Post on 01-Jul-2015
LAPORAN PRAKTIKUM
INSTRUMENTASI & PENGENDALIAN PROSES
PENGENDALIAN LEVEL CAIRAN
OLEH :
ANGGA SULUBARA
090307020
JURUSAN TEKNIK KIMIA
PROGRAM STUDI MIGAS
POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE
2011
LEMBAR TUGAS
Judul Praktikum : Pengendalian level cairan
Laboratorium : Komputasi dan Pengendalian Proses
Jurusan / Prodi : T. Kimia / Migas
Nama : Angga Sulubara
Kelas / Semester : 2 M /V ( LIMA )
NIM : 090307020
Anggota Kelompok VI :
Angga Sulubara
Nashru Imaruzi
Sugiharto
Uraian Tugas
1. Gunakan pengendali on-off untuk upper level 85% dan lower level 75%, gambarkan zona netral.
2. Tentukan karakteristik pengisian dan pengosongan tangki cairan, pengambilan data (f,Vs,t) baik pengosongan tangki maupun pengisian tangki serta gambarkan grafik masing masing.
3. Bandingkan hasil percobaan dengan perhitungan neraca massa total secara teoritis.
Buketrata, Maret 2011
Ka. Laboratorium Dosen Pembimbing
Ir. Syafruddin. MSi Ir. Syafruddin. MSi
NIP : 19650819 199802 1 001 NIP : 19650819 199802 1 001
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Praktikum : Pengendalian level cairan
Mata Kuliah : Praktek Instrumentasi dan Pengendalian Proses
Nama : Angga Sulubara
NIM : 090307020
Kelas / Semester : 2 M / V ( LIMA )
Nama Dosen Pembimbing : Ir. Syafruddin. MSi
NIP : 19650819 199802 1 001
Ka Laboratorium : Ir. Syafruddin. MSi
NIP : 19650819 199802 1 001
Tanggal Pengesahan :
Buketrata, Maret 2011
Ka. Laboratorium Dosen Pembimbing
Ir. Syafruddin. MSi Ir. Syafruddin. MSi
NIP : 19650819 199802 1 001 NIP : 19650819 199802 1 001
BAB I
PENDAHALUAN
1.1 Tujuan Percobaan
- Dapat mengetahui konsep-konsep dasar pengendalian level.
- Dapat mengetahui dan memahami unit-unit pengendalian level.
- Dapat mengendalikan suatu level ketinggian cairan.
- Dapat mengetahui dan memahami konfigurasi suatu pengendalian.
1.2 Alat – alat yang digunakan
- Seperangkat alat pengendali level CRL ( Control Regulation Level )
- Stopwatch
- Beaker glass
- Viknometer 50 ml
1.3 Bahan yang digunakan
- Air ( aquades )
- Udara
1.4 Prosedur Kerja
- Cek powersupply ke CRL dan PC, kabelnya dalam keadaan tidak tersambung
- Cek semua modul pada berada didalam rangkaiannya
- Masukkan air ke dalam tangki
- Hubungkan kabel controller CRL ke A/D – D/A card yang ada pada komputer
- Hubungkan ke kabel power pada controller CRL unit ke panel listrik, kemudian hidupkan
main swich pada panel controller CRL unit
- Buka katup udara dan atur tekanan sesuai dengan petunjuk pembimbing
- Hidupkann personal computer, buka program controller CRL
- Masukkan harga set point sesuai tugas
- Start dan amati proses kendali pada lagorminator.
BAB II
Tinjaun Pustaka
2.1 Pengendalian Level Cairan
2.1.1 Umum
Unit ini memungkinkan untuk menganalisis prilaku loop kontrol dimana kuantintas yang
dikontrol adalah level air didalam tangki. Prilaku kuantintas di kontrol dapat diikuti secara visual
hingga mahasiswa dapat memahami konsep – konsep dasar pegendalian dan peraturan teknik secara
intuitif.
Mahisiswa dapat memeriksa efek dari parameter kontrol yang berbeda terhadap kinerja rantai
kontrol dan stabilitas sistem.
2.12 Komposisi unit CRL terdiri dari ;
- Proses Rig dengan katup pneumatik dan peralatan listrik ( kode 916922 )
- Kontrol dan monotoring software CRS ( kode 916920 )
- Opsional mini reg Regulator Elektronik ( kode 916940 )
- Opsional MRRP pneumatik mengendalikan dan merekam modul ( kode 971704 )
- Opsional listrik kompressor dengan peredom ( kode 971227 )
The CRL unit E terdiri dari ;
- Proses rig dengan katup listrik dan peralatan listrik ( kode 916929 )
- Kontrol dan monotoring software CRS ( kode 917020 )
- Opsional listrik kompressor mini regulator elektronik ( kode 916940 )
2.1.3 Deskripsi
Pengendalian
Pengendalian laju alir fluida merupakan hal yang sangat penting dalam industri kimia maupun
perminyakan. Selain untuk kepentingan proses, pengendalian laju alir pada aliran bahan baku maupun
produk akan berkaitan langsung dengan dana yang mesti dikeluarkan oleh perusahaan.
Dalam laju alir, terdapat dua cara untuk mengendalikan laju alir di dalam pipa. Laju alir
dalam pipa dikendalikan secara langsung maupun tak langsung. Alat ukur laju alir secara umum
disebut flowmeter. Pengukuran secara langsung disebut positive displacement seperti pada flowmeter
jenis pistol, oval gear, mutating disk, dan rotary vane type. Sedangkan pengendalian tak langsung
adalah dengan memanfaatkan besaran yang berubah yang diukur, akan tetapi nilai besaran tersebut
dapat menunjukkan nilai dari laju alir serta alat ayng digunakannya.
Jenis – Jenis Variabel Proses dalam sistem pengendalian:
1. Proses Vaiable (PV) adalah besaran fisika atau kimia yang menunjukkan keadaan sistem proses
yang dikendalikan tetap atau terkendali.
2. Manipulated Variable (MV) adalah varible yang digunakan untuk melakukan koreksi atau
pengendalian PV (Proses Variable). Masukan dari suatu proses yang dapat diubah-ubah atau
dimanipulasi agar process variable besarnya sesuai dengan set point (sinyal yang diumpankan
pada suatu sistem kendali yang digunakan sebagai acuan untuk menentukan keluaran sistem
kontrol).
3. Set Point (SP) adalah nilai variabel yang diinginkan (nilai acuan) dari suatu proses. Suatu
kontroler akan selalu berusaha menyamakan variabel terkendali terhadap set point.
4. Gabungan (W) adalah variabel masukan yang mampu mempengaruhi nilai PV (Proses Variable)
tetapi tidak digunakan untuk mengendalikan suatu proses.
5. Variabel keluaran tidak dikendalikan adalah variabel yang menunjukkan keadaan sistem proses
tetapi tidak dikendalikan secara langsung.
Tipe-tipe Pengendalian
Sistem Pengendalian (Control System) adalah rangkaian operasi yang dilakukan konversi
material secara fisika dan kimia sehingga material yang dihasilkan memiliki keadaan yang lebih
bermanfaat. Peranan pengendalian proses pada dasarnya adalah suatu usaha untuk mencapai tujuan
proses agar berjalan sesuai dengan apa yang diinginkan.
Seluruh komponen yang terlihat dalam pengendalian proses disebut sistem pengendalian atau control
system. Tipe-tipe pengendalian antara lain:
1. Pengendalian On-Off
Pengendalian On-Off merupakan cara sederhana untuk mengimplementasikan kontrol otomatis
menggunakkan dua posisi akutator seperti kontroler dengan open position atau berdasarkan
terminoloi biasa On-Off position.
Sistem pengendalian dua posisi ialah sistem pengendalian yang mempunyai element koreksi
(error detector) memiliki dua tempat kedudukan, maksudnya element kendali akhir mempunyai
kedudukan pada kondisi ON dan OFF (buka atau tutup).
Pada pengendalian ini, sinyal keluaran dari kendali akan tetap pada harga maksimum atau
minimum.
2. Pengendalian Proporsional
Pengendalian proporsional merupakan cara termudah untuk mengimplementasikan pengontrol
kontinyu yaitu dengan memperhitungkan sinyal x (t) menjadi proporsional perbedaan (et)
sehingga:
X (t) = Kp. e(t)
Dimana :
Kp : koefisien
Sebagai ganti dari Kp adalah proporsional band, menjelaskan dengan hubungan Kp, biasanya
dari:
PB = 100 %
Kp
3. Pengendalian Proporsional Integral
Tentu saja pengendali proporsional e (t) tidak pernah bernilai nol jika kita mengharapkan x (t)
tidak sama dengan nol. Pengendalian dapat dirancang menjadi bentuk LP, sinyal akan menjadi
proporsional (to the discrepancy) dan nilai differensial.
X(t) = Kp. e(t) + K.I.Int (o,t,e(s)); T1 = 1
KI
Pengaruh penambahan integral adalah :
a. Memperlambat respon
b. Cenderung stabil
4. Pengendalian Proporsional Integral Diferensial (PID)
Aksi kontrol yang ketiga dapat ditambahkan untuk mempercepat respon, yaitu derivative action.
Meskipun respon cepat tetapi sistem menjadi peka terhadap noise/bising/turbulen, karena
derivative perubahan error persamaan yang ada dalam PID.
x (t) = Kp. e (t) + KI Int (0, t, e (v) + Kd. d(e(t))
Koefisien Kd seperti istilah koefisien integral juga diketahui sebagai waktu derivative atau waktu
kenaikan (advance)
Td = Kd
Proses Rig dan peralatan listrik
Tujuan dan proses ini adalah untuk mengontrol level air didalam tangki di hadapan gangguan
alira output. Level air yang diperoleh dengan suatu transduser tekanan, di ubah menjadi sinyal listrik
1-5 dan disediakan untuk peralatan listrik page 2 level air dikendalikan dengan menyusuaikan jumlah
air dimasukkan ke dalam tangki dengan pompa sentrifugal dalam CRL unit ini dilakukan melalui
katup listrik bermotor kontrol loop tertutup dapat dikatakan dengan cara yang berbeda ;
- Melalui perangkat lunak , dengan menggunakan program perangkat lunak CRS dan
pada berjalan pada personal komputer
- Melalui sistemproge tahan dimasukkan ke dalam tangki
- Melalui regulator elektronik opsional mini Reg
Tindakan kontrol adalah salah satu dari tipe PID ( Propesional Intergal Devaratif ) on off dan
dicapai dengan membandingkan sinyal. Sesuai dengan level aktual dengan sinyal set point dipilih
oleh pengguna.
Sebagai fungsi kontrol logika, regulator menghasilkan sinyal penggerak ( R ) yang berkerja
pada katup atau menggubah kuantintas air yang masuk tangki. Selain itu, personal komputer dapat
mengontrol gangguan aliran air yang meninggalkan tangki dengan menghasilkan sinyal ( ) yang
berkerja pada katup solenoid. Peralatan listrik termasuk kontrol untuk komponen listrik utama unit,
AD/DA konversi. Papan untuk antarmuka dengan personal computer melalui jalur RS 232, indikator
digital untuk menampilkan level air. CRS/L pengendalian dan software monotoring perangkat lunak
kontrol dan monotoring, berjalan di lingkungan HS Windows, memungkinkan untuk melakukan baik
PID atau on off kontrol jenis digital melalui perangkat lunak.
Parameter control dapat diatur secara independent dan secara relative sehingga dapat
karekteristik dari set point dan sinyal gangguan. Perangkat lunak ini memungkinkan untuk mengamati
proses secara teal time dengan menampilkan pada layar diagram dikendalikan kuantintas, sinyal
pelaksanaan , sinyal set point dan sinyal ganguan sebagai fungsi dari waktu. Diagram ini dapat dicetak
setiap saat. Sedangkan sampel sinyal dan parameter kontrol dapat disimpan dalam file, dalam format
ASCLL atau dicetak.
Konfigurasi Sistem Pengendali
1. Pengendali umpan maju
Logika kerjanya alat pengendali melakukan tindakan sebelum gangguan memberikan
akibat pada proses. Umumnya mempergunakan pengatur (controller) serta aktuator
kendali (control actuator) yang berguna untuk memperoleh respon sistem yang baik.
Sistem kendali ini keluarannya tidak diperhitungkan ulang oleh kontroler. Suatu keadaan
apakah plant benar-benar telah mencapai target seperti yang dikehendaki masukan atau
referensi, tidak dapat mempengaruhi kinerja kontroler.
Gambar 2.1 Sistem pengendalian umpan maju
2. Pengendali umpan balik
Logika kerjanya alat pengendali melakukan tindakan setelah gangguan memberikan
akibat pada proses. sistem kendali ini memanfaatkan variabel yang sebanding dengan
selisih respon yang terjadi terhadap respon yang diinginkan.
Gambar 2.1 Sistem pengendalian umpan balik
3. Pengendali Interensial
Yaitu jenis pengendali yang menggunakan hasil pengukuran sekunder untuk mengatur
peubah pengendalinya, misalnya untuk kasus pengaturan level. Hasil pengukuran yang
dikontrol adalah aliran masuk dan keluar.
BAB III
DATA PENGAMATAN DAN PEGELOLAHAN DATA
3.1 Data Pengamatan
3.1.1 Tabel
pada zona
netralNo Percobaan
Waktu ( s )
On ( 75 ) Off ( 85 )
1 1 7,46 7,47
2 2 7,87 7,53
3 3 7,45 7,95
4 4 7,63 7,35
5 5 7,59 7,10
6 6 7,58 7,50
7 7 7,51 7,57
8 8 7,47 7,48
9 9 7,33 7,35
10 10 7,17 7,05
Rata-rata 7,51 7,44
Zona netral
Keluaran
Daerah netral
( - ) ( + )
75 85
3.1.2 Tabel percobaan pengisian tangki
No h ( % )
Waktu ( s )
Rata-rata
Waktu
akumulasi1 2 3
1 0 0 0 0 0 0
2 5 2,64 3,30 3,44 3,13 3,13
3 10 2,17 1,91 2,81 2,29 5,42
4 15 3,06 2,73 3,10 2,96 8,38
5 20 5,56 3,55 4,34 4,48 12,86
6 25 3,23 3,52 3,37 3,37 16,23
7 30 3,07 3,08 3,01 3,05 19,28
8 35 3,40 3,82 3,73 3,67 22,95
9 40 3,16 3,42 3,21 3,61 26,56
10 45 4,31 3,65 4,24 4,07 30,63
11 50 3,81 3,60 3,72 3,71 34,34
12 55 3,66 4,11 4,03 3,93 38,27
13 60 3,88 4,58 4,76 4,41 42,68
14 65 4,01 4,15 4,07 4,08 46,76
15 70 3,88 4,08 3,92 3,96 50,72
16 75 3,77 4,05 3,84 3,88 54,6
17 80 4,28 4,06 4,18 4,17 58,77
18 85 2,56 4,10 2,92 3,19 61,96
Gambar grafik high vs waktu akumulasi pada pengisian tangki
0 10 20 30 40 50 60 700
10
20
30
40
50
60
70
80
90
R² = 0.997702384918364
high vs waktu akumulasi
waktu akumulasi (s)
high (%)
3.1.3 Tabel Pengosongan Tangki
0 10 20 30 40 50 60 70 800
10
20
30
40
50
60
70
80
90
R² = 0.991317517348143
high vs waktu akumulasi
waktu akumulasi (s)
high (%)
3.2. Pengolahan Data
1. Menghitung berat jenis air
ρ=berat piknoisi−berat pikno kosongV piknometer
¿90,22 gr−41,20 gr
50 ml=0,98 gr ⁄ ml
2. Menghitung volume silinder
Dik : Diameter silinder = 14 cm
Tinggi silinder = 42,5 cm
Dit : V silinder
Jawab : V=π r2 . t
= 3,14 cm . 7 cm 2 . 42,5 cm
¿ 6539,05 cm 3
3. Menghitung F.i x F.o
Fi :Vt=6539,05 cm3
61,96 dt=105,54 cm3/dt
Fo :Vt=6539,05 cm3
73,43 dt=89,05 cm3/dt
4. Menghitung input – output
a. Pengisian tangki
d (ρV )dt
= ρi . Fi
d ( 0,98 gr /ml . 6539,05 cm3 )
d . t=0.98gr /ml .105,54 cm3/dt
6408,27 grt
=103,43 gr /dt
103,43 gr /dt . t=6408 ,27 gr
t= 6408,27 gr103,43 gr /dt
t = 61,96 detik
b. Pengosongan tangki
d (ρV )dt
=Fo . ρ
d (0,98 gr /ml . 6539,05 cm3)
d .t=89,05 cm3/dt . 0,98 gr /ml
6408,27 gr
t=87,27 gr /dt
87,27 gr /dt .t=6408,27 gr
t=6408,27 gr87,27 gr /dt
t = 73,43 detik.
BAB IV
Pembahasan dan Kesimpulan
4.1 Pembahasan
Pada praktikum kali ini, kami melakukan praktikum Pengendalian Level Cairan
pengendalian tipe ON-OFF untuk penentuan waktu pengisian dan pengosongan tangki dengan
menggunakan aquades sebagai bahan.
Pertama-tama kami kami melakukan percobaan untuk mendapatkan nilai rata-rata titik
netral pada pengendalian tipe ON-OFF. Dimana kami melakukan 10 kali pengambilan data
dan memperoleh nilai waktu titik netral antara 7,51 dan 7,44 detik.
Selanjutnya kami melakukan percobaan pengisian tangki, dari data hasil percobaan
tersebut kami memperoleh waktu pengisian tangki 61,96 detik, hal ini sesuai dengan
perhitungan menggunakan persamaan neraca massa.
Kemudian kami melakukan percobaan pengosongan tangki dan memperoleh waktu
pengosongan tangki 73.43 detik. Hal ini juga sesuai dangan perhitungan menggunakan
persamaan neraca massa.
Dapat kita lihat jika waktu akumulasi pengisian tangki lebih cepat dibandingkan
pengosongan tangki. Hal ini dikarenakan perbedaan tekanant, dimana pada pengisian tangki
yang menggunakan pompa tekanannya lebih besar dibandingkan pada pengosongan tangki
yang tidak menggunakan pompa.
1.2 Kesimpulan
Setelah melakukan praktikum pengendalian level tipe pengendalian ON-OFF, dapat disimpulkan:
1. Nilai rata rata titik netral 75% - 85% pengendalian ON-OFF adalah 7,51 – 7,44 detik.2. Hasil percobaan dan perhitungan waktu pengisian tangki yaitu 61,96 detik
3. Hasil percobaan dan perhitungan waktu pengosongan tangki yaitu 73,43 detik
DAFTAR PUSTAKA
Anonimous,http://majarimagazine.com/2008/02/pengendalian proses 1/
Saputra,yusuf.http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/1347/1/kimia-
yusuf3.pdf
Anonimous http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/1347