Peralatan dan Pengendalian Proses
Sheldina Cahya Aulia
2314030003
Teguh Satrya Witaryanto
2314030005
Natya Kartika Kirana
2314030055
Tugas Minggu 1 – –
–
–
–
Rangkuman Capaian Mata Kuliah Mampu mendemonstrasikan penggunaan P&ID dan sistem pengendaliannya pada suatu teknologi proses – Mampu mendemonstrasikan lup pengendalian variable-variabel pada berbagai macam alat pemrosesan. – Mampu mendemonstrasikan integrasi peralatan (komponen-komponen) pengendalian dalam suatu sistem pengendalian proses untuk mengevaluasi dan mengatur perubahan-perubahan kondisi dalam proses Mampu menjelaskan prinsip-prinsip pengendalian proses dan peralatan instrumentasinya serta aplikasi di industri kimia. – Mampu menjelaskan konsep dasar dan kepentingan pengendalian proses – Mampu menjelaskan kepentingan instrumentasi dan pengukuran – Mampu menjelaskan prinsip-prinsip sistem pengendalian – Mampu menjelaskan teknologi pengendalian – Mampu membedakan mode aktivitas pengendalian otomatis Mampu memahami dasar-dasar process engineering seperti blok diagram proses (Process Block Diagrams_PBD), diagram alir proses (Process Flow Diagrams_PFD), diagram perpipaan & instrumentasi (Piping & Instrumentation Diagrams_P&ID) – Mampu menjelaskan simbol-simbol instrumentasi dan standar ISA Mampu menjelaskan diagram perpipaan & instrumentasi (Piping & Instrumentation Diagrams_P&ID) dan menganalisa proses dan parameter-parameter pada P&ID untuk kebutuhan pengendalian proses.
Definisi dari Pengendalian Proses
– Dalam industri proses modern terdapat peralatan proses yang bekerja pada suhu dan tekanan ekstrem. Rangkaian peralatan sudah sedemikian kompleks. Sementara kondisi proses bersifat dinamik. Dari waktu ke waktu dapat berubah-ubah. Perubahan sedikit pada kondisi proses bisa berakibat fatal. Inilah yang menjadi alasan mengapa diperlukan suatu sistem pengendalian. Proses dalam kata pengendalian proses dan industri proses menunjuk pada “cara perubahan” materi atau energi untuk memperoleh produk akhir. – Sistem pengendalian atau sistem kontrol adalah susunan beberapa komponen yang terangkai membentuk aksi pengendalian. Sistem pengendalian yang diterapkan dalam teknologi proses disebut sistem pengendalian proses. Dalam bidang ini, pengendalian proses diterapkan pada reaktor, penukar panas (heat exchanger), kolom pemisahan(misalnya distilasi, absorpsi, ekstraksi), tangki penampung cairan, aliran fluida, dan masih banyak lagi. – Pengendalian proses adalah “cara memperoleh” keadaan proses agar sesuai dengan yang diinginkan
Kepentingan Pengendalian Proses
– Peranan pengendalian proses dalam pabrik kimia mecakup tiga kelompok yaitu keamanan (safety), kehandalan operasi (operability), dan keuntungan eknomi (profitability). Keamanan (safety) Dalam kelompok ini, keamanan meliputi: keselamatan manusia, perlindungan peralatan, dan perlindungan lingkungan. a. Keselamatan Manusia Sistem pengendalian bertugas menjaga keselamatan kerja. Beberapa sistem proses di pabrik memiliki kondisi operasi yang berbahaya bagi keselamatan manusia. Kondisi operasi pada suhu dan tekanan tinggi dengan bahan kimia berbahaya sangat berpotensi menimbulkan kecelakaan. Perlengkapan sistem alarm dan safety valve dapat memperkecil kemungkinan kecelakaan akibat kondisi ekstrem terlampaui.
b. Perlindungan Peralatan
– Sistem pengendalian bertugas mempertahankan batas aman operasi. Peralatan industri biasanya mahal dan sulit diperoleh. Jika terjadi kondisi darurat, sistem dapat melakukan penghentian (automatic shutdown) dan penguncian darurat (automatic emergency interlock) sehingga kegagalan satu peralatan tidak menjalar ke peralatan lain. Sistem ini selain melindungi peralatan juga melindungi manusia dari kecelakaan.
c. Perlindungan Lingkungan
– Sistem pengendalian bertugas mempertahankan batas aman pencemaran. Proses industri dapat menghasilkan bahan berbahaya bagi lingkungan. Kebocoran gas, cairan, atau padatan beracun dan yang merusak lingkungan perlu dihindari. Gas-gas yang berbahaya dan mudah terbakar disalurkan ke menara pembakar (flare). Jika menara pembakar tidak mampu menangani, gas terpaksa dibuang ke atmosfer melalui pressure safety valve untuk menghindari kondisi ekstrem yang membahayakan peralatan dan manusia.
2. Kehandalan Operasi (operability)
– Kehandalan operasi meliputi ketahanan terhadap gangguan produktivitas dan kualitas produk. Sistem pengendalian proses harus mampu menekan pengaruh gangguan sehingga dapat mempertahankan kondisi operasi yang mantap (steady operation) dalam batas operasional (operational constraint). Dengan perkataan lain, pengendalian proses mampu memperkecil keragaman kualitas dan produktivitas. Kualitas dan produktivitas sesuai spesifikasi dengan tingkat keragaman (variability) sekecil mungkin.
3. Keuntungan Ekonomi (profitability) – Keuntungan ekonomi menjadi tujuan akhir dari proses produksi. Proses yang tidak aman dengan kondisi operasi tidak optimal, akan memperkecil keuntungan. Oleh sebab itu sistem pengendalian bertujuan menghasilkan kondisi operasi optimum. Ini mengandung arti kuantitas dan kualitas produk utama (yield) maksimum dengan biaya produksi minimum. Kuantitas dan kualitas (atau spesifikasi) produk ditetapkan oleh permintaan pasar. Jika terjadi penyimpangan dari spesifikasi akan menurunkan nilai jual produk. Misalnya, spesifikasi produk dengan batas maksimum pengotor, maksimum viskositas, minimum ketebalan, minimum konsentrasi, dsb. Pengendalian proses bekerja untuk menghasilkan kualitas produk sedekat mungkin dengan batas spesifikasi agar keuntungan maksimum. Pada proses tanpa pengendalian keragaman produk lebih besar. Sehingga rata-rata kualitas produk lebih jauh dari spesifikasi agar tidak ada produk yang keluar batas. Sebaliknya dengan pengendalian proses yang baik, produk lebih seragam, sehingga rata-rata kualitas produk bisa lebih dekat dengan batas spesifikasi.
– –
– –
Thermocouple Termokopel (Thermocouple) adalah jenis sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermoelectric”. Efek Thermo-electric pada Termokopel ini ditemukan oleh seorang fisikawan Estonia bernama Thomas Johann Seebeck pada Tahun 1821, dimana sebuah logam konduktor yang diberi perbedaan panas secara gradient akan menghasilkan tegangan listrik. Perbedaan Tegangan listrik diantara dua persimpangan (junction) ini dinamakan dengan Efek “Seeback”. Termokopel merupakan salah satu jenis sensor suhu yang paling populer dan sering digunakan dalam berbagai rangkaian ataupun peralatan listrik dan Elektronika yang berkaitan dengan Suhu (Temperature). Beberapa kelebihan Termokopel yang membuatnya menjadi populer adalah responnya yang cepat terhadap perubahaan suhu dan juga rentang suhu operasionalnya yang luas yaitu berkisar diantara -200˚C hingga 2000˚C. Selain respon yang cepat dan rentang suhu yang luas, Termokopel juga tahan terhadap goncangan/getaran dan mudah digunakan. Prinsip Kerja Thermocouple Prinsip kerja Termokopel cukup mudah dan sederhana. Pada dasarnya Termokopel hanya terdiri dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya. Satu jenis logam konduktor yang terdapat pada Termokopel akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan (tetap) sedangkan yang satunya lagi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas.
Instrumentasi pengukuran Moisture Content pada Unit Coal Mill Pabrik Semen Indonesia, Tuban
Prinsip Kerja Alat Termogravimetri. – Cara seperti ini dilakukan dengan cara dua teknik utama yaitu pemanasan serta penimbangan. Selisih berat sebelum pemanasan serta setelah pemanasan adalah nilai kandungan air yang ditentukan tersebut. Konduktometri.
– Konduktometri ialah salah satu teknik pengukuran kadar air dengan cara teknik elektrik, di mana pengukuran didasarkan kepada konduktivitas maupun hantaran listrik. Kadar air akan berbanding linear terhadap kapasitas listrik yang diukur. Hantaran listrik tersebut akan ditangkap oleh alat yang dinamakan detektor.
Fungsi – Moisture meter merupakan instrument yang digunakan untuk mengetahui kelembaban kadar air pada suatu zat. Pada kasus di Pabrik semen indonesia, tuban digunakan untuk mengidentifikasi peringkat dari batu bara yang akan digunakan sebagai bahan bakar
Material dan Karakteristik – Material moisture meter yang digunakan pada coal mill adalah pada bagian bagian atas diindungi dengan piringan/plate yang terbuat dari alloy (40 x 13) stainless steel dengan tahanan yang tinggi terhadap abrasif dengan range temperatur sebesar -40oC-150oC
Spesifikasi Alat
Alat uji Moisture Content Manual Alat Ukur Kelembaban Udara Manual Higrometer 1.Pengertian Higrometer Dan Tingkat Ketelitiannya Hygrometer adalah alat untuk mengukur kelembapan udara. Biasanya ditempatkan di dalam box penyimpanan barang yang memerlukan kelembapan yang terjaga seperti drybox penyimpanan kamera. Keadaan ini akan mencegah pertumbuhan jamur yang menjadimusuh pada peralatan tersebut.Higrometer merupakan instrumen yang digunakan untuk mengukur relatif kelembaban .Bentuk sederhana hygrometer adalah khusus dikenal sebagai psychrometer dan terdiri daridua termometer , salah satunya termasuk umbi kering dan salah satu yang termasukbohlam yang disimpan basah untuk mengukur suhu basah-bola lampu .Higrometer adalah sejenisalatuntuk mengukur tingkatkelembapanpada suatu tempat.
Prinsip Kerja –
Prinsip Kerja Hygrometer
–
mempunyai prinsip kerja yaitu dengan menggunakan dua thermometer.Thermometer pertama dipergunakan untuk mengukur suhu udara biasa dan yang keduauntuk mengukur suhu udara jenuh/lembab (bagian bawah thermometer diliputi kain/kapasyang basah). Thermometer Bola Kering: tabung air raksa dibiarkan kering sehingga akan mengukur suhu udara sebenarnya.Thermometer Bola Basah: tabung air raksa dibasahi agar suhu yang terukur adalah suhusaturasi/ titik jenuh, yaitu; suhu yang diperlukan agar uap air dapat berkondensasi.Hal-hal yang sangat mempengaruhi ketelitian pengukuran kelembaban denganmempergunakan Psychrometer ialah :
–
Sifat peka, teliti dan cara membaca thermometer-thermometer
–
Kecepatan udara melalui Thermometer bola
–
Ukuran, bentuk, bahan dan cara membasahi
–
Letak bola kering atau bola basah5. Suhu dan murninya air yang dipakai untuk membasahi kain
Fungsi – 3. Fungsi Hygrometer dan Cara Penggunaannya –
Hygrometer digunakan untuk mengukur kelembaban udara relative (RH).Proses PengukuranHigrometer terdapat dua skala, yang satu menunjukkan kelembaban yang satumenunjukkan temperatur. Cara penggunaannya dengan meletakkan di tempat yang akandiukur kelembabannya, kemudian tunggu dan bacalah skalanya. skala kelembabanbiasanya ditandai dengan huruf h dan kalau suhu dengan derajat celcius. Ada bentuk higrometer lama yakni berbentuk bundar atau berupa termometer yangdipasang didinding. Cara membacanya juga sama, bisa dilihat pada raksanya ditermometer satu yang untuk mengukur kelembaban dan satu lagi yang mengukur suhu.yang bundar ya dibaca skalanya.Perlu diperhatikan pada saat pengukuran dengan hygrometer selama pembacaanharuslah diberi aliran udara yang berhembus kearah alat tersebut, ini dapat dilakukandengan mengipasi alat tersebut dengan secarik kertas atau kipas. Sedangkan pada slink, alatnya harus diputar.
Gauge Valve (Sheldina C.A 2314030003) – Valve (Katup) adalah sebuah perangkat yang mengatur, mengarahkan atau mengontrol aliran dari suatu cairan (gas, cairan, padatan terfluidisasi) dengan membuka, menutup, atau menutup sebagian dari jalan alirannya. – Valve (katup) dalam kehidupan sehari-hari, paling nyata adalah pada pipa air, seperti keran untuk air. Contoh akrab lainnya termasuk katup kontrol gas di kompor, katup kecil yang dipasang di kamar mandi dan masih banyak lagi. – Katup memainkan peran penting dalam aplikasi industri mulai dari transportasi air minum juga untuk mengontrol pengapian di mesin roket. – Valve (Katup) dapat dioperasikan secara manual, baik oleh pegangan , tuas pedal dan lain-lain. Selain dapat dioperasikan secara manual katup juga dapat dioperasikan secara otomatis dengan menggunakan prinsip perubahan aliran tekanan, suhu dll. Perubahan ini dapat mempengaruhi diafragma, pegas atau piston yang pada gilirannya mengaktifkan katup secara otomatis.
■ konstruksi baja stainless
■ Nonrotating bola-tip dan plug-tip desain batang ■ Roddable (plug-tip desain) ■ Tertinggal tubuh ekstensi yang tersedia untuk isolasi izin
■ 1/2 dan 3/4 di male untuk 1/2 di NPT koneksi end female ■ 1/2 di female port ukuran standar ■ Jadwal 160 pipa dinding atau lebih berat dari katup inlet pas untuk kekuatan
■ Bonnet standar piring kunci
Gambar Gauge Valve
Spesifikasi Gauge Valve
– Pengujian: Setiap katup gauge pabrik diuji dengan nitrogen pada 1000 psig (69 bar). Kursi memiliki kebocoran maksimum tingkat 0,1 std cm3 / min. pengujian shell dilakukan untuk persyaratan tidak ada kebocoran terdeteksi dengan kebocoran cairan detektor – Cara kerja dari gauge valve ini sama dengan needle valve. Ketika menggunakan valve jenis ini, valve cukup dibuka satu atau duaputaran saja. Karena dengan satu atau dua putaran sudah cukup untuk membuat fluida mengalir. Cara kerja valve ini adalah dengan memutar handle, putaran inikemudian akan menekan needle (berbentuk kerucut). Needle berbentuk kerucut iniyang akan menutup outlet port. Saat valve menutup sempurna, laju aliran menjadi terhenti. Laju aliran fluida dapat dikontrol dengan cara mengatur jumlah putaran sesuai kebutuhan. –
Dimensi Gauge Valve
Needle Valve (Teguh Satrya W. 2314030005) – Definisi – Needle Valve (Valve Jarum). Needle Valve adalah berdasarkan atas Globe Valve, yang mempertajam Needle seperti plugs, fitting dengan ketelitian di seat mereka. Needle Valve didasarkan pada Globe Valve. Konstruksi bahan biasanya perunggu, stainless steel, kuningan dan campuran-campuran lainnya. Ujungnya biasanya dimasukkan benang kedalam lubang jarum.
Fungsi – Fungsi
– Pada dasarnya, jenis ini digunakan pada instrument, gage dan meter line service. Valve ini dapat digunakan untuk keperluan proses throttling karena sangat akurat, serta dapat juga digunakan pada tekanan tinggi dan temperatur tinggi.Needle valve kebanyakan digunakan untuk mengontrol sistem/instrument atau me-release laju aliran fluida. Valve jenis ini mampu menahan tekanan hingga 10000 psi.
Cara Kerja – Cara Kerja
– Ketika menggunakan valve jenis ini, valve cukup dibuka satu atau duaputaran saja. Karena dengan satu atau dua putaran sudah cukup untuk membuat fluida mengalir. Cara kerja valve ini adalah dengan memutar handle, putaran inikemudian akan menekan needle (berbentuk kerucut). Needle berbentuk kerucut iniyang akan menutup outlet port. Saat valve menutup sempurna, laju aliran menjadi terhenti. Laju aliran fluida dapat dikontrol dengan cara mengatur jumlah putaran sesuai kebutuhan.
Gambar Needle Valve
Jenis jenis valve
29
Contoh Pengendalian pada furnace
– Alternatif konfigurasi furnace control Flue Gas
FURNACE
Udara
TC
Bahan Bakar
P3_Peralatan Pengendalian Proses
FUNGSI PENGENDALIAN: Temperatur cascade keluar dari furnace Variabel yang dikendalikan: Temperatur aliran utama keluar Variabel manipulasi: Kecepatan aliran bahan bakar yang masuk Variabel gangguan: Kecepatan aliran utama yang masuk Kecepatan aliran udara
30
Alternatif konfigurasi furnace control FUNGSI PENGENDALIAN:
– Casecade
untuk mengendalikan temperatur yang akan keluar dari furnace dan mengatur flowrate bahan bakar yang masuk
Flue Gas
FURNACE
TC
Udara FC
Bahan Bakar P3_Peralatan Pengendalian Proses
Variabel yang dikendalikan: Tempertatur aliran utama keluar dari furnace Flowrate Bahan bakar yang masuk Variabel manipulasi: kecepatan alir Bahan bakar masuk Furnace Variabel gangguan: Kecepatan Alir Udara masuk Kecepatan aliran utama masuk
31
Alternatif konfigurasi furnace control NOx C
Flue Gas
FURNACE
TC
Udara FC
Bahan Bakar P3_Peralatan Pengendalian Proses
FUNGSI PENGENDALIAN: mengendalikan gas NOx dan C pada flue gas, mengendalikan temperatur yang akan keluar dari furnace dan mengatur flowrate bahan bakar yang masuk Variabel yang dikendalikan: 1. suhu aliran utama keluar 2. aliran bahan bakar masuk 3. Kualitas gas buang Variabel manipulasi: 1. suhu aliran utama keluar 2. aliran bahan bakar masuk 3. Kualitas gas buang Variabel gangguan: 1. Kecepatan aliran utama
32
Contoh Pengendalian pada kolom destilasi
– Alternatif konfigurasi reflux control
Condensor
Condensor
reflux Top product
reflux Top product
33
Alternatif konfigurasi reflux control
Condensor
reflux
FUNGSI PENGENDALIAN: MENGENDALIKAN KETINGGIAN AKUMULATOR & KECEPATAN ALIR REFLUX Variabel yang dikendalikan: 1. Level fluida pada accumulator 2. Flow pada reflux Variabel manipulasi: 1. Kec alir top prod unt 1 2. Kec alir Reflux unt 2 Variabel gangguan: 1. Kec alir utama keluar kondensor 2. Kec alir pendingin masuk /& keluar Top kondensor product
34
Alternatif konfigurasi reflux control
FUNGSI PENGENDALIAN: LC, KEC REFLUX, & KEC TOP PRODUCT Condensor Variabel yang dikendalikan: 1.Level control accumulator 2.Flowrate reflux 3.Flowrate top product 4.Temperatur kolom distilasi Variabel manipulasi: 1. Kec alir top prod unit 1&2. 2. Kec alir reflux unit 3&4 Variabel gangguan: 1. Kec aliran utama keluar kondensor 2. Kec alir pendingin masuk /& keluar kondensor
reflux Top product
35
Alternatif konfigurasi reflux control (pressure compensated temperature control )
– Apabila overhead pressure tidak bisa dijaga konstan, agar pemisahan tetap berlangsung dengan baik, bisa juga digunakan pressure compensated temperature control FUNGSI PENGENDALIAN: Condensor Variabel yang dikendalikan: 1. LC 2. FC-1 . 3. TC 4. FC-2 5. Relay (TY) Variabel manipulasi: 1. Kec alir top produk unt 1& 2 2. Kec alir reflux un 3,4 & 5 Variabel gangguan: 1. Kec aliran utama keluar kondensor 2. Kec alir pendingin masuk /& keluar kondensor
reflux Top product
36
P3_Peralatan Pengendalian Proses
