LABORATORIUM PENGENDALIAN PROSESSEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2013-2014

MODUL : Konfigurasi Pengendalian Tekanan & Aliran

PEMBIMBING : Unung Leoanggraini, MT.

Oleh :

Kelompok : V (lima)

Nama : 1 Andri Rismantara ,121424009

2. Naura Agustina ,121424021

3. Pria Gita Maulana ,121424024

4. Reni Swara Mahardika ,121424026

Kelas : 2A

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

Praktikum : 25 April 2014

Penyerahan : 12 Mei 2014

(Laporan)

I. TUJUAN

a. Melakukan identifikasi unit-unit/elemen-elemen pengendalian proses.

b. Menjelaskan jenis alat beserta fungsinya pada setiap unit/elemen pengendalian

proses.

c. Melakukan identifikasi variable-variabel/sinyal-sinyal pengendalian proses

dan media transmisinya.

II. DATA PERCOBAAN

PENGENDALIAN ALIRAN

a. Skema pada alat pengendalian aliran

b. Seperangkat Pengendali Aliran di laboratorium

c. Skema sistem proses pengendalian aliran

d. Tabulasi

No. UnitNama

AlatSfesifikasi Gambar

Sinyal masuk Sinyal Keluar

Variabel Besaran Variabel Besaran

1. Proses Pipa Didacta Italia MVAliran umpan

masukPV Laju alir

2. Pengukuran Flow Sensor

transmitter

(flowmeter)

15 – 150 ltr/h

Didacta Italia

PV Laju alir Laju alir (by pass)

Turbin meter

3-15 psi

PC, Elec.Reg, manual

+5v, +12v, -12v

PV Flow

Sinyal

PengukuranArus standar

(4-20 mA)

3. KendaliFlow Regulation

ControlCod

Sinyal

Pengukuran

Arus standar

(4-20 mA)Sinyal Kendali Sinyal elektrik

4.Pengubah

(Transduser)

I/P Tranducer

Model sex 21 A4

T4 t.amb 80oC/T5

t.amb -55 oC

L.eq = 0 ; C.eq = 0

Vmax.in.28v;

Lmax.215 mA;

Pmax.in.0,42w

4-20mAv

20-100 kPA

Air supplay 140 kPA

SPRIAD-ITALYA

Sinyal

KendaliSinyal elektrik

Sinyal

Kendali

Sinyal

pneumatik

5. Kendali akhir Control valveCuSn

5 ZnPb 6

Sinyal

kendali

Sinyal

pneumatikMV Laju alir masuk

e. Diagram PengendalianSinyal elektrik (0-5 volt) Sinyal Pneumatik (3-15 psi)

Set Point

Manipulated Variabel (Laju Alir)

Arus (4-20 mA)

Variabel Proses (Laju Alir)

Unit Kendali Unit Pengubah Sinyal Unit Kendali Akhir

Unit Proses

(Pipa)

Unit Pengukuran

Gangguan

(Tekanan)

PENGENDALIAN TEKANAN

a. Skema pada alat pengendalian tekanan

b. Seperangkat Pengendali Tekanan di laboratorium

c. Skema sistem proses pengendalian tekanan

d. Tabulasi

No

.Unit

Nama

Alat

Spesifikasi

/ KapasitasGambar

Sinyal Masuk Sinyal Keluar

VariabelJenis

SinyalVariabel

Jenis

Sinyal

1. Unit Proses Pipa PCT-10

Manipulate

d Variable

(MV)

Laju alir

udara

(Sinyal

Pneumatik

)

Process

Variable

(PV)

Laju alir

udara

(Sinyal

Pneumatik

)

2.

Unit

Pengukuran

- Sensor

- Transmitter

Tabung

Orifice

P/I

Transduse

r

Serial

Numb.

2877/2

Process

Variable

(PV)

Laju alir

udara

(Sinyal

Pneumatik

)

Sinyal

Pengukuran

Sinyal

Elektrik

3. Unit Kendali PCT-10 ArmfieldSinyal

Pengukuran

Sinyal

Elektrik

Sinyal

Kendali

Sinyal

Elektrik

4.

Unit Pengubah

Sinyal

(Transduser)

I/P

Converter

Tipe 100x

input 4-

20mA

output 0,2-

1 bar

inlet 1,4-8

bar

Sinyal

Kendali

Sinyal

Elektrik

Sinyal

Kendali

Sinyal

Pneumatik

5.Unit Kendali

Akhir

Control

Valve

Type ¼

SCR

No. 172310

Act. A.T.C

Signal 3-15

psia

Trim H

LIN

Sinyal

Kendali

Sinyal

Pneumatik

Manipulate

d Variable

(MV)

Laju alir

udara

(Sinyal

Pneumatik

)

Gangguan (Kehilangan Tekanan & laju udara

masuk)

Tekanan udara keluar (PV)

e. Diagram Pengendalian Tekanan

Unit Kendali (Pressure Control)

Unit Pengubah Sinyal (Transduser (I/P))

Unit Kendali Akhir (Katup Kendali)

Unit Proses (Pipa)Set Point

Tekanan Udara Masuk (MV)

Unit Pengukuran (orificemeter dan pressure

transducer regulator)

Sinyal Elektrik (0-5 volt) Sinyal Pneumatik (3-5 psi)

Arus (4-20 mA)

III. PEMBAHASAN

Pembahasan Oleh Andri Rismantara (NIM. 121424009)

Pada praktikum yang dilakukan adalah Konfigurasi Pengendalian Aliran dan

Tekanan. Konfigurasi Pengendalian Aliran ini bertujuan untuk mengetahui

unit-unit/elemen-elemen yang ada di dalam pengendalian dan mengetahui variable-

variabel/ sinyal-sinyal yang ada di dalam pengendalian aliran dan tekanan.

Pengendalian aliran (laju alir) ini pertama di unit proses berupa pipa dimana

pipa ini berfungsi menjadi tempat berlangsungnya proses yang akan dikendalikan

yaitu pengendalian laju alir (flow). Di dalam unit proses ini, variable yang masuk

berupa manipulated variable dan gangguan atau beban sedangkan keluaran dari unit

proses ini berupa process variable. Manipulated variable atau variable yang

mengendalikan di dalam pengendalian ini berupa bukaan valve yang akan menjadi

hambatan laju alir yang masuk dalam unit proses sedangkan process variable atau

variable yang ingin dikendalikan berupa laju alir (flow). Selain manipulated variable

dan process variable terdapat pula gangguan/beban. Gangguan di dalam pengedalian

aliran ini berupa bukaan valve ( V1 dan V2). Bukaan valve 1 dan bukaan valve 2

merupakan gangguan dikarenakan laju alir yang melewati valve tersebut dapat

menggangu laju aliran yang masuk dan keluar dalam unit proses.

Kemudian di unit pengukuran dalam pengendalian aliran terdiri dari dua

bagian yaitu sensor dan transmitter.Sensor adalah elemen yang langsung berhubungan

dengan variabel proses. Sensor didalam pengendalian aliran ini berupa turbidimeter.

Turbidimeter ini bekerja berdasarkan getaran yang diterima dari laju alir yang keluar

dari unit proses . Getaran yang diterima kemudian akan diubah menjadi sinyal elektrik

standar (4-20 mA) oleh transmitter.Transmitter ini akan mengubah energi atau

informasi dari sensor menjadi sinyal standar. Sinyal yang keluar dari unit pengukuran

disebut sinyal pengukuran berupa sinyal elektrik standar (4-20 mA) yang akan

ditransmisikan oleh transmitter menuju unit kendali

Di Unit kendali yang digunakan yaitu CRF atau Controllo Regolazione Flusso

( Flow Regulation Control). Unit kendali ini berperan untuk membandingkan nilai PV

(laju alir) yang terukur dengan nilai setpoint laju alir yang diinginkan. Jika nilai PV

yang terukur tidak sesuai dengan nilai setpoint maka akan timbul error yang kemudian

akan dievaluasi oleh CRF. Keluaran dari unit kendali ini berupa sinyal kendali berupa

sinyal elektrik standar. Setelah itu oleh tranduser di ubah menjadi sinyal pneumatic

dan di Unit Kendali Akhir dilakukan aksi pengendalian dengan menggunakan control

valve untuk mengoreksi error yang terjadi antara nilai yang terukur dan setpoint yang

diinginkan.

Dan di dalam Konfigurasi Pengendalian Tekanan yang membedakan dengan

konfigurasi pengendalian aliran adalah di dalam pengendalian tekanan, yang bertindak

sebagai PV adalah tekanan fluida yang mengalir dalam pipa dan MV adalah umpan

masuk yang digunakan untuk mempertahankan nilai pengukuran. Unit pengukuran

dalam pengendalian tekanan adalah barometer. Variabel hasil pengukuran dikirim ke

unit kendali, dan seterusnya sama seperti Konfigurasi Pengendalian Aliran. Dengan

kata lain unit unit/elemen dan jenis variable variable/sinyal-sinyal serta prinsip kerja

yang ada di dalam pengendalian aliran dan tekanan hamper sama.

Pembahasan Oleh Naura Agustina (NIM. 121424021)

Pada praktikum ini dilakukan konfigurasi pengendalian proses sebagai upaya

pemahaman alat yang mengendalikan laju alir dan tekanan sesuai dengan variabel,

elemen-elemen pengendalian di sistem proses, jenis-jenis alat serta fungsi dari

masing-masing elemen, serta melakukan identifikasi variabel-variabel/ sinyal-sinyal

pada pengendalian proses.

Identifikasi dilakukan dengan mengacu pada diagram blok. Berdasarkan

pengamatan, dalam Konfigurasi Pengendalian Aliran, unit proses berupa pipa-pipa

yang ada dalam proses pengendalian flow. Aliran dalam pipa-pipa tersebutlah yang

kemudian akan dikendalikan. Variabel yang akan dikendalikan dalam unit ini disebut

dengan Process Variable (atau disingkat dengan PV). Variabel yang masuk ke dalam

unit ini adalah adalah variabel pengendali atau Manipulited Variable (MV) dengan

umpan masuk yang digunakan untuk mengendalikan atau mempertahankan proses.

Unit pengukuran dalam konfigurasi aliran adalah turbinmeter. Alat ini berfungsi

sebagai pengukur PVmenjadi sinyal pengukuran yang kemudian diubah menjadi

sinyal elektrik dengan menggunakan transducer. Dalam unit pengukuran terdapat pula

flowmeter yang berguna sebagai indikator bagi praktikan karena bisa dilihat secara

langsung.

Variabel pengukuran dari unit proses yang berupa sinyal listrik dikirimkan ke

unit kendali yang berupa Flow Regulation Control (CRF) proses ini merupakan otak

dari sistem pengendalian proses. Hal yang akan dibandingkan oleh unit kendali adalah

hasil pengukuran dan set point. Selisih setpoint dan hasil pengukuran disebut error.

Setelah itu, CRF mengevaluasi dan mengirim variabel sinyal kendali berupa sinyal

elektrik untuk pengoreksian. Sinyal ini kemudian dikirim ke I/P transducer untuk

diubah dari sinyal elektrik menjadi sinyal pneumatic. Sinyal pneumatic akan dikirim

ke unit kendali akhir dan memerintahkan control valve untuk mengatur bukaan valve.

Di sisi lain, Konfigurasi Pengendalian Tekanan pun memiliki variable-variabel

dan jenis elemen yang sama serta prinsip kerja yang hampir mirip dengan Konfigurasi

Pengendalian Aliran. Hanya saja dalam pengendalian tekanan, yang bertindak sebagai

PV adalah tekanan fluida yang mengalir dalam pipa dan MV adalah umpan masuk

yang digunakan untuk mempertahankan nilai pengukuran. Unit pengukuran dalam

pengendalian tekanan adalah barometer. Variabel hasil pengukuran dikirim ke unit

kendali, dan seterusnya sama seperti Konfigurasi Pengendalian Aliran.

Pembahasan Oleh Pria Gita Maulana (NIM. 121424024)

Pengendalian proses adalah suatu proses pengendalian satu atau beberapa

variabel agar terjaga pada nilai yang dikehendaki. Sementara itu untuk memahami

bagaimana suatu pengendalian proses berjalan pada suatu sistem alat, maka

dibutuhkan pemahaman mengenai konfigurasi pengendalian proses tersebut.

Pemahaman konfigurasi pengendalian proses dapat dilakukan dengan mengendalikan

satu atau beberapa variabel dan unit/elemen pengendalian pada jenis-jenis alat,

identifikasi fungsi dari masing-masing unit/elemen dan melakukan identifikasi

variabel-variabel/sinyal-sinyal pada pengendalian proses. Pada praktikum ini, sistem

alat pengendaliaan proses yang digunakan adalah Flow Regulation Control dan

Pressure Control.

Pada dasarnya setiap alat pengendalian proses terdiri dari sistem proses, unit

pengukuran, unit pengendali, dan unit kendali akhir. Sistem proses merupakan tempat

berlangsungnya sebuah proses yang akan dikendalikan. Unit pengukuran berfungsi

untuk mengubah besaran fisik terukur (variabel proses) menjadi sinyal standar. Unit

pengendali berfungsi melakukan perhitungan atau evaluasi nilai error menurut

algoritma kendali. Unit kendali akhir bertugas menerjemahkan sinyal kendali menjadi

aksi atau tindakan koreksi melalui pengaturan variabel pengendali atau variabel

termanipulasi.

Pada Flow Regulation Control yang bertindak sebagai sistem proses adalah

pipa yang terletak sebelum unit pengukuran. Sinyal masuk pada sistem proses ini

berupa laju alir umpan masuk, sedangkan sinyal keluar berupa laju alir keluaran. Laju

alir umpan pada Flow Regulation Control ini juga merupakan manipulated variabel

atau variabel pengendali. Sementara itu laju alir keluaran merupakan variabel proses

yang dijaga nilainya disekitar setpoint dalam batas yang ditetapkan. Unit pengukuran

pada Flow Regulation Control adalah turbinmeter dan flowmeter. Turbinmeter

berperan mengukur laju alir keluaran sistem berdasarkan kecepatan putaran impeller,

kemudian hasil pengukuran ditampilkan pada alat flowmeter. Sinyal masuk unit

pengukuran berupa sinyal pengukuran, kemudian oleh transducer sinyal pengukuran

diubah menjadi sinyal elektrik yang akan diteruskan ke unit kendali berupa Flow

Regulation Control (CRF) sebagai sinyal masuk.

Pada unit kendali ini, nilai variabel proses yang terukur oleh unit pengukuran

dibandinkan dengan nilai setpoint yang diinginkan. Perbedaan antara nilai variabel

proses dan setpoint disebut error. Kemudian error yang dihasilkan dievaluasi oleh unit

kendali melalui sinyal kendali berupa sinyal elektrik yang diteruskan ke unit kendali

akhir. Tetapi sebelum diteruskan ke unit kendali akhir sinyal tersebut diubah terlebih

dahulu oleh I/P transducer menjadi sinyal pneumatik. Pada unit kendali akhir sinyal

pneumatik memerintahkan unit kendali akhir berupa control valve untuk melakukan

tindakan akhir yaitu memperbesar atau memperkecil bukaan valve.

Sementara itu pada Pressure Control yang bertindak sebagai adalah pipa yang

terletak sebelum unit pengukuran. Sinyal masuk pada sistem proses ini berupa

tekanan udara masuk, sedangkan sinyal keluar berupa tekanan udara keluar. Takanan

udara masuk merupakan manipulated variabel atau variabel pengendali. Sementara

tekanan udara keluar merupakan variabel proses yang dijaga nilainya disekitar

setpoint dalam batas yang ditetapkan. Unit pengukuran pada Pressure Control adalah

orifcemeter dan pressure transducer regulator. Orificemeter berperan mengukur beda

tekanan udara di dalam pipa pada dua titik yaitu tekanan udara di dalam pipa yang

terletak sebelum dan sesudah orificemeter, sedangkan pressure transducer regulator

berperan mengukur tekanan udara absolut di dalam pipa. Sinyal masuk unit

pengukuran berupa sinyal pengukuran (sinyal pneumatik), kemudian oleh transducer

sinyal pengukuran diubah menjadi sinyal elektrik yang akan diteruskan ke unit

kendali (Process Controller) sebagai sinyal masuk.

Pada unit kendali ini, nilai variabel proses yang terukur oleh unit pengukuran

dibandinkan dengan nilai setpoint yang diinginkan dan dilakukan evaluasi oleh unit

kendali melalui sinyal kendali berupa sinyal elektrik yang diteruskan ke unit kendali

akhir. Tetapi sebelum diteruskan ke unit kendali akhir sinyal tersebut diubah terlebih

dahulu oleh I/P transducer menjadi sinyal pneumatik. Pada unit kendali akhir sinyal

pneumatik memerintahkan unit kendali akhir berupa control valve untuk melakukan

tindakan akhir yaitu memperbesar atau memperkecil bukaan valve.

Pembahasan Oleh Reni Swara Mahardika (NIM. 121424026)

Praktikum konfigurasi pengendalian bertujuan untuk memahami sistem (alat)

sesuai dengan variabel dan unit/elemen pengendalian di sistem proses, jenis-jenis alat

serta fungsi dari masing-masing unit/elemen, dan melakukan identifikasi variabel-

variabel/sinyal-sinyal pada pengendalian proses. Identifikasi dilakukan dengan cara

mempelajari alur jalannnya sistem sesuai dengan diagram blok serta peralatan

pengendalian.

Pada sistem pengendalian aliran, air pada penampung dialirkan oleh pompa

sentrifugal. Unit ini merupakan unit pendukung karena proses bersifat kontinyu.

Aliran air sebagai variabel proses berjalan pada pipa sebagai unit proses menuju ke

unit pengukuran. Besarnya laju alir dicatat oleh turbin yang bertugas sebagai Flow

Recorder. Turbin akan merekam besarnya laju alir dan menginformasikan kepada unit

pengendali berupa sinyal listrik, menunjukkan bahwa turbin bertugas sebagai

pengubah besaran laju alir menjadi sinyal listrik. Selain turbin, unit pengukuran pada

sistem ini adalah flow meter. Besarnya laju alir akan menaikkan indikator pada alat,

sehingga akan terbaca dengan kasat mata nilai laju air. Aliran yang mengalir melewati

flow meter, akan kembali ke penampungan air.

Sinyal yang diterima oleh unit pengendali akan dibandingkan dengan besar

laju air yang diinginkan (Set Point), dan selanjutnya akan dikoreksi pada unit kendali

akhir apabila ada perbedaan. Sinyal yang diinformasikan dari unit pengendali adalah

sinyal elektrik. Sedangkan unit kendali akhir yang merupakan katup kendali hanya

dapat menerima sinyal pneumatik. Maka, sinyal listrik yang dikirmkan oleh unit

pengendali akan dikonversi menjadi sinyal pneumatik oleh transduser. Katup kendali

yang digunakan merupakan jenis Fail Close dimana katup akan membuka ketika ada

sistem (tekanan). Sinyal pneumatik memberikan besar tekanan yang akan membuka

katup kendali agar laju aliran yang dihasilkan (Manipulated Variable) dapat menjadi

patokan aliran yang diinginkan.

Pada sistem pengendalian tekanan, yang terukur pada manometer adalah

tekanan gauge dan udara yang dialirkan adalah udara tekan. Pipa yang berfungsi

sebagai area untuk mengalirkan gas merupakan unit proses. Dari unit ini, akan

menghasilkan sinyal output (variabel proses) yang nilainya harus sesuai dengan nilai

yang diinginkan (Set Point). Unit proses akan mengantarkan aliran tekanan pada unit

pengukuran. Unit pengukuran berfungsi untuk mengukur besarnya variabel proses.

Karena variabel yang diukur merupakan aliran tekanan, maka unit pengukur

tekanannya adalah tabung orifice. Sinyal variabel proses dihitung dan diubah oleh

sensor (differential pressure transducer) menjadi sinyal listrik.

Sinyal listrik yang diinformasikan oleh transduser diterima oleh unit

pengendali dan kemudian akan membandingkan nilai variabel proses dengan Set

Point. Apabila terjadi perbedaan, akan dievaluasi untuk mengambil keputusan serta

mengirimkan perintah berupa sinyal kepada unit kendali akhir untuk melakukan

tindakan. Selain itu, pada unit pengendali juga dilengkapi controller yang berfungsi

untuk menetukan besarnya koreksi yang diperlukan. Transduser mengubah sinyal arus

(listrik) yang berasal dari unit kendali menjadi sinyal pneumatik kemudian diteruskan

oleh transduser berupa I/P converter yang mengubah sinyal elektri menjadi pneumatik

dan masuk ke unit kendali akhir yaitu control valve.

Pada unit kendali akhir ini, sinyal tersebut diterjemahkan untuk kemudian

dilakukan tindakan koreksi melalui pengaturan Manipulated Variable (MV).

Perubahan pada sinyal kendali menyebabkan perubahan pada final control element

(control valve). Perubahan ini menyebabkan perubahan manipulated variable dalam

arah dan nilai yang benar, maka variable proses terukur dapat dijaga pada nilai

setpoint. Variabel manipulasi dalam pengendalian tekanan ini adalah laju alir udara

sedangkan tekanan sebagai variabel proses yang masuk ke dalam sistem dan

dikendalikan dengan menggunakan pengendali yaitu unit kontrol tadi, untuk

menetapkan set point dan control valve tekanan, untuk mengatur besar kecilnya

tekanan yang masuk. Control valve yang digunakan adalah jenis fail open, akan

membuka atau menutup serta memperbesar atau memperkecil bukaan valve

tergantung pada besarnya PV. Error adalah selisih antara proses variable (PV) dengan

manipulated variable (MV).

Jadi, pada dasarnya dalam pengendalian proses, ada 4 langkah yang dilakukan

untuk menjaga nilai yang kita setting (set point) tetap, yaitu: langkah pertama adalah

mengukur yang merupakan langkah mengamati besarnya nilai variable proses (PV).

Langkah kedua adalah membandingkan yang merupakan langkah pengamatan atau

pembandingan nilai variable proses (PV) dengan set point (SP) yang kita setting.

Langkah ketiga adalah mengevaluasi yang merupakan langkah atau cara menanggapi

adanya perbedaan nilai variable proses (PV) terhadap set point (SP) dan langkah

terakhir yaitu mengkoreksi yang merupakan langkah aktif melakukan tindakan

koreksi terhadap perbedaan nilai PV terhadap set point (SP).

IV. SIMPULAN

Pengendalian proses adalah sebuah upaya untuk membuat nilai variable proses

mendekati atau stabil terhadap setpoint. Dalam pengendalian proses terdapat berbagai

macam unit dengan fungsi yang berbeda-beda. Elemen yang akan dikendalikan

terdapat pada sebuah unit bernama unit proses. Selain unit proses, dalam pengendalian

proses juga terdapat unit pengukuran, unit kendali, serta unit kendali akhir. Unit

pengukuran adalah unit yang membandingkan nilai variable proses dengan setpoint.

Unit ini akan mengirimkan sinyal kepada unit kendali. Unit kendali akan mengubah

sinyal pengukuran menjadi arus listrik. Kemudian, arus listrik dialirkan ke transduser

untuk diubah menjadi sinyal pneumatic. Sinyal pneumatic adalah sinyal yang

digunakan untuk menggerakan unit kendali akhir sesuai perintah unit kendali. Dengan

begitu, nilai variable proses akan mendekati atau stabil terhadap setpoint.

V. DAFTAR PUSTAKA

Tim dosen. Jobsheet Praktikum Pengendalian Proses. Pengendalian Tekanan. Teknik

Kimia Polban.