makalah tekanan
-
Upload
nashru-imaruzi -
Category
Documents
-
view
2.192 -
download
41
Transcript of makalah tekanan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Tujuan Percobaan
Setelah melakukan praktikum ini, mahasiswa diharapkan dapat
memperagakan operasi secara manual dari keran pengendalian pneumatik dan
meentukan karakteristiknya.
1.2 Alat dan Bahan
PCT-10 ‘electrical console’
Trim tool
Kabel penghubung berwarna merah dan hitam, kabel penghubung
dengan soket berwarna merah, hijau, cream, dan coklat
PCT-14 aksesori pengendali tekanan
Modul pengatur tekanan
PCT 10/11 recorder proses 2 saluran
Udara bertekanan
1.3 Prosedur Percobaan
1. Membuat rangkaian alat seperti gambar dan membuat konfigurasi
seperti tabel di atas.
2. Membuka keran V1, V2, dan V4.
3. Menutup keran V3, V5 dan V6.
4. Mengatur keran V1 untuk mendapatkan pembacaan di P1 = 22 psig.
5. Mengatur keran V2 untuk mendapatkan pembacaan di P4 = 8 psig
dengan keran pneumatik pengendali dalam keadaan terbuka.
6. Mengeset pengendali secara manual dengan mengatur keluaran daya
(Pr) dari pengendali untuk mengatur keran pengendali pneumatik
dari SV 10% sampai 100%.
7. Lalukan prosedur diatas pada SV 100% sampai 10%.
1
1.4 Gambar Peralatan
Gambar 1.1 PCT 10
Gambar 1.2 PCT 14
2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Tekanan
Tekanan sebenarnya adalah pengukuran gaya yang bekerja pada
permukaan bidang. Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dan
dapat diukur dalam unit seperti psi (pound per inci persegi), inci air, milimeter
merkuri, pascal (Pa, atau N/m²) atau bar. Sampai pengenalan unit SI, yang ‘bar’
cukup umum. Bar setara dengan 100.000 N/m², yang merupakan satuan SI untuk
pengukuran. Untuk menyederhanakan unit, N/m² diadopsi dengan nama Pascal,
disingkat Tekanan Pa cukup sering diukur dalam kilopascal (kPa), yang adalah
1000 pascal dan setara dengan 0.145psi. Satuan pengukuran yang baik dalam
pound per square inch (PSI) di British unit atau pascal (Pa) dalam metrik.
2.2 Macam – Macam Tekanan
1. Absolute Pressure (tekanan absolut)
Gaya yang bekerja pada satuan luas, tekanan ini dinyatakan dan diukur
terhadap tekanan NOL.
Tekanan absolut = Tekanan gauge + Tekanan atmosfer
2. Gauge Pressure (tekanan relatif)
Tekanan yang dinyatakan dan diukur relatif terhadap tekanan atmosfer.
Jadi tekanan relatif adalah selisih antara tekanan absolute dengan
tekanan atmosfer (1 atmosfer = 760 mmHg = 14.7 psia)
3. Vacum Pressure (tekanan hampa)
Tekanan yang lebih rendah dari tekanan atmosfer
4. Differential Pressure (tekanan differential)
Tekanan yang diukur terhadap tekanan yang lain.
3
Mayoritas pengukuran tekanan di pabrik adalah gauge. Mutlak
pengukuran cenderung digunakan di mana di bawah tekanan atmosfir. Biasanya
ini adalah sekitar vakum kondensor dan bangunan.
2.3 Jenis Alat Ukur Tekanan
2.3.1 Manometer
Untuk mengukur tekanan udara tertutup.
Manometer adalah alat ukur tekanan dan manometer tertua adalah
manometer kolom cairan. Alat ukur ini sangat sederhana, pengamatan dapat
dilakukan langsung dan cukup teliti pada beberapa daerah pengukuran.
Manometer kolom cairan biasanya digunakan untuk pengukuran tekanan yang
tidak terlalu tinggi (mendekati tekanan atmosfir).
Fungsi manometer
Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi
untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Jenis
manometer tertua adalah manometer kolom cairan. Versi manometer sederhana
kolom cairan adalah bentuk pipa U) yang diisi cairan setengahnya (biasanya
berisi minyak, air atau air raksa) dimana pengukuran dilakukan pada satu sisi
pipa, sementara tekanan (yang mungkin terjadi karena atmosfir) diterapkan pada
tabung yang lainnya. Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkan tekanan yang
diterapkan.
Bentuk paling sederhana dari manometer adalah bahwa dari sebuah
tabung berbentuk U diisi dengan cairan. tekanan yang akan diukur diterapkan ke
ujung terbuka tabung. Jika ada perbedaan tekanan, maka ketinggian cairan pada
dua sisi tabung akan berbeda. Perbedaan ketinggian adalah tekanan proses
dalam mm air (atau mm merkuri).
4
Gambar 2.1 Manometer
Gambar 2.2 Ilustrasi skema manometer kolom cairan
2.3.2 Barometer
Untuk mengukur tekanan udara luar.
Definisi barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara luar
(tekanan atmosfer). Barometer sederhana adalah barometer raksa atau
barometer Torricelli. Pengukur tekanan dengan barometer ini dengan cara
menghitung tinggi permukaan raksa pada bejana (bentuk lurus) atau selisih tinggi
permukaan raksa pada bejana (bentuk J) barometer Torricelli ditemukan oleh
ilmuwan fisika berkebangsaan Italia, bernama Evangelista Torricelli (1608 – 1647)
mula-mula tabung kaca yang panjangnya 1 meter diisi raksa, kemudian tabung
5
kaca diubalik dan dipasang pada statif. Ternyata, sebagian raksa turun ke bejana
dan pada bagian atas tabung terdapat ruang hampa yang disebut ruang hampa
Torricelli. Tinggi raksa dalam tabung adalah 76 cm. tekanan raksa setinggi 76 cm
inilah yang dimaksudkan tekanan 1 atmosfer. Jenis barometer yang lain adalah
barometer logam atau barometer aneroid.
Gambar 2.3 Macam-macam barometer
2.4 Pengendalian Tekanan
Tekanan adalah variabel proses yang sering kita jumpai untuk dimonitor
dan dikendalikan di dalam industri minyak dan gas. Pengendalian tekanan dari
suatu fluida proses pada beberapa tempat malah menjadi fokus utama dan
dengan berbagai tujuan tentunya.
Dalam suatu lup pengendalian, juga lup pengendalian tekanan, selalu terdiri dari
3 elemen dasar:
• Elemen pengukuran. Besaran variabel proses diukur dan ditransmisikan ke
elemen pengontrol
• Elemen Pengontrol. Perbedaan antara variabel proses yang terukur
(Process Variable/PV) dan variabel proses yang diinginkan (Setpoint/SP)
dikalkulasi berdasarkan algoritma tertentu (umumnya kontrol PID).
6
Hasilnya akan diteruskan berupa perintah aksi terhadap elemen
pengendali akhir
• Elemen pengendali akhir. Perintah aksi dari elemen pengontrol akan
dilakukan oleh elemen pengendali akhir. Control valve adalah elemen
pengendali akhir yang paling banyak digunakan.
Meskipun terdapat tiga elemen dasar dalam melakukan pengendalian proses,
belum tentu secara fisik juga terdapat tiga perangkat.
• Untuk kasus tekanan tinggi dan laju alir yang tinggi, biasanya implementasi
dari pengontrolnya terdiri dari (1) elemen pengukuran adalah pressure
transmitter (PT), (2) elemen pengontrol adalah pressure controller (PC),
(3) dan untuk elemen pengendali akhir adalah pressure control valve (PCV
atau PV).
• Untuk kasus tekanan rendah dan laju alir rendah, impelementasi
pengontrolnya terintegrasi dalam satu perangkat yang biasa disebut
pressure regulator.
Dalam melakukan konversi material, sistem proses perlu memiliki kondisi
operasi tertentu. Peran pengendalian proses pada dasarnya adalah usaha untuk
mencapai tujuan proses agar berjalan sesuai yang diinginkan. Pengendalian
proses adalah bagian dari pengendalian automatik yang diterapkan di bidang
teknologi untuk menjaga kondisi operasi agar sesuai yang diinginkan.
Salah satu karakteristik pengendali yang penting adalah metoda atau cara
pengendali mengevaluasi sinyal galat untuk menghasilkan sinyal kendali.
Berdasarkan metode evaluasinya, pengedali dibedakan atas :
1. Pengendali diskontinyu
- pengendali dua posisi (on-off)
7
- pengendali tiga posisi
2. Pengendali kontinyu
- pengendali proporsional (P)
- pengendali proporsional-integral (PI)
- pengendali proporsional-integral-derivatif (PID)
- pengendali proporsional-derivatif (PD)
Pengendali proporsional (P) berfungsi mengatur elemen pangendali yang
merupakan batas-batas hidup dan mati dari suatu daya secara kontinyu dan akan
memberikan tanggapan/keluaran yang besarnya sebanding dengan perbedaan
harga antara variabel yang diukur dengan titik pengesetan yang dinyatakan
sebagai “error” (e). Besar keluaran dari aksi proporsional dinyatakan secara
matematis sebagai berikut :
U = (100/PB)e + Uo
Dengan : U = keluaran daya
PB = proposional band
E = sinyal error
Uo = keluaran daya saat error = 0
Proporsional band didefinisikan sebagai presentase perubahan masukan
yang dikehendaki untuk mengubah keluaran dari 0% - 100% atai sebagai
perbandingan masukan terhadap keluaran. Besar PB pada kebanyakan alat
8
pengendali dapat diatur untuk memperoleh tanggapan yang optimum akibat
adanya perubahan-perubahan pada proses.
Suatu sistem dengan hanya menggunakan pengendali proporsional selalu
masih terdapat penyimpangan dari harga titik pengesetannya sebagai suatu
harga yang diinginkan, apabila sistem diberikan pembebanan yang berubah-
ubah. Perubahan pembebanan ini disebut sebagai gangguan terhadap sistem
proses. Untuk mengatasi hal tersebut, mode integral sering digabungkan dengan
pengendai proporsional sehingga penyimpangan dapat dieliminasi.
Besar aksi integral adalah sebanding dengan luas di bawah kurva “error”
dan secara matematis dinyatakan sebagai :
U = f ò edt + Uo
Dengan : U = keluaran daya
F = laju pengulangan integral per menit
e = sinyal “error”
t = waktu
Uo = keluaran daya pada saat e = 0
Proses-proses cenderung menggunakan pengendali dengan proporsional
band besar untuk mencegah terjadinya osilasi, tetapi akibatnya timbul
penyimpangan. Penyetelan harga PB yang besar atau adanya perubahan
pembebanan yang besar akan menimbulkan penyimpangan.
9
BAB III
Data Pengamatan dan Pengolahan Data
3.1 Data Pengamatan
Data pengamatan “pengendalian tanpa melalui vessel”
Tabel 3.1 Data pengamatan sebelum dikonversi
No. SV PVTekanan (Psi)
P1 P2 P3 P4
1 10 10 12.8 9.2 6.5 1.12 20 20 12.5 8.0 6.3 1.63 30 30 12.4 3.0 6.3 2.14 40 40 12.3 4.9 8.3 2.95 50 50 12.3 2.5 8.3 3.36 60 60 12.3 2.4 9.4 4.07 70 70 12.3 2.4 10.3 4.88 80 80 12.3 2.3 10.4 5.19 90 90 12.3 2.3 12.7 6.0
10 100 100 12.3 2.3 10.8 6.511 90 90 12.3 5.9 9.8 6.112 80 80 12.4 6.4 9.2 5.813 70 70 12.4 6.4 9.2 4.914 60 60 12.5 6.8 8.8 4.115 50 50 12.5 6.9 8.5 3.516 40 40 12.5 7.8 8.4 3.017 30 30 12.6 7.8 7.9 2.218 20 20 12.6 8.9 7.9 1.719 10 10 12.8 9.0 6.0 1.1
Contoh perhitungan pengkonversian dari Psi ke kg/cm2
12.8 psi = 12.8 psi x
1atm14 .7 psi x
1.0332kg /cm2
1atm
= 0.90 kg/cm2
10
Data pengamatan “pengendalian tanpa melalui vessel” setalah konversi ke kg/cm2
Tabel 3.2 Data pengamatan setelah dikonversi
No. SV PVTekanan (kg/cm2)
P1 P2 P3 P4
1 10 10 0.90 0.65 0.46 0.082 20 20 0.88 0.56 0.44 0.113 30 30 0.87 0.21 0.44 0.154 40 40 0.86 0.34 0.58 0.205 50 50 0.86 0.18 0.58 0.236 60 60 0.86 0.17 0.66 0.287 70 70 0.86 0.17 0.72 0.348 80 80 0.86 0.16 0.73 0.369 90 90 0.86 0.16 0.89 0.42
10 100 100 0.86 0.16 0.76 0.4611 90 90 0.86 0.41 0.69 0.4312 80 80 0.87 0.45 0.65 0.4113 70 70 0.87 0.45 0.65 0.3414 60 60 0.88 0.48 0.62 0.2915 50 50 0.88 0.48 0.60 0.2516 40 40 0.88 0.55 0.59 0.2117 30 30 0.89 0.55 0.56 0.1518 20 20 0.89 0.63 0.56 0.1219 10 10 0.90 0.63 0.42 0.08
11
Data pengamatan “pengendalian melalui vessel”
Tabel 3.3 Data pengamatan sebelum dikonversi
No. SV PVTekanan (Psi)
P1 P2 P3 P4
1 10 10 12.1 11 6.7 1.22 20 20 12.1 10.1 6.8 2.53 30 30 12.1 10.1 6.9 2.84 40 40 12.1 9.8 8.2 35 50 50 12.1 9.8 8.7 3.26 60 60 12.2 9.2 9.2 47 70 70 12.2 9.1 10.5 4.88 80 80 12.3 9 12.7 5.19 90 90 12.3 8.8 13.2 5.8
10 100 100 12.3 8.5 13.2 6.511 90 90 12.3 8.5 12.4 5.512 80 80 12.3 8.5 12.2 4.913 70 70 12.3 8.3 11.4 414 60 60 12.3 9 10.9 3.815 50 50 12.3 9.8 9.7 3.516 40 40 12.3 10 9.6 3.117 30 30 12.2 10.2 7.8 3.118 20 20 12.2 10.8 7.2 2.319 10 10 12.2 11.2 6.8 1.1
Contoh perhitungan pengkonversian dari Psi ke kg/cm2
12.1 psi = 12.8 psi x
1atm14 .7 psi x
1.0332kg /cm2
1atm
= 0.85 kg/cm2
6.7 psi = 6.7 psi x
1atm14 .7 psi x
1.0332kg /cm2
1atm
= 0.48 kg/cm2
12
Data pengamatan “pengendalian melalui vessel” setalah konversi ke kg/cm2
Tabel 3.4 Data pengamatan setelah dikonversi
No. SV PVTekanan (kg/cm2)
P1 P2 P3 P4
1 10 10 0.85 0.77 0.47 0.082 20 20 0.85 0.71 0.48 0.183 30 30 0.85 0.71 0.49 0.204 40 40 0.85 0.69 0.58 0.215 50 50 0.85 0.69 0.61 0.226 60 60 0.86 0.65 0.65 0.287 70 70 0.86 0.64 0.74 0.348 80 80 0.86 0.63 0.89 0.369 90 90 0.86 0.62 0.93 0.41
10 100 100 0.86 0.60 0.93 0.4611 90 90 0.86 0.60 0.87 0.3912 80 80 0.86 0.60 0.86 0.3413 70 70 0.86 0.58 0.80 0.2814 60 60 0.86 0.63 0.77 0.2715 50 50 0.86 0.69 0.68 0.2516 40 40 0.86 0.70 0.67 0.2217 30 30 0.86 0.72 0.55 0.2218 20 20 0.86 0.76 0.51 0.1619 10 10 0.86 0.72 0.48 0.08
13
3.2 Pengolahan Data
0 20 40 60 80 100 1200
2
4
6
8
10
12
14
Grafik Pengendalian Tekanan Tanpa Melalui Vessel
P1
P2
P3
P4
SV (%)
Teka
nan
(Psi
)
Grafik 1. Grafik Pengendalian Tekanan Tanpa Melalui Vessel
0 20 40 60 80 100 1200
2
4
6
8
10
12
14
Grafik Pengendalian Tekanan Melalui Vessel
P1P2P3P4
SV (%)
Teka
nan
(Psi
)
14
Grafik2. Grafik Pengendalian Tekanan Melalui Vessel
0 20 40 60 80 100 1200
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Grafik Pengendalian Tekanan Tanpa Melalui Vessel
P1P2P3P4
SV (%)
Teka
nan
(Kg/
cm2)
Grafik 3. Grafik Pengendalian Tekanan Tanpa Melalui Vessel Setelah di Konversi (Kg/cm2)
0 20 40 60 80 100 1200
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Grafik Pengendalian Tekanan Melalui Vessel
P1P2P3P4
SV(%)
Teka
nan
(Kg/
cm2)
15
Grafik 4. Grafik Pengendalian Tekanan Melalui Vessel Setelah di Konversi (Kg/cm2)
BAB IV
Pembahasan dan Kesimpulan
4.1 Pembahasan
a. Pengendalian tekanan tanpa melalui Vessel
Dari data pengamatan dan grafik pengendalian tekanan tanpa melaui vessel dapat dilihat data yang diperoleh pada p1, p2, p3 dan p4 sangat berbeda. Hal ini mungkin disebabkan oleh perbedaan bukaan valve dan hambatan yang diperoleh pada masing-masing aliran. Pada percobaan banyak sekali ditemukan gangguan-gangguan, hal ini ditandai dengan pergerakan tak menentu dari control valve. Hal tersebut mungkin disebabkan karena kerusakan pada alat PCT 10, yang kita ketahui sebagai sebuah alat yang mengatur proses atau disebut dengan modul pengatur tekanan.
Pada grafik juga dapat kita lihat perbedaan pembacaan pada p1, p2, p3 dan p4 ketika dilakukan penambahan ataupun pengurangan nilai SV, pada praktikum pengendalian tekanan tanpa melalui vesel perbedaan nilaiyang terbaca sangat berfluktuasi (tidak menentu), pada bukaan SV yang samapun nilainya sangat berbeda. Hal tersebut mungkin juga disebabkan karena kerusakan alat.
b. Pengendalian tekanan melalui
Pada grafik pengendalian tekanan melalui vessel dapat dilihat fluktuasi yang terjadi pada grafik pengendalian tekanan tanpa melalui vessel tidakbanyak lagi terjadi atau bisa dikatakan nilainya hampir sama, hal tersebut mungkin disebabkan oleh adanya manfaat dari vessel yang digunakan. Vessel tersebut telah terlebih dahulu mengendalikan tekanan yang akan keluar dari sistem, sehingga tentu saja tekanan yang masih terdapat dalam sistem ikut terkendalikan.
4.2 Kesimpulan
Pengendalian tekanan melalui vessel memberikan hasil yang lebih baik daripada pengendalian tanpa menggunakan vessel.
16
Semakin tinggi nilai SV maka tekanan akan semakin besar, karena bukaan valve juga semakin besar.
Vessel ikut berperan sebagai pengendali tekanan. Penggunaan vessel pada proses pengendalian tekanan sangat dibutuhkan
untuk mengurangi beban kerja control valve
17
18