2A_IshnaNF_Laporan_Konfigurasi_Suhu_dan_Level.pdf

LABORATORIUM PENGENDALIAN PROSES

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL : Konfigurasi Pengendalian Suhu dan Level

PEMBIMBING : Ir. Umar Khayam, M

Oleh :

Kelompok : IV

Nama : Ishna Nur Fathonah NIM.131411014

Kelas : 2A

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

Tanggal Praktikum : 03 Juni 2015

Tanggal Penyerahan : Juni 2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat rahmatnya kami

kelompok 4 dapat menyelesaikan laporan praktikum Konfigurasi Pengendalian Suhu dan Level.

Laporan praktikum ini disusun berdasarkan hasil pengamatan mengenai alat pengendali

suhu dan level di Laboratorium Pengendalian Proses dan Laboratorium Pilot Plant serta dari

study literatur mengenai pengendali suhu dan level.

Tak lupa kami ucapkan terimakasih kepada Bapak Umar Khayam sebagai dosen

pembimbing praktikum Konfigurasi Pengendali Suhu dan Level dan rekan-rekan yang telah

membantu dalam penyusunan laporan praktikum ini.

Laporan ini masih sangat jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu kritik dan saran masih

kami harapkan untuk penyempurnaan laporan ini.

Bandung, 16 Juni 2015

Praktikan

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .. i

DAFTAR ISI .

DAFTAR TABEL .

DAFTAR GAMBAR

ii

iii

iv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

1.2 Tujuan .

1

1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Konfigurasi Pengendalian ...

2

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan ...

3.2 Prosedur Percobaan ....

4

4

BAB IV DATA DAN HASIL PENGAMATAN

4.1 Konfigurasi Pengendalian Suhu di Lab.Pilot Plant ....

4.2 Konfigurasi Pengendalian Level di Lab.Pengendalian Proses ...

4.3 Konfigurasi Pengendalian Suhu di Lab.Pengendalian Proses

5

11

15

BAB V PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

5.1 Pembahasan ....

5.2 Kesimpulan .

19

19

DAFTAR PUSTAKA ...

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Tabulasi Peralatan Pengendalian Suhu Proses Destilasi di Lab.Pilot Plant . 7

Tabel 4.2. Tabulasi Unit Konfigurasi Pengendalian Suhu secara Keseluruhan di Lab.Pilot

Plant

10

Tabel 4.3. Tabulasi Unit Konfigurasi Pengendalian Level secara Keseluruhan di

Lab.Pengendalian Proses ..

12

Tabel 4.4.Tabulasi Unit Konfigurasi Pengendalian Suhu secara Keseluruhan di

Lab.Pengendalian Proses ...

16

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Blok Pengandalian Umpan Balik Direct Acting 3

Gambar 4.1 Rangkaian Proses Destilasi di Lab.Pilot Plant .. 5

Gambar 4.2 Konfigurasi Pengendalian Suhu di Proses Destilasi . 6

Gambar 4.3 Diagram Alir Pengendalian Suhu pada Proses Destilasi di Lab.Pilot Plant .. 9

Gambar 4.4. Peralatan Pengendalian Level .. 11

Gambar 4.4. Peralatan Pengendalian Level .. 11

Gambar 4.6. Diagram Pengendalian Proses . 13

Gambar 4.7. Konfigurasi Pengendalian Level yang berada di Lab. Pengendalian Proses ....... 14

Gambar 4.8. Rangkaian Plant Plat Heat Exchanger di Lab. Pengendalian Proses .. 15

Gambar 4.9. Diagram Pengendalian Proses .. 17

Gambar 4.10. Konfigurasi Pengendalian Suhu yang berada di Lab. Pengendalian Proses ......

18

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengendalian proses merupakan bagian tak terpisahkan dalam ilmu teknik kimia. Dalam industri

kimia pengendalian proses diperlukan untuk menjaga agar proses berlangsung sesuai dengan

keadaan yang dikehendaki. Unit-unit yang dibahas secara teori dan unit yang terpasang pada

peralatan biasanya memiliki kerumitan yang berbeda. Pengetahuan tentang unit-unit yang ada

pada pengendalian proses, baik secara teoritis maupun pada alat diperlukan. Pengetahuan ini

menyangkut identifikasi, fungsinya, serta variabel-variabel atau sinyal-sinyal yang terkait dengan

masing-masing unit.

1.2 Tujuan

1) Melakukan identifikasi unit-unit/elemen-elemen pengendalian proses

2) Menjelaskan jenis alat beserta fungsinya pada setiap unit/elemen pengendalian proses

3) Melakukan identifikasi variable-variabel/sinyal-sinyal pengendalian proses dan media

transmisinya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Konfigurasi Pengendalian

Sistem proses adalah rangkaian oprasi yamg melakukan konversi material secara fisika-

kimia sehingga material yang dihasilkan memiliki keadaan yang lebih bermanfaat. Keadaan itu

dapat berupa besaran fisik atau kimia, seperti suhu (T), tekanan (P), laju alir (F), tinggi

permukaan cairan (L), komposisi, pH dan lain sebaginya. Peranan pengendali proses pada

dasarnya adalah usaha untuk mencapai tujuan proses agar berjalan sesuai dengan yang

diinginkan.

Jenis-jenis variabel yang berperan dalam sistem pengendalian adalah:

1. Process Variable (PV) adalah besaran fisik atau kimia yang menunjukan keadaan sistem

proses yang dikendalikan agar nilainya tetap atau berubah mengikuti alur tertentu (variabel

terkendali).

2. Manipulited Variable (MV) adalah variabel yang digunakan untuk melakukan koreksi atau

mengendalikan PV (variabel pengendali).

3. Set Point (SP) adalah nilai variabel proses yang diinginkan (nilai acuan).

4. Gangguan (W) adalah variabel masukan yang dapat mempengaruhi nilai PV tetapi tidak

digunakan untuk mengendalikan.

5. Variabel keluaran tak terkendali adalah variabel yang menunjukan keadaan sistem proses

tetap tidak dikendalikan secara langsung.

Pengendali proses adalah bagian dari pengendali automatik yang diterapkan dibidang

teknologi proses untuk menjaga kondisi proses agar sesuai dengan yang diinginkan. Seluruh

komponen yang terlibat dalam pengendalian proses disebut sistem pengendalian atau sistem

kontrol. Langkah-langkah penendalian proses adalh sebagai berikut :

1. Mengukur, artinya mengamati nilai variabel terukur.

2. Membandingkan, artinya hasil pengukuran atau pengamatan variabel proses (nilai terukur)

dibandingkan dengan noilai acuan (set point).

3. Mengevaluasi, artinya perbedaan antara nilai terukur dengan nilai acuan dievaluasi untuk

menentukan langkah atau cara melakukan koreksi atas kesalahan itu.

4. Mengoreksi, artinya tahap ini bertugas melakukan koreksi variabel proses, agar perbedaan

dengan variabel terukur dan nilai acuan tidak ada atau sekecil mungkin.

Gambar 2.1 Diagram Blok Pengandalian Umpan Balik Direct Acting

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

Pada praktikum kali ini menggunakan peralatan yang ada pada laboratorium pengendalian proses

untuk konfigurasi suhu dan level dan pilot plant untuk konfigurasi suhu.

3.2 Prosedur Percobaan

1) Menentukan peralatan yang terdapat sistem pengendalian proses yang akan diidentifikasi

2) Menfidentifikasi untuk semua unit/elemen serta variable/sinyal dalam peralatan tersebut

3) Menelusuri sinyal-sinyal yang menghubungkan antar unit/elemen

4) Mengukur dan mencatat semua spesifikasi alat dan semua data dalam peralatan.

BAB IV

DATA DAN HASIL PENGAMATAN

4.1 Konfigurasi Pengendalian Suhu di Lab.Pilot Plant

Gambar 4.1 Rangkaian Proses Destilasi di Lab.Pilot Plant

Gambar 4.2 Konfigurasi Pengendalian Suhu di Proses Destilasi

Keterangan

V1 (Condenser Cooling Water)

FI 4 (Condensor Cooling Water)

F5 (Condensor Cooling Water Flow observer)

TR 1 (Condensor Water Supply Temperature)

TI 22 (Condensor Outlet Distilate Tempature)

TIA 21 (Condensor Vent High Alarm)

TRC 3 (Condensor Water Outlet)

Tabel 4.1 Tabulasi Peralatan Pengendalian Suhu Proses Destilasi di Lab.Pilot Plant

Simbol Fungsi Deskripsi Tipe Material Keterangan

V 1

Untuk mengatur laju alir air

pendingin yang masuk ke

kondensor

Condensor

Cooling

Water

H77159-

A10 GG 25

Pneumatic

Control

FI 4

Untuk mengukur laju alir air


kondensor

Condensor

Cooling

Water

Rotameter Stainless

Steel

Local

Indication

F5

Untuk mengatur laju alir air

pendingin secara otomatis karena

dihubungkan dengan laju steam

yang masuk ke FFE

Condensor

Cooling

Water Flow

Observer

A 3 U Stainless

Steel

Switching of

Valve V3

TR 1

Untuk mengukur temperatur air


kondensor

Condensor

Water

Supply

Temperature

7HC108-

10A11

Stainless

Steel -

TI 22

Untuk mengukur temperatur

distilat yang keluar dari

kondensor

Condensor

Outlet

Distillate

Mercury DURAN

Glases

Local

Indication

TIA 21

Untuk mengukukur temperatur

pada kondensor dimana jika

suhunya terlalu tinggi maka

alarm akan menyala

Condensor

Vent High

Alarm

Mercury DURAN

Glases

Local

Indication

TRC 3

Untuk mengukur suhu air

pendingin yang keluar dari

kondensor

Condensor

Water

Outlet

7HC108-

10A11

Stainless

Steel

Control of

Cooling

Water

Gambar 4.3 Diagram Alir Pengendalian Suhu pada Proses Destilasi di Lab.Pilot Plant

Setpoint Error

Unit

Pengendali

Unit Kendali Akhir

(Aktuator)

Sistem Proses

(Kondensor)

Suhu air pendingin

keluar

Sensor & Transmitter Suhu

Sinyal

Kendali

Laju alir

air

pendingin

masuk

Suhu air pendingin terukur

Tabel 4.2Tabulasi Unit Konfigurasi Pengendalian Suhu secara Keseluruhan di Lab.Pilot Plant

No Unit Nama Alat Spesifikasi/

Kapasitas

Sinyal Masuk Sinyal Keluar

Variabel Jenis

besaran Variabel

Jenis

besaran

1 Unit Proses Kondensor -

Manipulated

Variable

(MV)

Laju alir

air

pendingin

masuk

Process

Variable

(PV)

Suhu

2 Unit

Pengukuran TR 1 PT 100

Process

Variable

(PV)

Suhu Sinyal

Pengukuran

Sinyal

Elektrik

3 Unit

Kendali TRC 3 -

Sinyal

Pengukuran Elektrik

Sinyal

Kendali

Sinyal

Elektrik

4

Unit

Pengubah

Sinyal

Transduser

(didalam unit

kendali)

- Sinyal

Kendali Elektrik

Sinyal

Kendali

Sinyal

Pneumatik

5

Unit

Kendali

Akhir

Control

Valve V1 -

Sinyal

Kendali

Sinyal

Pneumatik

MV

(Manipulated

Variabel)

Laju alir

air

pendingin

4.2 Konfigurasi Pengendalian Level di Lab.Pengendalian Proses

Gambar 4.4. Peralatan Pengendalian Level

Gambar 4.5. Rangkaian Susunan Peralatan Pengendalian Level

Keterangan gambar :

1. Bak berisi air

2. Pompa

3. Control valve

4. I/P Tranduser

5. Udara instrumen

6. Manometer

7. Regulator tekanan udara

8. Pengendalian luar

9. Panel kendali

10. Komputer

11. Tangki penampung

12. Katup buang manual

13. Sensor dan transmitter level

14. Katup selenoida

Tabel 4.3Tabulasi Unit Konfigurasi Pengendalian Level secara Keseluruhan di Lab.Pengendalian Proses

No Unit Nama Alat Spesifikasi

/Kapasitas


Variabel Jenis/Besaran Variabel Jenis/Besaran

1 Unit Proses Tangki Merk :

Didacta MV Aliran Keluar PV Level

2 Unit Pengukuran Skala pada Tanki

(Level sensor)

Pengukuran

0-100% PV Level Sinyal pengukuran Sinyal elektrik

3 Unit Kendali

CRL (Level

Regulation

Control)

Merk :

Didacta

Italy

Sinyal pengukuran Sinyal elektrik Sinyal Kendali Sinyal Elektrik

4 Unit Pengubah

Sinyal

Transducer I/P Spirano

Italy Sinyal kendali Sinyal elektrik Sinyal pengukuran

Sinyal

Pneumatik

Transducer P/I Spirano

Italy Sinyal pengukuran

Sinyal

Pneumatik Sinyal Kendali Sinyal elektrik

5 Unit Kendali Akhir Control Valve - Sinyal kendali Sinyal

Pneumatik MV Aliran Keluar

PV

Sinyal Elektrik

(Transmitter)

Gambar 4.6. Diagram Pengendalian Proses

Gangguan dan Beban

(Laju Alir Air)

Sinyal

Pneumatik

Sinyal

Pneumatik

PV MV

Pneumatik

PV

Pneumatik

Error Unit Kendali

(CRL)

Unit Kendali Akhir

(Control Valve) Unit Proses

(Tangki)

Unit Pengukuran

(Elektroda)

Set Point

Level Terukur

(Sinyal Pengukuran)

Gambar 4.7. Konfigurasi Pengendalian Level yang berada di Lab. Pengendalian Proses

Unit Proses

(Tangki)

Level

(PV) error

Set

Point

Sinyal

Kendali

Aliran

Keluar

(MV)

Unit Kendali Akhir

(Control Valve) Unit Kendali

(Level Control Regulation )

Unit Pengukuran

(Level Transmitter)

4.3 Konfigurasi Pengendalian Suhu di Lab.Pengendalian Proses

Gambar 4.8. Rangkaian Plant Plat Heat Exchanger di Lab. Pengendalian Proses

Tabel 4.4.Tabulasi Unit Konfigurasi Pengendalian Suhu secara Keseluruhan di Lab.Pengendalian Proses

No Unit Nama Alat Spesifikasi

/Kapasitas


Variabel Jenis/Besaran Variabel Jenis/Besaran

1 Unit Proses PHE - MV Aliran Keluar PV Suhu

2 Unit Pengukuran Sensor suhu - PV Suhu Sinyal pengukuran Sinyal elektrik

3 Unit Kendali Process

Controller Armfield Sinyal pengukuran Sinyal elektrik Sinyal Kendali Sinyal Elektrik

4 Unit Pengubah

Sinyal

Transducer I/P - Sinyal kendali Sinyal elektrik Sinyal pengukuran Sinyal

Pneumatik

Transducer P/I - Sinyal pengukuran Sinyal

Pneumatik Sinyal Kendali Sinyal elektrik

5 Unit Kendali Akhir Control Valve - Sinyal kendali Sinyal

Pneumatik MV Aliran Keluar

PV

Sinyal Elektrik

(Transmitter)

Gambar 4.9. Diagram Pengendalian Proses

Gangguan dan Beban

Sinyal

Pneumatik

Sinyal

Pneumatik

PV MV

Pneumatik

PV

Pneumatik

Error Unit Kendali

(CRL)

Unit Kendali Akhir

(Control Valve) Unit Proses

(PHE)

Unit Pengukuran

(Sensor Suhu)

Set Point

Suhu Terukur

(Sinyal Pengukuran)

Gambar 4.10. Konfigurasi Pengendalian Suhu yang berada di Lab. Pengendalian Proses

Suhu

(PV) error

Set

Point

Sinyal

Kendali

Aliran

Keluar

(MV)

Unit Kendali

(Themperature Control)

Unit Pengukuran

(Suhu Transmitter)

Sensor Suhu

Unit Kendali Akhir

(Control Valve)

Unit Proses

(PHE)

BAB V

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

5.1 Pembahasan

Pada praktikum konfigurasi pengendalian suhu dan level ini bertujuan untuk dapat

mengidentifikasi elemen-elemen atau unit-unit dalam pengendalian suhu dan level serta sinyal-

sinyal dan variabel-variabel yang terlibat dalam pengendalian suhu dan level. Praktikan

melakukan pengamatan pada plant destilasi, sektor yang diamati adalah sektor 5 yang merupakan

sistem pendingin dan pengendalian suhu dan level di Lab. Pengendalian Proses.

Unit operasi dalam sistem pengendalian ini adalah kondensor. Suhu air keluar kondensor

dikendalikan dengan mengatur laju alir air pendingin yang masuk ke dalam kondensor.

Mekanisme kerja pada sektor 5 atau sektor pendinginan yaitu air pendingin nula-mula

dialirkan ke dalam kondensor, kemudian uap destilat hasil proses distilasi akan masuk ke dalam

kondensor dan kontak secara tidak langsung dengan air pendingin sehingga terjadi perpindahan

panas dari uap hasil destilat ke air pendingin. Uap destilat akan berubah fasa menjadi cair

kembali yang kemudian disirkulasikan kembali ke tangki umpan (sektor 1). Sektor 5 terdiri atas

beberapa instrumen, salah satunya adalah kondenser (W1). Kondenser tersebut merupakan

tempat terjadinya perubahan uap hasil distilasi (distilat) menjadi cairan. Air pendingin masuk

dengan membuka katup V1 (Condenser CoolingWater) dan outlet kolom pendingin yang dapat

kita atur secara otomatis pada bagian kontrol panel dengan memasukan nilai suhu outlet (TI 22)

yang diinginkan atau mengatur besarnya bukaan pada bagian inlet (F 14) secara manual.

Pada sektor ini terdapat instrumen alat ukur yang menunjukkan indikator temperatur

yaitu TR1 (Condenser water supply) menunjukkan temperatur air masuk kedalam kondensor,

TIA (Condeser high alarm) menunjukkan temperatur dalam kondenser yang berhubungan

dengan safety jika terjadi kesalahan pada sistem kondenser, dan TRC (Condenser water outlet)

menunjukkan temperatur air keluaran dari kondensor. Selain itu juga terdapat instrumen alat

ukur yang menunjukkan indikator laju alir dari air yang masuk ke dalam kondenser yaitu F5

(Condenser cooling water observer) yang berhubungan dengan unit pada sektor pemanas dalam

pengaliran steam sebagai safety.

Unit-unit yang terdapat pada pengendalian suhu antara lain unit proses, unit pengukuran,

unit kendali, dan unit kendali akhir. Suhu yang dikendalikan adalah suhu air pendingin yang

masuk ke dalam kondensor, dengan demikian unit proses dalam pengendalian suhu ini adalah

kondensor. Dalam seperangkat alat pengendalian ini terdapat beberapa buah termometer.

Diantaranya TR-1, TI-22, TIA-21, dan TRC-3. Termometer TR-1 berfungsi untuk mengukur

suhu di dalam pipa yang akan mengalirkan air pendingin sebagai pendingin kondensat. TI-22 dan

TIA-21 untuk mengukur destilat yang keluar dari kondensor, sedangkan TIA-21 Untuk

mengukukur temperatur pada kondensor dimana jika suhunya terlalu tinggi maka alarm akan

menyala. Akan tetapi, termometer tersebut hanya berfungsi untuk membaca suhu tanpa adanya

sinyal keluaran dari thermometer tersebut yang masuk ke pengendali (hanya untuk dilihat).

Dengan demikian termometer tersebut tidak masuk ke dalam konfigurasi pengendalian dan tidak

termasuk ke dalam unit pengukuran.

Unit pengukuran yang utama adalah temperature transmitter 1 yang berfungsi untuk

mengukur suhu aliran air pendingin masuk kondensor, Temperature transmitter akan mengukur

secara langsung suhu aliran air pendingin yang masuk dan mengirimkan sinyal hasil pengukuran

tersebut ke pengendali. Karena pengendali hanya dapat membaca dan bekerja dengan sinyal

listrik, untuk itu diperlukan alat yang dapat mengubah atau menerjemahkan sinyal pengukuran

suhu (besaran fisik) menjadi sinyal listrik. Alat tersebut adalah transducer yang akan mengubah

suhu menjadi sinyal listrik..

Unit yang berperan sebagai unit kendali akhir adalah sebuah temperature controller (TRC-

3). Unit kendali mengoreksi sinyal yang dikirimkan oleh unit pengukuran kemudian memutuskan

tindakan yang akan dilakukan oleh unit kendali akhir. Yang berperan sebagai unit kendali akhir

adalah contol valve. Control valve akan menerima sinyal pneumatik yang akan digunakan untuk

membuka atau menutup valve dimana bukaan valve ini merupakan manipulated variabel yang

diberikan pada unit proses sehingga nilai PV akan mendekati nilai set point.

Pada konfigurasi pengendalian level, sinyal pertama kali berasal dari pengukuran elektroda

di dalam tanki yang kemudian sinyal dikirim menuju ke CRL (pengendali) untuk dibandingkan

dengan set point dan untuk dievaluasi. Setelah itu pengendali akan mengirimkan sinyal elektrik

ke control valve yang akan merubah besarnya bukaan valve dan mengatur aliran masuk air ke

dalam tangki. Sebelumnya, sinyal listrik ini diubah terlebih dahulu oleh Transduser I/P (I/P

Converter) menjadi sinyal pneumatik. Transduser ini dapat menerjemahkan sinyal listrik tersebut

menjadi udara tekan yang dapat menggerakan control valve pneumatik sesuai dengan perintah

dari pengendali.

Sensor

Sensor merupakan bagian dari Unit Pengukuran. Sensor adalah perangkat yang digunakan untuk

mengukur input maupun output proses. Prinsipnya adalah apa yang terbaca dalam sensor ini

harus dapat ditransmisikan, sehingga dapat dibaca oleh sistem pengolah data/unit pengendali.

Terdapat beberapa jenis sensor yang dapat digunakan sebagai unit pengukuran ini khususnya

untuk sensor suhu dan level, berikut adalah beberapa jenis sensor suhu :

A. Jenis-jenis Sensor Suhu (Temperature Sensors)

Saat ini, terdapat banyak jenis Sensor Suhu dengan karakteristik yang berbeda-beda sesuai

dengan aplikasinya. Berikut ini beberapa jenis Sensor Suhu yang sering ditemukan dalam

rangkaian elektronika ataupun peralatan listrik beserta penjelasan singkatnya :

1. Thermostat

Thermostat adalah jenis Sensor suhu Kontak (Contact Temperature Sensor) yang menggunakan

prinsip Electro-Mechanical. Thermostat pada dasarnya terdiri dari dua jenis logam yang berbeda

seperti Nikel, Tembaga, Tungsten atau aluminium. Dua Jenis Logam tersebut kemudian ditempel

sehingga membentuk Bi-Metallic strip. Bi-Metallic Strip tersebut akan bengkok jika

mendapatkan suhu tertentu sehingga bergerak memutuskan atau menyambungkan sirkuit

(ON/OFF).

Thermostat sering digunakan pada peralatan listrik seperti Oven, Seterika dan Water Heater.

2. Thermistor

Thermistor adalah komponen elektronika yang nilai resistansinya dipengaruhi oleh Suhu.

Thermistor yang merupakan singkatan dari Thermal Resistor ini pada dasarnya terdiri dari 2

jenis yaitu PTC (Positive Temperature Coefficient) yang nilai resistansinya akan meningkat

tinggi ketika suhunya tinggi dan NTC (Negative Temperature Coefficient) yang nilai

resistansinya menurun ketika suhunya meningkat tinggi.

Thermistor yang dapat mengubah energi listrik menjadi hambatan ini terbuat dari bahan keramik

semikonduktor seperti Kobalt, Mangan atau Nikel Oksida yang dilapisi dengan kaca.

Keuntungan dari Thermistor adalah sebagai berikut :

Memiliki Respon yang cepat atas perubahan suhu.

Lebih murah dibanding dengan Sensor Suhu jenis RTD (Resistive Temperature

Detector).

Rentang atau Range nilai resistansi yang luas berkisar dari 2.000 Ohm hingga 10.000

Ohm.

Memiliki sensitivitas suhu yang tinggi.

Thermistor (PTC/NTC) banyak diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika seperti Voltage

Regulator, sensor suhu kulkas, pendeteksi kebakaran, Sensor suhu pada Otomotif, Sensor suhu

pada Komputer, sensor untuk memantau pengisian ulang Baterai pada ponsel, kamera dan

Laptop.

3. Resistive Temperature Detector (RTD)

Resistive Temperature Detector atau disingkat dengan RTD memiliki fungsi yang sama dengan

Thermistor jenis PTC yaitu dapat mengubah energi listrik menjadi hambatan listrik yang

sebanding dengan perubahan suhu. Namun Resistive Temperature Detector (RTD) lebih presisi

dan memiliki keakurasian yang lebih tinggi jika dibanding dengan Thermistor PTC. Resistive

Temperature Detector pada umumnya terbuat dari bahan Platinum sehingga disebut juga dengan

Platinum Resistance Thermometer (PRT).

Keuntungan dari Resistive Temperature Detector (RTD)

Rentang suhu yang luas yaitu dapat beroperasi di suhu -200C hingga +650C.

Lebih linier jika dibanding dengan Thermistor dan Thermocouple

Lebih presisi, akurasi dan stabil.

4. Thermocouple (Termokopel)

Thermocouple adalah salah satu jenis sensor suhu yang paling sering digunakan, hal ini

dikarenakan rentang suhu operasional Thermocouple yang luas yaitu berkisar -200C hingga

lebih dari 2000C dengan harga yang relatif rendah. Thermocouple pada dasarnya adalah sensor

suhu Thermo-Electric yang terdiri dari dua persimpangan (junction) logam yang berbeda. Salah

satu Logam di Thermocouple dijaga di suhu yang tetap (konstan) yang berfungsi sebagai

junction referensi sedangkan satunya lagi dikenakan suhu panas yang akan dideteksi. Dengan

adanya perbedaan suhu di dua persimpangan tersebut, rangkaian akan menghasilkan tegangan

listrik tertentu yang nilainya sebanding dengan suhu sumber panas.

Keuntungan Thermocouple adalah sebagai berikut :

Memiliki rentang suhu yang luas

Tahan terhadap goncangan dan getaran

Memberikan respon langsung terhadap perubahan suhu.

Prinsip Kerja Termokopel (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.

Untuk lebih jelas mengenai Prinsip Kerja Termokopel, mari kita melihat gambar dibawah ini :

Berdasarkan Gambar diatas, ketika kedua persimpangan atau Junction memiliki suhu yang sama,

maka beda potensial atau tegangan listrik yang melalui dua persimpangan tersebut adalah NOL

atau V1 = V2. Akan tetapi, ketika persimpangan yang terhubung dalam rangkaian diberikan suhu

panas atau dihubungkan ke obyek pengukuran, maka akan terjadi perbedaan suhu diantara dua

persimpangan tersebut yang kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding

dengan suhu panas yang diterimanya atau V1 V2. Tegangan Listrik yang ditimbulkan ini pada

umumnya sekitar 1 V 70V pada tiap derajat Celcius. Tegangan tersebut kemudian

dikonversikan sesuai dengan Tabel referensi yang telah ditetapkan sehingga menghasilkan

pengukuran yang dapat dimengerti oleh kita.

Jenis-jenis Termokopel (Thermocouple)

Termokopel tersedia dalam berbagai ragam rentang suhu dan jenis bahan. Pada dasarnya,

gabungan jenis-jenis logam konduktor yang berbeda akan menghasilkan rentang suhu

operasional yang berbeda pula. Berikut ini adalah Jenis-jenis atau tipe Termokopel yang umum

digunakan berdasarkan Standar Internasional.

Termokopel Tipe E

Bahan Logam Konduktor Positif : Nickel-Chromium

Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan

Rentang Suhu : -200C 900C

Termokopel Tipe J

Bahan Logam Konduktor Positif : Iron (Besi)


Rentang Suhu : 0C 750C

Termokopel Tipe K

Bahan Logam Konduktor Positif : Nickel-Chromium

Bahan Logam Konduktor Negatif : Nickel-Aluminium


Termokopel Tipe N

Bahan Logam Konduktor Positif : Nicrosil

Bahan Logam Konduktor Negatif : Nisil


Termokopel Tipe T

Bahan Logam Konduktor Positif : Copper (Tembaga)



Termokopel Tipe U (kompensasi Tipe S dan Tipe R)

Bahan Logam Konduktor Positif : Copper (Tembaga)

Bahan Logam Konduktor Negatif : Copper-Nickel


Contact Temperature Sensor

Sensor Suhu jenis contact adalah Sensor suhu yang memerlukan kontak (hubungan) Fisik dengan

objek yang akan dirasakan perubahan suhunya. Sensor suhu jenis ini dapat digunakan untuk

memantau suhu benda padat, cair maupun gas.

Non-Contact Temperature Sensor

Sensor Suhu jenis Non-Contact adalah Sensor suhu yang dapat mendeteksi perubahan suhu

dengan menggunakan konveksi dan radiasi sehingga tidak memerlukan kontak fisik langsung

dengan obyek yang akan diukur atau dideteksi suhunya.

B. Jenis-jenis Sensor Level (Level Sensors)

1. Conductivity/Capacitive-Level Sensors

Conductivity/Capacitive-Level Sensors berfungsi sebagai point level-continues dengan

mengukur impedansi antara dua elektroda direndam dalam cairan atau antara satu elektroda dan

dinding tangki electroconductive itu.

Sensor level kapasitif dengan dua (a) atau satu (b) elektroda. L = level, Z = impedansi, 1 =

tank, 2 = cair, 3 dan 4 = elektroda.

2. Float Type Sensor

Dalam float-type level sensor menggunakan jenis gaya apung pada permukaan cairan. Float

memiliki kopling magnetik dengan elemen transduksi (coil, magnet reed, atau efek Hall switch),

yang terpasang pada dinding luar tangki dan dapat digerakkan oleh proximity of the float. Dalam

beberapa desain, float mekanis menghubungkan mekanisme switching melalui penyegelan di

dinding (misalnya, bellow). Sistem switching dapat merespon menahan kekuatan yang

dikembangkan oleh elemen pegas yang terhubung ke float atau oleh aktuator dari force-balance

servo system.

Float-type sensors with magnetic coupling (a) or mechanical link (b). L = level, 1 = tank, 2 =

liquid, 3 = float, 4 = magnet, 5 = magnetic armature, 6 = contacts, 7 = bellows, 8 = lever.

3. Heat Transfer Level Sensor

Heat-transfer level sensor. L = level, R = resistance,

1 = tank, 2 = liquid, 3 = resistive heated element.

Heat Transfer Level Sensor yang terbentuk dari pengaruh panas (biasanya self-heated) kawat,

termistor, atau termokopel, yang panas. Transfer mengalami perubahan step ketika transisi dari

gas ke cair terjadi. Perubahan ini menyebabkan perubahan resistensi elemen atau gaya gerak

listrik.

4. Inductive Level Transducer

Variable-inductance level transducer (a), and transformer-type

level transducer (b).L = level, Z = impedance, 1 = tank,

2 = liquid, 3 = coil, 4 = core.

Sebuah Inductive Level Transducer menemukan aplikasi dalam pengukuran tingkat logam cair

dan lainnya electroconductive cairan. Dalam salah satu desain, kumparan di sekitar tabung berisi

cairan. Induktansi coil ini berubah cepat karena bergerak cair dan approaches koil. Dalam desain

lain, transduser dikontrol oleh transformator dengan keluaran kumparan primer pada satu bagian

dari inti besi twin-berkaki. Bagian lainnya tertutup oleh tabung berisi cairan dan membentuk satu

putaran gulungan sekunder. Hambatan efektif gilirannya ini berbanding terbalik dengan

ketinggian kolom cairan di dalam tabung. Perubahan ketinggian dapat dirasakan oleh mengukur

konsumsi daya pada kumparan primer.

5. Photoelectric

Tingkat sensorPhotoelectric beroperasi di transmisi atau refleksi mode. Dalam modus

pengiriman, sistem penginderaan, termasuk sumber sinar dan photodetector, menanggapi

gangguan atau pelemahan dari sinar

ketika cairan istirahat sinar jalur dari sumber ke detektor. Dalam modus refleksi, sebuah prisma

optik dipasang di dalam tangki mengubah pantulan cahaya ketika direndam dalam cairan.

Pembangunan transduser diatur sedemikian rupa sehingga sumber cahaya dan photodetektor

untuk merasakan perubahan intensitas cahaya adalah dipasang di dinding luar tangki. Sinar

cahaya melewati dan tercermin dari wajah prisma.

Transmittance-mode (a) and reflectance-mode

(b) photoelectric level sensors. L = level, 1 = tank,

2 = liquid, 3 = lightsource, 4 = photodetector, 5 = prism.

6. Pressure Type

Sebuah Pressure Type level merupakan jenis transduser jenis tekanan yang dipasang di bagian

bawah tangki yang berisi cairan. itu, transduser merespon tekanan yang dikembangkan oleh berat

kolom cairan itu. Tekanan ini secara langsung sebanding dengan ketinggian diukur dalam

perhitungannya.

Pressure-type level sensing system. L = level, 1 = tank,

2 = liquid, 3 = pressure transducer

7. Ultrasonic sensors

Beberapa teknik pembacaan yang digunakan dalam sensor Ultrasonic sensors , termasuk :

1. Oscillations of quartz, keramik atau elemen magnetostrictive pada frekuensi ultrasound

memiliki amplitudo yang lebih besar dalam gas dari dalam cairan . Membasahi elemen

menyebabkan penurunan amplitudo , menyediakan deteksi ketinggian cairan .

2. Point-level atau continuous-level sensing adalah dengan mengukur selang waktu antara

transmisi dan penerimaan pulsa USG yang dihasilkan oleh kristal keramik di bagian bawah

tangki . Biasanya satu kristal bekerja, bergantian transmisi dan menerima pulsa yang melewati

sepanjang ketinggian cair dan tercermin dari permukaan kembali ke dasar tangki . Beberapa

konstruksi mengandung unsur terpisah untuk menghasilkan dan menerima pulsa .

3. A point-level detection ini juga dilakukan oleh dua kristal piezoceramic berorientasi terhadap

satu sama lain di seluruh dalam tangki . Salah satu kristal memancarkan gelombang ultrasonik

dan yang lain menerima mereka . itu transmisi diintensifkan ketika membasahi cairan kristal .

Peningkatan tegangan keluaran dari penerima yang kristal menunjukkan bahwa tingkat telah

mencapai titik tertentu .

Ultrasound-level sensors, a, b, and c = level-sensing systems with one crystal at side (a)

, bottom (b), and two crystalsat side (c) of tank; L = level,

1 = tank, 2 = liquid,3 = piezoelectric crystal, 4 = pulse generator, 5 = pulse receiver.

8. Vibrating Element

Dalam sensor Vibrating Element, osilasi dari bagian (paddle) yang teredam ketika tenggelam

dalam cair. Redaman osilasi menunjukkan bahwa cairan telah mencapai tingkat yang diukur.

Osilasi yang dirangsang dan merasakan dengan cara elektronik.

Vibrating-element level sensor. L = level, 1 = tank,

2 = liquid, 3 = vibrating paddle, 4 = excitation coil.

9. Weighing

Sebuah sistem Weighing untuk mengukur tingkat menentukan tingkat dengan sel beban

ditempatkan di bawah bagian bawah tangki atau terhubung ke tangki dengan link mekanik. Jika

berat tangki dan densitas cairan yang diketahui, tingkat adalah mudah dihitung menggunakan

data yang diperoleh dengan sel.

Weighing sensing system for measuring level.

L = level, 1 = tank, 2 = liquid, 3 = load cell.

Aplikasi Pengendalian Level di Industri Semen

Di dunia industri, khususnya di Industri Semen terdapat bermacam-macam sensor level dengan

prinsip kerja yang berbeda-beda mulai dari yang sederhana hingga penggunaan radar ultrasonic.

Tujuannya sama ya itu melakukan Monitoring dan Pengukuran terhadap Jumlah material yang

terdapat didalam tempat penyimpanan, baik itu Bin, Silo ataupun Tandon air. Pada kesempatan

kali ini, Kita akan mencoba membahas beberapa Sensor Level yang terdapat di Industri

Khususnya di Industri Semen, Kita juga akan membahas sedikit tentang Prinsip kerja sensor

tersebut.

1. Limit Switch

Limit Switch ini merupakan sebuah saklar mekanis sama seperti saklar biasa yang dibuat

sedemikian rupa sehingga dapat dimamfaatkan sebagai sebuah sensor. Penggunaannya pun

bermacam-macam tergantung kondisi pemakaiannya. Limit Switch ini juga bisa dimamfaatkan

sebagai sebuah Sensor Level, Khususnya Sensor Level Ketinggian Air.

Gambar. Limit Switch Sebagai Sensor Level

Prinsip Kerja Limit switch sebagai Sensor Level Air di Dalam Tangki

Umumnya Limit Switch terdiri dari Kontak NO dan NC yang bisa di hubungkan ke Sumber

tegangan yang digunakan sebagai inputan ke Kontroller. Bagian Mekanis yang seperti pegas

akan mengubah posisi kontak jika tertekan. Jadi misalnya menginginkan Limit switch ini sebagai

sensor Level, bisa menggantungkan sebuah Pelampung di bagian mekanis tersebut. Misalnya

Tangki air atau Tandon Air tersebut dalam keadaan kosong, Pelampung akan menarik bagian

mekanis dan menekannya kebawah sehingga Kontak-Kontak Limit Switch berubah, NO jadi NC

dan NC jadi NO. dan sebaliknya ketika Tangki dalam keadaan penuh maka pelampung akan

terangkat keatas dan Limit Switch dalam posisi Stand By. Perubahan Kontak di Limit Switch

itulah yang dapat kita gunakan sebagai inputan dari posisi Level Air didalam Tangki.

2. Sensor Kapasitif || Capacitance Sensor

Gambar. Capacitance Level detector

Prinsip Kerja Level detector sesungguhnya adalah mendeteksi besarnya kapasitansi antara ujung

probe dengan ground, dimana ground adalah bagian body dari sensor level itu sendiri. Perubahan

Tinggi Material kena atau tidak kena bagian probe dari sensor level ini akan mengakibatkan

perubahan kapasitansi. Dan perubahan besaran kapasitansi tersebut mengakibatkan perubahan

frekuensi dimana frekuensi ini kemudian dikonversi menjadi tegangan. Perubahan tegangan

inilah yang selanjutnya akan digunakan mengaktifkan relay yang terdapat di Bagian dalam dari

Sensor Level ini.

3. Ultrasonic Sensor

Gambar. Ultrasonic Level Sensor

Seperti namanya Ultrasonic Level Sensor, yaitu sebuah sensor Level yang menggunakan Prinsip

kerja Ultrasonic untuk mengukur level ketinggian material didalam Bin ataupun silo. Sensor ini

akan menembakan gelombang Ultrasonic kepermukaan Material yang akan diukur

ketinggiannya. Kemudian dari data tersebut akan dikonversikan menggunakan persamaan yang

telah ada sehingga didapat data ketinggian material didalam Bin atau silo yang diukur. Ultrasonic

Level Sensor ini cocok digunakan untuk mengukur level material yang berbentuk Solid seperti

Klinker.

4. Silo Pilot

Silo Pilot merupakan sebuah sensor yang digunakan untuk mengukur level material menggunaka

prinsip Elektromechanic. Ya Silo pilot termasuk ke dalam elektromechanic level measurement.

Gambar. Silo Pilot

Prinsip Kerja Silo Pilot.

Cara kerjanya sederhana, Sensor Level ini akan menurunkan bandulnya dengan timing tertentu

kemudian jika bandul tersebut menyentuh material maka bandul akan naik kembali. Dan Level

ketinggian material bisa diketahui dari Panjang bandul yang diturunkan tersebut. Bisa juga

diperintahkan dari Pusat Kontrol untuk memberikan Command ke Controller jika ingin

melakukan pengukuran material menggunkan SiloPilot ini.

5.2 Kesimpulan

Kesimpulan yang didapat dari percobaan ini yaitu :

5.2.1 Konfigurasi Pengendalian Suhu di Lab.Pilot Plant

1. Variable proses dalam pengendalian suhu adalah suhu air keluaran kondensor

2. Unit proses dalam percobaan ini adalah kondensor

3. Unit kendali akhir dalam percobaan ini adalah control valve

4. Unit kendali dalam percobaan ini adalah Temperatur Control

5. Unit pengukuran dalam percobaan ini adalah thermocouple PT-100

6. Sinyal yang terlibat dalam konfigurasi pengendalian suhu adalah sinyal pengukuran yang

berasal dari sensor suhu dan sinyal kendali yang berasal dari unit pengendali.

5.2.2 Konfigurasi Pengendalian Level di Lab. Pengendalian Proses

1. Unit proses pada pengendalian level adalah tanki.

2. Unit pengukuran pada pengendalian level adalah skala pada tangki (Level sensor).

3. Unit kendali pada pengendalian level adalah level regulation control.

4. Unit kendali akhir pada pengendalian level adalah control valve.

5. Pengendalian level perlu dilakukan untuk menghindari terjadinya overflow.

5.2.3 Konfigurasi Pengendalian Suhu di Lab. Pengendalian Proses

1. Unit proses pada pengendalian Suhu adalah PHE.

2. Unit pengukuran pada pengendalian suhu adalah sensor suhu

3. Unit kendali pada pengendalian suhu adalah process controller.

4. Unit kendali akhir pada pengendalian suhu adalah control valve.

5. Pengendalian suhu perlu dilakukan untuk menghindari terjadinya overheat dan underheat.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Dosen. Jobsheet Pengendalian Proses. Konfigurasi Pengendalian. Teknik Kimia : Polban.

Tim Dosen. Buku Ajar Pengendalian Proses. Pengendalian Suhu. Teknik Kimia : Polban.

Dickson, Kho. 2015. Pengertian Sensor Suhu dan Jenis-jenisnya. Tersedia online :

http://teknikelektronika.com/pengertian-sensor-suhu-jenis-jenis-sensor-suhu/ [13 Juni 2015]

Abi, Royen. 2013. Jenis-jenis Sensor Level. Tersedia online :

http://www.abiblog.com/2014/02/jenis-level-sensor.html [13 Juni 2015]

Andi, Sutrisno. 2013. Sensor Level Diindustri Prinsip Kerja Sensor Level. Tersedia online :

http://www.andisunesia.com/2013/02/Sensor-Level-di-Dunia-Industri.html [13 Juni 2015

2A_IshnaNF_Laporan_Konfigurasi_Suhu_dan_Level.pdf

Documents

Transcript of 2A_IshnaNF_Laporan_Konfigurasi_Suhu_dan_Level.pdf