BAHAN AJAR
GAMBAR TEKNIK
PENYUSUN Hb. SLAMET YULISTIONO, DIPL. – ING., ING., M.T.
POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG JURUSAN TEKNIK KIMIA OKTOBER, 2013 i
LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN
Mata Kuliah
: GAMBAR TEKNIK
Kode Mata Kuliah
: KK214322
Penyusun
: Hb. Slamet Yulistiono, Dipl.-Ing., M.T (NIP. 19640315 199703 1 001)
Bahan ajar ini telah diperiksa dan disetujui untuk digunakan sebagai Bahan Kuliah bagi mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Ujung Pandang
Makassar, 21 Oktober 2013 Menyetujui : Ka. Unit P3AI,
Ketua Jurusan Teknik Kimia,
Ir. Hastami Murdiningsih, M.T NIP. 19600606 198803 2002
Drs. Abdul Aziz, M.T NIP. 196307271990031002
Mengetahui/Menyetujui : Pembantu Direktur I,
Ir. M. Muas, M.T. NIP 19670228 19670228 199303 199303 1 004 ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkah dan rahmat-Nya sehingga Penyusun mampu menyelesaikan Buku Bahan Ajar
berjudul “Gambar Teknik”. Buku Bahan Ajar ini disusun untuk memenuhi kebutuhan dalam proses belajar mengajar matakuliah Gambar Teknik pada Program Studi Teknik Kimia Politeknik Negeri Ujung Pandang. Bahan Ajar ini mengulas tentang aplikasi Microsoft Visio 2007 untuk menggambar Diagram Alir Proses Teknik Kimia dan Diagram Pemipaan dan Instrumentasi (P&ID). Peserta didik akan dituntun secara kolektif menggambar diagram-diagram diatas sembari belajar mengenal standar ISA 5.1 sehingga pada akhirnya dapat mahir menggunakan Microsoft Visio 2007 secara lebih efisien. Penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian Buku Bahan Ajar Gambar Teknik ini. Akhirnya, Penyusun berharap semoga Buku Bahan Ajar ini berguna untuk pengembangan perkuliahan matakuliah Gambar Teknik khususnya di Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Ujung Pandang.
Makassar, Oktober 2013 Penyusun
iii
DAFTAR ISI HALAMAN PENGESAHAN ........................................... ................................................................. ...................... .................................................................. ................................. ........... KATA PENGANTAR ............................................ DAFTAR ISI ............................................ .................................................................. ............................................ .......................... .... ...................... GARIS-GARIS BESAR RENCANA PENGAJARAN KONTRAK PERKULIAHAN ............................................. ............................................................... ..................
i ii iii iv vi
....................
1
................................... ...................................
1
........................................ ........................................
3
............................................ ........................................................... ...............
5
BAB
I
Menggambar Dengan Microsoft Visio 2007
1.1
Memulai Microsoft Visio 2007
1.2
Mengatur Halaman Gambar
1.3
Membuat Layer
1.4
Mengelola Shape dan Teks
1.5
Operasi Dengan Shape
1.6
Memformat Shape dan Teks
1.7
Membuat Diagram
1.8 BAB
BAB
.......................................... ..........................................
7
............................................ ................................................ ....
9
........................................ ........................................
11
............................................ ....................................................... ...........
13
1.7.1
Diagram Sebab Akibat
................................ ................................
14
1.7.2
Diagram-Diagram Lain
................................ ................................
15
............................................ ........................................................... ...............
16
........................ .............................................. ................................. ...........
18
Latihan-Latihan
II Diagram Alir Proses
2.1
Diagram Alir Proses Teknik Kimia
............................. .............................
18
2.2
Contoh Diagram Alir Proses
....................................... .......................................
20
2.3
Latihan-Latihan
............................................ ........................................................... ...............
27
............................. .............................
29
III Diagram Pemipaan dan Instrumentasi
3.1
Diagram Pemipaan dan Instrumentasi (P&ID)
3.2
Bagian-Bagian Dari Diagram Pemipaan dan Instrumentasi (P&ID)
...........
29
........................................... .................................................. .......
30
3.2.1
Sistem Iddentifikasi Instrumen
3.2.2
Simbol-Simbol
3.2.2.1
Simbol Garis
3.2.2.2
Simbol-Simbol Katup
3.2.2.3
Simbol-Simbol Instrumen
3.3
Menggambar P&ID
3.4
Latihan-Latihan
DAFTAR PUSTAKA
...................
31
............................................ ............................................
31
........................................... ............................................... ....
31
................................. .................................
32
........................... ...........................
33
.......................................... ..................................................... ...........
37
............................................ ........................................................... ...............
39
......................................... ............................................................... ..................................... ...............
iv
GARIS-GARIS BESAR RENCANA PEMBELAJARAN ( GPRP ) NAMA MATAKULIAH MATAKULIAH
: Gambar Teknik
KODE MATAKULIAH MATAKULIAH / SKS
: KK214322 / 3 SKS (14 x (1 + 4) x 50 menit = 3500 menit)
STANDAR KOMPETENSI
: Pada akhir perkuliahan ini, diharapkan mahasiswa dapat mengoperasikan Ms. Visio untuk membuat diagram alir proses dan P&ID dan P&ID berdasarkan berdasarkan informasi tentang prinsip kerja dan metodelogi proses teknik kimia dan menjelaskan suatu diagram alir proses dan P&ID dan P&ID proses proses teknik kimia tertentu dengan benar
SEMESTER
: III (Ganjil)
DESKRIPSI SINGKAT
: Mata kuliah ini mengajarkan gambar teknik kimia yang meliputi penguasaan software Ms. Visio sebagai sarana utama menggambar secara digital beberapa skema atau diagram dalam teknik kimia, seperti diagram alir proses ( flowchart ) dan P&ID dan P&ID ( ( piping and instrumentation diagram) diagram) meliputi simbol-simbol dan label-label proses, peralatan proses, utilitas, pemipaan dan instrumentasi.
No
Kompetensi Dasar
Indikator
Pengalaman Belajar
Materi Pokok
Est. Waktu
Pustaka Penilaian
Setelah mengikuti mata kuliah ini, mahasiswa dapat: 1
Mengoperasikan Ms. Visio untuk menggambarkan beberapa objek tertentu
Memahami menu dan submenu khususnya tentang fasilitas yang tersedia pada Microsoft Visio 2007
menggunakan Ms. Visio untuk menggambar objekobjek sederhana menggunakan Ms. Visio untuk menggambar diagram alir proses ( flowchart flowchart )
1. Pendahuluan 2. Sistem menu Ms. Visio 3. Menggambar objekobjek sederhana 4. Menggambarkan flowchart dan dan objek simbol dan label untuk P&ID proses tertentu
1250 mnt pada pertemuan ke 1-5
[1] [2] [4]
v
No 2
Kompetensi Dasar
Menggunakan Ms. Visio untuk menggambar suatu P&ID
Indikator
Memahami label, simbolsimbol pada P&ID sesusai ISA 5.1 Menggambar dan Menjelaskan suatu P&ID proses tertentu
Pengalaman Belajar
Materi Pokok
Est. Waktu
Menggambar ulang suatu contoh P&ID tertentu menggunakan Ms. Visio
1. Menggambarkan suatu contoh P&ID tertentu
400 mnt pada pertemuan ke 6-7
2. Standar ISA 5.1
Menjelaskan suatu P&ID Menggambar P&ID berdasarkan informasi metodelogi proses/diagram alir proses
100 mnt pada pertemuan ke 7
3. Menggambarkan P&ID berdasarkan informasi metodelogi / diagram alir proses tertentu
1000 mnt pada pertemuan ke 8-11
4. Presentasi Tugas Semester
750 mnt pada pertemuan ke 12-14
Pustaka Penilaian
Tugas 1 UTS [1] [2] [3] [4]
Tugas 2 Tugas 3 Presentas i Laporan UAS
DAFTAR PUSTAKA
[1] Ms Visio Online Help [2] www.wikipedia.com [3] ISA-The Instrumentation, Instrumentation, Systems, and Automation Society. 1992 . 5.1-1984 (R1992): Instrumentation Symbols and Identification . North Carolina [4] Wahana Komputer. 2007 . Panduan Praktis Microsoft Microsoft Visio 2007 . Penerbit Andi. Yogyakarta
vi
No 2
Kompetensi Dasar
Menggunakan Ms. Visio untuk menggambar suatu P&ID
Indikator
Memahami label, simbolsimbol pada P&ID sesusai ISA 5.1 Menggambar dan Menjelaskan suatu P&ID proses tertentu
Pengalaman Belajar
Materi Pokok
Est. Waktu
Menggambar ulang suatu contoh P&ID tertentu menggunakan Ms. Visio
1. Menggambarkan suatu contoh P&ID tertentu
400 mnt pada pertemuan ke 6-7 100 mnt pada pertemuan ke 7
2. Standar ISA 5.1
Menjelaskan suatu P&ID Menggambar P&ID berdasarkan informasi metodelogi proses/diagram alir proses
3. Menggambarkan P&ID berdasarkan informasi metodelogi / diagram alir proses tertentu
1000 mnt pada pertemuan ke 8-11
4. Presentasi Tugas Semester
750 mnt pada pertemuan ke 12-14
Pustaka Penilaian
Tugas 1 UTS [1] [2] [3] [4]
Tugas 2 Tugas 3 Presentas i Laporan UAS
DAFTAR PUSTAKA
[1] Ms Visio Online Help [2] www.wikipedia.com [3] ISA-The Instrumentation, Instrumentation, Systems, and Automation Society. 1992 . 5.1-1984 (R1992): Instrumentation Symbols and Identification . North Carolina [4] Wahana Komputer. 2007 . Panduan Praktis Microsoft Microsoft Visio 2007 . Penerbit Andi. Yogyakarta
vi
BAB I MENGGAMBAR DENGAN MICROSOFT MICROSOFT VISIO
PENDAHULUAN Microsoft Visio adalah suatu program yang digunakan untuk membuat diagram, dari yang sederhana hingga yang kompleks. Karena Microsoft Visio satu paket program dalam Microsott Office, maka Microsoft Visio ini dapat berkolaborasi
dengan
produk-produk
lainnya
seperti
Microsoft
Word,
PowerPoint, dan lain sebagainya. Sebenarnya, karena alasan inilah Microsoft Visio kemudian dipilih sebagai sarana menggambar di Jurusan Teknik Kimia, selain karena mudah penggunaannya, juga karena dapat berkolaborasi khususnya dengan Microsoft Word. Pada bab ini akan dibahas penggunaan Microsoft Visio 2007 untuk menggambar diagram-diagram yang sering dibutuhkan dalam teknik kimia,
BAB I MENGGAMBAR DENGAN MICROSOFT MICROSOFT VISIO
PENDAHULUAN Microsoft Visio adalah suatu program yang digunakan untuk membuat diagram, dari yang sederhana hingga yang kompleks. Karena Microsoft Visio satu paket program dalam Microsott Office, maka Microsoft Visio ini dapat berkolaborasi
dengan
produk-produk
lainnya
seperti
Microsoft
Word,
PowerPoint, dan lain sebagainya. Sebenarnya, karena alasan inilah Microsoft Visio kemudian dipilih sebagai sarana menggambar di Jurusan Teknik Kimia, selain karena mudah penggunaannya, juga karena dapat berkolaborasi khususnya dengan Microsoft Word. Pada bab ini akan dibahas penggunaan Microsoft Visio 2007 untuk menggambar diagram-diagram yang sering dibutuhkan dalam teknik kimia, seperti flowchart dan P&ID. Setelah menyelesaikan bacaan pada bab ini, diharapkan mahasiswa dapat mengoptimalkan penggunaan Microsoft Visio 2007 untuk membuat berbagai diagram yang dibutuhkan. 1.1
Memulai Microsoft Visio 2007
Segera setelah Anda menjalankan aplikasi ini, muncul jendela awal Microsoft Visio 2007 sebagai berikut:
Gambar 1.1 : Jendela Awal Microsoft Visio 2007
1
Jendela Template Categories dibagian kiri berisi daftar berbagai jenis gambar yang dikelompokkan berdasarkan fungsinya dan masing-masing memiliki tampilan yang spesifik. Gambar 1.2 berikut akan muncul, jika Anda menekan ikon menu New dibagian paling kiri dari kumpulan ikon di Toolbar. Menu Bar
Toolbar
Ruler
Draw Drawin in Tool Toolss
Master Shape Halaman gambar
Status Bar
Gambar 1.2 : Jendela Kerja Microsoft Visio 2007
Sebelum membahas lebih jauh, ada baiknya Anda memahami terlebih dahulu istilah-istilah berikut: - Halaman gambar adalah daerah kerja dimana gambar didesain, ditampilkan dan dapat diedit. - Stencil adalah adalah kumpulan Master Shape yang Shape yang dapat di-drag di- drag ke ke dalam halaman gambar. Shape Shape adalah sebuah bidang gambar yang dibuat dari sebuah atau sekumpulan garis, kurva, dan atau bidang-bidang gambar yang dikelompokkan dengan menggunakan perintah group, yang mana juga dapat dibuat sendiri dengan menggunakan drawing tools. tools .
2
- Template adalah file adalah file Visio Visio yang terdiri dari satu stencil satu stencil atau atau lebih yang berisi beberapa style beberapa style dan dan pengaturan gambar. Selanjutnya Anda dipersilahkan meng-eksplore meng- eksplore sendiri jendela kerja Microsoft Visio 2007 ini sehingga Anda mengenal atau setidak-tidaknya mengetahui letak ikon-ikon dan menu perintah khusus yang penting. Setelah bekerja dengan Microsoft Visio 2007, sebaiknya Anda selalu menyimpan file menyimpan file kerja kerja Anda dan jika perlu keluar dari program aplikasi ini. Untuk keperluan penyimpanan file file kerja di hard disk komputer (ingat!!! Anda tidak diperkenankan menggunakan perangkat lain seperti flash disk, CD, DVD DVD dan eksternal hard disk ), ), buatlah folder tersendiri untuk Kelas Anda. 1.2
Mengatur Halaman Gambar
Anda harus memahami, bahwa setting halaman gambar di dalam Microsoft Visio 2007 berbeda dengan setting dengan setting halaman halaman cetak di printer. Karena hal itu perhatikanlah cara pengaturan-pengaturan berikut: Untuk sebuah halaman gambar yang aktif, klik menu File – Page Setup sehingga muncul kotak dialog berikut:
Gambar 1.3 : Kotak Dialog Page Setup
3
Kotak dialog Page Setup mengandung sekumpulan tab diantaranya adalah Print Setup untuk mengatur ukuran kertas, orientasi halaman, print zoom dan gridlines, gridlines, kemudian tab Drawing Scale untuk mengatur skala gambar, tab
Page Properties untuk mengatur properti halaman seperti nama, background , dan satuan ukur. Membuat Halaman Background
Suatu halaman gambar baru dapat difungsikan sebagai background dengan langkah sebagai berikut: 1)
Klik kanan tab halaman
sehingga muncul menu shortcut tertentu. tertentu.
Pilih dan klik Insert Page sehingga muncul kotak dialog Page Setup-Page
Properties, klik type Background. 2)
Jika perlu atur ulang skala gambar gambar dengan dengan meng-klik Drawing Scale dan atau ukuran halaman gambar dengan meng-klik Page Size. Halaman background juga dapat dibuat dengan cara mengkonversi
halaman foreground halaman foreground yang yang sudah ada, untuk itu ikuti langkah-langkah berikut: 1)
Aktifkan halaman yang akan dikonversi, lalu klik menu File - Page Setup dan tab Page Properties . Pada kotak dialog yang muncul, klik type
Background . 2)
Klik OK Judul gambar, skala gambar, dan keterangan-keterangan gambar lainnya
dapat diletakkan di bagian halaman background ini. Untuk mengatur desain halaman background , ikuti langkah-langkah berikut: 1)
Aktifkan halaman yang akan ditambahkan background
2)
Klik menu File – Shapes – Visio Extras – Backgrounds
3)
Klik tahan dan geser jenis background yang yang sesuai ke halaman gambar aktif
4
1.3
Membuat Layer
Fasilitas Layer disediakan untuk membagi objek gambar dalam beberapa lapisan, meskipun demikian gambar tetap dapat terlihat dalam satu kesatuan yang utuh. Untuk menempatkan objek gambar dalam suatu layer tertentu, ikuti beberapa langkah berikut: 1)
Klik menu View – Layer Properties untuk menampilkan kotak dialog Layer Properties. Properties. Klik tombol New sehingga muncul lagi kotak dialog New Layer berikut:
Gambar 1.4 : Kotak Dialog New Layer
2)
Isi nama layer baru baru pada kotak isian dan jika selesai klik OK. Dengan menggunakan layer ini, beberapa shape shape dapat ditampilkan atau
disembunyikan. Dengan menampilkan layer tertentu, dapat ditentukan beberapa shape yang shape yang akan dimasukkan dalam rancangan gambar lain. Untuk mengatur layer secara individual, maka ikuti langkah-langkah berikut: 1)
Klik menu View – Layer Properties untuk menampilkan kotak dialog Layer Properties. Properties.
2)
Hilangkan atau munculkan tanda centang dengan cara meng-klik kotak-kotak kotak-kotak isian yang sesuai.
5
Berikut adalah penjelasan tentang elemen-elemen yang ada pada kotak dialog Layer Properties . Name
: Menjelaskan Menjela skan tentang nama-nama layer yang yang ada pada gambar.
#
: Menampilkan nomor shape tiap layer
Visible : Menentukan shape Menentukan shape ditampilkan ditampilkan atau disembunyikan . Hilangkan tanda √ di kotak isian Visible untuk menyembunyikan me nyembunyikan shape shape.. Print
: Menentukan shape shape yang akan dicetak pada suatu layer tertentu. Beri mencetak shape.. tanda √ di kotak isian Print untuk mencetak shape
Active :
Beri tanda √ di kotak isian Active untuk mengaktifkan layer . Layer yang aktif tidak dapat dikunci dengan Lock .. ..
Lock
: Melindungi shape shape pada suatu layer tertentu dari perubahan-perubahan yang tidak diinginkan.
Snap
: Menentukan shape Menentukan shape dapat dapat di- snap atau snap atau tidak
Glue
: Menentukan shape Menentukan shape dapat dapat ditempelkan ke shape ke shape lain lain
Color
: Menentukan warna shape warna shape pada pada layer tertentu tertentu Untuk membuat seleksi terhadap shape shape di dalam layer tertentu, klik
menu Edit, lalu pilih Select by Type sehingga muncul kotak dialog, berikutnya klik pilihan Layer dan nama-nama layer yang yang dikehendaki. Jika sudah selesai klik OK. Semua shape Semua shape pada pada layer yang yang terpilih akan ditampilkan di layar monitor.
Gambar 1.5 : Kotak Dialog Select by Type
6
Untuk membuat layer-layer yang baik, sebaiknya pengaturan layer perlu perlu dilakukan, yakni dengan cara berikut: 1) Pilih satu layer yang yang aktif. Semua shape Semua shape baru baru yang tidak mempunya layer yang yang belum ditentukan akan ditambahkan secara otomatis ke dalam layer ini. ini. 2) Kunci shape shape pada layer agar tidak dapat berubah atau terhapus secara tidak sengaja. 3) Tentukan pula shape pula shape pada pada layer yang yang dapat di snap di snap atau atau ditempelkan. 1.4
Mengelola Shape dan Teks
Sebenarnya, dalam bekerja dengan Microsoft Visio 2007, kebanyakan Anda hanya perlu melakukan drag (klik, (klik, tahan lalu geser) terhadap master shape dari stencil dari stencil yang yang sudah ada ke halaman gambar. Jika shape memang shape memang belum ada, maka Anda terpaksa harus mendisain sendiri master shape-nya. shape-nya. Shape dalam Shape dalam Microsoft Visio 2007 terbagi dalam 2 jenis, yaitu shape 1D shape 1D dan 2D. Shape Shape 1D (1 dimensi), contohnya adalah garis lurus atau lengkung, memiliki ujung dan akhir titik serta ditengah-tengahnya terdapat titik kontrol. Shape Shape 2D (2 dimensi), contohnya adalah segi empat dan ellip atau lingkaran, umumnya berbentuk bidang yang dibuat dengan menggunakan m enggunakan shape shape 1D. 1D. Untuk membuat shape, shape, sebaiknya drawing tools diaktifkan tools diaktifkan dengan cara meng-klik ikon Drawing Tools
sehingga muncul toolbar Standard
. Berikut adalah contoh penggunaannya. 1) Klik toolbar Line sehingga mouse pointer berubah menjadi tanda plus di halaman gambar. Klik pada satu titik kemudian drag ke ke titik lain.
2) Klik ikon Pointer Tool
kemudian klik lagi garis yang telah dibuat
sehingga endpoint akan akan terlihat pada garis tersebut.
7
3) Klik Pencil Tool
sehingga control point muncul. Jika Anda melakukan
drag terhadap control point ini, maka bentuk garis akan berubah menjadi kurva. Untuk mengembalikan bentuk mouse pointer seperti semula, klik
Pointer Tool kembali.
4) Untuk menggambar shape 2D, shape 2D, maka Anda bisa meng-klik Rectangle tool atau Ellipse tool
. Pada shape shape 2D terdapat banyak handle handle yang dapat
digerakkan/dipindahkan dengan menggunakan mouse. mouse. Handle dapat digunakan untuk melekatkan satu shape ke shape shape lain, memindahkan text shape, shape, atau mengubah lengkungan kurva. Contoh: Buat segi empat dengan meng-klik Rectangle Tool. Handle Handle jenis control point terdapat terdapat pada garis, baik lengkung maupun lurus, yang terdapat pada shape pada shape yang yang digambar dengan toolbar Pencil tool. Drag salah satu control point untuk untuk mengubah lengkungannya. Gambar 1.6 berikut adalah contoh bentuk gambar yang berasal dari shape segi empat yang digambar dengan toolbar Rectangle Tool yang tersedia di menu toolbar Standard. Handle Handle pada sisi-sisi segi empat tersebut kemudian dimanipulasi sehingga berubah menjadi bentuk-bentuk lain. Cobalah untuk membuatnya!!!
Gambar 1.6 : Shapes Baru Hasil Manipulasi Handle Baru
8
1.5
Operasi Dengan Shape
Untuk lebih mengoptimalkan pembentukan shape shape sesuai kebutuhan, maka berikut dibahas beberapa operasi berkaitan dengan manipulasi shapes seperti menyalin, menghapus, menggabung, memotong, dan lain-lain. Menyalin Shape
Shape Shape atau objek secara umum dapat disalin dengan cepat melalui cara berikut: (1)
Lakukan seleksi terhadap shape terhadap shape/objek /objek yang akan disalin
(2)
Tekan tombol Ctrl sembari melakukan drag ke ke posisi lain
(3)
Untuk mengulangi penyalinan beberapa kali, tekan F4 s ecukupnya.
Menghapus Shape Secara Keseluruhan atau Sebagian
Shape Shape atau objek secara umum dapat dihapus dari halaman gambar melalui penekanan tombol Del setelah diseleksi. Untuk menghapus sebagian dari shape dari shape,, maka lakukan langkah berikut: (1) Lakukan seleksi terhadap shape terhadap shape/objek /objek yang akan dihapus, lalu klik toolbar handle pada titik A , B , atau C di-klik, maka handle Pencil Tool. Jika handle tersebut akan berubah warnanya menjadi magenta. Tekan tombol Del untuk menghapus sebagian bidang (lihat ilustrasi Gambar 1.9). (2) Jika titik B atau C di klik, maka didapat Gambar 1.7a, sedangkan jika titik A di klik, maka didapat Gambar 1.7b.
a) Gambar 1.7 : Shape Asal dan Shape Terpotong
9
b)
Menggabungkan Shape
Untuk menggabungkan, misalnya 2 shape/objek shape/objek pada Gambar 1.10a yang terdiri atas segi empat dan ellip dengan operasi Union, maka mula-mula lakukan dahulu seleksi terhadap seluruh objek, kemudian klik menu Shape-
Operation dan pilih Union sehingga terbentuk Gambar 1.8b.
a) 2 objek gambar
b) Hasil penggabungan
Gambar 1.8 : Penggabungan Shape Dengan Union
Jika penggabungan menggunakan operasi Combine, maka bidang interseksinya tidak termasuk sebagai gambar hasil.
Gambar 1.9 : Penggabungan Dengan Combine Memotong Shape dengan Fragment, Intersect dan Substract
Dua buah shape shape yang berpotongan dapat difragmentasi menjadi potongan-potongan potongan-potongan shape yang shape yang lebih kecil menggunakan Shape – Operations -
Fragment atau diambil bagian bidang yang berpotongan dengan Intersect.
(a)
(b)
(c)
(d)
a) Dua Objek berpotongan, b) Hasil Operasi Fragment, c) Fragmen-fragmen, d) Hasil Operasi Intersect Gambar 1.10 : Pemotongan Menggunakan Fragment dan Intersect
10
Pada Gambar 1.10a terlihat bahwa bidang ellip tergambar di sebelah kanan bidang segi empat, karena hal tersebut dianggap bidang ellip memotong bidang segi empat. Untuk mengambil bagian segi empat tersisa setelah pemotongan, maka digunakan Shape – Operations – Substract sehingga dihasilkan Gambar 1.10c bagian pertama. Untuk operasi shape lainnya seperti Join, Trim dan Offset, Anda dipersilahkan untuk bereksperimen dan membuat kesimpulan sendiri tentang kegunaan sub-sub menu tersebut. Shape Membuat Gr oup Shape
Beberapa shape shape dapat dikelompokkan menjadi 1 bagian dengan menggunakan Shape –Grouping – Group atau dengan shortcut dengan shortcut Ctrl Ctrl + Shift + G, sebaliknya untuk membatalkan pengelompokkan yang telah dibuat dapat digunakan Shape –Grouping – Ungroup atau dengan shortcut dengan shortcut Ctrl Ctrl + Shift + U. Pengelompokkan shape shape sangat berguna terutama pada saat meng-edit desain gambar yang dibuat, seperti menggeser, meng-copy, menghapus, memutar, memformat, memperbesar-memperkecil, dan lain sebagainya. Berikut operasioperasi lain yang tergabung dalam sub menu Grouping: - Add to Group menambahkan shape tertentu tertentu ke dalam group dalam group yang yang sudah ada Group : menambahkan shape - Remove from Group : menghapus shape menghapus shape dalam dalam group group 1.6
Memformat Shape dan Teks
Semua shape Semua shape dan dan teks dalam desain gambar perlu ditampilkan semenarik mungkin, karena itu diperlukan pengaturan format shape shape dan teks sesuai kebutuhan dan estetika yang diinginkan. Untuk memformat teks, shape teks, shape atau atau beberapa shape beberapa shape yang yang telah terseleksi, maka klik menu Format sehingga muncul sub menu Text, Line, Shadow, Corner
Rounding, Theme, Picture, Ink , Protection, Behavior, dan Layer. Anda dipersilahkan utuk meng-eksplore meng- eksplore sendiri sendiri menu Format ini.
11
Jika Anda mengaktifkan toolbar Formatting pada menu View-Toolbars, maka terdapat pula beberapa ikon untuk pemformatan secara cepat. Berikut adalah beberapa shape shape dan teks yang telah diformat. Cobalah untuk menirunya.
TIC 103
n g t ) r r i n i M p ) 4 1 T e k s l a a c k B l a ( A r i a
Transesterifikasi T=78 0C , t=2 jam n=350 rpm
Analisis: Densitas Kadar Asam Lemak Bebas
belum pH=7 ???
Gambar 1.11 : Teks dan Shape Terformat
Gambar 1.12 dan Gambar 1.13 berikut adalah gambar 1D dan 2 D. Untuk melatih kemampuan menggambar dengan Visio, Anda dipersilahkan sekali lagi untuk-mencoba menyalin gambar-gambar tersebut. TY
Condensing steam TC
V-1
Process fluid
Heated process fluid T,K
T,K 3
q , m /jam TT Trap
Gambar 1.12 : Heat H eat Exchanger System
12
1.7
Membuat Diagram
Sudah disebutkan sebelumnya, bahwa Microsoft Visio 2007 dapat digunakan untuk menggambarkan beberapa jenis diagram. Diagram-diagram yang dihasilkan dapat berkolaborasi dengan produk-produk Microsoft Office lainnya, seperti Microsoft Word dan PowerPoint, melalui fasilitas ekspor dan impor data, atau langsung dengan short dengan short cut copy/paste (Ctrl copy/paste (Ctrl C dan Ctrl V). Pada saat Anda memulai Microsoft Visio 2007 dengan meng-klik ikon New
tepat
dibagian kepala panah hitam, maka akan muncul jendela menu pilihan disamping. Terlihat terdapat banyak pilihan yang ditawarkan oleh Microsoft Visio 2007 diantaranya adalah gambar-gambar dalam bidang Business, Engineering, Flowchart dan lain sebagainya. Jika Anda memilih salah satu dari jenis diagram, misalnya Flowchart, maka akan muncul pilihan menu berikutnya sebagai berikut: Sekarang
Anda
tinggal
membuat pilihan dengan meng-klik jenis
gambar atau
diagram
yang
diinginkan dan tak lama kemudian akan muncul sebuah halaman gambar baru disertai dengan master shapes di sebelah kiri. Berikut beberapa
diagram
akan yang
dibahas sering
dibutuhkan pada bidang teknik kimia, diantaranya adalah diagram sebab akibat (diagram tulang ikan, fishbone), fishbone), diagram alir proses dan diagram pemipaan dan instrumentasi (P&ID).
13
1.7.1
Diagram Sebab Akibat (Diagram Tulang Ikan, Fishbone )
Diagram Sebab Akibat dapat dipahami sebagai suatu diagram yang terdiri atas anak-anak panah yang melambangkan Akibat, Sebab, Sebab Primer dan Sebab Sekunder. Pada Gambar 1.13 terlihat bahwa anak panah Akibat digambarkan mendatar dengan keterangan dituliskan diujung panah sedangkan beberapa anak panah Sebab digambarkan miring menuju anak panah Akibat, baik dari atas atau dari bawah, dari sisi kiri atau kanan. Keterangan anak panah Sebab dituliskan di awal anak panah. Pada setiap anak panah Sebab dapat dipengaruhi lagi oleh anak panah Sebab Primer yang digambarkan mendatar, baik dari kiri maupun kanan. Setiap anak panah Sebab Primer juga dapat dipengaruhi lagi oleh anak panah Sebab Sekunder yang digambarkan miring. Sebab 1
Sebab 2
Sebab sekunder 1.1.1 Sebab sekunder 1.2.1
Sebab primer 2.1
Sebab primer 1.1 Sebab primer 1.2
Sebab primer 2.2
Sebab primer 1.3
Akibat Sebab 4 primer 1 Sebab primer 3.1 Sebab primer Tambahan 1
Sebab 4 primer .2 Sebab 4 Sekunder 1
Sebab Tambahan
Sebab 3
Sebab 4
Gambar 1.13 : Diagram Sebab Akibat
Untuk membuat diagram sebab akibat seperti Gambar 1.13 di atas, maka ikuti langkah-langkah berikut: - Klik menu File - New – Business dan pilih Cause and Effect Diagram dia gram sebab akibat. (Metric). Tampil pada halaman gambar struktur awal diagram - Untuk menambah anak panah Sebab, klik dan drag shape Category 1 atau
Category 2 ke halaman gambar. Posisikan sedemikian rupa agar kepala anak panah Sebab menyentuh anak panak Akibat. Sebaliknya, untuk menghapus anak panah Sebab tertentu, pilih anak panah tersebut, lalu tekan tombol Del.
14
- Klik anak panah Akibat dan ketik teks yang menggambarkan suatu akibat tertentu, demikian juga untuk seluruh anak panah Sebab, lakukan hal yang sama. - Untuk menampilkan anak panah Sebab Primer, klik dan drag shape Primary
Cause ke halaman gambar dan posisikan kepala anak panahnya menyentuh garis anak panah Sebab. - Untuk menampilkan menampilkan anak panah Sebab Sekunder, klik dan drag shape
Secondary Cause ke halaman gambar dan posisikan kepala anak panahnya menyentuh garis anak panah Sebab Primer. - Untuk merubah arah anak panah, gunakan perintah Rotate or Flip pada menu
Shape. 1.7.2
Diagram-Diagram Diagram-Diagram Lain
Diagram-diagram yang akan dibahas selanjutnya dalam Bahan Ajar ini antara lain adalah diagram alir proses dan diagram pemipaan dan instrumentasi ( piping piping & instrumentation diagram, diagram, P&ID). P&ID ). Diagram alir proses pada hakekatnya adalah suatu flowchart , dan untuk bidang teknik kimia cukup dengan menggunakan beberapa anak panah dan 4 shape shape saja,
meskipun
demikian
jika
memang
dikehendaki
bisa
saja
menggunakan shapes shapes tambahan. Pembahasan lebih detail tentang diagram alir peoses teknik kimia ini dapat Anda temukan pada pada Bab 2. Diagram pemipaan dan instrumentasi atau dalam istilah bahasa Inggrisnya adalah piping & instrumentation diagram atau disingkat , , P&ID merupakan diagram yang terpenting pada bidang teknik kimia. Diagram ini menjelaskan
hubungan
funsional
seluruh
unit
proses
secara
skematis
menggunakan simbol-simbol dan sistem identifikasi tertentu. Penjabaran lebih detail tentang diagram ini dapat Anda temukan pada Bab 3.
15
1.8
Latihan
a)
Salinlah gambar-gambar berikut: Vapor DMF + water
h
PC = 1 atm
set
LIC
LT
X
set
PH
ARC
Steam 60 psia AT
Reboiler
X
TS
PH
Purge DMF + water + heavies
Feed DMF + water + heavies
Gambar 1.13 : Recovery of Dimethyl-Formamide Dimethyl-Formamide With Thermosyphon Vaporizer set
T
M
Feed TT 21
F , C A,I , Ti
FMP , TMP,o
TRC 21
V C A T
TY 21
I P
FMP , TMP,i Minyak Panas Product F , C A , T
Gambar 1.14 : Continu ous Stir Stir red Tank Reac Reactor tor (CSTR)
16
From TOH
To TOH
Storage Tank
Vacuum SHE
H3PO4
SHE
SHE
Vacuum
Vacuum
Bleaching Level
Bleacher Motorised Mixer Static MIxer
PreStripper
BPO Buffer Tank
PHE
To Slope Tank
FA Condenser
PHE
PHE
Silo PHE
Niagara
BPO Trap Filter
Filter
FA Condenser
PHE
PHE
Slurry Tank
RBDPO Trap Filter
RBDPO RBDPO Outlet CPO Inlet
Refi nery Palm Oil Gambar 1.15 : Refi
17
BAB II DIAGRAM ALIR PROSES TEKNIK KIMIA PENDAHULUAN
Seperti sudah disebutkan sebelumnya, Microsoft Visio adalah program untuk membuat diagram, dari yang sederhana hingga yang kompleks. Pada bab 2 ini akan dibahas diagram khusus yang berlaku di bidang Teknik Kimia, yaitu diagram alir proses yang juga sering disebut dengan istil ah flowchart ah flowchart . Untuk lebih mudah memahami materi ajar pada bab 2 ini, Anda perlu terlebih dahulu memahami materi-materi pokok dalam teknik kimia, seperti satuan-satuan operasi teknik kimia, peralatan industri proses, teknik reaksi kimia, dan lain sebagainya. Pada hakekatnya, materi ajar pada bab 2 ini bertujuan memberi bekal kepada mahasiswa untuk mengerti benar tentang diagram alir proses, sehingga pada saatnya nanti mahasiswa mampu membuat dan membaca
BAB II DIAGRAM ALIR PROSES TEKNIK KIMIA PENDAHULUAN
Seperti sudah disebutkan sebelumnya, Microsoft Visio adalah program untuk membuat diagram, dari yang sederhana hingga yang kompleks. Pada bab 2 ini akan dibahas diagram khusus yang berlaku di bidang Teknik Kimia, yaitu diagram alir proses yang juga sering disebut dengan istil ah flowchart ah flowchart . Untuk lebih mudah memahami materi ajar pada bab 2 ini, Anda perlu terlebih dahulu memahami materi-materi pokok dalam teknik kimia, seperti satuan-satuan operasi teknik kimia, peralatan industri proses, teknik reaksi kimia, dan lain sebagainya. Pada hakekatnya, materi ajar pada bab 2 ini bertujuan memberi bekal kepada mahasiswa untuk mengerti benar tentang diagram alir proses, sehingga pada saatnya nanti mahasiswa mampu membuat dan membaca diagram alir proses dengan benar. 2.1
Diagram Alir Proses Teknik Kimia
Diagram alir proses atau sering disebut dengan flowchart dapat digunakan untuk mendesain aliran logika melalui rangkaian prosedur dan pemrosesan. Dalam hal ini, flowchart ini, flowchart untuk untuk Teknik Kimia dapat saja mengandung bahan baku dan hasil pemrosesannya (produk antara antara / akhir), aktifitas pemrosesan, dan analisis. Pada prinsipnya, diagram ini terdiri atas blok-blok yang melambangkan proses-proses tertentu, anak-anak panah yang melambangkan mel ambangkan perpindahan / aliran materi dari 1 proses ke proses lainnya, dan beberapa teks untuk membuat suatu penjelasan. Anak panah yang mengarah / masuk ke dalam blok disebut aliran masuk dan yang keluar dari blok disebut aliran keluar. Setiap blok mutlak membutuhkan penjelasan tentang nama proses dan jika perlu kondisi operasinya, sedangkan untuk anak panah, penjelasan diberikan hanya jika memang dibutuhkan, tujuannya tujuannya antara lain untuk menghindari kesalahan interpreta si.
18
Blok-blok yang sering digunakan pada diagram alir proses teknik kimia meliputi terminator , process, process, predefined process, process, dan decision. decision. Pada Microsoft Visio 2007, simbol blok-blok tersebut diwakili oleh shapes shapes seperti terlihat pada Gambar 2.1. Berikut adalah penjelasan lebih lanjut tentang blok-blok tersebut. (1)
Shape terminator mewakili bahan baku yang digunakan dalam proses dan sekaligus juga mewakili produk akhirnya, produk antara dan atau sampingannya. Nama bahan baku/produk dan jika perlu kondisi teknisnya harus dituliskan ditengah-tengah shape ditengah-tengah shape terminator ini (lihat Gambar 2.1a).
(2)
Shape process mewakili proses/prosedur sederhana yang tidak memerlukan pengaturan kondisi proses yang rumit, seperti pemanasan, pendinginan, pencucian, dan lain-lain. Pada Gambar 2.1b terlihat penggambaran proses pencucian dengan menggunakan menggunakan air pencuci.
(3)
Shape predefined process mewakili proses-proses tertentu yang rumit dengan pengaturan kondisi operasi, misalnya proses reaksi kimia transesterifikasi (Gambar 2.1c) yang membutuhkan kondisi pengadukan 350 rpm dan suhu reaksi 64 oC selama waktu reaksi 1 jam.
(4)
Shape decision mewakili prosedur logika menggunakan persyaratan tertentu untuk menentukan arah aliran pada pemrosesan lebih lanjut. Pada Gambar 2.1d terlihat decision tentang nilai pH yang menentukan arah aliran ke samping kiri/kanan jika syarat pH belum terpenuhi dan ke bawah jika sudah terpenuhi.
Buah Kelapa Sawit
Air Pencuci
(a)
Pencucian
Air Bekas Pencuci Pencuci
Transesterifikasi o T=64 C, t=1jam n=350 rpm
(c)
(b) belum
Analisis: Densitas Kadar Asam Lemak Bebas
pH=7 ???
(e)
(d)
Gambar 2.1 Simbol-Simbol Blok Pada Diagram Alir Proses
19
(5)
Sebagai tambahan, untuk mewakili proses analisis yang dilakukan terhadap materi (pada bahan baku atau produk) atau terhadap aliran materi (pada anak panah!!), maka digunakan shape process tetapi dengan modifikasi menggunakan garis putus-putus. Penjelasan tentang jenis analisisnya harus diberikan, misalnya seperti terlihat pada contoh Gambar 2.1e. Penggunaan shapes shapes dan anak panah pada diagram alir proses teknik
kimia seharusnya dapat menggambarkan proses yang diterapkan terhadap bahan baku sehingga menjadi produk dan pada ahirnya, diagram yang terbentuk dapat dibaca oleh banyak orang dan diikuti aliran prosesnya tanpa perbedaan persepsi. 2.2
Contoh Diagram Alir Proses Teknik Kimia
Berikut diberikan contoh pembuatan diagram alir proses teknik kimia pada proses pembuatan bioaditif peningkat angka setana minyak solar berbasis lemak sapi. Berdasarkan literatur, terdapat beberapa tahapan proses utama, diantaranya adalah 1) proses pemurnian lemak sapi sebagai sumber lemak, 2) proses pembuatan biodiesel dari lemak sapi, dan 3) proses pembuatan bioaditif dari biodiesel. 1) Pemurnian Lemak Sapi Sebagai Sumber Lemak Prosedur : Bagian lemak yang dipisahkan dari daging sapi mula-mula dicuci
dengan air sampai bersih kemudian ditiriskan hingga tidak ada lagi air yang menetes. Lemak sapi kemudian dicairkan pada permukaan yang panas dan lemak cair yang terbentuk dialirkan kedalam suatu bejana penampung yang dilengkapi dengan saringan kawat stainless steel yang lembut. Prosedur ini dilaksanakan seterusnya sampai didapatkan lemak cair dalam jumlah yang cukup sebagai persediaan bahan baku pada proses pembuatan biodiesel. Analisis kimia yang dilakukan terhadap produk lemak sapi ini antara lain adalah densitas lemak sapi dan kadar asam lemak bebas ( free fatty acid , FFA). Tugas : Buatlah diagram alir proses pemurnian lemak sapi berbasis pada
keterangan atau prosedur di atas.
20
Jawab : Dalam kasus ini jelas bahwa sebagai bahan baku adalah lemak sapi
bukan daging sapi. Dalam proses pemurnian ini, mula-mula lemak mengalami proses pencucian dan pentirisan kemudian proses pemanasan atau lebih tepatnya proses pencairan lemak, lalu diikuti penyaringan dan terakhir analisis kimia tentang densitas dan kadar asam lemak bebas. Dengan demikian diagram alir proses pemurnian lemak boleh jadi dapat berbentuk seperti berikut:
Lemak Sapi
Air Pencuci
Air Bekas Pencuci
Pencucian
Pentirisan Air Bekas Pencuci
Pencairan : Analisis : Densitas Kadar Asam Lemak Bebas
Lemak Sapi Murni
Gambar 2.2: Diagram Alir Proses Pemurnian Lemak Sapi
Untuk menghemat tempat, diagram dapat digambarkan kearah samping dan disambung ke bagian bawahnya jika gambar mencapai batas marginnya, yang penting aliran materi dari proses yang satu ke proses lainnya benar. Untuk membuat diagram diatas, mulailah dengan membuat halaman baru dengan meng-klik ikon New
tepat dibagian kepala panah hitam, kemudian
pilih Flowchart – Basic Flowchart (Metric). Pada halaman baru yang terbentuk, atur tingkat Zoom yang sesuai dan nyaman untuk Anda bekerja. Berikutnya, klik dan drag shape drag shape terminator ke halaman gambar, lalu klik ganda bagian tengah dari shape dari shape tersebut tersebut dan ketikkan Lemak Sapi, akhiri dengan meng-klik bagian luar shape. shape. Kini Anda telah memiliki satu blok yang melambangkan bahan baku.
21
Seterusnya dengan cara yang sama, Anda klik dan drag shape process untuk pencucian, tempatkan dibawah bahan baku. Untuk menghubungkan shape
terminator dan process, klik Line Tool pada Toolbar Standard, lalu buat garis penghubung. penghubung. Untuk menambahkan kepala panah pada garis penghubung, maka dalam keadaan garis penghubung ter-seleksi klik ikon Line Ends
tepat
pada bagian kepala panah hitam kemudian pilih jenis panah yang sesuai. Sekarang Anda telah memiliki 2 blok yang melambangkan bahan baku dan proses pencucian. Seterusnya dengan melihat pada contoh diagram yang sudah jadi, Anda dipersilahkan menyelesaikan diagram Anda. 2) Pembuatan Biodiesel Dari Lemak Sapi Prosedur : Proses pembuatan biodiesel dari lemak sapi akan dilaksanakan
melalui jalur reaksi kimia netralisasi dan transesterifikasi sebagai berikut: - Proses netralisasi lemak cair dilaksanakan dengan menggunakan KOH 0.1 M. Setelah proses netralisasi selesai, lemak dipanaskan pada suhu 110 0C selama 15 menit untuk menghilangkan air yang masuk ke sistem karena terbawa bersama titran KOH. - Proses reaksi transesterifikasi terhadap trigliserida yang dikandung lemak sapi dilaksanakan secara batch batch dalam sebuah reaktor labu leher 3 kapasitas 1 L yang dilengkapi dengan motor pengaduk, reflux condensor dan dan heater mantle. mantle. - Mula-mula, lemak sapi dicairkan dengan menggunakan hotplate, hotplate, kemudian diambil sebanyak 300 mL dan dimasukkan ke dalam reaktor yang selanjutnya dikondisikan pada pada tekanan 1 atm, suhu reaksi 78 0C dan dengan laju pengadukan 350 rpm. Sementara menunggu reaktor siap pada kondisi operasinya, dilakukan pencampuran larutan etanol 95% dengan katalis NaOH 1.5% terhadap berat lemak (rasio molar antara etanol 95% dan lemak ditetapkan sama dengan 6). Setelah reaktor mencapai suhu reaksi, proses reaksi dilaksanakan selama 2 jam waktu reaksi.
22
- Setelah waktu reaksi tercapai, reaktor dimatikan dan cairan dikeluarkan dari reaktor dan ditampung ke dalam corong pisah. Asam pospat ditambahkan secukupnya sambil diaduk ringan hingga pH cairan menjadi netral lalu dibiarkan sejenak supaya terjadi pemisahan gliserol kelapisan bagian bawah. - Setelah pemisahan berhenti, gliserol dikeluarkan dan air dituangkan perlahan ke dalam corong pisah sambil diaduk-aduk ringan lalu cairan dibiarkan sejenak supaya terjadi pemisahan menjadi beberapa lapisan. Lapisan terbawah adalah campuran air, etanol, katalis dan pengotor lainnya. Setelah pembentukan lapisan selesai, lapisan terbawah dikeluarkan dan proses pencucian dengan air diulang beberapa kali sampai pH air bekas pencuci mendekati netral. Produk yang diperoleh lalu dipanaskan selama 15 menit pada suhu 110
0
C untuk
menghilangkan sisa air dan etanol. Analisis sifat-sifat fisis biodiesel kemudian dilaksanakan (densitas 15 0C, viskositas 40 0C, flash C, flash point, dan FT-IR dan FT-IR)) Tugas : Buatlah diagram alir proses pembuatan biodiesel dari lemak sapi berbasis
pada keterangan atau prosedur-prosedur di atas. Jawab : Sebelum pelaksanaan proses reaksi transesterifikasi terhadap lemak sapi
cair, perlu dilakukan penyiapan 2 reaktan. Pada penyiapan reaktan pertam a (lemak sapi) melibatkan berturut-turut proses pencairan bahan baku, proses netralisasi dengan KOH, proses pemanasan, proses pendinginan dalam rangka pengambilan sampel untuk analisis densitas dan kadar FFA, pencairan kembali lemak supaya dapat dimasukkan ke dalam reaktor dan terakhir pengambilan sampel sebanyak 300 mL lemak sapi cair. Pada penyiapan reaktan ke dua (etanol yang telah teraktifasi dengan katalis NaOH) melibatkan proses pencampuran etanol dengan NaOH, dimana diinginkan rasio molar etanol dan lemak sebesar 6. Setelah reaksi selesai, terdapat proses pemurnian melalui netralisasi dengan asam pospat yang diikuti dengan proses pencucian hingga pH air bekas pencucinya netral (atau setidak-tidaknya sama dengan pH air pencuci). Setelah itu terdapat proses pemanasan dan analisis kualitas produk (densitas, viskositas, flash viskositas, flash point , dan IR).
23
Dengan demikian, diagram alir proses pembuatan biodiesel dari lemak sapi dapat terlihat seperti berikut: KOH 0.1 M
Lemak Sapi Murni
Pencairan
Netralisasi
Pemanasan T=110 0C t = 15 menit
Analisis o Densitas o Kadar FFA
Pencairan Katalis NaOH 1.5% dalam etanol 95% dengan rasio molar etanol dan lemak = 6
300 mL Lemak Cair
Transesterifikasi T=78 0C , t=2 jam P= 1atm , n=350 rpm Asam pospat
Air Pencuci
Pencucian
Air Bekas Pencuci
gliserol
pH = 7 ??
belum
Pemanasan T=110 0C t=15 menit Analisis 0 o Viskositas pada 40 C 0 o Densitas pada 15 C o Spektra IR Etil Ester dari Asam-Asam Lemak (Biodiesel)
Gambar 2.3: Diagram Alir Proses Pembuatan Biodiesel Dari Lemak Sapi
24
Sebenarnya,
diagram
alir
proses
diatas
memuat
beberapa
penyederhanaan-penyederhanaan, seperti misalnya pada proses netralisasi yang dilambangkan dengan menggunakan shape predefine process tetapi tidak memberikan penjelasan tentang kondisi operasinya sebaliknya pada proses pemanasan yang notabene proses biasa disebutkan suhu dan waktunya; proses pengambilan 300 mL dan memasukkan lemak cair ke dalam dal am reaktor; r eaktor; pengaktifan etanol dengan katalis NaOH; proses pencucian biodiesel menggunakan asam pospat
dan
air
pencuci
yang
tidak
diperjelas
kapan
atau
bagaimana
pelaksanaannya; dan penanganan produk. Meskipun demikian, orang yang bergelut pada bidang teknik kimia umumnya akan dapat memahami diagram tersebut, jadi jika diperlukan Anda dapat menyempurnakannya. 3) Pembuatan Bioaditif Dari Biodiesel Prosedur : Proses pembuatan bioaditif dari biodiesel berbasis lemak sapi akan
dilaksanakan melalui jalur reaksi kimia nitrasi sebagai berikut: - Jalur proses reaksi kimia nitrasi dilaksanakan secara batch pada batch pada tekanan 1 atm dengan menggunakan reaktor labu leher 3 kapasitas 1 liter. Reaktor ditempatkan pada ice bath didalam bath didalam lemari asam. - Mula-mula asam nitrat direaksikan dengan asam sulfat dalam rasio molar 1:1, lalu hasilnya direaksikan dengan biodiesel pada suhu dibawah 20 0C. Setelah reaksi selesai, cairan hasil reaksi dicuci dengan air beberapa kali. Untuk memisahkan sisa air dari produk bioaditif, digunakan CaCl 2 anhidrat secukupnya dan selanjutnya disimpan pada botol berlabel untuk keperluan analisis. - Proses reaksi nitrasi ini dilaksanakan dengan variasi perbandingan jumlah mol biodiesel terhadap asam nitrat sebesar 1:1 dan 1:1.25. Ke-2 produk reaksi yang dihasilkan ini masing-masing akan dikarakterisasi dengan infra red (FT-IR) sehingga dapat ditentukan keberadaan gugus nitratnya. Keberadaan gugus nitrat pada produk akan menunjukkan tingkat keberhasilan reaksi nitrasi, yakni pembentukan senyawa etil ester nitrat.
25
- Selain analisis FT-IR, dilakukan juga analisis penentuan angka setana terhadap solar yang telah dicampur dengan ke-2 produk aditif yang diperoleh, masingmasing dalam konsentrasi 2% v/v. Produk yang dapat memberikan peningkatan angka setana terbesar akan dipilih sekali lagi sebagai sampel uji emisi gas buang dan kinerja pada mesin diesel pada konsentrasi 1% dan 2% v/v sehingga pada akhirnya akan dapat diketahui seberapa jauh peningkatan angka setana dan perbaikan emisi gas buang serta kinerja yang dapat diberikan melalui penambahan bioaditif ini pada bahan bakar bakar solar. Etil Ester (Biodiesel) Asam Sulfat Pekat dan Asam Nitrat dalam rasio mol 1:1
Nitrasi 0 T < 20 C rasio mol biodiesel dan asam nitrat 1:1 dan 1:1.25
Pemurnian - Pencucian dgn air - Dehidrasi dengan CaCl 2
Analisis/Pengujian - Karakterisasi dengan FT-IR - Pengujian dengan mesin diesel -penentuan angka setana -emisi gas buang -kinerja Etil Ester Nitrat (Bioaditif
Gambar 2.4: Diagram Alir Proses Sintesis Bioaditif Dari Biodiesel
Dapat dilihat pula, bahwa diagram alir proses di atas juga mengandung beberapa penyederhanaan, diantaranya adalah aliran larutan asam nitrat yang telah diaktifasi dengan katalis asam sulfat dengan perbandingan mol 1:1 dinyatakan melalui suatu penjelasan secukupnya. Penyederhaan berikutnya dapat dilihat pada
26
proses nitrasi, dimana ditambahkan informasi tentang pengulangan proses yang sama tetapi dengan variasi rasio mol. Pada proses pemurnian, terlihat proses pencucian dan dehidrasi yang seharusnya dilaksanakan secara berturut-turut, tetapi hanya dinyatakan dalam 1 simbol proses saja.
2.3
Latihan
Pembuatan Pembuatan Bioetanol Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Prosedur : Secara umum, pembuatan bioetanol dilaksanakan secara bertahap,
yakni: 1) Penyiapan bahan baku, 2) Proses hidrolisis, dan 3) Fermentasi. Parameter proses ditetapkan sepihak dan konstan berdasarkan literatur dan keyakinan bahwa proses yang dilaksanakan tetap akan menghasilkan bioetanol. Jadi tanpa optimasi variabel proses! Penyiapan Bahan Baku
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang digunakan sebagai bahan baku ada dua jenis, yakni TKKS yang direbus dahulu dan yang tidak direbus. Untuk itu TKKS mula-mula dibersihkan dengan air, direbus dan atau langsung dicabikcabik dan dipotong-potong hingga menjadi semacam serabut, kemudian dijemur dibawah sinar matahari sampai menjadi kering. Serabut TKKS kemudian dipotong pendek dan diayak dengan ayakan 0,63 mm. Serbuk TKKS kemudian disimpan dalam suatu wadah berpenutup rapat. Serbuk TKKS ini dibuat secukupnya sekaligus sebagai persediaan bahan baku. Sebelum perlakuan lebih lanjut terhadap bahan baku serbuk TKKS, dilakukan terlebih dahulu kegiatan-kegiatan berikut: - penentuan kandungan selulosa dan lignin melalui metode Chesson. - delignifikasi serbuk TKKS dengan cara perendaman dengan larutan NaOH 3% selama 3 x 24 jam dan jika sudah sampai pada waktunya langsung dilakukan pencucian menggunakan air yang mengalir.
27
Proses Hidrolisis
Hidrolisis dilakukan di dalam labu reaktor berpengaduk dengan kelengkapan termometer, heater mantle, mantle, dan reflux condensor. Mula-mula condensor. Mula-mula s serbuk erbuk TKKS yang sudah di-delignifikasi sebanyak 50 gram dan 500 mL larutan asam sulfat 1 % berturut-turut dimasukkan ke dalam reaktor, setelah itu reaktor ditutup. 0
Reaksi hidrolisis dilaksanakan selama 3 jam pada suhu 105 C dengan kecepatan pengadukan yang konstan. Setelah waktu reaksi tercapai, reaktor dimatikan dan ditunggu beberapa saat hingga reaktor aman untuk dibuka. Cairan hidrolisat kemudian disaring dan dianalisis kadar gulanya dengan metode Luff Schoorl. Percobaan diulangi untuk konsentrasi asam sulfat 1,5 % dan 2 % Proses Fermentasi
Mula-mula dibuat starter saccharomyces starter saccharomyces cerevisiae dengan cerevisiae dengan cara sebagai berikut: Nutrien berupa NPK 0,4 gram dan urea 0,2 gram dicampurkan didalam erlenmeyer 500 mL dengan 20 mL hidrolisat yang sudah disaring kemudian ditambahkan akuades hingga mencapai volume 200 mL. Erlenmeyer kemudian ditutup rapat dengan kapas dan dibungkus dengan alu foil, disterilkan dalam autoklaf selama 15 menit pada suhu 121 0C, dan didinginkan pada suhu kamar. Selanjutnya ragi roti sebanyak 2 gram ditambahkan dan diinkubasi selama 2 hari. Media fermentasi dibuat dari 10 mL hidrolisat yang sudah disaring, NPK 0,2 gram dan urea 0,1 gram, yang semuanya dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 mL, ditambah akuades hingga mencapai volume 100 mL. Disiapkan 18 buah media untuk variasi konsentrasi asam sulfat ( 0.5 ; 1 ; 1,5%) dan waktu fermentasi (4 ; 8 ; 12 hari), dan duplo. Setelah pada setiap media ditambahkan buffer ph 4,8 , erlenmeyer ditutup dengan kapas dan dibungkus dengan alu foil, disterilkan dalam autoklaf selama 15 menit pada suhu 121 0C, dan didinginkan pada suhu kamar. Terakhir 10 mL larutan starter ditambahkan dan proses fermentasi dilaksanakan selama 4 ; 8 dan 12 hari. Masing-masing produk fermentasi kemudian didistilasi dan hasilnya dicatat volumenya dan dianalisis kadar bioetanolnya. Tugas : Buat diagram alir prosesnya.
28
BAB III DIAGRAM PEMIPAAN DAN INSTRUMENTASI PENDAHULUAN
Bab ini merupakan kelanjutan penggunaan Microsoft Visio 2007 dalam membuat diagram. Kali ini akan dibahas diagram yang tak kalah pentingnya dibandingkan dengan diagram alir proses, yaitu diagram pemipaan dan intrumentasi atau dalam istilah bahasa Inggrisnya piping and instrumentation diagram dan diagram dan disingkat P&ID.
Seperti halnya pada bab 2, materi ajar pada bab ini juga membutuhkan pemahaman tersendiri terhadap materi-materi pokok dalam teknik kimia, seperti satuan-satuan operasi teknik kimia, peralatan industri proses, teknik reaksi kimia, pengendalian proses dan sebagainya. se bagainya. Pada hakekatnya, materi ajar pada bab 3 ini bertujuan memberi bekal kepada mahasiswa untuk mengerti benar tentang diagram pemipaan dan instrumentasi, sehingga pada saatnya nanti mahasiswa mampu membuat dan membaca P&ID dengan benar. Untuk melengkapi dalam mempelajari P&ID ini, Anda dipersilahkan juga mempelajari semua Lampiran dari Bahan Ajar ini. 3.1
Diagram Pemipaan dan Instrumentasi Instrumentasi (P&ID)
Diagram pemipaan dan instrumentasi ( piping and instrumentation diagram, diagram, P&ID) pada hakekatnya adalah suatu ilustrasi atau gambar yang mencoba memaparkan dan menyusun secara skematis semua se mua hubungan fungsional yang terdapat pada suatu sistem proses, seperti pemipaan, komponen-komponen semua peralatan, sistem instrumentasi dan pengendalian proses. Sebuah P&ID dapat saja meliputi :
Semua instrument dan alat proses dengan nama dan nomor identifikasi serta simbol-simbolnya
29
Semua jenis katup, semua pipa proses, termasuk ukuran dan nomor identifikasi serta simbol-simbolnya
Miscellaneous-vents, drains, special fittings, sampling lines, reducers, increasers and swagers
Permanent start-up and flush lines
Arah aliran dan interconnections references
Control inputs and outputs, interlocks
Quality level
Annunciation inputs dan computer control system input
Informasi tentang vendor dan contractor interfaces
Identification of components and subsystems delivered by others
Intended physical sequence of the equipment Informasi-informasi berikut sebaiknya tidak disertakan dalam P&ID :
Instrument root valves
control relays
manual switches
equipment rating or capacity
primary instrument tubing and valves
pressure, temperature and flow data
elbow, tees and similar standard fittings
extensive explanatory notes
3.2
Bagian-Bagian Dari Diagram Pemipaan dan Instrumentasi Instrumentasi (P&ID)
Karena menyadari betapa pentingnya P&ID ini, khususnya pada industriindustri proses, maka sistem identifikasi dan simbol-simbol standar untuk peralatan dan instrument telah dibuat dan dikembangkan oleh beberapa institusi ternama, seperti The Instrumentation, Systems, and Automation Society Standard (ISA); International Standard Organination Organination (ISO); Deutsche Industrie Norm (DIN) dan lain sebagainya. Pada ANSI/ISA S5.1
– 1984 (R 1992) misalnya,
terdapat standar yang terbagi dalam beberapa hal sebagai berikut:
30
3.2.1
Sistem Identifikasi Instrumen Instrumen
Setiap instrument diidentifikasi dengan menggunakan suatu kode alphanumerik sebagai functional identification dan identification dan atau tag number sebagai sebagai loop identification. identification. Tabel berikut memperlihatkan suatu instrumen yang berlabel TIC101A dan artinya. Tabel 3.1 : I nstrume nstrument nt I dentif dentif ication ication Functional identification T IC First letter Succeeding letters
Loop identification -101 A Loop number Suffix (not required)
Functional identification identification dari setiap instrumen berisi huruf-huruf yang terbagi atas huruf pertama dan huruf-huruf selanjutnya. Huruf pertama merujuk pada variabel yang diukur atau diinisiasi seperti suhu (T), kuat arus (I), tekanan (P), kecepatan (S) dan laju alir (F), sedangkan huruf-huruf selanjutnya mengidentifikasi jenis / fungsi alat seperti T (transmitter (transmitter ), ), I (indicate (indicate), ), A ( Alarm), Alarm), C (controller ), ), dan lain sebagainya. Pada Lampiran 1 , Anda dapat melihat seluruh functional seluruh functional identification pada identification pada instrumen beserta artinya. Loop identification identification berisi huruf pertama dan angka. Semua instrumen didalam suatu loop loop memiliki loop number yang sama. Penomoran loop loop dapat dimulai dari 1 atau 001 atau 00001 tergantung dari jumlah loop loop dalam suatu instalasi. 3.2.2
Simbol-Simbol
Pada ISA-5.1 terdapat banyak simbol yang mengilustrasikan suatu unit proses, instrumen, dan pemipaan serta signal. Berikut akan dijabarkan beberapa simbol yang ada pada ISA-5.1 3.2.2.1 Simbol Garis
Garis digunakan untuk menggambarkan hubungan antara unit proses yang satu dengan unit proses lainnya dalam suatu sistem. Gambar 3.1 berikut memperlihatkan garis-garis yang sering digunakan dalam pembuatan P&ID.
31
Main process
insulated
Minor process / utillity
Trace heated
Trace heated
jacketed
Electrically heated
lagged
Signal elektrik
Signal pneumatic
Gambar 3.1 : L in e Symb Symbols ols
Pada Gambar 3.1 diatas, label “main process”
merujuk pada suatu pipa
yang mengalirkan materi utama proses, sedangkan label “insulated ” merujuk pada pipa-pipa yang memiliki isolasi. Label
“trace heated ” menunjukkan bahwa
sekeliling pipa dililit kawat untuk memanaskan isi dalam pipa. Label
“lagged ”
mengindikasikan bahwa pipa terbungkus di dalam suatu bahan tekstil atau fiberglass fiberglass dengan warna tertentu sehingga berfungsi sebagai alternatif dalam pengecatan pipa. Sebagai tambahan, walau jarang digunakan, pipa juga dapat diberikan label lain, misalnya diameter (dalam inches), inches), jenis pemeliharan, jenis material dan isolasinya. Contoh: CS untuk material jenis baja karbon dan SS untuk stainless steel ; Y untuk pipa berisolasi dan N untuk pipa tanpa isolasi.
4"-SS-N V-312
abels Gambar 3.2 : L in e L abe
3.2.2.2 Simbol-Simbol Katup
Katup (valve (valve)) dalam industri proses sangatlah beragam, baik yang bekerja secara manual, pneumatik maupun elektrik. Berikut diberikan beberapa simbol-simbol yang digunakan untuk merepresentasikan katup dan aktuator pada bidang
proses
teknik
kimia.
Aktuator
adalah
suatu
mekanisme
untuk
mengaktifkan katup sehingga laju aliran fluida di dalam pipa dapat di kendalikan.
32
S
Pneumatic-operated globe valve
Hand-actuated control valve
Gate valve
Solenoid operated valve
M
Motor operated valve
Gambar 3.3 : Katup dan Aktuator
Function symbols symbols untuk katup dan actuator selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 2. 3.2.2.3 Simbol-Simbol Instrumen Simbol-Simbol Transducer
Transducer adalah istilah umum untuk alat yang menerima informasi dalam bentuk satu atau lebih besaran-besaran fisis, memodifikasi informasi tersebut dan atau bentuknya, dan akhirnya memproduksi suatu signal keluaran tertentu. Tergantung dari aplikasinya, sebuah transducer dapat dapat merupakan sebuah primary element (sebagai sensor (sebagai sensor atau atau detector ), ), transmitter , relay, relay, converter atau atau alat-alat lainnya. Adapun Adapun transmitter dapat dipahami sebagai alat yang menerima dan merubah signal dari sensor menjadi suatu signal yang standar sehingga dapat ditransmisikan, sedangkan converter adalah suatu alat yang dapat mengkonversi signal standar yang berasal dari instrumen tertentu menjadi suatu signal standar dalam bentuk lain. Transducer secara umum memiliki peran yang sangat penting di dalam P&ID, khususnya untuk tujuan pengendalian proses. Pada sub bab sebelumnya telah disebutkan bahwa bahwa untuk mengidentifikasi setiap instrument digunakan suatu kode alphanumerik ( functional identification) identification) dan atau tag number (loop identification). identification). Identitas setiap instrument secara umum dapat dituliskan didalam beberapa function beberapa function symbols sebagai symbols sebagai berikut:
33
Locally, or field, mounted
Board, or control Room, mounted
Mounted behind the board,
Gambar 3.4 : F un ctional Symbol Untuk Untuk Instrument Symbol
Berikut diperlihatkan beberapa contoh simbol flow simbol flow transducer , yang bisa berupa primary berupa primary element , transmitter , dan indicator . Pada Lampiran 3 Anda dapat melihat simbol-simbol instrumen lainnya. FE 10
FE 11
Orifice plate with flange or corner taps
FT 12
Orifice plate with vena contracta, radius, or pipe taps
FQI 14
FE 13
Turbine- or Propeller- Type
Orifice plate with vena contracta, radius, or pipe taps connected to differential pressure transmitter
FE 15
PositiveDisplacement- Type
FE 16
Flow Nozzle
Venturi Tube
Gambar 3.5 : Tr ansduce ansducerr Symbols
loop pengukuran laju alir cairan Contoh 1 : Perhatikanlah Gambar 3.6 tentang loop dalam pipa ( flow ( flow loop ) sebagai berikut: SQ.RT
FY 10A
FIC 10
FLA 10 FIC 10
FT 10
I/P
FY 10B
FT 10
FE 10
(b)
(a)
Gambar 3.6 : F low loop loop
34
FLA 10
Gambar 3.7a diatas dapat dipahami sebagai berikut: Flow berikut: Flow element FE-10 FE-10 jenis orifice plate with flange taps yang berfungsi mengukur perbedaan tekanan suatu aliran di dalam pipa dihubungkan dengan suatu electronic flow transmitter FT-10. Signal keluaran transmitter kemudian kemudian dikonversi secara akar pangkat dua melalui converter FY-10A FY-10A dan diteruskan ke flow indicator controller FIC-10 FIC-10 dan juga ke low flow alarm FLA-10. alarm FLA-10. Signal keluaran dari controller lalu lalu diterusksan ke I/P transducer FY-10B sehingga terjadi konversi dari electronic signal ke pneumatic signal . Signal terakhir ini kemudian digunakan untuk menggerakkan flow control valve FCV-10. valve FCV-10. Sesuai dengan diagram diatas dapat dipahami beberapa hal sebagai berikut: - Controller FIC-10 dan alarm alarm FLA-10 merupakan 2 instrumen terpisah yang terpasang di bagian depan panel dan converter FY-10A terpasang dibagian belakang panel sedangkan instrumen-instrumen lainnya terpasang dilokasi pengukuran. - Untuk menggerakkan katup kontrol yang bekerja secara pneumatik, maka signal elektrik dari controller dikonversi dikonversi dahulu menjadi signal pneumatik. - Umumnya, sebuah temperature element (TE) akan dihubungkan dengan sebuah transmitter (TT) (TT) bukan ke converter (TY). (TY). Lokasi penempatan transmitter tergantung dari aplikasi. Ditinjau misalnya sebuah level transmitter pada pada sebuah tangki t angki penampung. Jika diinginkan tangki dapat terisi penuh, maka lebih cocok jika level transmitter ditempatkan pada bagian atas tangki. Jika penempatan level transmitter level transmitter tidak tidak tepat, misalnya di bagian tengah tangki, maka P&ID dapat salah diinterpretasi diinterpretas i sehingga tangki t angki tidak akan terisi dengan semestinya. Jika sebuah transmitter diinginkan diinginkan harus terpasang pada lokasi tertentu, maka sebaiknya transmitter tersebut diberi pelabelan yang yang menunjukkan lokasi seharusnya.
35
Dalam banyak kasus, penggambaran flow loop loop diatas dan loop-loop lainnya dipermudah dengan tidak menggambarkan semua komponen
–
komponennya. Gambar 3.6a diatas misalnya dipermudah menjadi Gambar 3.6b dengan hanya menggambarkan alat-alat utamanya saja, seperti controller , alarm, alarm, dan transmitter atau atau bahkan lebih ekstrim lagi hanya bagian controller saja saja seperti contoh berikut:
PC
Reaktan 2
Reaktan 1
TC
Uap Jenuh
Produk
Kondensat
Gambar 37 : Reaktor Tangki Berpengaduk (CSTR) Berjaket
Gambar 3.7 memperlihatkan suatu proses reaksi kimia yang dilaksanakan di dalam suatu reaktor tangki berpengaduk yang bekerja secara kontinu (CSTR) dengan kondisi operasi tekanan, suhu dan putaran pengaduk yang terkendali. Dalam hal ini tekanan reaktor digunakan sebagai signal masukan untuk pressure controller PC yang akan menentukan laju reaktan 2 masuk ke dalam reaktor, sedangkan suhu reaktor digunakan sebagai signal masukan temperature controller TC dalam mengendalikan laju uap jenuh masuk ke dalam reaktor.
36
3.3
Menggambar P&ID
Berikut diberikan beberapa contoh P&ID berkaitan dengan suatu proses tertentu. Anda diminta untuk memahaminya sekaligus membuat salinan P&ID di komputer Anda. Contoh 1: Sebuah tangki digunakan untuk menampung produk kondensasi dari
reaktor pada contoh sebelumnya. Pada tangki terpasang level controller dengan set point pada bagian atas tangki. Jika tangki telah terisi 90% dari kapasitasnya, maka controller akan mengirim signal elektrik untuk membuka sebuah outlet valve valve sebagai emergency drainage line line dibagian bawah tangki. Level controller juga akan mengaktifkan sebuah alarm alarm yang memberitahukan kepada operator bahwa terdapat masalah dengan tangki penampung. Akhirnya, level controller juga akan menutup inlet valve. valve. Tugas 1: Buatlah P&ID sesuai uraian proses diatas.
Condensed product from CSTR LC
LA
Storage Tank
Emergency drainage line
Gambar 3.8 : P&ID Tangki Penampung (Dipermudah) (Dipermudah)
37
Gambar 3.8 hanya memperlihatkan alat-alat utama saja berdasarkan uraian proses di atas. Anda dipersilahkan menyempurnakan P&ID di atas dengan membuat signal-signal transmisi antar instrumen yang lebih lengkap!! Berikut akan diberikan beberapa contoh lagi yang lebih kompleks. Persiapkanlah seluruh Lampiran yang ada untuk membantu Anda memahami dan membuat P&ID berdasarkan suatu uraian proses tertentu. Contoh 2: Proses produksi biodiesel dari minyak kedelai melalui jalur reaksi
kimia
transesterifikasi
menggunakan
katalis
kalium
metoksida.
Reaksi
dilaksanakan pada reaktor tangki berpengaduk dengan putaran pengaduk 350 rpm dan suhu reaksi 64 0C. Cobalah untuk menjelaskan P&ID dibawah ini.
FC
FC
V-1
V-2
LT
LT
LC
P-1
P-2
Kalium Metoksida
Minyak Kedelai
Air panas
0
Air panas, 64 C
FC
V-3
V-4
Biodiesel
P-3
Gambar 3.9 : P&ID Proses Pembentukan Biodiesel (Dipermudah)
Perlu diingat, P&ID diatas memperlihatkan tersedianya katalis kalium metoksida untuk langsung dipergunakan sebagai reaktan. Jika dalam reaksi diinginkan
penggunaan
methanol
secara
berlebih
( excess), (excess ),
maka
dapat
ditambahkan pada P&ID tersebut sebuah tangki penampung methanol dan instrumen seperlunya seperti katup, pompa, level transmitter , dan controller .
38
Untuk menjaga suhu reaksi, tergambar aliran air panas 64 0C masuk ke dalam reaktor. Artinya P&ID tersebut tidak memperlihatkan unit pemanas air yang menghasilkan air bersuhu 64 0C. Untuk itu Anda dapat melengkapi P&ID di atas dengan unit pemanas air. Produk biodiesel yang dihasilkan perlu dicuci sehingga bebas dari methanol, air, dan katalis serta sisa minyak dan kotoran-kotoran lainnya. Cobalah Anda melengkapi sekali lagi P&ID diatas dengan unit pencuci biodiesel yang prinsip kerjanya menggunakan suatu absorben dan alat pemusing (centrifugal). 3.4
Latihan-Latihan
3.4.1
Pada proses reaksi kimia dengan persamaan reaksi 2A + B + C
P
diketahui reaktan A berbentuk cairan dengan titik didih yang rendah T A , reaktan B dan produk P adalah cairan dengan titik didih sangat tinggi, dan reaktan C berbentuk padat. Jika reaktan A yang memiliki suhu awal T 0A diumpankan secara excess kedalam excess kedalam reaktor yang dikondisikan pada suhu reaksi T A, maka tentukanlah suatu P&ID yang menggambarkan pelaksanaan proses reaksi di atas. Petunjuk :
1)
Gambar dahulu tangki A, B, C dan reaktor dengan posisi posisi seperti Gambar 3.11
2)
Buatlah sirkulasi sirkulasi cairan dari A ke reaktor dan uap A yang terbentuk di dalam reaktor dialirkan ke condenser kemudian kemudian kembali ke A. Berikutnya tetapkan equipments equipments dan instruments instruments seperlunya. Dalam kasus ini, karena reaktan A jumlahnya berlebih dan lebih volatile volatile dibandingkan dengan produk dan reaktan lainnya, maka pada suhu reaksi yang sama dengan titik didihnya dipastikan terdapat sisa reaktan A yang akan menguap didalam reaktor sehingga dapat meningkatkan tekanan di dalam reaktor. Jadi suatu condenser jelas diperlukan untuk mengkondensasi setiap terbentuknya uap A. Kebutuhan equipments mungkin equipments mungkin berupa pompa, beberapa katup kontrol, dan condenser beserta penampung kondensat, dengan instrumen-instrumen yang dibutuhkan untuk pembuatan sistem flow, sistem flow, temperature, and level control.
39
3)
Buatlah sirkulasi cairan masing-masing dari B dan C ke reaktor dan tetapkan equipments dan equipments dan instruments seperlunya. instruments seperlunya.
4)
Buatlah sirkulasi produk P dan tetapkan equipments equipments dan instruments seperlunya.
C
A
B
Gambar 3.10 : Sketsa P&ID (Dipermudah)
3.4.2
Perhatikan P&ID pada Heat pada Heat Exchanger System dibawah System dibawah ini TY
Condensing steam TC
V-1
Process fluid
Heated process fluid T,K
T,K 3
q , m /jam TT Trap
ger System System Gambar 1.12 : H eat Ex chan ger
40
Pada sistem ini, suhu fluida keluar dikendalikan melalui pengaturan posisi katup uap, dimana laju uap dalam hal ini tergantung oleh posisi katup uap dan pressure drop drop di katup uap. Penempatan dan penggunaan instrumen diatas dirancang untuk dapat mengkompensasi setiap gangguan pada sistem jika terdapat penyimpangan suhu fluida keluar terhadap set point . Jika terjadi gejolak kenaikkan tekanan uap didalam pipa uap, yang mana menyebabkan tekanan uap di hulu katub meningkat, maka laju uap akan dapat berubah. Jika gejolak kenaikkan tekanan uap yang menjadi gangguan utama pada sistem, maka sistem akan kurang optimal dalam mengkompensasi gangguan ini. Untuk membantu pengendalian suhu pada HE ini, dirancang skema berikut: SP FY
FRC
FT
Condensing steam TRC
Process fluid
Heated process fluid T,K
T,K 3
q , m /jam TT
Trap
System m (modi f ied) Gambar 3.11 : H E Syste
Gambar diatas memperlihatkan penambahkan flow loop, loop, dimana signal dari temperature controller menjadi set point untuk flow controller . Dengan demikian setiap terjadi perubahan laju uap dapat terkompensasi oleh flow oleh flow loop ini. loop ini. Karena setiap perubahan pada laju uap akan berimplikasi pada tekanan uap di shell di shell side pada side pada HE, maka tekanan uap di shell di shell side ini side ini juga dapat digunakan untuk mengkompensasi gangguan kenaikkan tekanan uap di hulu katup uap. Tugas : Rancanglah penambahan pressure loop untuk loop untuk mengkompensasi problem
diatas. Gunakan pressure Gunakan pressure transmitter, controller dan converter dan converter (PT, (PT, PRC dan PY).
41
3.4.3
Buatlah sebuah P&ID P&ID berdasarkan diagram alir proses pembuatan biodiesel dari lemak sapi berdasarkan Gambar 2.3
3.4.4
Buatlah sebuah P&ID P&ID berdasarkan diagram alir proses pembuatan bioaditif dari biodiesel berdasarkan Gambar 2.4
42
DAFTAR PUSTAKA
ISA-The Instrumentation, Systems, and Automation Society. 1992 . 5.1-1984 (R1992): Instrumentation Symbols and Identification . North Carolina
Microsoft Offices Visio Help
Wahana Komputer. 2007 . Panduan Praktis Microsoft Visio 2007 . Yogyakarta : Penerbit Andi.
www.wikipedia.com, diakses www.wikipedia.com, diakses pada 3 September 2012
43
LAMPIRAN -LAMPIRAN
44
denti fi cation cation Letters Letters Lampiran 1: I denti
A B C D E F G H I J K L M N O P Q
FIRST-LETTER MEASURED OR INITIATING MODIFIER VARIABLE Analysis Burner flame, Combustion Conductivity Density, Specific Differential Gravity
Hand (manually initiated) Current (Electrical) Power Time, Time Schedule Level Moisture, Humidity
Glass, Viewing Device High Indicate Scan Time Rate of Change
Control Station Light
Momentary
User's Choice
User's Choice
Pressure, Vacuum Quantity
V
Vibration, Viscosity Weight, Force Unclassified Event, State or Presence
Integrate, Totalize Record Safety
Multivariable
Position, Dimension
User's Choice
Low Middle, Intermediate User's Choice
Orifice, Restriction Point (Test) Connection
User's Choice
Radiation, Ratio Speed, Frequency Temperature
Z
Ratio (Fraction)
User's Choice
R S T U
W X Y
Sensor (Primary Element)
Voltage Flow Rate
SUCCEEDING-LETTERS READOUT OUTPUT OR PASSIVE MODIFIER FUNCTION FUNCTION Alarm User's User's Choice User's Choice Choice Control
Switch Transmit Multifunction
Multifunction
Multifunctio n
Valve, Damper, Louver Well Unclassified
X Axis Y Axis Z Axis
45
Unclassified Relay, Compute, Convert Driver, Actuator, Unclassified Final Control Element
Unclassified
Lampiran 2: Simbol-Simbol Peralatan dan Instrument Simbol-Simbol Fan, Pompa, Blower dan Kompressor Kompressor
Fan, blower
Axial fan
Radial fan
Vacuum pump or Compressor
Pump
Simbol-Simbol Tangki Reaktor / Vessel M
Half pipe reactor
STR
CSTR
Fluid contacting / packing column (basic and detailed)
Pressurized vessel (vertical / horizontal)
Tray column
M
Absorbing Vessel (basic and detailed)
Autoclave
46
Tank, open / closed tank
(Lampiran 2 : Simbol-Simbol … Sambungan)
Simbol-Simbol Valve
Butterfly valve
Check valve
Globe valve
Ball valve
Butterfly valve
Manual valve
Motor op Sym
Needle valve valve
Pneumatic control valve
Diaphragm valve
Pressure reducing valve
Valve
Simbol-Simbol Pipa
Pipa
Thermally insulated pipe
Flexible pipe
Cooled or heated pipe
Jacketed pipe
Simbol-Simbol Alat Penukar Panas (Heat Exchanger, HE)
Pipa lurus
Plate and frame
Spiral
U-shaped tubes
Double pipe
Cooling tower
no cross
with cross
Heater
Dryer
Furnace
Cooler
47
(Lampiran 2 : Simbol-Simbol … Sambungan)
Lain-Lain
Filter
Back draft damper
Bag
Viewing glass
Funnel
48
Covered gas vent
Curved gas vent
Dust trap
Steam trap
Gas bottle
Lampiran 3 : ISA S5.1
49
