmitter. Yang merupakan suatu alat yang dapat mendeteksi
tinggi level cairan di dalam sebuah tangki berdasarkan tekanan dalam tangki.
Semakin tinggi cairan dalam tangki, maka tekanan yang menekan
membran pada Differential Pressure Transmitter akan semakin tinggi, sehingga
data inilah yang akan dipakai nantinya untuk dikonversikan ke dalam bentuk level
berkisar 0-100% (dapat dilihat pada gambar 4.10 dan 4.11).
Dalam penggunaannya, pada tangki Crystalizer yang memiliki tinggi 11
meter, tinggi yang aman digunakan untuk pengisian minyak sampai keadaannya
penuh adalah 10 meter, dan tekanan yang dibaca oleh Level Transmitter sama
dengan 0,1 bar atau 10.000 mmH2O.
Maka konversi atau perbandingan range untuk kalibrasinya adalah sebagai
berikut :
Jika : Tinggi 10 meter = 10.000 mmH2O
Maka: 0 % - 100 %
0 – 10.000 mmH2O
Gambar 4.10. Level Transmitter
Apabila terjadi Over Load (pengisian melebihi 10 meter) dan minyak
menyentuh instrumen High High Level Switch yang ada pada bagian samping atas
tangki Crystalizer, maka High High Level Switch ini otomatis akan me-non
aktifkan pompa pengisian. Sehingga instrumen ini dapat dikatakan fungsinya
sebagai Safety (pengamanan).
Gambar 4.11. Pemasangan Level Transmitter dan High High Level Switch pada
AGITATOR CRYSTALIZER TANK
1 meter
10 meter 100 %
0 % HHLS
IV.3.3. Agitator
Pada proses yang terjadi di tangki Crystalizer, agitator berfungsi untuk
mengaduk minyak selama proses pendinginan terjadi, sehingga suhu minyak di
dalam tangki akan sama/homogen. Kecepatan putarnya disesuaikan dengan setting
recipe.
IV.3.4. Temperature Gauge
Dikarenakan proses pengkristalan/ pendinginan minyak yang terjadi di
dalam tangki Crystalizer menghabiskan waktu yang cukup lama, yaitu 9-10 jam.
Maka sebaiknya digunakan Temperature Gauge yang dipasang dan dapat dilihat
langsung pada bagian bawah tangki Crystalizer untuk menghindari terjadinya
kegagalan proses pengkristalan pada minyak (dapat dilihat pada Gambar 4.12).
Gambar 4.12. Temperature Gauge
Disini Temperature Gauge berfungsi sebagai pembanding pembacaan
