konfigurasi pengendalian suhu dan level
DESCRIPTION
Pengendalian ProsesTRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM PENGENDALIAN PROSES
SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2015
MODUL : KONFIGURASI PENGENDALIAN LEVEL DAN SUHU
PEMBIMBING : Ir.Umar Khayam
Oleh :
Irma Nurfitriani 131411013
2 A- D3 Teknik Kimia
Kelompok 3
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2015
PEMBUATAN : 20 Mei 2015
PENYERAHAN : Mei 2015
KONFIGURASI PENGENDALIAN SUHU DAN LEVEL
I. TUJUAN
1. Melakukan identifikasi unit-unit/elemen-elemen pengendalian proses.
2. Menjelaskan jenis alat beserta fungsinya pada setiap unit/elemen pengendalian proses.
3. Melakukan identifikasi variable-variabel/sinyal-sinyal pengendalian proses dan media
transmisinya.
II. DASAR TEORI
Sistem proses adalah rangkaian oprasi yamg melakukan konversi material secara
fisika-kimia sehingga material yang dihasilkan memiliki “keadaan” yang lebih bermanfaat.
Keadaan itu dapat berupa besaran fisik atau kimia, seperti suhu (T), tekanan (P), laju alir
(F), tinggi permukaan cairan (L), komposisi, pH dan lain sebaginya. Peranan pengendali
proses pada dasarnya adalah usaha untuk mencapai tujuan proses agar berjalan sesuai
dengan yang diinginkan.
Jenis-jenis variabel yang berperan dalam sistem pengendalian adalah:
1. Process Variable (PV) adalah besaran fisik atau kimia yang menunjukan keadaan sistem
proses yang dikendalikan agar nilainya tetap atau berubah mengikuti alur tertentu
(variabel terkendali).
2. Manipulited Variable (MV) adalah variabel yang digunakan untuk melakukan koreksi
atau mengendalikan PV (variabel pengendali).
3. Set Point (SP) adalah nilai variabel proses yang diinginkan (nilai acuan).
4. Gangguan (W) adalah variabel masukan yang dapat mempengaruhi nilai PV tetapi tidak
digunakan untuk mengendalikan.
5. Variabel keluaran tak terkendali adalah variabel yang menunjukan keadaan sistem proses
tetap tidak dikendalikan secara langsung.
Pengendali proses adalah bagian dari pengendali automatik yang diterapkan dibidang
teknologi proses untuk menjaga kondisi proses agar sesuai dengan yang diinginkan.
Seluruh komponen yang terlibat dalam pengendalian proses disebut sistem pengendalian
atau sistem kontrol. Langkah-langkah penendalian proses adalh sebagai berikut :
1. Mengukur, artinya mengamati nilai variabel terukur.
2. Membandingkan, artinya hasil pengukuran atau pengamatan variabel proses (nilai
terukur) dibandingkan dengan noilai acuan (set point).
3. Mengevaluasi, artinya perbedaan antara nilai terukur dengan nilai acuan dievaluasi untuk
menentukan langkah atau cara melakukan koreksi atas kesalahan itu.
Mengoreksi, artinya tahap ini bertugas melakukan koreksi variabel proses, agar perbedaan
dengan variabel terukur dan nilai acuan tidak ada atau sekecil mungkin
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Data Pengamatan
3.1.1 Konfigurasi Pengendalian Suhu skala Laboratorium
Gambar 1. Rangkaian Plant Plate Heat Exchanger skala Laboratorium
No Unit Nama Alat Spesifikasi
Masukkan Keluaran
Nama
Variabel
Jenis
Besaran
Nama
Variabel
Jenis
Besaran
1. Unit Proses Plate Heat
Exchanger MV
Suhu Laju
Alir Air
Masuk
PV
Suhu Laju
Alir Air
Keluar
2. Unit
Pengukuran
Sensor
Termocouple
(RCA)
PT-13RH
dan Pt
French to
NFE-18001
Temp
Range 0 to
1600 0C
PV Suhu Sinyal
Pengukuran
Sinyal
Elektrik
3. Unit
Kendali
Modul PCT
10 Set Point
Suhu aliran
masuk yang
diinginkan
Sinyal
Kendali
Sinyal
Elektrik
Sinyal
pengukur
an
Arus
4.
Unit
Pengubah
(Transducer
)
I/P converter Sinyal
Kendali
Sinyal
elektrik
Sinyal
pneumatic Tekanan
5.
Unit
Kendali
Akhir
Control valve
Diameter :
4,8 cm
Tinggi :
11,2 cm
Sinyal
Kendali
Sinyal
Elektrik MV
Suhu Laju
Alir Air
Masuk
Gangguan
Unit Unit Proses (PHE)
- e Unit Kendali u KendaliAkhir m
c
R
+
Sensor dan
Transmitter Suhu
y
Gambar 2. Diagram Blok Pengendalian Suhu pada Plant Plate
Heat Exchanger
Gangguan
m u e r
y
Unit Proses UnitKendali Akhir
UnitKendali -
+
Unit Pengukuran
Keterangan :
c = variabel proses (PV) terkendali y = variabel proses (PV) terukur
r = setpoint (SP) e = error (y-r)
u = sinyal kendali (controller output) m = manipulated variable (MV)
Tabel 2 Gambar Alat Proses Pengendalian Suhu pada plant plate heat exchanger.
NO GAMBAR ALAT KETERANGAN
1
Rangkaian proses pengendalian
suhu pada plant plate heat
exchanger skala Laboratorium
2
Unit proses (Plate Heat Exchanger)
yang harus dilakukan proses
pengendalian suhu
3
Sensor yang terdapat pada proses
pengendalian suhu plant plate heat
exchanger. Sensor yang digunakan
berupa sensor termokopel tipe R.
4.
Unit kendali (controller) suhu pada
plant plate heat Exchanger.
5.
Unit kendali akhir (final control
element) berupa aktuator.
6.
Water bath sebagai
Manipulated Variable
3.1.2 Konfigurasi Pengendalian Suhu Skala Pilot Plant
DATA TABULASI ELEMEN-ELEMEN PENGENDALIAN SUHU
Gambar 3 Rangkaian destilasi Pilot Plant
ANALISIS PENGAMATAN
Temperatur pengendali yang diamati : TRC3
TRC 3 merupakan pengendali suhu pada system pendingin.
a. V1 (Condenser Cooling Water)
Untuk mengatur laju alir air pendingin yang masuk ke kondensor
b. F14 (Condensor Cooling Water)
Untuk mengukur laju alir air pendingin yang masuk ke kondensor
c. F5 (Condensor Cooling Water flow observer)
Untuk mengatur laju alir air pendingin secara otomatis karena dihubungkan dengan
laju steam yang masuk ke FFE.
d. TR 1 (Condensor water Supply Temperature)
Untuk mengukur temperatur air pendingin yang masuk ke kondensor
e. TI 22 (Condensor Outlet Distilate Tempature)
Untuk mengukur temperatur distilat yang keluar dari kondensor
f. TIA 21 (Condensor Vent High Alarm)
Untuk mengukukur temperatur pada kondensor dimana jika suhunya terlalu tinggi
maka alarm akan menyala.
g. TRC 3 (Condensor Water Outlet)
Untuk mengukur suhu air pendingin yang keluar dari kondensor.
Alat-alat yang terlibat pada sektor 5 :
Symbol Description Type Material Remarks
W 1 Condenser Shell and Tube DURAN
Glases DN 200
V 1 Condenser
Cooling Water H77159-A10 GG 25
Pneumatic
Control Valve
V 4 Evaporator
Steam Supply - -
Solenoid
Valve
FI-4 Condenser
Cooling Water Rotameter Stainless Steel
Local
Indication
F-5
Condenser
Cooling Water
Absorber
A 3 U ex Stainless Steel Switching of
Valve V3
TR-1 Condenser Water
Supply
7HC108-
10A11 Stainless Steel -
TI-22
Condenser
Outlet Distillate
Temp
Mercury DURAN
Glases
Local
Indication
TIA-21 Condenser Vent
High Alarm Mercury
DURAN
Glases
Local
Indication
TRC-3 Condenser Water
Outlet
7HC108-
10A11 Stainless Steel
Control of
Cooling Water
Tabel 3. Alat-alat pada sektor 5
Pengendalian Secara Keseluruhan
No Unit Nama Alat Spesifikasi/Kap
asitas
Sinyal Masuk Sinyal Keluar
Variabel Jenis
besaran Variabel
Jenis
besaran
1. Unit
Proses Kondensor -
Manipulated
Variable
(MV)
Laju alir
air
pendingin
masuk
Process
Variable
(PV)
Suhu
2.
Unit
Penguk
uran
TR1
PT 100
Process
Variable
(PV)
Suhu
Sinyal
Pengukuran
Sinyal
Elektrik
3. Unit
Kendali TRC3 -
Sinyal
Pengukuran
Elektrik
Sinyal
Kendali
Sinyal
Elektrik
4.
Unit
Pengub
ah
Sinyal
Transduser
(didalam
unit
kendali)
- Sinyal
Kendali
Elektrik
Sinyal
Kendali
Sinyal
Pneumatik
5.
Unit
Kendali
Akhir
Control
Valve V1
- Sinyal
Kendali
Sinyal
Pneumatik
MV
(Manipulate
d Variable)
Laju alir
air
pendingin
Diagram Pengendalian Proses
3.1.3 Konfigurasi Pengendalian Level Skala Laboratorium
Data Pengamatan Konfigurasi Pengendalian Level
Tabulasi
No Unit Nama Alat Spesifikasi
Masukan Keluaran
Nama Variabel
Jenis/
Besaran
Nama
Variabel
Jenis/
Besaran
1 Unit Proses Tangki
Diameter
tangki =
15.45 cm
Tinggi tangki
= 70cm
MV
(Manipulated
Variabel)
Laju alir
umpan
PV (Process
Variabel)
Ketinggian
cairan /
level
2 Unit
Pengukuran
Level
sensor -
PV
(Process
Variabel)
Ketinggian
cairan /
level
Sinyal
pengukuran
Tekanan
hidrostatik
3 Unit P/I PTX 510 Sinyal Tekanan Sinyal Sinyal
Pengubah Transmitter S/N 711701
4-20 Ma
9-30 V DC
pengukuran hidrostatik pengukuran elektrik
4 Unit
Kendali
C.R.L
(Level
Regulation
Controller)
Italia Didacta
cod 916922
Sinyal
Pengukuran
Sinyal
Elektrik
Sinyal
Kendali
Sinyal
elektrik
5 Unit
Pengubah
I/P
Transducer
20-100 KPa
4-20 mA
Sinyal kendali Sinyal
Elektrik
Sinyal
Kendali
Sinyal
pneumatik
6
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
(Manipulated
Variabel)
Laju alir
umpan
Diagram Blok Konfigurasi Pengendalian Level
Diagram Instrumentasi Pengendalian Level
Hasil Praktikum
a. Pada sistem di atas yang merupakan unit proses adalah pipa. Aliran yang menuju dan
keluar dari pipa yang akan dikendalikan agar besarnya sesuai dengan set point yang telah
ditentukan.
b. Pada sistem di atas yang merupakan unit pengukuran adalah turbinmeter. Sinyal yang
masuk pada unit pengukuran adalah aliran air (pneumatic), yang kemudian diubah
menjadi sinyal elektrik.
c. Manometer sebagai Local Indicator
d. Unit kendali merupakan unit yang menerima dan mengolah sinyal yang dikirim oleh unit
pengukuran. Pada unit ini nilai yang didapat dari hasil pengukuran akan dibandingkan
dengan nilai set point. Setelah membandingkan, unit pengendali akan memberikan
perintah pada unit kendali akhir untuk melakukan eksekusi
e. Unit kendali akhir merupakan unit yang akan melakukan tindakan akhir sesuai dengan
perintah dari unit kendali. Pada pengendalian aliran unit kendali akhir adalah control
valve. Cara kerja control valve adalah dengan membuka atau menutuo katup sehingga
laju alir akan naik atau turun.
3.2 Pembahasan
Pada praktikum kali ini adalah konfigurasi pengendalian suhu dan level yang
bertujuan untuk melakukan identifikasi unit-unit/elemen-elemen pengendalian proses,
menjelaskan jenis alat beserta fungsinya pada setiap unit/elemen pengendalian proses dan
melakukan identifikasi variable-variabel/sinyal-sinyal pengendalian proses dan media
transmisinya. Konfigurasi merupaka susunan dari alat-alat tertentu sedangkan konfigurasi
pengendalian merupakan suatu struktur informasi yang digunakan sebagai susunan alat-alat
yang sistematis untuk membentuk sistem fungsi pengendalian yang menghubungkan variable
pengukuran terhadap variable yang akan dimanipulasi.
Pengendalian sangat penting dilakukan agar proses yang terjadi di suatu industri
dapat mencapai tiga aspek yaitu keselamatan (safety) selama proses berlangsung, prosesnya
stabil yaitu tidak fluktuatif, serta agar diperoleh keuntungan ekonomi yang tinggi. Pada
pengendalian suhu dan level terdapat jenis-jenis variabel yang berperan dalam sistem
pengendalian yaitu proses variabel (PV), manipulated variabel (MV), set point (SP),
gangguan (W) dan variabel keluaran. Sementara unit yang terdapat pada sistem pengendalian
meliputi unit proses, unit pengukuran, unit kendali, unit pengubah, dan unit kendali akhir.
Pada konfigurasi pengendalian suhu dan level ini dilakukan pada skala laboratorium
dan skala pilot plant. Untuk skala pilot plant dilakukan pengmatan pada plant destilasi
khususnya pada sektor 5 yaitu pada kondensor. Pada kondensor tersebut terjadi proses
perubahan fasa dari uap menjadi cair sehingga suhu dalam kondensor dikontrol supaya
perubahan fasa tersebut tercapai. Sektor 5 merupakan sektor pendingin dimana sektor
tersebut terdiri dari beberapa instrument penting diantaranya Condenser (W1).Condenser
tersebut merupakan tempat terjadinya perubahan uap distilat menjadi cairan karena adanya
penyerapan panas oleh air pendingin yang masuk.
Kolom pendingin diisi dengan air pendingin dengan cara membuka inlet V1
(Condenser Cooling Water) dan outlet kolom pendingin yang dapat kita atur secara otomatis
pada bagian kontrol panel dengan memasukan nilai suhu outlet (TI 22) yang diinginkan atau
mengatur besarnya bukaan pada bagian inlet (F 14) secara manual. Kolom pendingin harus
terisi terlebih dahulu sebelum dilakukan proses pemanasan diaktifkan agar tidak terjadi over-
heating pada unit distilasi yang akan menyebabkan kegagalan operasi distilasi ataupun
kerusakan alat.
Dalam proses, suhu reaktor akan diukur oleh temperatur sensor dan transmitter yang
akan mengukur besarnya suhu dalam bentuk sinyal listrik. Hasil pengukuran tersebut kan
dikirimkan menuju temperature control. Pada unit pengendali ini, hasil pengukuran suhu
yang dilakukan oleh unit pengukuran kemudian akan dibandingkan oleh unit temperature
control ini yaitu antara suhu reaktor nyata (variabel proses) dengan nilai suhu yang
diinginkan (set point). Setelah kedua nilai tersebut dibandingkan, dilakukan evaluasi terhadap
suhu yang diinginkan. Dari hasil evaluasi tersebut, unit pengendali ini akan mengirimkan
sinyal kendali berupa sinyal elektrik menuju unit kendali akhir „control valve’. Namun, katup
kendali ini tidak mampu membaca sinyal elektrik ini, sehingga sinyal kendali yang
dikirimkan oleh unit pengendali akan diubah menjadi sinyal peneumatik oleh transduser I/P.
Sinyal pneumatik dengan nilai tertentu, mampu menggerakkan digfragma dari control valve,
sehingga unit kendali akhir ini dapat melakukan tugasnya sebagai unit pengoreksi.
Bukaan katup pada kontrol katup merupakan tindakan pengoreksian yang dilakukan
oleh sistem pengendalian agar nilai PV mendekati nilai set point-nya. Sehingga sistem
pengendaliannya akan berlangsung terus menerus. Unit kendali akhir yang merupakan unit
yang akan melakukan tindakan akhir lalu bertindak sesuai dengan keputusan dan perintah
dari unit kendali. Tindakan yang dilakukan control valve berupa memperbesar atau
memperkecil bukaan katup, yaitu untuk memperbesar atau memperkecil aliran steam masuk..
Noise atau gangguan yang diberikan pada sistem akan mengganggu dalam
pengukuran aliran oleh sensor. Noise ini akan menyebabkan osilasi jika menggunakan sistem
PID, maka nilai derivatifnya harus dihilangkan agar sistem dapat stabil.
Dalam pengendalian level, yang termasuk unit proses adalah sebuah tangki, variable
proses pada unit ini adalah tekanan hidrostatik yang disebabkan oleh tinggi cairan yang ada di
dalam tangki. Unit pengukuran yaitu sensor dan transmitter yang mengubah sinyal pneumatic
menjadi sinyal listrik yang kemudia hasil pengukurannya akna dikirimkan ke unit kendali
yaitu LICA dan LIA. Unit kendali akan membandingkan hasil pengukuran dari variable
proses dengan setpoint yang telah diterapkan, unit kendali ini akan mengambil keputusan dan
memberi perintah kepada unit kendali akhir melalui transducer yang akan mengubah sinyal
listrik dari unit kendali menjadi sinyal pneumatic 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.
IV. KESIMPULAN
1. Unit-unit atau elemen-elemen pengendalian proses :
a. Unit proses : Kondensor, Plate Heat Exchanger dan tangki
b. Unit pengukuran : Temperature Transmitter
c. Unit kendali : Process Controller , cascade control of heating reactor
d. Unit pengubah : I/P Converter
e. Unit kendali Akhir : Control Valve
2. Dalam konfigurasi pengendalian suhu dan level, yang menjadi variable proses (PV)
adalah suhu reaktor dan yang menjadi manipulated variable (MV) adalah laju alir
steam.
3. Jenis sinyal transmisi standar yaitu sinyal elektrik berupa sinyal pengukur dan sinyal
pneumatik berupa sinyal pengendali.
4. Sinyal yang terlibat dalam konfigurasi pengendalian suhu adalah sinyal pengukuran
yang berasal dari sensor suhu dan sinyal kendali yang berasal dari unit pengendali
5. Konsep dasar dari pengendalian proses adalah :
a. Mengukur
b. Membandingkan
c. Mengevaluasi
d. Mengoreksi
6. Unit-unit/elemen-elemen yang terdapat di dalam suatu pengendalian proses
diantaranya : unit proses, unit pengukuran, unit pengubah, unit kendali, dan unit
kendali akhir.
7. Unit proses pada sistem pengendalian tekanan yaitu tangki.
8. Unit pengukuran adalah level sensor.
9. Unit pengubah adalah P/I Transmitter dan I/Ptransducer
10. Unit kendali adalah level regulation controlled.
11. Unit kendali akhir adalah control valve.
DAFTAR PUSTAKA
Bajek, W.R. Kuchar, and A. Remec, How Boiling Point Monitors Can Increase Profits, in
Kane, L. (Ed), Handbook of Advanced Process Control System and
Instrumentation, Gulf Publishing, Houston, 1987.
Black, J.W., Computer Model of Analyzer Payouts, in Kane, L. (Ed), Handbook of Advanced
Process Control System and Instrumentation, Gulf Publishing, Houston, 1987.
Harriott, Peter, Process Control, McGraw-Hill, New York, 1964.
ISA, Standards and Practices for Instrumentation and Control; 11th
Edition, The Instrument
Society of America, Research Triangle Park, 1992.
Kane, L. (Ed), Handbook of Advanced Process Control System and Instrumentation, Gulf
Publishing, Houston, 1987.
Liptak, B., Instrument Engineers Handbook; Process Control (3rd
Ed.), CRC Press, Boca
Raton, 1999.