LAPORAN PRAKTIKUM PENGENDALIAN PROSES
SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2014-2015
MODUL
: Konfigurasi Suhu dan Level
PEMBIMBING
: Ir. Umar Khayam
Oleh :
Irfanty Widiastuti 131411012
2 A- D3 Teknik Kimia
Kelompok 3
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2015
BAB 1
DATA PENGAMATAN
1.1.Data Pengamatan Konfigurasi Pengendalian Suhu 1.1.1. Plant Destilasi
1.1.1.2. Diagram Blok Pengendalian Suhu Plant Destilasi
Keterangan : r = setpoint (SP) e = error (y-r)
u = sinyal kendali (controller output) m = manipulated variable (MV) c = variabel proses (PV) terkendali y = variabel proses (PV) terukur
1.1.1.3. Tabulasi
Tabel 1. Instrumen Pengendalian Plant Destilasi
Simbol Fungsi Deskripsi Tipe Material Keterangan
TR-1
Mengukur temperatur air pendingin yang masuk ke
kondensor
Condenser
Water Supply 7HC10810A11 Stainless Steel -
TI-22
mengukur temperatur distilat yang keluar dari
kondensor
Condenser Outlet Distillate
Temp
Mercury DURAN Glases Local Indication
TIA-21
mengukukur temperatur pada kondensor dimana jika suhunya terlalu tinggi maka alarm akan menyala
Condenser Vent
High Alarm Mercury DURAN Glases Local Indication
TRC-3
mengukur suhu air pendingin yang keluar
dari kondensor
Condenser
Water Outlet 7HC10810A11 Stainless Steel
Control of Cooling Water FI-4
mengukur laju alir air pendingin yang masuk ke
kondensor
Condenser
Cooling Water Rotameter Stainless Steel Local Indication
F-5
mengatur laju alir air pendingin secara otomatis
karena dihubungkan dengan laju steam yang
masuk ke FFE
Condenser Cooling Water
Absorber
A 3 U ex Stainless Steel Switching of Valve V3
V 1
mengatur laju alir air pendingin yang masuk ke
kondensor
Condenser
Cooling Water H77159A10 GG 25
Pneumatic Control Valve V 4 Menyuplai uap ke
evaporator
Evaporator
Steam Supply - - Solenoid Valve
W 1 Sebagai tempat
Tabel 2. Unit Pengendalian Suhu
Unit Nama Alat Spesifikasi
Masukkan Keluaran Nama Variabel Jenis Besaran Nama Variabel Jenis Besaran Unit Kendali Inner temperature of reactor (TRC3) - Sinyal pengukuran Sinyal elektrik Sinyal pengukuran Sinyal elektrik Unit Kendali Akhir Control valve (V1) - Sinyal Kendali Sinyal Pneumatik MV
Laju Alir air pendingin
Unit Proses Kondensor - MV Laju Alir Air
Masuk PV Suhu
Unit
Pengukuran Termometer PT100 PV Suhu
Sinyal Pengukuran Sinyal Elektrik Unit Pengubah Sinyal Transduser - Sinyal Kendali Sinyal Elektrik Sinyal Kendali Sinyal Pneumatik
1.1.1.4. Aplikasi Pengendalian Suhu di Laboratorium PCT-13 dengan Plate Heat Exchanger
Gambar Keterangan Rangkaian PCT – 13 Pengendali Proses Water Bath
Plate Heat Exchanger tampak depan Plate Heat Echanger tampak belakang Katup Selenoid sebagai Final Control Element
1.2.Data Pengamatan Konfigurasi Pengendalian Level 1.2.1. Rangkaian Pengendalian Level
1.2.3. Tabulasi
Tabel 1. Unit Pengendalian Level
Unit Nama Alat Spesifikasi
Masukkan Keluaran Nama Variabel Jenis Besaran Nama Variabel Jenis Besaran Unit Kendali CRL (Level Regulation Control) Merk : Didacta Italy Sinyal pengukuran Sinyal elektrik Sinyal Kendali Sinyal elektrik Unit Kendali
Akhir Control valve
Pneumatic control valve Type : M 77159 Material : 6625,stainless steel Remarks : DN 15 KVs : 4.0 Diameter:28cm Sinyal Kendali Sinyal Pneumatik MV Laju Alir Masuk
Unit Proses Tangki
Diameter tangki = Tinggi tangki = 70cm MV Laju Alir Masuk PV Ketinggian Cairan/Level Unit
Pengukuran Level sensor - PV
Ketinggian Cairan/Level Sinyal Pengukuran Tekanan Hidrostatik Unit Pengubah Sinyal
Transduser I/P 20-100 KPa 4-20 mA Sinyal Kendali Sinyal Elektrik Sinyal Kendali Sinyal Pneumatik
BAB 2 PEMBAHASAN
Pada praktikum kali ini praktikan melakukan percobaan konfigurasi pengendalian suhu dan level pada alat destilasi yang berada di pilot plant. Tujuan dari praktikum ini adalah mengidentifikasi unit-unit/elemen-elemen pengendalian proses, menjelaskan jenis alat beserta fungsinya pada setiap unit/elemen pengendalian proses, serta melakukan identifikasi variabel-variabel/ sinyal-sinyal pengendalian proses dan media transmisinya.
Konfigurasi merupakan suatu susunan dari alat-alat tertentu sedangkan konfigurasi pengendalian merupakan suatu struktur informasi yang digunakan untuk sebagai susunan alat-alat yang sistematis untuk membentuk sistem fungsi pengendalian yang menghubungkan variabel pengukuran terhadap variabel yang akan dimanipulasi agar proses berlangsung sesuai dengan setting yang dikehendaki.
Alat yang diidentifikasi dari praktikum ini adalah TRC (temperature Recorder Controller), LICA dan LIA level controller serta CRL (Cotroller Regulation Level). Alat pengendalian suhu bekerja berdasarkan prinsip pemuaian, ketika suhu naik maka cairan pada pipa kapiler didalam termometer akan naik sedangkan alat pengendalian level ini bekerja berdasarkan prinsip tekanan hidrostatik, pada saat level cairan tinggi maka tekanan hidrostatik besar.
Dalam pengendalian suhu, variable yang dimanipulasi adalah laju alir pendingin agar nilai suhu air keluaran sebagai variable proses yang berasal dari kondensor sebagai unit proses dapat sesuai dengan set point yang diinginkan. Prinsip kerja dari konfigurasi pengendalian suhu pada plant destilasi adalah pengendalian otomatik, dimana suhu air yang keluar dari kondensor dikendalikan dengan mengatur laju alir air pendingin yang masuk ke dalam kondensor. Pada pengendalian otomatik, yang menjalankan mekanisme pengendalian diperankan oleh instrumen berupa unit pengukuran suhu (berisi sensor dan transmitter suhu), pengendali suhu (temperature controller) dan katup kendali (control valve). Ketiga komponen ini bersama dengan sistem proses (penukar panas) membentuk lingkar pengendalian umpan balik (feedback control loop) atau sistem lingkar tertutup (closedloop system). Proses kerja dari pengendalian suhu ini diawali dengan mengatur set point yang diinginkan. Setelah itu suhu air keluaran diukur oleh yaitu RTD type PT 100.
RTD type PT 100 merupakan sensor jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran panas menjadi tegangan dan arus listrik. Resistance Temperature Detector (RTD) memiliki prinsip dasar pada tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu. Kesebandingan variasi ini adalah presisi dengan tingkat konsisten/kestabilan yang tinggi pada pendeteksian tahanan. 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. Platina adalah bahan yang sering digunakan karena memiliki tahanan suhu, kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas. Resistance Temperature Detector (PT100) digunakan pada kisaran suhu -200oC sampai dengan 650oC. Kelebihan dari RTD (PT100) adalah ketelitiannya lebih tinggi dari pada termokopel, tahan terhadap temperatur yang tinggi, stabil pada temperatur yang tinggi, karena jenis logam platina lebih stabil dari pada jenis logam yang lainnya, kemampuannya tidak akan terganggu pada kisaran suhu yang luas. Kekurangan dari RTD (PT100) adalah lebih mahal dari pada termokopel, terpengaruh terhadap goncangan dan getaran., respon waktu awal yang sedikit lama (0,5 s/d 5 detik, tergantung kondisi penggunaannya), dan jangkauan suhunya lebih rendah dari pada termokopel. RTD (PT100) mencapai suhu 650oC, sedangkan termokopel mencapai suhu 1700oC.
Hasil dari pengukuran akan dikirimkan unit pengukur yaitu transmitter. Dari transmitter sinyal ini diteruskan ke Temperatur controller (TRC) sebagai unit kendali yang akan membandingkan suhu air keluaran (variable proses) dan suhu yang diinginkan (set point). Setelah itu dilakukan sinyal dikirimkan dari Temperatur controller ke control valve ( unit kendali akhir) untuk melakukan tindakan akhir sesuai dengan keputusan dan perintah dari unit kendali dengan cara memperbesar atau meperkecil bukaan valve. Valve yang digunakan dalam alat ini adalah pneumatic valve.
Dari hasil pengamatan unit pengendali dari konfigurasi pengendalian suhu terdapat beberapa buah termometer diantaranya TR-1, TI-22, TIA-21, dan TRC-3. Termometer TR-1 berfungsi untuk mengukur suhu di dalam pipa pengaliran air pendingin sebagai pendingin kondensat. TI-22 dan TIA-21 untuk mengukur destilat yang keluar dari kondensor, sedangkan TIA-21 Untuk mengukukur temperatur pada kondensor dimana jika suhunya terlalu tinggi maka alarm akan menyala. Akan tetapi, termometer tersebut hanya berfungsi untuk membaca suhu tanpa adanya sinyal keluaran dari thermometer tersebut yang masuk ke pengendali (hanya untuk dilihat).
Dengan demikian termometer tersebut tidak masuk ke dalam konfigurasi pengendalian dan tidak termasuk ke dalam unit pengukuran
Dalam pengendalian level pada plant destilasi, yang termasuk unit proses yaitu sebuah tangki, variabel proses pada unit ini adalah tekanan hidrostatik yang disebabkan oleh tinggi cairan yang ada didalam tangki. Unit pengukuran yaitu sensor dan transmitter yang mengubah sinyal pneumatik menjadi sinyal listrik yang kemudian hasil pengukurannya akan dikirimkan ke unit kendali yaitu LICA dan LIA. Unit kendali ini akan membandingkan hasil pengukuran dari variabel proses dengan setpoint yang telah ditetapkan, unit kendali ini akan mengambil keputusan dan memberi perintah kepada unit kendali akhir melalui transduser yang akan mengubah sinyal listrik dari unit kendali menjadi sinyal pneumatik yang akan diterima oleh unit kendali akhir. Unit kendali akhir berupa control valve yang melakukan tindakan akhir (buka/tutup valve) sesuai dengan perintah yang diberikan oleh unit kendali, jika level cairan kurang dari nilai yang diinginkan maka valve akan terbuka, begitupun sebaliknya.
Pada pengendalian level yang berada di laboratorium, unit pengendali dalam pengendalian level adalah CRL (Controller Regulation Level). Dalam CRL sinyal pengukuran level (PV) dibandingkan dengan set point kemudian di evaluasi apakah sesuai atau tidak sesuai dengan set point. Hasil evaluasi tersebut berupa sinyal kendali dan dikirimkan kepada unit pengendali akhir. Sinyal kendali tersebut di ubah dari besaran arus menjadi besaran tekanan oleh I/P transduser karena unit pengendali akhir hanya bisa menerima informasi dalam bentuk besaran mekanik. Unit pengendali pada pengendalian level adalah control valve. Control valve menerima sinyal kendali kemudian mengoreksi dengan melakukan tindakan akhir sesuai keputusan dan perintah dari unit kendali. Control valve digerakkan oleh udara bertekanan yang pada alat pengendalian level ini terdapat pada I/P transduser. Aksi pengendali pada pengendalian level adalah “direct acting”, yaitu bila nilai laju alir air (MV) dipercepat/diperbesar maka nilai ketinggian/level (PV) akan bertambah pula. Apabila aksi pengendali “direct acting” berarti aksi plant atau control valve adalah “reverse acting” karena aksi pengendali selalu kebalikan dengan aksi plant. Artinya “reverse acting” yaitu bila level (PV) naik terlalu tinggi/melebihi set point maka control valve akan menutup begitu sebaliknya bila level (PV) terlalu rendah/kurang dari set point maka control valve akan membuka.
KESIMPULAN
1. Konfigurasi pengendalian merupakan suatu struktur informasi yang digunakan untuk sebagai susunan alat-alat yang sistematis untuk membentuk sistem fungsi pengendalian yang menghubungkan variabel pengukuran terhadap variabel yang akan dimanipulasi agar proses berlangsung sesuai dengan setting yang dikehendaki.
2. Variabel-variabel pada pengendalian level : Process Variable = Level air
Manipulated Variable = Aliran air masuk Set Point = Level yang diinginkan Gangguan = Aliran air keluar 3. Varibel-variabel pada pengendalian suhu :
Process Variable = Suhu cairan keluar Manipulated Variable = Laju alir pendingin Set Point = Suhu yang diinginkan Gangguan = Suhu cairan panas
DAFTAR PUSTAKA
Bejo, M. (2013, Juli 9). Sensor Suhu RTD (Resistance Thermal Detector). Retrieved Maret 24, 2015, from ilmulistrik.com: http://www.ilmulistrik.com
Fathatun, N. (2014, Juni 23). Konfigurasi Suhu&Level. Retrieved Maret 24, 2015, from Scribd: https://www.scribd.com
Irwan, Bambang Sutopo. Sistem Pengendalian Suhu Menggunakan AT89S51 dengan Tampilan di PC.
Kiku, E. (2012, Juni 19). Tinjauan Sistem Pengendalian Proses. Retrieved Maret 24, 2015, from Scribd: https://www.scribd.com
Recommended Practice for Analysis, Design, Installation, and Testing of Basic Surface Safety Systems for Offshore Production Plattforms. American Petroleum Institute. March 2001. [ed.] Seventh Edition. s.l. : API, March 2001.
Trisanto, Agus, Santosa, Yomas Andhika and S.P, R. Arum. Monitoring Pengendalian Level Cairan Jarak Jauh Berbasis WEB.
Wahyuni, S. E. (2013, april 17). laporan konf. suhu. Retrieved maret 24, 2015, from scribd: https://www.scribd.com
Zulhendri, Agus, Trisanto, Agus and Nasullah, Emir. 2012. Rancang Bangun Sistem Monitoring dan Pengendalian Level Cairan dengan LabView Berbasis Mikrokontroler Mbed NXP LPC1768. 1, Januari 2012, Vol. 1.
