Laporan Pengendalian Tekanan Kel 3 2A

LAPORAN PRAKTIKUM PENGENDALIAN PROSES Pengendalian Tekanan Laporan ini disusun untuk memenuhi tugas Pengendalian Proses pada Semeter IV Jurusan Teknik Kimia

Dosen Pembimbing : Harita Nurwahyu Chamidy, LRSC, MT

Oleh :

Fiqhi Pridayanti Mukhlishah

111411010

Rahmi Pujiyati Putri

111411025

Ugi Muhammad Apriyanto

111411028

Kelompok 3 Kelas 2 A

Tanggal Praktikum:

23 April 2013

Tanggal Pengumpulan Laporan:

30 April 2013

PROGRAM STUDI D-3 TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

PENGENDALIAN TEKANAN I

TUJUAN Praktikum ini memberi kompetensi dasar pada mahasiswa yaitu kemampuan untuk dapat

mengendalikan sistem tekanan. Adapun tujuan praktikum adalah mempelajari pengaruh nilaimparameter pengendali pada respons tekanan.

II

DATA PENGAMATAN

Data 1: o Alat pengendalian tekanan

o Skema pengendalian tekanan

Data 2:

GRAFIK SP DAN PV TERHADAP WAKTU DARI PERCOBAAN PENGENDALIAN TEKANAN TANPA REDAMAN a) Pengendalian Proporsional (P)

Kurva SP dan PV thdp waktu dengan PB = 50 PV dan SP

7 6.5 6

PV

5.5

SP

5 590

600

610

620

630 waktu

640

650

660

Kurva PV & SP thdp waktu dg PB = 30 SP dan PV

7.3 6.8 6.3 PV

5.8

SP

5.3 4.8 750

770

790

810

830

850

870

890

910

930

waktu

Kurva PV dan SP thdp waktu dg PB = 10 7.3

SP dan PV

6.8 6.3 PV

5.8

SP 5.3 4.8 1320

1330

1340

1350

1360

1370 waktu

1380

1390

1400

1410

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 5 7.3

SP dan PV

6.8 6.3 PV

5.8

SP

5.3 4.8 1500

1510

1520

1530

1540

1550

1560

1570

1580

1590

waktu

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 2 7.3

PV dan SP

6.8 6.3 PV

5.8

SP 5.3 4.8 1615

1620

1625

1630

1635

1640

1645 waktu

1650

1655

1660

1665

1670

b) Pengendalian Proporsional Integral (PI)

Kurva SP & PV thdp waktu dg PB = 50 dan Ti = 30 6.2

SP dan PV

6 5.8 5.6 5.4

PV

5.2

SP

5 4.8 480

490

500

510

520

530

540

waktu

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50 dan Ti=10 6.2 6 SP dan PV

5.8 5.6 5.4

PV

5.2

SP

5 4.8 610

620

630

640

650 waktu

660

670

680

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50 , Ti= 5 6.2

SP dan PV

6 5.8 5.6

5.4

PV

5.2

SP

5 4.8 770

780

790

800

810

820

830

840

waktu

SP dan PV

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50 dan Ti = 2 6 5.9 5.8 5.7 5.6 5.5 5.4 5.3 5.2 5.1 5

PV SP

910

920

930

940

950 waktu

960

970

980

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50 , Ti = 1 6

SP dan PV

5.8 5.6 PV

5.4

SP

5.2 5 1060

1065

1070

1075

1080

1085

1090

1095

1100

1105

1110

waktu

Kurva SP danPV thdp waktu dg PB = 50 dan Ti = 0,5 5.08 5.06 PV dan SP

5.04 5.02 5

PV

4.98

SP

4.96 4.94

4.92 1185

1186

1187

1188

1189 waktu

1190

1191

1192

1193

c) Pengendalian Proporsional Integral Derivatif (PID)

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50, Ti = 0,5 dan Td = 2 7.5

SP dan PV

7 6.5 PV

6

SP

5.5 5 950

970

990

1010

1030

1050

1070

1090

1110

waktu

SP dan PV

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50, Ti = 0,5 dan Td = 5 6.8 6.6 6.4 6.2 6 5.8 5.6 5.4 5.2 5 4.8 1280

PV SP

1290

1300

1310

1320

1330 waktu

1340

1350

1360

1370

1380

SP dan PV

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50, Ti = 0,5 dan Td = 10 6.4 6.2 6 5.8 5.6 5.4 5.2 5 4.8 1530

PV SP

1540

1550

1560

1570

1580

1590

1600

1610

waktu

SP dan PV

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB =50, Ti=0,5 dan Td = 20 6.3 6.1 5.9 5.7 5.5 5.3 5.1 4.9 4.7 4.5 1748

PV SP

1758

1768

1778

1788 waktu

1798

1808

1818

SP dan PV

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB =50, Ti=0,5 dan Td = 30 6.3 6.1 5.9 5.7 5.5 5.3 5.1 4.9 4.7 4.5 1748

PV SP

1758

1768

1778

1788 waktu

1798

1808

1818

Data 3:

GRAFIK SP DAN PV TERHADAP WAKTU DARI PERCOBAAN PENGENDALIAN TEKANAN DENGAN REDAMAN A. Pengendalian Proporsional (P)

PB 50 6.5

SP dan PV

6 5.5 5

SP

4.5

PV

4 3.5 510

515

520

525

530

Waktu (s)

535

540

545

550

PB 30 6.5

SP dan PV

6 5.5 5

SP

4.5

PV

4 3.5 635

640

645

650

655

660

665

670

675

680

685

Waktu (s)

PB 10 6.5

SP dan PV

6 5.5

5

SP

4.5

PV

4

3.5 760

770

780

790

800 Waktu (s)

810

820

830

PB 5 6.5

SP dan PV

6 5.5 5

SP

4.5

PV

4 3.5 910

915

920

925

930

935

940

945

950

955

Waktu (s)

PB 2 SP dan PV

5.5 5 4.5

SP

4

PV

3.5 980

990

1000

1010

1020 Waktu

1030

1040

1050

B. Pengendali Proporsional Integral (PI)

I 30 6.5

SP dan PV

6 5.5

SP PV

5 4.5 310

320

330

340

350

360

370

Waktu (s)

I 10 6.5

SP dan PV

6 5.5

SP

5

PV

4.5 430

435

440

445

450 Waktu (s)

455

460

465

SP dan PV

I5 6.3 6.1 5.9 5.7 5.5 5.3 5.1 4.9 4.7 4.5

SP PV

530

535

540

545

550

555

560

565

570

Waktu

I2 6.5

SP dan PV

6 5.5

SP PV

5 4.5 645

650

655

660 Waktu (s)

665

670

675

SP dan PV

I1 6.3 6.1 5.9 5.7 5.5 5.3 5.1 4.9 4.7 4.5

SP PV

750

760

770

780

790

800

810

820

830

Waktu

I 0,5 5.1 SP dn PV

5.05 5 4.95

SP

4.9

PV

4.85 875

885

895

905

915 Waktu

925

935

945

C. Pengendali Proporsional Integral Derivatif (PID)

SP dan PV

Td 2 6.3 6.1 5.9 5.7 5.5 5.3 5.1 4.9 4.7 4.5

SP PV

255

260

265

270

275

280

285

290

295

300

Waktu (s)

SP dan PV

Td 5 6.3 6.1 5.9 5.7 5.5 5.3 5.1 4.9 4.7 4.5

SP PV

375

380

385

390

395

400 Waktu (s)

405

410

415

420

SP dan PV

Td 10 6.3 6.1 5.9 5.7 5.5 5.3 5.1 4.9 4.7 4.5

SP PV

525

530

535

540

545

550

555

560

565

570

Waktu (s)

SP dan PV

Td 20 6.3 6.1 5.9 5.7 5.5 5.3 5.1 4.9 4.7 4.5

SP PV

690

700

710

720

730 Waktu (s)

740

750

760

Td 30 5.1

SP dan PV

5 4.9 SP

4.8

PV

4.7 4.6 800

810

820

830

840 Waktu (s)

850

860

870

880

III

PEMBAHASAN

1. Pembahasan oleh Fiqhi Pridayanti Mukhlishah (111411010) Praktikum kali ini praktikan melakukan percobaan pengendalian tekanan dengan memvariasikan nilai parameter proporsional, integral, dan derivatif-nya. Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh nilai parameter pengendali pada respons tekanan. Percobaan yang dilakukan oleh praktikan adalah dengan pengendalian Proporsional (P), pengendalian Proporsional Integral (PI), dan pengendalian Proporsional Integral Derivative (PID).Terdapat 2 percobaan yang praktikan lakukan yaitu, tanpa tangki peredam dan dengan tangki peredam. Pada percobaan tanpa tangki peredam percobaan pertama yang dilakukan oleh praktikan adalah pengendalian Proporsional. Pengendalian ini hanya memvariasikan nilai proporsional band nya saja. Untuk mengubah-ubah nilai PB praktikan merubah nilai Kc nya. Hal ini dikarenakan PB =

⁄

. Sedangkan waktu integralnya di set sangat besar yaitu

100000 sekon. Hal ini bertujuan agar pengaruh waktu integral dianggap hampir tidak ada. Nilai PB yang divariasikan adalah sebesar 50, 30, 10, 5 dan 2. Dari nilai-nilai parameter tersebut praktikan dapat mengetahui kestabilan tekanan yang dihasilkan. Grafik yang dihasilkan pada percobaan pertama ini praktikan dapat melihat pengaruh nilai PB pada tekanan. Semakin kecil nilai PB maka osilasi akan semakin sering terjadi. Jika semakin besar nilai PB maka akan semakin stabil aliran yang terkendali. Tetapi pengendalian Proporsional ini tidak cukup akurat untuk menghasilkan Proses Variabel (PV) mendekati nilai Set Poin (SP). Dengan menggunakan pengendalian Proporsional ini nilai-nilai PB harus besar agar mencegah terjadinya osilasi. Tetapi, hal ini malah menyebabkan terjadinya penyimpangan yang sering disebut offset.

Agar mengurangi nilai offset yang ditimbulkan sebaiknya

menggunakan pengendalian Proporsional Integral (PI). Percobaan kedua praktikan melakukan pengendalian Proporsional Integral (PI). Percobaan ini memasukkan nilai PB yang terbaik yang dihasilkan pada percobaan pertama. Nilai PB yang di pilih adalah 50%. Percobaan kedua ini praktikan melakukan nilai variasi pada waktu integral (Ti) nya. Variasi waktu integralnya yaitu 30, 10, 5, 2, 1 dan 0,5 sekon. Grafik yang dihasilkan pada percobaan kedua ini cukup baik. Karena nilai PV hampir mendekati nilai SP. Tetapi dibandingkan waktu integral yang lain ternyata waktu integral 0,5 sekon adalah waktu yang paling baik dengan nilai PB 50%. Karena, respon PV untuk mendekati SP lebih cepat dan cenderung langsung stabil.

Pada percobaan yang ketiga ini praktikan melakukan pengendalian Proporsional Integral Derevative (PID). Percobaan ini praktikan memasukkan nilai PB 50%, nilai Ti 0,5 sekon dan variasi nilai waktu derevative (Td). Variasi waktu derevative adalah 2, 5, 10, 20 dan 30 sekon. Pengendalian PID ini menyebabkan respon yang lebih cepat. Derivative Action dapat menyebabkan respon cepat tetapi sangat peka terhadap noise (gangguan) karena derivative perubahan error persamaan yang ada di dalam PID adalah komponen simpul umpan balik yang umum dalam sistem kontrol. Pengkontrol PID bisa mengatur keluaran proses didasarkan pada penyebab dan laju perubahan deviasi, sehingga kontrol menjadi stabil dan lebih akurat. Pada percobaan yang menggunakan tangki peredam praktikan melakukan pengendalian yang sama seperti tangki tanpa peredam. Yang membedakan hanyalah ditambahkan tangki tekan. Berdasarkan pegendalian yang telah dilakukan oleh praktikan dapat disimpulkan bahwa pengendalian yang terbaik adalah pengendalian Proporsional Integral. Dari ketiga pengendalian tersebut sifat pengendalian yang dilakukan adalah Direct Acting. Hal ini dikarenakan jika nilai PV besar maka itu diakibatkan oleh tekanan yang keluar dari valve juga akan besar. Jika tekanan dalam tangki melebihi SP maka dari control valve akan memperkecil bukaannya. Dan percobaan dengan menggunakan tangki peredam ternyata lebih baik dibanding tanpa peredam. Hal ini dikarenakan jika menggunakan peredam osilasi yang dihasilkan berkurang.

2. Pembahasan oleh Rahmi Pujiyati Putri (111411025) Pada praktikum kali ini, praktikan melakukan percobaan pengendalian tekanan dengan mencoba – cobakan berbagai nilai pada parameter seperti proporsional, integral dan derivative. Untuk tahap pertama praktikan mencobakan pengendalian dengan hanya menggunakan parameter proporsional saja yang nilainya bervariasi yaitu, 50, 30, 10, 5dan 2. Dari data praktikum ( grafik ) bagian pertama ini praktikan dapat menyimpulkan bahwa semakin kecil nilai PB semakin sering osilasi terjadi, tapi semakin besar nilai proporsional band yang diberikan dalam pengendalian maka akan semakin stabil tekanan yang terkendali. Namun begitu pengendalian dengan parameter proporsional saja tidaklah cukup untuk menjadikan process variable ( tekanan ) mendekati set point yang diinginkan karena dapat dilihat dari grafik pada nilai PB yang praktikan anggap paling baik yaitu 50, tetap saja PV belum mendekati SP ( terjadi offset ). Proses-proses cenderung menggunakan pengendali

dengan proporsional band besar untuk mencegah terjadinya osilasi, tetapi akibatnya timbul penyimpangan. Penyetelan harga PB yang besar atau adanya perubahan pembebanan yang besar akan menimbulkan penyimpangan. Suatu sistem dengan hanya menggunakan pengendali proporsional selalu masih terdapat penyimpangan dari harga titik pengesetannya sebagai suatu harga yang diinginkan, apabila sistem diberikan pembebanan yang berubahubah. Perubahan pembebanan ini disebut sebagai gangguan terhadap sistem proses. Untuk mengatasi hal tersebut, mode integral sering digabungkan dengan pengendali proporsional sehingga penyimpangan dapat dieliminasi. Selanjutnya praktikan melakukan percobaan kedua dengan mencoba – coba memasukkan variasi nilai waktu integral ( Ti ) namun dengan tetap menggunakan nilai PB yang paling baik menurut praktikan pada percobaan 1 yaitu PB = 50. Praktikan memvariasikan nilai waktu integral yaitu 0,5 , 1, 2, 5, 10, dan 30. Praktikan menganggap nilai Ti yang paling baik untuk disandingkan dengan nilai PB 200 adalah Ti = 0,5 karena praktikan melihat dari grafik yang ditampilkan pressure controller di PC bahwa pada nilai intergral 0,5 tersebut respons PV untuk mendekati SP lebih cepat dan cenderung langsung stabil dibandingkan ketika nilai integral lain dimasukkan. Rangkaian

pengendali

tekanan

merupakan contoh sistem yang memerlukan nilai PB yang besar, sehingga untuk sistem yang demikian mode integral perlu ditambahkan pada pengendali. Apabila fungsi intergral ditambahkan, maka secara kontinyu integral akan bereaksi terhadap keluaran sepanjang terjadi penyimpangan dari titik pengesetan yang diinginkan, sehingga dihasilkan penyimpangan = 0. Terakhir, praktikan melakukan percobaan yang ke-3 yaitu dengan memasukkan nilai waktu derivatif. Nilai derivatif ini disandingkan dengan nilai PB = 50 dan Ti = 0,5 dari praktikum sebelumnya, sehingga parameter pengendalian menjadi PID. Derivative action menyebabkan respon cepat, tapi meskipun respon cepat sistem menjadi peka terhadap noise karena derivative perubahan error persamaan yang ada dalam PID, adalah komponen simpul umpan balik yang umum dalam sistem kontrol. P e n g k o n t r o l mengambil harga terukur dari suatu proses atau peralatan lainnya dan membandingkannya dengan harga setpoint acuan, beda/deviasi (error signal) nya kemudian digunakan menyetel beberapa masukan ke proses agar mengembalikan harga proses terukur ke harga setpoint yang diinginkan. Tidak seperti pengkontrol sederhana, pengkontrol PID bisa mengatur keluaran proses didasarkan pada penyebab dan laju perubahan deviasi, sehingga kontrol menjadi stabil

dan lebih akurat. Tapi tidak untuk sistem pengendalian untuk tekanan dibuktikan dengan grafik PV terhadap SP yang langsung berosilasi dan tidak kunjung stabil. Jadi dapat disimpulkan pengendalian tekanan ini lebih baik menggunakan parameter PI saja. Pada percobaan yang menggunakan tangki

peredam praktikan melakukan

pengendalian yang sama seperti tangki tanpa peredam. Yang membedakan hanyalah ditambahkan tangki tekan. Pengendalian tekanan dengan peredam ini, di dapat niali PB terbaik utnuk pengendalian adalah 50 dan TI adalah 0,5. Sedangkan pengaruh derivatif yang diberikan kepada sistem, tetap menghasilkan osilasi seperti pengendalian tanpa redaman hanya saja offset yang terjadi tidak terlalu jauh dari SP.

Adapun sifat pengendalian kali ini yaitu direct acting, karena jika nilai PV ( laju alir tekanan ) besar maka berarti itu disebabkan oleh volume udara yang keluar dari valve juga besar berarti tekanan akan kecil karena tekanan berbanding terbalik dengan volume. Jika aliran udara tekan menyebabkan tekanan dalam tangki melebihi SP maka dari itu control valve akan memperbesar bukaannya, karena itulah sifat dari pengendalian ini dapat disimpulkan sebagai pengendalian direct acting.

3. Pembahasan oleh Ugi Muhammad Apriyanto (111411028) Pada percobaan ini, dilakukan pengendalian tekanan (pressure) pada alat Pressure Control. Tujuan daripada praktikum ini adalah mempelajari pengaruh parameter pengendali pada respons aliran yang ditunjukkan oleh aplikasi Pressure Control yang dihubungkan dengan alat kemudian dihubungkan dengan notebook, sehingga ilustrasi grafik akan muncul pada display notebook yang sudah terinstal aplikasi Pressure Control. Untuk menentukan pengendalian tekanan yang tepat, dilakukan tiga pengendali dalam pengendalian aliran. Yaitu pengendali Proporsional (P), Proporsional-Integral (PI), dan Proporsional-Integral-Derivatif (PID) dengan parameter pengendali yang divariasikan berupa Proportional Band (PB), waktu integral, dan waktu derivatif. Ada dua percobaan yaitu mengamati pengaruh parameter pengendali tanpa menggunakan tangki peredam dan dengan menggunakan tangki peredam. Pada awal pengoperasian, dilakukan pengaturan terhadap valve V2 dan V1 sehingga menunjukkan tekanan 10 dan 18 psi, lalu menutup V3, V5, dan V6 dan mengatur bukaan V4

(tanpa menggunakan tangki peredam). Pada pengendalian proporsional, waktu derivatif 0, dan waktu integral 100000 (sehingga pengaruh integral dapat diminimalisasi). Dilakukan pengamatan terhadap nilai Proportional Band (PB) dengan variasi 2, 5, 10, 30, dan 50 [%]. Dari hasil pengamatan grafik, diperoleh grafik yang menurut praktikan lebih baik dari yang lain, yaitu pada nilai PB sebesar 50%. Dapat terlihat dari grafik-grafik yang diperoleh, pengaruh nilai PB terhadap kestabilan. Nilai PB yang kecil mengakibatkan ketidakstabilan yang cenderung besar sehingga osilasi pun semakin besar. Sedangkan nilai PB yang besar mengakibatkan PV stabil dengan respons yang lambat, namun kestabilan dapat dicapai, sehingga osilasi dapat diminimalisasi. Dengan PB yang besar seharusnya offset akan dapat diminimalkan. Namun PV belum bisa mendekati SP secara maksimal. Oleh karena itu, dibutuhkan unsur integral dalam pengendalian. Pada pengendalian Proporsional-Integral (PI), digunakan PB sebesar 50% yaitu nilai PB terbaik hasil pengendalian Proporsional. Dilakukan variasi waktu integral sebesar 0,5; 1; 2; 5; 10; dan 30. Dari hasil pengamatan grafik, didapatkan grafik terbaik pada waktu integral 0,5. Karena respons PV terhadap MV berlangsung sangat cepat dan offset

dapat

diminimalkan. Sehingga dari grafik yang didapatkan, pengaruh integral dapat diketahui, yaitu apabila waktu integral semakin besar maka responsnya akan semakin lambat dan ketidakstabilan semakin besar. Pada pengendalian Proporsional-Integral-Derivatif (PID), dilakukan input nilai waktu derivatif dengan variasi 2, 5, 10, 20, dan 30. Input nilai derivatif yang semakin besar menyebabkan respons yang sangat cepat namun akan sangat peka sekali terhadap keberadaan noise. Dari hasil pengamatan, PV tidak pernah stabil terhadap SP. Maka dari sekian variasi waktu derivatif, tidak dapat ditentukan mana yang terbaik. Oleh karena itu, dapat disimpulkan pada pengendalian aliran ini lebih baik menggunakan pengendali dengan parameter Proporsional-Integral (PI). Untuk percobaan menggunakan tangki peredam, dilakukan seperti tanpa peredam hanya saja valve V3 dibuka keluaran valve dan V4, V5, dan V6 ditutup. Dari sini bisa didapatkan fungsi peredaman. Fungsi redaman adalah untuk mengantisipasi adanya gangguan sehingga dapat mengurangi adanya osilasi. Sehingga dari hasil pengamatan grafik, pengendalian yang dapat dikatakan lebih baik adalah pangendalian dengan rendaman.

Adapun sifat pengendalian aliran ini yaitu direct acting, yaitu jika aliran udara tekan menyebabkan tekanan dalam tangki melebihi SP maka dari itu control valve akan memperbesar bukaannya.

IV

KESIMPULAN Adapun kesimpulan yang didapat dari hasil percobaan pengendalian tekanan ini

adalah: 1. Berdasarkan hasil grafik pada percobaan: 

pengendali yang dapat dikatakan paling baik pada pengendalian tekanan ini adalah pengendali Proporsional-Integral (PI) atau PI-Controller.



Pengendalian dengan tangki peredam lebih baik daripada tanpa peredam, dapat dilihat dari osilasi yang minimum pada grafik.



Nilai PB terbaik adalah 50% dan nilai waktu integral (Ti) terbaik adalah 0.5.

2. Pengaruh keberadaan Proportional Band (PB) adalah semakin besar PB, respons akan semakin lambat, stabilitas semakin tinggi. 3. Pengaruh keberadaan integral time atau waktu integral (Ti) adalah semakin kecil waktu integral, maka respons akan semakin cepat tetapi kestabilan rendah. 4. Pengaruh keberadaan derivative time atau waktu derivative (Td) adalah semakin besar waktu derivatif, maka respons akan semakin cepat tetapi akan sangat peka terhadap noise.

DAFTAR PUSTAKA

Heriyanto. Pengendalian Proses. Jurusan Teknik Kimia, 2007. Bandung: Politeknik Negeri Bandung Wade, H. L. 2004. Basic and Adavanced Regulatory Control: System Design and Application. Ed. 2, ISA, NC