SISTEM PENGENDALIAN PROSES
Sistem pengendalian proses merupakan faktor yang sangat menentukan dalam menjamin tingkat keberhasilan proses. Dengan unit pengendali yang kuat maka proses dapat dijalankan pada kondisi optimalnya dengan cara merejeksi/menolak segala macam gangguan seperti fluktuasi laju aliran umpan, suhu, aliran pendingin, ataupun gangguan lain yang tidak terprediksi. Agar proses selalu stabil dibutuhkan instalasi alat-alat pengendalian. Sistem pengendali pada alat control trainer H-1C5 8189 memerlukan berbagai macam perangkat baik lunak maupun keras. Perangkat lunak berkaitan dengan model proses, korelasi input dan output, sistem manipulasi input, serta program-program lainnya berkaitan dengan pengolahan data karakteristik proses
1. Transmission lines
Digunakan untuk mengirimkan sinyal dari alat ukur ke unit pengendali. Awalnya model transmisi ini hanya menggunakan model pnuematis (udara/cairan bertekanan), tapi dengan perkembangan model analog digital dan sistem komputer, sinyal yang dibawa sudah dalam bentuk aliran/sinyal listrik. Jika output sinyal listrik tidak mencukupi misalkan hanya beberapa milivolt untuk temperatur tertentu, maka digunakan amplifier, untuk menguatkan sinyalnya, sehingga dapat terdeteksi.
Transmitter ada 3 bagian diantaranya adalah sebagai berikut :
a. Flow transmitter : alat yang berfungsi untuk merubah sinyal aliran yang ditangkap oleh sensor menjadi besaran yang dapat dibaca oleh controller.Flow transmitter adalah alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran dalam suatu pipa aliran. Laju aliran yang diukur adalah fluida, baik itu berupa gas, steam, ataupun liquid. Sensor yang digunakan untuk mengukur laju aliran fluida ini biasanya adalah orifice, venturi dan lain-lain.Pada dasarnya pada flow transmitter terdapat dua bagian yang utama yaitu sensor dan indicator. Flow Sensor digunakan untuk menaangkap prilaku dari fluid yang akan diukur yang diteruskan ke indicator sehingga tujuan dari pemasangan flow transmitter sesuai dengan yang tujuan yang diharapkan.
b. Level transmitter : alat yang berfungsi untuk mengukur ketinggian air. Level transmitter adalah suatu alat ukur elektronik yang berfungsi untuk mengukur ketinggian suatu medium baik itu liquid,gas ataupun solid dimana alat ini terdiri atas dua bagian yaitu blok sensor dan transmitter.
Gambar 2. Level Transmitter
Pengukuran level transmitter terbagi atas beberapa metode antara lain: 1. Level Transmitter dengan metode konductif
Pengukuran level secara konduktifitas adalah metode sederhana dari pendeteksi level yang dapat dipakai untuk material yang konduktif secara listrik di dalam pipa, tangki atau container, yang berarti bahwa setiap bagian yang terpisah melakukan pengukuran konduktifitas. Prinsip kerjanya, jika elektrode tidak menyentuh laruran/material maka resistansi yang mengalir sangat besar, jika elektrode tersentuh larutan maka resistansi yang mengalir antara tanah ke elektrode menjadi kecil sehingga menghantarkan arus listrik.Jika tangki, jalur pipa atau container tidak konduktif, maka perlu pemasangan elektrode tanah.
2. Level Transmitter dengan metode kapasitif
Sensor kapasitif merupakan sensor elektronika yang bekerja berdasarkan konsep kapasitif.Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan muatan energi listrik yang dapat disimpan oleh sensor akibat perubahan jarak lempeng, perubahan luas penampang dan perubahan volume dielektrikum sensor kapasitif tersebut.
Sifat Sensor Kapasitif yang Dimanfaatkan Dalam Pengukuran :
Jika luas permukaan dan dielektrika (udara) dalam dijaga konstan, maka perubahan nilai kapasitansi ditentukan oleh jarak antara kedua lempeng logam.
konstan, maka perubahan kapasitansi ditentukan oleh luas permukaan kedua lempeng logam.
c. Pressure transmitter : alat yang berfungsi untuk membaca penurunan tekanan yang terjadi.Pressure Transmitter adalah sebuah sensor tekanan yang dilengkapi dengan rangkaian signal conditioning, sehingga sinyal sensor tekanan dapat ditransmisikan ke komputer.
Gambar 3. Pressure Transmitter
Beberapa jenis teknologi sensor tekanan, yaitu : • Potensiometric Pressure Sensor
• Piezoelectric Pressure Sensor • Strain Gauge Pressure Sensor • Piezoresistive Pressure Sensor
Prinsip kerja pada pressure transmitter, yaitu : Sensor
Sensor adalah suatu alat yang mengubah suatu bentuk energi ke bentuk yang lainnya untuk dapat diproses dan dianalisa. Pada umumnya suatu sensor dilengkapi oleh suatu rangkaian yang disebut rangkaian signal conditioning, yang kemudian disebut dengan istilah sensor transmitter. Keluaran dari sensor transmitter ini adalah sinyal listrik DC, yangdapat berupa tegangan atau arus listrik, untuk kemudian ditransmisikan melalui penghantar listrik dengan jangkauan jarak sesuai dengan kualitas penghantar tersebut dan kuantitas sinyal yang ditransmisikan.
Signal Conditioning
Rangkaian signal conditioning adalah suatu rangkaian pengkondisian sinyal yang dapat merubah suatu sinyal menjadi sinyal lain dikehendaki. Pada rangkaian signal
conditioning ini juga dilengkapi dengan rangkaian penguat (amplifier), sehingga dapat mengubah sinyal yang berasal dari sensor piezoelectric (~ 10 mV) menjadi sinyal dalam orde sampai 0~5 V.
Jenis-jenis amplifier : 1. Inverting Amplifier 2. Non-Inverting Amplifier 3. Summing Amplifier 4. Differential Amplifier Cashing (house)
Pressure Transmitter dipacking dan dikemas di dalam satu kapsul yang terbuat dari stainless steel. Sedangkan konektornya adalah konektor hirschmann dengan 4 pin. Housing dari Pressure Transmitter ini harus tertutup rapat agar didapatkan hasil stabil, linear dan nilai histeresis dapat diabaikan serta tahan tekanan dan goncangan.
Interface Analog Input
2. THERMOCOUPLE
Thermocouple adalah dua logam yang didekatkan yang apabila terpapar oleh kalor dengan suhu tertentu akan menghasilkan beda potensial. Termokopel Suhu didefinisikan sebagai jumlah dari energi panas dari sebuah objek atau sistem. Perubahan suhu dapat memberikan pengaruh yang cukup signifikan terhadap proses ataupun material pada tingkatan molekul. Sensor suhu adalah device yang dapat melakukan deteksi pada perubahan suhu berdasarkan pada parameter-parameter fisik seperti hambatan, ataupun perubahan voltage.
Gambar 4. Thermocouple
sehingga mengakibatkan beda potensial. Dalam perancangan serta penggolongan dari termokopel sendiri sudah diatur oleh Instrument Society of America (ISA).
Tipe-Tipe Termokopel
Tersedia beberapa jenis termokopel, tergantung aplikasi penggunaannya, yaitu : a. Tipe K (Chromel (Ni-Cr alloy) / Alumel (Ni-Al alloy)
Termokopel untuk tujuan umum.Lebih murah.Tersedia untuk rentang suhu −200 °C hingga +1200 °C.
b. Tipe E (Chromel / Constantan (Cu-Ni alloy)
Tipe E memiliki output yang besar (68 µV/°C) membuatnya cocok digunakan pada temperatur rendah, tipe E adalah tipe non magnetik.
c. Tipe J (Iron / Constantan)
Rentangnya terbatas (−40 hingga +750 °C) membuatnya kurang populer dibanding tipe K.Tipe J memiliki sensitivitas sekitar ~52 µV/°C .
d. Tipe N (Nicrosil (Ni-Cr-Si alloy) / Nisil (Ni-Si alloy))
Stabil dan tahanan yang tinggi terhadap oksidasi membuat tipe N cocok untuk pengukuran suhu yang tinggi tanpa platinum.Dapat mengukur suhu di atas 1200 °C. Sensitifitasnya sekitar 39 µV/°C pada 900°C, sedikit di bawah tipe K. Tipe N merupakan perbaikan tipe K. f. Termokopel tipe B, R, dan S adalah termokopel logam mulia yang memiliki karakteristik
yang hampir sama. Mereka adalah termokopel yang paling stabil, tetapi karena sensitifitasnya rendah (sekitar 10 µV/°C) mereka biasanya hanya digunakan untuk mengukur temperatur tinggi (>300 °C).
g. Type T (Copper / Constantan).
3. PNEUMATIC TRANSMITTER
Secara definisi sistem pneumatik dapat diartikan sebagai setiap sistem yang menggunakan gas atau udara sebagai fluida/media penggerak ataupun transmisi.Disebut media penggerak karena memang sifat udara yang compressible dapat dikonversi menjadi tenaga mekanik.
Pada umumnya transmitter penumatik ini berfungsi untuk mengubah besaran sinyal proses menjadi sinyal pneumatik serta mengirimkan sinyal pneumatik tersebut ke alat penerima seperti pencatat (recorder), penunjuk, serta pengatur. Sinyal yang dihasilkan oleh pneumatik ini adalah udara yang bertekanan, dan biasanya sumber tekanan yang 20 Psi atau 1,4kg/cm2,tekanan sinyal berkisar 3 – 15 Psi atau 0,2 – 1,0 kg/cm2. Transmitter pneumatik dapat dipergunakan sampai pada jarak sekitar 200 meter. Transmitter penumatik pada umumnya terdiri dari dua bagian yaitu :
Bagian perasa (detektor)
Bagian perasa berfungsi untuk mengubah sinyal proses ke dalam bentuk gerak mekanik. Misalnya tekanan yang berada di dalam suatu bejana adalah 8 Psi.Setelah beberapa detik kemudian tekanan turun menjadi 7 Psi, perubahan sebesar 1 Psi ini adalah merupakan sinyal yang harus dirubah ke dalam bentuk gerak mekanik. Detektor yang biasanya digunakan dalam transmitter pneumatik adalah :
1. Meterbody 2. Sel Beda Tekanan 3. Penggeser
4. Bola Berisi Cairan Bagian pengirim
Bagian pengirim dari transmitter pneumatik berfungsi untuk mengubah gerak–gerak mekanik detektor ke dalam bentuk sinyal pneumatik.
4. VENTURIMETER
Venturimeter adalah alat yang berdasarkan pada tabung venturi yaitu alat yang dipasang dalam suatu pipa aliran untuk mengukur kelajuan cairan.Alat ini bekerja berdasarkan Efek Venturi.
Bagian-Bagian Venturimeter : Bagian konvergen
Bagian ini berfungsi untuk meningkatkan kecepatan aliran fluida dan menurunkan tekanan statiknya.
a. Bagian Inlet
Bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa atau cerobong aliran. Lubang tekanan awal ditempatkan pada bagian ini.
b. Inlet Cone
Bagian yang berbentuk seperti kerucut, yang berfungsi untuk menaikkan tekanan fluida.
Throat (leher)
Bagian tempat pengambilan beda tekanan akhir bagian ini berbentuk bulat datar. Hal ini dimaksudkan agar tidak mengurangi atau menambah kecepatan dari aliran yang keluar dari inlet cone.
Bagian divergen a. outlet cone
Ini berbentuk kerucut dimana bagian kecil berada pada throat, dan pada Outlet cone ini tekanan kembali normal.
b. bagian outlet
Bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa atau cerobong aliran.
5. POMPA SENTRIFUGAL
Pompa sentrifugal adalah suatu pompa yang memindahkan cairan dengan memanfaatkan gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh putaran impeler. Pompa sentrifugal mengubah enegi kecepatan menjadi energi tekanan. Ada juga yang menyebutnya sebagai mesin kecepatan karena semakin cepat putaran pompanya maka akan semakin tinggi tekanan (head) dihasilkan.
Prinsip-prinsip dasar pompa sentrifugal ialah sebagai berikut:
kecepatan fluida yang tinggi diubah oleh casing pompa (volute atau diffuser) menjadi tekanan atau head.
Gambar 7. Centrifugal Pump Bagian-bagian Pompa Sentrifugal :
Casing
Komponen utama pertama dari pompa sentrifugal adalah casing pompa.Casing pompa sentrifugal didesain berbentuk sebuah diffuser yang mengelilingi impeller pompa.Diffuser ini lebih sering dikenal sebagai volute casing.Sesuai dengan fungsi diffuser, volute casing berfungsi untuk menurunkan kecepatan aliran (flow) fluida yang masuk ke dalam pompa.Menuju sisi outlet pompa, volute casing didesain membentuk corong yang berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik menjadi tekanan dengan jalan menurunkan kecepatan dan menaikkan tekanan, hali ini juga membantu menyeimbangkan tekanan hidrolik pada shaft pompa.
Impeller
Impeller adalah bagian yang berputar dari pompa sentrifugal, yang berfungsi untuk mentransfer energi dari putaran motor menuju fluida yang dipompa dengan jalan mengakselerasinya dari tengah impeller ke luar sisi impeller. Desain impeller bergantung atas kebutuhan tekanan, kecepatan aliran, serta kesesuaian dengan sistemnya.Impeller menjadi komponen yang paling utama berpengaruh terhadap performa pompa.
Poros (Shaft)
sentrifugal yang bekerja di titik efisiensi terbaiknya, maka gaya bending porosnya akan secara sempurna terdistribusikan ke seluruh bagian impeller pompa.
Bearing
Bearing pada pompa berfungsi untuk menahan (constrain) posisi rotor relatif terhadap stator sesuai dengan jenis bearing yang digunakan. Bearing yang digunakan pada pompa yaitu berupa journal bearing yang berfungsi untuk menahan gaya berat dan gaya-gaya yang searah dengan gaya berat tersebut, serta thrust bearing yang berfungsi untuk menahan gaya aksial yang timbul pada poros pompa relatif terhadap stator pompa.
Kopling
Pada dasarnya kopling berfungsi untuk menghubungkan dua shaft, dimana yang satu adalah poros penggerak dan yang lainnya adalah poros yang digerakkan.Kopling yang digunakan pada pompa, bergantung dari desain sistem dan pompa itu sendiri.Macam-macam kopling yang digunakan pada pompa dapat berupa kopling rigid, kopling fleksibel, grid coupling, gear coupling, elastrometic coupling, dan disc coupling.
Sistem Packing
Sistem packing pada pompa adalah untuk mengontrol kebocoran fluida yang mungkin terjadi pada sisi perbatasan antara bagian pompa yang berputar (poros) dengan stator. Sistem sealing yang banyak digunakan pada pompa sentrifugal adalah mechanical seal dan gland packing.
Sistem Lubrikasi
