LABORATORIUM PENGENDALIAN PROSES
SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2013-2014MODUL : Konfigurasi Pengendalian Tekanan & Aliran PEMBIMBING : Unung Leoanggraini, MT.
Oleh :
Kelompok : V (lima)
Nama : 1 Andri Rismantara ,121424009 2. Naura Agustina ,121424021 3. Pria Gita Maulana ,121424024 4. Reni Swara Mahardika ,121424026
Kelas : 2A
PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH
JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2014
Praktikum : 25 April 2014
Penyerahan : 12 Mei 2014
I. TUJUAN
a. Melakukan identifikasi unit-unit/elemen-elemen pengendalian proses.
b. Menjelaskan jenis alat beserta fungsinya pada setiap unit/elemen pengendalian proses.
c. Melakukan identifikasi variable-variabel/sinyal-sinyal pengendalian proses dan media transmisinya.
II. DATA PERCOBAAN
PENGENDALIAN ALIRAN
a. Skema pada alat pengendalian aliran
d. Tabulasi
No. Unit Nama
Alat Sfesifikasi Gambar
Sinyal masuk Sinyal Keluar Variabel Besaran Variabel Besaran
1. Proses Pipa Didacta Italia MV Aliran umpan
masuk PV Laju alir
2. Pengukuran
Flow Sensor transmitter (flowmeter)
15 – 150 ltr/h
Didacta Italia PV Laju alir
Turbin meter 3-15 psi PC, Elec.Reg, manual +5v, +12v, -12v PV Flow Sinyal
Pengukuran Arus standar (4-20 mA)
3. Kendali Flow Regulation
Control Cod
Sinyal Pengukuran
Arus standar
(4-20 mA) Sinyal Kendali Sinyal elektrik
4. Pengubah (Transduser) I/P Tranducer Model sex 21 A4 T4 t.amb 80oC/T5 t.amb -55 oC L.eq = 0 ; C.eq = 0 Vmax.in.28v; Lmax.215 mA; Pmax.in.0,42w 4-20mAv 20-100 kPA
Air supplay 140 kPA SPRIAD-ITALYA
Sinyal
Kendali Sinyal elektrik
Sinyal Kendali
Sinyal pneumatik
e. Diagram Pengendalian
Sinyal elektrik (0-5 volt) Sinyal Pneumatik (3-15 psi)
Set Point
Manipulated Variabel (Laju Alir)
Arus (4-20 mA)
Variabel Proses (Laju Alir)
5. Kendali akhir Control valve CuSn 5 ZnPb 6
Sinyal kendali
Sinyal
pneumatik MV Laju alir masuk
Unit Kendali Unit Pengubah Sinyal Unit Kendali Akhir
Unit Proses (Pipa) Unit Pengukuran
Gangguan (Tekanan)
PENGENDALIAN TEKANAN
a. Skema pada alat pengendalian tekanan
d. Tabulasi
No. Unit Nama
Alat
Spesifikasi/
Kapasitas Gambar
Sinyal Masuk Sinyal Keluar
Variabel Jenis
Sinyal Variabel
Jenis Sinyal
1. Unit Proses Pipa PCT-10
Manipulated Variable (MV) Laju alir udara (Sinyal Pneumatik) Process Variable (PV) Laju alir udara (Sinyal Pneumatik) 2. Unit Pengukuran - Sensor - Transmitter Tabung Orifice P/I Transduser Serial Numb. 2877/2 Process Variable (PV) Laju alir udara (Sinyal Pneumatik) Sinyal Pengukuran Sinyal Elektrik
3. Unit Kendali PCT-10 Armfield Sinyal Pengukuran Sinyal Elektrik Sinyal Kendali Sinyal Elektrik 4. Unit Pengubah Sinyal (Transduser) I/P Converter Tipe 100x input 4-20mA output 0,2-1 bar inlet 1,4-8 bar Sinyal Kendali Sinyal Elektrik Sinyal Kendali Sinyal Pneumatik 5. Unit Kendali Akhir Control Valve Type ¼ SCR No. 172310 Act. A.T.C Signal 3-15 psia Trim H LIN Sinyal Kendali Sinyal Pneumatik Manipulated Variable (MV) Laju alir udara (Sinyal Pneumatik)
Gangguan (Kehilangan Tekanan & laju udara
masuk)
Tekanan udara
keluar (PV) e. Diagram Pengendalian Tekanan
Unit Kendali (Pressure Control)
Unit Pengubah Sinyal (Transduser (I/P))
Unit Kendali Akhir (Katup Kendali)
Unit Proses (Pipa) Set Point
Tekanan Udara Masuk (MV)
Unit Pengukuran (orificemeter dan pressure
transducer regulator)
Sinyal Elektrik (0-5 volt) Sinyal Pneumatik (3-5 psi)
III. PEMBAHASAN
Pembahasan Oleh Andri Rismantara (NIM. 121424009)
Pada praktikum yang dilakukan adalah Konfigurasi Pengendalian Aliran dan Tekanan. Konfigurasi Pengendalian Aliran ini bertujuan untuk mengetahui unit-unit/elemen-elemen yang ada di dalam pengendalian dan mengetahui variable-variabel/ sinyal-sinyal yang ada di dalam pengendalian aliran dan tekanan.
Pengendalian aliran (laju alir) ini pertama di unit proses berupa pipa dimana pipa ini berfungsi menjadi tempat berlangsungnya proses yang akan dikendalikan yaitu pengendalian laju alir (flow). Di dalam unit proses ini, variable yang masuk berupa manipulated variable dan gangguan atau beban sedangkan keluaran dari unit proses ini berupa process variable. Manipulated variable atau variable yang mengendalikan di dalam pengendalian ini berupa bukaan valve yang akan menjadi hambatan laju alir yang masuk dalam unit proses sedangkan process variable atau variable yang ingin dikendalikan berupa laju alir (flow). Selain manipulated variable dan process variable terdapat pula gangguan/beban. Gangguan di dalam pengedalian aliran ini berupa bukaan valve ( V1 dan V2). Bukaan valve 1 dan bukaan valve 2
merupakan gangguan dikarenakan laju alir yang melewati valve tersebut dapat menggangu laju aliran yang masuk dan keluar dalam unit proses.
Kemudian di unit pengukuran dalam pengendalian aliran terdiri dari dua bagian yaitu sensor dan transmitter.Sensor adalah elemen yang langsung berhubungan dengan variabel proses. Sensor didalam pengendalian aliran ini berupa turbidimeter. Turbidimeter ini bekerja berdasarkan getaran yang diterima dari laju alir yang keluar dari unit proses . Getaran yang diterima kemudian akan diubah menjadi sinyal elektrik standar (4-20 mA) oleh transmitter.Transmitter ini akan mengubah energi atau informasi dari sensor menjadi sinyal standar. Sinyal yang keluar dari unit pengukuran disebut sinyal pengukuran berupa sinyal elektrik standar (4-20 mA) yang akan ditransmisikan oleh transmitter menuju unit kendali
Di Unit kendali yang digunakan yaitu CRF atau Controllo Regolazione Flusso ( Flow Regulation Control). Unit kendali ini berperan untuk membandingkan nilai PV (laju alir) yang terukur dengan nilai setpoint laju alir yang diinginkan. Jika nilai PV yang terukur tidak sesuai dengan nilai setpoint maka akan timbul error yang kemudian akan dievaluasi oleh CRF. Keluaran dari unit kendali ini berupa sinyal kendali berupa
sinyal elektrik standar. Setelah itu oleh tranduser di ubah menjadi sinyal pneumatic dan di Unit Kendali Akhir dilakukan aksi pengendalian dengan menggunakan control valve untuk mengoreksi error yang terjadi antara nilai yang terukur dan setpoint yang diinginkan.
Dan di dalam Konfigurasi Pengendalian Tekanan yang membedakan dengan konfigurasi pengendalian aliran adalah di dalam pengendalian tekanan, yang bertindak sebagai PV adalah tekanan fluida yang mengalir dalam pipa dan MV adalah umpan masuk yang digunakan untuk mempertahankan nilai pengukuran. Unit pengukuran dalam pengendalian tekanan adalah barometer. Variabel hasil pengukuran dikirim ke unit kendali, dan seterusnya sama seperti Konfigurasi Pengendalian Aliran. Dengan kata lain unit unit/elemen dan jenis variable variable/sinyal-sinyal serta prinsip kerja yang ada di dalam pengendalian aliran dan tekanan hamper sama.
Pembahasan Oleh Naura Agustina (NIM. 121424021)
Pada praktikum ini dilakukan konfigurasi pengendalian proses sebagai upaya pemahaman alat yang mengendalikan laju alir dan tekanan sesuai dengan variabel, elemen-elemen pengendalian di sistem proses, jenis-jenis alat serta fungsi dari masing-masing elemen, serta melakukan identifikasi variabel-variabel/ sinyal-sinyal pada pengendalian proses.
Identifikasi dilakukan dengan mengacu pada diagram blok. Berdasarkan pengamatan, dalam Konfigurasi Pengendalian Aliran, unit proses berupa pipa-pipa yang ada dalam proses pengendalian flow. Aliran dalam pipa-pipa tersebutlah yang kemudian akan dikendalikan. Variabel yang akan dikendalikan dalam unit ini disebut dengan Process Variable (atau disingkat dengan PV). Variabel yang masuk ke dalam unit ini adalah adalah variabel pengendali atau Manipulited Variable (MV) dengan umpan masuk yang digunakan untuk mengendalikan atau mempertahankan proses. Unit pengukuran dalam konfigurasi aliran adalah turbinmeter. Alat ini berfungsi sebagai pengukur PVmenjadi sinyal pengukuran yang kemudian diubah menjadi sinyal elektrik dengan menggunakan transducer. Dalam unit pengukuran terdapat pula flowmeter yang berguna sebagai indikator bagi praktikan karena bisa dilihat secara langsung.
Variabel pengukuran dari unit proses yang berupa sinyal listrik dikirimkan ke unit kendali yang berupa Flow Regulation Control (CRF) proses ini merupakan otak
dari sistem pengendalian proses. Hal yang akan dibandingkan oleh unit kendali adalah hasil pengukuran dan set point. Selisih setpoint dan hasil pengukuran disebut error. Setelah itu, CRF mengevaluasi dan mengirim variabel sinyal kendali berupa sinyal elektrik untuk pengoreksian. Sinyal ini kemudian dikirim ke I/P transducer untuk diubah dari sinyal elektrik menjadi sinyal pneumatic. Sinyal pneumatic akan dikirim ke unit kendali akhir dan memerintahkan control valve untuk mengatur bukaan valve.
Di sisi lain, Konfigurasi Pengendalian Tekanan pun memiliki variable-variabel dan jenis elemen yang sama serta prinsip kerja yang hampir mirip dengan Konfigurasi Pengendalian Aliran. Hanya saja dalam pengendalian tekanan, yang bertindak sebagai PV adalah tekanan fluida yang mengalir dalam pipa dan MV adalah umpan masuk yang digunakan untuk mempertahankan nilai pengukuran. Unit pengukuran dalam pengendalian tekanan adalah barometer. Variabel hasil pengukuran dikirim ke unit kendali, dan seterusnya sama seperti Konfigurasi Pengendalian Aliran.
Pembahasan Oleh Pria Gita Maulana (NIM. 121424024)
Pengendalian proses adalah suatu proses pengendalian satu atau beberapa variabel agar terjaga pada nilai yang dikehendaki. Sementara itu untuk memahami bagaimana suatu pengendalian proses berjalan pada suatu sistem alat, maka dibutuhkan pemahaman mengenai konfigurasi pengendalian proses tersebut. Pemahaman konfigurasi pengendalian proses dapat dilakukan dengan mengendalikan satu atau beberapa variabel dan unit/elemen pengendalian pada jenis-jenis alat, identifikasi fungsi dari masing-masing unit/elemen dan melakukan identifikasi variabel-variabel/sinyal-sinyal pada pengendalian proses. Pada praktikum ini, sistem alat pengendaliaan proses yang digunakan adalah Flow Regulation Control dan
Pressure Control.
Pada dasarnya setiap alat pengendalian proses terdiri dari sistem proses, unit pengukuran, unit pengendali, dan unit kendali akhir. Sistem proses merupakan tempat berlangsungnya sebuah proses yang akan dikendalikan. Unit pengukuran berfungsi untuk mengubah besaran fisik terukur (variabel proses) menjadi sinyal standar. Unit pengendali berfungsi melakukan perhitungan atau evaluasi nilai error menurut algoritma kendali. Unit kendali akhir bertugas menerjemahkan sinyal kendali menjadi aksi atau tindakan koreksi melalui pengaturan variabel pengendali atau variabel termanipulasi.
Pada Flow Regulation Control yang bertindak sebagai sistem proses adalah pipa yang terletak sebelum unit pengukuran. Sinyal masuk pada sistem proses ini berupa laju alir umpan masuk, sedangkan sinyal keluar berupa laju alir keluaran. Laju alir umpan pada Flow Regulation Control ini juga merupakan manipulated variabel atau variabel pengendali. Sementara itu laju alir keluaran merupakan variabel proses yang dijaga nilainya disekitar setpoint dalam batas yang ditetapkan. Unit pengukuran pada Flow Regulation Control adalah turbinmeter dan flowmeter. Turbinmeter berperan mengukur laju alir keluaran sistem berdasarkan kecepatan putaran impeller, kemudian hasil pengukuran ditampilkan pada alat flowmeter. Sinyal masuk unit pengukuran berupa sinyal pengukuran, kemudian oleh transducer sinyal pengukuran diubah menjadi sinyal elektrik yang akan diteruskan ke unit kendali berupa Flow Regulation Control (CRF) sebagai sinyal masuk.
Pada unit kendali ini, nilai variabel proses yang terukur oleh unit pengukuran dibandinkan dengan nilai setpoint yang diinginkan. Perbedaan antara nilai variabel proses dan setpoint disebut error. Kemudian error yang dihasilkan dievaluasi oleh unit kendali melalui sinyal kendali berupa sinyal elektrik yang diteruskan ke unit kendali akhir. Tetapi sebelum diteruskan ke unit kendali akhir sinyal tersebut diubah terlebih dahulu oleh I/P transducer menjadi sinyal pneumatik. Pada unit kendali akhir sinyal pneumatik memerintahkan unit kendali akhir berupa control valve untuk melakukan tindakan akhir yaitu memperbesar atau memperkecil bukaan valve.
Sementara itu pada Pressure Control yang bertindak sebagai adalah pipa yang terletak sebelum unit pengukuran. Sinyal masuk pada sistem proses ini berupa tekanan udara masuk, sedangkan sinyal keluar berupa tekanan udara keluar. Takanan udara masuk merupakan manipulated variabel atau variabel pengendali. Sementara tekanan udara keluar merupakan variabel proses yang dijaga nilainya disekitar
setpoint dalam batas yang ditetapkan. Unit pengukuran pada Pressure Control adalah
orifcemeter dan pressure transducer regulator. Orificemeter berperan mengukur beda tekanan udara di dalam pipa pada dua titik yaitu tekanan udara di dalam pipa yang terletak sebelum dan sesudah orificemeter, sedangkan pressure transducer regulator berperan mengukur tekanan udara absolut di dalam pipa. Sinyal masuk unit pengukuran berupa sinyal pengukuran (sinyal pneumatik), kemudian oleh transducer sinyal pengukuran diubah menjadi sinyal elektrik yang akan diteruskan ke unit kendali (Process Controller) sebagai sinyal masuk.
Pada unit kendali ini, nilai variabel proses yang terukur oleh unit pengukuran dibandinkan dengan nilai setpoint yang diinginkan dan dilakukan evaluasi oleh unit kendali melalui sinyal kendali berupa sinyal elektrik yang diteruskan ke unit kendali akhir. Tetapi sebelum diteruskan ke unit kendali akhir sinyal tersebut diubah terlebih dahulu oleh I/P transducer menjadi sinyal pneumatik. Pada unit kendali akhir sinyal pneumatik memerintahkan unit kendali akhir berupa control valve untuk melakukan tindakan akhir yaitu memperbesar atau memperkecil bukaan valve.
Pembahasan Oleh Reni Swara Mahardika (NIM. 121424026)
Praktikum konfigurasi pengendalian bertujuan untuk memahami sistem (alat) sesuai dengan variabel dan unit/elemen pengendalian di sistem proses, jenis-jenis alat serta fungsi dari masing-masing unit/elemen, dan melakukan identifikasi variabel-variabel/sinyal-sinyal pada pengendalian proses. Identifikasi dilakukan dengan cara mempelajari alur jalannnya sistem sesuai dengan diagram blok serta peralatan pengendalian.
Pada sistem pengendalian aliran, air pada penampung dialirkan oleh pompa sentrifugal. Unit ini merupakan unit pendukung karena proses bersifat kontinyu. Aliran air sebagai variabel proses berjalan pada pipa sebagai unit proses menuju ke unit pengukuran. Besarnya laju alir dicatat oleh turbin yang bertugas sebagai Flow Recorder. Turbin akan merekam besarnya laju alir dan menginformasikan kepada unit pengendali berupa sinyal listrik, menunjukkan bahwa turbin bertugas sebagai pengubah besaran laju alir menjadi sinyal listrik. Selain turbin, unit pengukuran pada sistem ini adalah flow meter. Besarnya laju alir akan menaikkan indikator pada alat, sehingga akan terbaca dengan kasat mata nilai laju air. Aliran yang mengalir melewati flow meter, akan kembali ke penampungan air.
Sinyal yang diterima oleh unit pengendali akan dibandingkan dengan besar laju air yang diinginkan (Set Point), dan selanjutnya akan dikoreksi pada unit kendali akhir apabila ada perbedaan. Sinyal yang diinformasikan dari unit pengendali adalah sinyal elektrik. Sedangkan unit kendali akhir yang merupakan katup kendali hanya dapat menerima sinyal pneumatik. Maka, sinyal listrik yang dikirmkan oleh unit pengendali akan dikonversi menjadi sinyal pneumatik oleh transduser. Katup kendali yang digunakan merupakan jenis Fail Close dimana katup akan membuka ketika ada sistem (tekanan). Sinyal pneumatik memberikan besar tekanan yang akan membuka
katup kendali agar laju aliran yang dihasilkan (Manipulated Variable) dapat menjadi patokan aliran yang diinginkan.
Pada sistem pengendalian tekanan, yang terukur pada manometer adalah tekanan gauge dan udara yang dialirkan adalah udara tekan. Pipa yang berfungsi sebagai area untuk mengalirkan gas merupakan unit proses. Dari unit ini, akan menghasilkan sinyal output (variabel proses) yang nilainya harus sesuai dengan nilai yang diinginkan (Set Point). Unit proses akan mengantarkan aliran tekanan pada unit pengukuran. Unit pengukuran berfungsi untuk mengukur besarnya variabel proses. Karena variabel yang diukur merupakan aliran tekanan, maka unit pengukur tekanannya adalah tabung orifice. Sinyal variabel proses dihitung dan diubah oleh sensor (differential pressure transducer) menjadi sinyal listrik.
Sinyal listrik yang diinformasikan oleh transduser diterima oleh unit pengendali dan kemudian akan membandingkan nilai variabel proses dengan Set Point. Apabila terjadi perbedaan, akan dievaluasi untuk mengambil keputusan serta mengirimkan perintah berupa sinyal kepada unit kendali akhir untuk melakukan tindakan. Selain itu, pada unit pengendali juga dilengkapi controller yang berfungsi untuk menetukan besarnya koreksi yang diperlukan. Transduser mengubah sinyal arus (listrik) yang berasal dari unit kendali menjadi sinyal pneumatik kemudian diteruskan oleh transduser berupa I/P converter yang mengubah sinyal elektri menjadi pneumatik dan masuk ke unit kendali akhir yaitu control valve.
Pada unit kendali akhir ini, sinyal tersebut diterjemahkan untuk kemudian dilakukan tindakan koreksi melalui pengaturan Manipulated Variable (MV). Perubahan pada sinyal kendali menyebabkan perubahan pada final control element (control valve). Perubahan ini menyebabkan perubahan manipulated variable dalam arah dan nilai yang benar, maka variable proses terukur dapat dijaga pada nilai setpoint. Variabel manipulasi dalam pengendalian tekanan ini adalah laju alir udara sedangkan tekanan sebagai variabel proses yang masuk ke dalam sistem dan dikendalikan dengan menggunakan pengendali yaitu unit kontrol tadi, untuk menetapkan set point dan control valve tekanan, untuk mengatur besar kecilnya tekanan yang masuk. Control valve yang digunakan adalah jenis fail open, akan membuka atau menutup serta memperbesar atau memperkecil bukaan valve
tergantung pada besarnya PV. Error adalah selisih antara proses variable (PV) dengan manipulated variable (MV).
Jadi, pada dasarnya dalam pengendalian proses, ada 4 langkah yang dilakukan untuk menjaga nilai yang kita setting (set point) tetap, yaitu: langkah pertama adalah mengukur yang merupakan langkah mengamati besarnya nilai variable proses (PV). Langkah kedua adalah membandingkan yang merupakan langkah pengamatan atau pembandingan nilai variable proses (PV) dengan set point (SP) yang kita setting. Langkah ketiga adalah mengevaluasi yang merupakan langkah atau cara menanggapi adanya perbedaan nilai variable proses (PV) terhadap set point (SP) dan langkah terakhir yaitu mengkoreksi yang merupakan langkah aktif melakukan tindakan koreksi terhadap perbedaan nilai PV terhadap set point (SP).
IV. SIMPULAN
Pengendalian proses adalah sebuah upaya untuk membuat nilai variable proses mendekati atau stabil terhadap setpoint. Dalam pengendalian proses terdapat berbagai macam unit dengan fungsi yang berbeda-beda. Elemen yang akan dikendalikan terdapat pada sebuah unit bernama unit proses. Selain unit proses, dalam pengendalian proses juga terdapat unit pengukuran, unit kendali, serta unit kendali akhir. Unit pengukuran adalah unit yang membandingkan nilai variable proses dengan setpoint. Unit ini akan mengirimkan sinyal kepada unit kendali. Unit kendali akan mengubah sinyal pengukuran menjadi arus listrik. Kemudian, arus listrik dialirkan ke transduser untuk diubah menjadi sinyal pneumatic. Sinyal pneumatic adalah sinyal yang digunakan untuk menggerakan unit kendali akhir sesuai perintah unit kendali. Dengan begitu, nilai variable proses akan mendekati atau stabil terhadap setpoint.
V. DAFTAR PUSTAKA
Tim dosen. Jobsheet Praktikum Pengendalian Proses. Pengendalian Tekanan. Teknik Kimia Polban.
