Konfigurasi Aliran Dan Tekanan

LABORATORIUM PENGENDALIAN PROSES SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2013-2014

MODUL

:

Konfigurasi Pengendalian Tekanan & Aliran

PEMBIMBING

:

Unung Leoanggraini, MT.

Praktikum

: 25 April 2014

Penyerahan

: 12 Mei 2014

(Laporan)

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

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

b. Seperangkat Pengendali Aliran di laboratorium

c. Skema sistem proses pengendalian aliran

d. Tabulasi No.

1.

Nama

Unit

Proses

Alat

Pipa

Flow Sensor 2.

Pengukuran

transmitter (flowmeter)

Sinyal masuk Sfesifikasi

Variabel

Didacta Italia

15 – 150 ltr/h Didacta Italia

Sinyal Keluar

Gambar

MV

PV

Besaran Aliran umpan masuk

Laju alir

Variabel

Besaran

PV

Laju alir

Laju alir (by pass)

3-15 psi Turbin meter

PC, Elec.Reg, manual

Sinyal PV

Flow

Sinyal

Arus standar

Pengukuran

(4-20 mA)

Pengukuran

+5v, +12v, -12v

3.

Kendali

Flow Regulation Control

Cod

Arus standar (4-20 mA)

Sinyal Kendali

Sinyal elektrik

Sinyal

Sinyal

Kendali

pneumatik

Model sex 21 A4 T4 t.amb 80oC/T5 t.amb -55 oC L.eq = 0 ; C.eq = 0

4.

Pengubah (Transduser)

I/P Tranducer

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

5.

Kendali akhir

Control valve

CuSn

Sinyal

Sinyal

5 ZnPb 6

kendali

pneumatik

MV

Laju alir masuk

e. Diagram Pengendalian Sinyal elektrik (0-5 volt) Unit Kendali

Set Point

Sinyal Pneumatik (3-15 psi)

Unit Pengubah Sinyal

Unit Kendali Akhir

Manipulated Variabel (Laju Alir) Gangguan Unit Proses

Arus (4-20 mA)

(Tekanan) (Pipa) Unit Pengukuran

Variabel Proses (Laju Alir)

PENGENDALIAN TEKANAN a. Skema pada alat pengendalian tekanan

b. Seperangkat Pengendali Tekanan di laboratorium

c. Skema sistem proses pengendalian tekanan

d. Tabulasi

No.

Unit

Nama

Spesifikasi/

Alat

Kapasitas

Sinyal Masuk Gambar

Variabel

Manipulated 1.

Unit Proses

Pipa

PCT-10

Variable (MV)

Unit

Tabung

Pengukuran

Orifice

2. - Sensor - Transmitter

P/I Transduser

Serial

Process

Numb.

Variable

2877/2

(PV)

Jenis Sinyal

Laju alir udara (Sinyal Pneumatik)

Sinyal Keluar Variabel

Process Variable (PV)

Jenis Sinyal

Laju alir udara (Sinyal Pneumatik)

Laju alir udara

Sinyal

Sinyal

(Sinyal

Pengukuran

Elektrik

Pneumatik)

3.

Unit Kendali

PCT-10

Armfield

Sinyal

Sinyal

Sinyal

Sinyal

Pengukuran

Elektrik

Kendali

Elektrik

Sinyal

Sinyal

Sinyal

Sinyal

Kendali

Elektrik

Kendali

Pneumatik

Tipe 100x input 4Unit Pengubah 4.

Sinyal (Transduser)

I/P Converter

20mA output 0,21 bar inlet 1,4-8 bar

Type ¼ SCR No. 172310 5.

Unit Kendali Akhir

Control

Act. A.T.C

Sinyal

Sinyal

Valve

Signal 3-15

Kendali

Pneumatik

psia Trim H LIN

Manipulated Variable (MV)

Laju alir udara (Sinyal Pneumatik)

e. Diagram Pengendalian Tekanan Gangguan (Kehilangan Tekanan & laju udara masuk) Sinyal Elektrik (0-5 volt)

Sinyal Pneumatik (3-5 psi)

Tekanan Udara Masuk (MV)

Tekanan udara

keluar (PV) Set Point

Unit Kendali (Pressure Control)

Arus (4-20 mA)

Unit Pengubah Sinyal (Transduser (I/P))

Unit Kendali Akhir (Katup Kendali)

Unit Pengukuran (orificemeter dan pressure transducer regulator)

Unit Proses (Pipa)

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 unitunit/elemen-elemen yang ada di dalam pengendalian dan mengetahui variablevariabel/ 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 variabelvariabel/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.