LAPORAN PRAKTIKUM PENGENDALIAN PROSES KONFIGURASI PENGENDALIAN FLOW Dosen Pebimbing
: Ir. In Jumanda
Kelas
: 2A TKPB
Kelompok
: 1(SATU)
Oleh
: Annisa Syafitri K
(08414001)
: Arya Febriyanto
(08414002)
JURUSAN TEKNIK KIMIA PRODI TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2010
KONFIGURASI PENGENDALIAN FLOW I. TUJUAN PERCOBAAN 1. Mampu mengidentifikasi unit-unit/ elemen-elemen pengendalian proses. 2. Mampu menjelaskan jenis alat beserta fungsinya pada setiap unit/ elemen pengendalian proses. 3. Mampu mengidentifikasi variabel-variabel/ sinyal-sinyal pengendalian proses dan media transmisinya.
II. DASAR TEORI Sistem proses adalah rangkaian operasi yamg melakukan konversi material secara fisikakimia 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 tetapi 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 pengendalian proses adalah sebagai berikut : 1. Mengukur, artinya mengamati nilai variabel terukur. 2. Membandingkan, artinya hasil pengukuran atau pengamatan variabel proses (nilai terukur) dibandingkan dengan nilai acuan (set point). 3. Mengevaluasi, artinya perbedaan antara nilai terukur dengan nilai acuan dievaluasi untuk menentukan langkah atau cara melakukan koreksi atas kesalahan itu. 4. Mengoreksi, artinya tahap ini bertugas melakukan koreksi variabel proses, agar perbedaan dengan variabel terukur dan nilai acuan tidak ada atau sekecil mungkin. Untuk melaksanakan langkah-langkah pengendalian tersebut diperlukan instrumentasi sebagai berikut: 1. Unit proses. Unit tempat berlangsungnya proses yang akan dikendalikan. Variabel yang akan dikendalikan dalam unit ini disebut dengan variabel proses terkendali (process variable disingkat PV), variabel yang dikendalikan (controlled variable), atau variabel terukur (measured varable). 2. Unit pengukuran (measurement unit). Unit yang berfungsi untuk mengukur variabel proses (PV). Hasil pengukuran unit ini kemudian dikirimkan ke unit kendali. Unit pengukuran terdiri atas sensor saja atau sensor dan transmitter. a. Sensor : Elemen perasa (sensing element) yang langsung merasakan variabel proses. Sensor merupakan perangkat paling ujung dari sistem/unit pengukuran dalam sistem pengendalian. Contoh yang biasa dipakai adalah, themokopel, orificemeter, venturimeter dan sensor elektromagnetik. b. Transmiter atau transduser : Bagian yang menghitung variabel proses dan mengubah sinyal dari sensor menjadi sinyal standar menghasilkan sinyal proporsional, seperti : 1. DC voltage 0 – 5 volt. 2. DC Current 4 – 20 mA 3. Pressure 3 – 15 psi 3. Unit kendali (controlling unit). Unit ini merupakan otak dari sistem pengendalian proses. Unit kendali menerima sinyal dari unit pengukuran dan membandingkan hasil pengukuran
dari variabel proses (PV) untuk kemudian mengambil keputusan dan memberikan perintah kepada unit kendali akhir untuk melakukan tindakan tertentu. 4. Unit kendali akhir (final control unit). Unit ini merupakan unit yang akan melakukan tindakan akhir sesuai dengan keputusan dan perintah dari unit kendali. Unit pengendali akhir terdiri atas : a) Actuator atau Servo motor : elemen power atau bergerak elemen pengendali akhir. Elemen ini menerima sinyal yang dihasilkan oleh controller dan mengubah segalanya kedalam action proporsional ke sinyal penerima. b) Elemen kendali akhir (final controll element) : bagian akhir dari pengendali yang befungsi untuk mengubah measurment variable dengan cara memanipulasi besarnya MV yang diperintahkan oleh controll. Contoh paling umum dari element kendali akhir adalh control valve (pipa kendali). 5. Unit pengubah (transducer). Unit ini mengubah informasi dalam besaran mekanik menjadi elektrik atau sebaliknya. Pengubah yang umum adalah I/P (arus listrik ke tekanan udara) atau P/I (tekanan udara ke arus listrik).
III. LANGKAH PRAKTIKUM 1. Penentuan peralatan yang terdapat dalam sistem pengendalian proses yang akan diidentifikasi. 2. Identifikasi unruk semua unit atau elemen serta variabel/ sinyal dan peralatan tesebut. 3. Penelusuran sinyal-sinyal yang menghubungkan antar unit/ elemen. 4. Mengukur dan mencatat semua spesifikasi alat dan semua data dalam peralatan.
IV. DATA PERCOBAAN DAN PENGOLAHAN DATA A. Data Skema Peralatan :
Electric mini regulator
Supply enconditioning Unit
PC
CRF UNIT PENGENDALI
UNIT PENGENDALI
Sinyal kendali
UNIT PENGENDALI
Control quantity signal Fin (MV)
Transmitter UNIT PENGUBAH SINYAL Sumber tekanan I/P Transducer
Sinyal pneumatik
Tangki
Sinyal elektrik UNIT PROSES UNIT PENGUKURAN
Valve Sensor UNIT KENDALI AKHIR
Centrifugal pump
Fout
Gangguan
Water drainage (UNIT PENDUKUNG)
B. Data Skema Peralatan Berupa Foto
PC
Supply Enconditioning unit
P/I transducer
Control valve
Transmitter
Centrifugal pump
Turbin meter
Water Drainage
FLOWMETER
Data – 2 : Tabulasi
No. 1.
Proses
Sinyal masuk
Nama
Unit
Alat Pipa
Sinyal Keluar
Sfesifikasi Didacta Italia
Variabel
Besaran
Variabel
Besaran
MV
Flow umpan masuk
PV
Flow
PV
Flow
Sinyal
Arus standar
Pengukuran
(4-20 mA)
Sinyal
Arus standar
Pengukuran
(4-20 mA)
Sinyal Kendali
Sinyal elektrik
Sinyal
Sinyal
Kendali
pneumatik
MV
Flow masuk
15 – 150 ltr/h Flow sensor transmitter 2.
Pengukuran
(flowmeter)
Didacta Italia 3-15 psi PC, Elec.Reg, manual +5v, +12v, -12v
Turbin meter 3.
Kendali
CRL, PC
Cod Model sex 21 A4 T4 t.amb 80oC/T5 t.amb -55 oC L.eq = 0 ; C.eq = 0 Vmax.in.28v;
4.
Pengubah
I/P Tranducer
(Transduser)
Lmax.215 mA;
Sinyal
Pmax.in.0,42w
Kendali
Sinyal elektrik
4-20mAv 20-100 kPA Air supplay 140 kPA SPRIAD-ITALYA
5.
Kendali akhir
Control valve
CuSn
Sinyal
Sinyal
5 ZnPb 6
kendali
pneumatik
C. Diagram Pengendalian Proses
(CRF, PC)
Control valve Sinyal kendali (sinyal elektrik
Set point
Unit kendali
+
Unit kendali akhir
MV (Flow in)
Gangguan (level, P, T, C)
Unit Proses
(Tranducer, Transmiiter) Sinyal pengukuran (sinyal elektrik)
Unit pengukuran
Flow nyata
PV (Flow)
V. PEMBAHASAN Arya Febriyanto 08414002 Praktikum pengendalian proses kali ini berdasarkan pada pemahaman terhadap beberapa variabel dan unit/elemen pengendalian pada suatu sistem proses, jenis alat serta fungsi pada setiap unit/elemen dan melakukan identifikasi variabel-variabel/sinyal-sinyal pada pengendalian proses. Dalam melakukan identifikasi
terlebih
melakukan penunjukan
kemudian
penyebutan unit-unit/elemen-elemen pengendalian proses yang ada di laboratorium pengendalian proses. Setelah itu dilakukan penjelasan mengenai jenis alat beserta fungsinya pada setiap unit/elemen pengendalian proses tersebut. Praktikum ini bertujuan untuk memantapkan pemahaman dasar mengenai sistem pengendalian proses terutama modul flow serta dalam praktikum modul-modul selanjutnya dalam praktikum pengendalian proses. Dari pengamatan yang diperoleh didapat suatu unit proses berupa pipa-pipa yang ada dalam proses pengendalian flow. Pipa-pipa tersebut merupakan unit/elemen tempat proses laju alir (flow) tersebut berlangsung yang kemudian akan dikendalikan. Variabel yang akan dikendalikan dalam unit ini disebut dengan variabel proses terkendali (Process Variable atau disingkat dengan PV) dengan besaran flow (Liter/jam). Sedangkan variabel yang masuk ke dalam unit ini adalah adalah variabel pengendali atau Manipulated Variable (MV) dengan besaran flow umpan masuk yang digunakan untuk mengendalikan atau mempertahankan keadaan proses. Sementara itu, unit pengukuran yang digunakan berupa Flow sensor transmiter. Unit ini berfungsi untuk mengukur variabel proses (PV) dalam besaran flow yang diubah menjadi variabel sinyal pengukuran yang berupa sinyal elektri (arus listrik). Dalam unit pengukuran ini terdapat alat pengukuran, yaitu flowmeter. Nilai dari flowmeter akan diterjemahkan oleh flow sensor transmiter menjadi sinyal listrik arus standar (4 – 20 mA). Variabel pengukuran dari unit proses yang berupa sinyal listrik (variabel sinyal pengukuran) tersebut diberikan kepada supply enconditioning unit (unit kendali) yang berupa Flow Regulation Control (CRF) untuk dibandingkan dan dievaluasi. Unit ini merupakan otak dari sistem pengendalian proses. Pembandingan disini artinya hasil pengukuran atau pengamatan variabel proses (nilai terukur) dibandingkan dengan nilai set point atau nilai variabel proses yang diinginkan (nilai acuan). Selisih antara set point dan nilai variabel proses terkendali (PV) disebut error (e). Atas dasar besar, lama, dan
kecepatan nilai error, unit pengendali (Flow Regulation control) atau supply enconditiong unit mengevaluasi atau memutuskan dan mengirim variabel sinyal kendali berupa sinyal elektrik untuk mengoreksi atau melakukan tindakan. Sinyal ini akan diteruskan kepada I/P tranducer yang merupakan unit pengubah. I/P tranducer berfungsi sebagai pengubah sinyal dari sinyal elekrik (variabel sinyal kendali) menjadi sinyal pneumatic (variabel kendali). Sinyal pneumatik tersebut kemudian disalurkan kepada Unit Kendali Akhir (Final Control Valve). Unit ini merupakan unit yang akan melakukan tindakan akhir sesuai dengan keputusan dan perintah dari unit kendali. Unit ini berupa katup kendali (control valve). Sinyal pneumatik tersebut memerintahkan control valve untuk memperbesar atau memperkecil bukaan valve. Semua hal rangkaian proses pengendalian flow tersebut bertujuan untuk mendapatkan
nilai
variabel
proses,
yaitu
flow,
yang
diinginkan
dengan
membandingkannya dengan nilai yang diinginkan (set point) atau dengan kata lain mempertahankan nilai variabel proses agar sama dengan nilai acuan atau setidaknya nilai varibel proses tersebut berada di sekitar nilai acuan dalam batas-batas toleransi, tidak berbeda jauh dengan pustaka acuan. Hal ini adalah untuk kebutuhan operasi agar berada pada kondisi yang diinginkan.
V. PEMBAHASAN Annisa Syafitri K
Praktikum pengendalian proses kali ini bertujuan untuk
memahami beberapa
variabel dan unit/elemen pengendalian pada suatu sistem proses, jenis alat serta fungsi pada setiap unit/elemen, serta dapat melakukan identifikasi variabel-variabel/sinyal-sinyal pada pengendalian proses. Dalam melakukan identifikasi
terlebih
melakukan penunjukan
kemudian
penyebutan unit-unit/elemen-elemen pengendalian proses yang ada di laboratorium pengendalian proses. Setelah itu dilakukan penjelasan mengenai jenis alat beserta fungsinya pada setiap unit/elemen pengendalian proses tersebut. Praktikum ini bertujuan untuk memantapkan pemahaman dasar mengenai sistem pengendalian proses terutama modul flow serta dalam praktikum modul-modul selanjutnya dalam praktikum pengendalian proses. Dari pengamatan yang diperoleh pada pengendalian flow, didapat suatu unit proses berupa pipa-pipa yang merupakan unit/elemen tempat proses laju alir (flow) tersebut berlangsung yang akan dikendalikan. Variabel yang akan dikendalikan dalam unit ini disebut dengan variabel proses terkendali (Process Variable atau disingkat dengan PV) dengan besaran flow (Liter/jam). Sedangkan variabel yang masuk ke dalam unit ini adalah adalah variabel pengendali atau Manipulated Variable (MV) dengan besaran flow umpan masuk yang digunakan untuk mengendalikan atau mempertahankan keadaan proses. Sementara itu, unit pengukuran yang digunakan berupa Flow sensor transmiter yang berfungsi untuk mengukur variabel proses (PV) dalam besaran flow yang diubah menjadi variabel sinyal pengukuran yang berupa sinyal elektri (arus listrik). Dalam unit pengukuran ini terdapat alat pengukuran, yaitu flowmeter. Nilai dari flowmeter akan diterjemahkan oleh flow sensor transmiter menjadi sinyal listrik arus standar (4 – 20 mA). Variabel pengukuran dari unit proses yang berupa sinyal listrik (variabel sinyal pengukuran) tersebut diberikan kepada supply enconditioning unit (unit kendali) yang berupa Flow Regulation Control (CRF) untuk dibandingkan dan dievaluasi. Unit ini merupakan otak dari sistem pengendalian proses. Pembandingan disini artinya membandingkan anatara pengamatan variabel proses (nilai terukur) dengan nilai set point atau nilai variabel proses yang diinginkan (nilai acuan). Selisih antara set point dan nilai variabel proses terkendali (PV) disebut error (e). Kemudian unit pengendali atau supply
enconditing akan mengevaluasi besar, lama, dan kecepatan nilai error dan mengirim variabel sinyal kendali berupa sinyal elektrik untuk mengoreksi atau melakukan tindakan. Sinyal ini akan diteruskan kepada I/P tranducer yang merupakan unit pengubah dan berfungsi sebagai pengubah sinyal dari sinyal elekrik (variabel sinyal kendali) menjadi sinyal pneumatic (variabel kendali). Sinyal pneumatik tersebut kemudian disalurkan kepada Unit Kendali Akhir (Final Control Valve) yang akan melakukan tindakan akhir sesuai dengan keputusan dan perintah dari unit kendali. Unit ini berupa katup kendali (control valve). Sinyal pneumatik tersebut memerintahkan control valve untuk memperbesar atau memperkecil bukaan valve. Semua hal rangkaian prose pengendalian flow tersebut bertujuan untuk mendapatkan
nilai
variabel
proses,
yaitu
flow
yang
diinginkan
dengan
membandingkannya dengan nilai yang diinginkan (set point) atau dengan kata lain mempertahankan nilai variabel proses agar sama dengan nilai acuan atau setidaknya nilai varibel proses tersebut berada di sekitar nilai acuan dalam batas-batas toleransi, tidak berbeda jauh dengan pustaka acuan. Hal ini adalah untuk kebutuhan operasi agar berada pada kondisi yang diinginkan.
VI. KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil praktikum ini adalah : 1. Pengendalian suatu sistem proses adalah untuk mempertahankan nilai varibel proses sama dengan nilai acuan, sesuai dengan yang diinginkan. 2. Unit/elemen proses pada proses pengendalian flow adalah pipa. 3. Unit/elemen pengukuran pada proses pengendalian flow adalah Flow Sensor Transmiter. 4. Unit/elemen kendali pada proses pengendalian flow adalah Flow Regulation Control. 5. Unit/elemen pengubah pada proses pengendalian flow adalah I/P transduser. 6. Unit/elemen kendali akhir pada proses pengendalian flow adalah Control Valve.
DAFTAR PUSTAKA Jumanda K, Ir. 2009. Jobsheet praktikum Pengendalian Proses modul Konfigurasi Pengendalian. Teknik Kimia Polban; Bandung. Pakpahan, S. 1988. Kontrol Otomatik Teori dan Penerapannya. Erlangga; Jakarta Heriyanto. 1999. Diktat kuliah Pengendalian Proses . Teknik Kimia Polban; Bandung. Harriot, Peter, Process Control, McGraw-Hill, New York, 1964. ISA, Standards and Practices for Instrumentation and Control; 11 th Edition, The Instrument Society of America, Research Triangle Park, 1992. Staff of Chemical Engineering, Practical Instrumentation and Control, McGraw-Hill, New York, 1980.
