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