Tugas Makalah

ALAT-ALAT PENGENDALIMata Kuliah Pengendalian Proses

Disusun Oleh :

ALKAHFI 0609 3040 0338

ENI RAHAYU 0609 3040 0342

HERU SANTOSO 0609 3040 0345

META MEDIANA 0609 3040 0350

WILDA SARI 0609 3040 0359

Kelas : V KB

Dosen Pengajar : Yohandri Bow, S.T,

M.T.

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

2011

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan karunia

dan rahmat-Nya lah, kami dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “ALAT-ALAT

PENGENDALI”.

Makalah ini kami buat berdasarkan tinjauan pustaka di berbagai referensi/Literatur,

dan makalah ini sendiri dibuat untuk proses pembelajaran mata kuliah Pengendalian

Proses, dimana disini akan dibahas tentang macam alat pengendali, cara kerja alat,

komponen sistem pengubah, jenis pengubah, dan jenis-jenis pengendali.

Dalam Pembuatan Makalah ini Kami menyadari bahwa dalam penulisannya mungkin

ada kesalahan dalam teknik penulisan. Oleh karena itu, Kritik dan saran yang bersifat

membangun sangat diperlukan guna menyempurnakan makalah ini

Palembang, 27 September 2011

Pemakalah

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pabrik kimia merupakan susunan/rangkaian berbagai unit pengolahan yang

terintegrasi satu sama lain secara sistematik dan rasional. Tujuan pengoperasian

pabrik kimia secara keseluruhan adalah mengubah (mengkonversi) bahan baku

menjadi produk yang lebih bernilai guna. Dalam pengoperasiannya pabrik akan

selalu mengalami gangguan (disturbance) dari lingkungan eksternal. Selama

beroperasi, pabrik harus terus mempertimbangkan aspek keteknikan,

keekonomisan, dan kondisi sosial agar tidak terlalu signifikan terpengaruh oleh

perubahan-perubahan eksternal tersebut. Oleh karena itu diperlukan suatu system

yang dapat mengatasi berbagai kemungkinan tersebut.

Sistem pengendalian adalah suatu cara untuk mengendalikan suatu keluaran

dari sistem agar tetap berada pada keadaan yang diinginkan. Dewasa ini,

pemanfaatan komputer sebagai kontroller dalam proses industri telah banyak

dilakukan. Hal ini terjadi karena komputer memiliki begitu banyak kelebihan

dibandingkan dengan kontroller analog, baik dari segi kemudahan pemrograman

untuk memfungsikannya sebagai kontroller sesuai dengan perkembangan teori

kontrol, multifungsi dimana fasilitas input-outputnya dapat digunakan untuk

memonitor multiproses, mencetak data dan menyimpan data, dan harganya yang

semakin murah sehingga terjangkau untuk diterapkan pada proses industri yang

paling sederhana sekalipun.

Agar proses selalu stabil dibutuhkan instalasi alat-alat pengendalian. Alat-alat

pengendalian dipasang dengan tujuan:

a. Menjaga keamanan dan keselamatan kerja.

Keamanan dalam operasi suatu pabrik kimia merupakan kebutuhan primer untuk

orang-orang yang bekerja di pabrik dan untuk kelangsungan perusahaan. Untuk

menjaga terjaminnya keamanan, berbagai kondisi operasi pabrik seperti tekanan

operasi, temperatur, konsentrasi bahan kimia, dan lain sebagainya harus dijaga

tetap pada batas-batas tertentu yang diizinkan.

b. Memenuhi spesifikasi produk yang diinginkan

Pabrik harus menghasilkan produk dengan jumlah tertentu (sesuai kapasitas

desain) dan dengan kualitas tertentu sesuai spesifikasi. Untuk itu dibutuhkan suatu

sistem pengendali untuk menjaga tingkat produksi dan kualitas produk yang

diinginkan.

c. Menjaga peralatan proses dapat berfungsi sesuai yang diinginkan dalam

desain.

Peralatan-peralatan yang digunakan dalam operasi proses produksi memiliki

kendala-kendala operasional tertentu yang harus dipenuhi. Pada pompa harus

dipertahankan NPSH, pada kolom distilasi harus dijaga agar tidak flooding,

temperatur dan tekanan pada reaktor harus dijaga agar tetep beroperasi aman dan

konversi menjadi produk optimal, isi tangki tidak boleh luber ataupun kering,

serta masih banyak kendalakendala lain yang harus diperhatikan.

d. Menjaga agar operasi pabrik tetap ekonomis.

Operasi pabrik bertujuan menghasilkan produk dari bahan baku yang memberi

keuntungan yang maksimum, sehingga pabrik harus dijalankan pada kondisi yang

menyebabkan biaya operasi menjadi minimum dan laba yang diperoleh menjadi

maksimum.

e. Memenuhi persyaratan lingkungan

Operasi pabrik harus memenuhi berbagai peraturan lingkungan yang

memberikan syarat-syarat tertentu bagi berbagai buangan pabrik kimia.

Untuk memenuhi persyaratan diatas diperlukan pengawasan (monitoring) yang

terus menerus terhadap operasi pabrik kimia dan intervensi dari luar (external

intervention) untuk mencapai tujuan operasi. Hal ini dapat terlaksana melalui

suatu rangkaian peralatan (alat ukur, kerangan, pengendali, dan komputer) dan

intervensi manusia (plant managers, plants operators) yang secara bersama

membentuk control system. Dalam pengoerasian pabrik diperlukan berbagai

prasyarat dan kondisi operasi tertentu, sehingga diperlukan usaha-usaha

pemantauan terhadap kondisi operasi pabrik dan pengendalian proses supaya

kondisi operasinya stabil.

1.2. Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah :

a. Menjelaskan pengertian alat kendali

b. Menjelaskan macam-macam alat kendali

c. Menjelaskan aplikasi penggunaan alat pengendali

d. Menjelaskan cara kerja dari alat pengendali

1.3. Manfaat

Manfaat dari pembuatan makalah ini baik bagi pemakalah maupun pembaca

adalah :

a. Dapat memahami cara kerja alat pengendali

b. Dapat mengetahui aplikasi langsung penggunaan alat pengendali

c. Dapat mengetahui parameter-parameter apa saja yang dapat dikendalikan

dalam suatu proses industri

BAB II

ISI

ALAT PENGENDALI

2.1. Pengertian Alat Pengendali

Alat kendali merupakan bagian dari suatu proses yang yang berfungsi untuk

mengendalikan, memerintah, dan mengatur keadaan. Alat kendali akan

menghubungkan antara komponen yang membentuk sebuah konfigurasi system

dengan yang akan menghasilkan tanggapan sistem yang diharapkan. Dalam hal ini

harus ada yang dikendalikan.

2.2. Cara Kerja Alat Pengendali

Dalam kehidupan sehari-hari sering kita temukan suatu proses yang

menggunakan alat kendali. Cara kerja alat kendali tergantung dari suatu proses

yang dikendalikan. Biasanya alat kendali diperintahkan untuk menjaga suatu

kondisi agar tetap konstan, jika terjadi sesuatu yang menyebabkan kondisi

berubah maka alat pengendali akan memberikan sinyal.

Alat pengendali sepenuhnya menggantikan peran manusia dalam

mengendalikan suatu proses. Controller merupakan elemen yang mengerjakan

tiga dari empat tahap pengaturan, yaitu:

a. membandingkan set point dengan measurement variable

b. menghitung berapa banyak koreksi yang harus dilakukan, dan

c. mengeluarkan sinyal koreksi sesuai dengan hasil perhitungannya ,

2.3. Jenis-Jenis Alat Kendali

Dalam industry ada beberapa variable yang dapat dikendalikan. Tujuan dari

pengendalian ini adalah untuk menjaga agar proses industry dapat berjalan dengan

baik dan menghasilkan produk yang baik pula.

Beberapa variable pengendali dan jenis alat pengendali yang digunakan:

a. PCT 10

PCT 10 merupakan peralatan pengendalian yang dirancang oleh ARMFIELD,

sebuah perusahaan di Inggris yang memberikan kemudahan pendekatan praktek

pengendalian dan pemahaman teknologi pengendalian sederhana hingga ke

tingkat yang lebih kompleks.

PCT 10 dapat dipergunakan sendiri sebagai suatu alat untuk mempelajari

konsep-konsep dasar pengendalian dan jga dapat dihubungkan dengan peralatan

aksesoris untuk penerapan pengaturan dan pengendalian variable-variabel proses,

seperti tekanan (PCT14) dan temperature (PCT13)

PCT 10 menyediakan suplai listrik untuk pompa, katup motor, selonoid, dan

alat-alat lain yang dapat dihubungkan dengan peralatan ini.

Pada PCT 10 konfigurasi dapat dilihat pada PROCESS CONTROLLER,

dimana pada bagian ini terdapat pengaturan controller (CONTROLLER

SETTING) yang berisi ketentuan yang diset oleh operator agar controller

menjalankan konfigurasi yang telah diset. Dari hasil pengaturan controller, maka

input ke process controller menjadi harga pengukuran yang kemudian dievaluasi

sesuai setting di dalam controller dan menghasilkan output pengendali berupa

sinyal untuk mengubah variable yang dimanipulasi.

Contoh, pada setting ON/OFF dengan histerisis = 2 % dan set point 50% maka

apabila input ke process controller < 50% maka controller akan menghidupkan

lampu indicator 24 VAC menunjukkan variable yang dimanipulasi (arus listrik)

disambungkan. Pada saat input ke controller > 50% + 2% maka controller akan

memutuskan arus listrik.

b. PC 14 (Pengendali Tekanan)

PC 14 digunakan untuk pengendalian tekanan. Tranduser untuk pengukuran

tekanan secara langsug atau pengukuran beda tekanan digunakan untuk mengukur

tekanan ataupun tekanan antara dua titik laju alir udara. Output dari transedur

tersebut diumpankan ke SIGNAL CONDITIONING yang kemudian memberikan

output ke PROCESS CONTROLLER pada PCT10.

Udara tekan untuk insrumen (gauge, converter dan katup control pneumatic) dan

proses masuk melalui pipa (1), udara untuk instrument (untuk sinyal) diatur oleh

regulator tekanan (V1) sehingga tekanan untuk sinyal dapat dibaca pada gauge

tekanan (P1). Udara untuk proses diatur oleh regulator tekanan (V2) dan

tekanannya dapat dibaca melalui gauge (P3).

Instrument pneumatic terdiri dari pengubah arus listrik/tekanan (I/P converter)

dan katup control (V4). I/P converter menerima sinyal 4-20 mA dari PCT 10

kemudian mengubahnya (konversi) sinyal listrik tersebut. Menjadi sinyal 3-15 psi

untuk menggerakkan katup control. Katup control tediri actuator bentuk

diafragma yang menggerakkan katup tipe batang (STEM PLUG). Indicator (15)

pada atang katup menunjukkan posisi sebenarnya dari katup. Gauge tekanan (P2O)

menunjukkan sinyal pneumatic dari I/P converter yang digunakan oleh control.

Input 4-20 mA untuk I/P converter dihubungkan dengan soket banana ke kotak

penghubung (2) dibagian kiri dari converter.

Udara mengalir melalui pipa proses melewati katup pneumatic dan piringan

orifice sebelum dibuang ke udara melalui diffuser (10). Serangkaian katup

pemilih (V3, V4, V5) memungkinkan tangki udara (11) dihubungkan pipa secara

seri maupun parallel dengan pipa proses untuk mengubah respon system atau

menvariasikan PROCESS LAG. Pada tangki udara terdapat katup pembebas

tekanan (pressure relief valve) V7.

Rancangan alat PCT 14 ini memungkinkan pembelajaran dari komponen perasi

dan alat control penghubung melalui penggunaan converter tekanan.

c. PCT 13 (Pengendali Temperatur)

PCT 13 adalah eksesoris pengendalian temperature buatan ARMFIELD

Tech.Ltd. yang dirancang untuk bekerja sama dengan PC10. Pada PCT 13 harga

pengukuran (Cm) adalah juga harga pengendalian / control point (Cp). Sedangkan

yang berfungsi sebagai pengendali/ controller disini adalah PCT 10 yang

menerima input dari pengukuran dan mengevaluasi terhadap set point kemudian

menentukan tindakan yang harus dilakukan oleh elemen control akhir. Element

control akhir pada PCT 13 adalah katup motor (motorized valve) dan saklar on/off

pada pompa di tangki.

Inti proses pada PCT 13 adalah alat penukar panas (Heat Exchanger) mini

yang menukar panas antara aliran fluida proses dan fluida pemanas.

Bagian-bagian utama dari PCT 13 adalah:

1) Penukar panas (HE)

2) Tangki fluida panas

3) Pompa sirkulasi air panas

4) Flowmeter

5) Katup control aliran manual

6) Katup motor

7) Termokopel

Fluida proses disini adalah air dingin yang dapat berasal dari keran atau air

dingin dari sebuah pompa sirkulasi air yang mempunyai pengatur temperature,

yang dihubungkan ke PCT 13 dengan selang fleksibel (lentur). Air dingin tersebut

kemudian masuk ke flowmeter melalui katup manual agar laju alirnya dapat diatur

secara manual dan diketahui besar alirannya, kemudian masuk ke penukar panas

(HE) dan keluar sebagai fluida proses melalui selang kaku kembali ke pompa

sirkulasi air dingin atau ditampung oleh penampung. Temperature air dingin

masuk dapat diketahui dengan termokopel TC3 sedangkan temepratur fluida

proses dari HE dapat diketahui dengan termokopel TC4.

Air di dalam tangki fluida panas, dipanaskan oleh elemen pemanas listrik dan

diaduk serta dipompakan keluar oleh pompa sirkulasi air panas ke flowmeter

melalui katup manual untuk mengatur besar aliran yang memasuki HE

temperature air panas masuk HE diukur oleh termokopel TC2 dan temperature

keluar HE diukur oleh termokopel TC2. Besar aliran menuju HE juga dapat

dikendalikan oleh katup motor yang mendapatkan input dari PCT 10.

Di dalam tangki terdapat dua buah katup thermostat, yang pertama adalah

thermostat yag berfungsi demi keselamatan kerja alat, apabila temperature di

dalam tangki dikendalikan oleh sebuah thermostat yang bekerj pada range ± 80 C

yang akan mematikan elemen pemanas apabila temperature tangki TC1 mencapai

80 C. thermostat yang kedua di set pada 60 C dipasang untuk tujuan pengendalian

on/off melalui soket kuning yang dapat dipergunakan dengan hubungan kabel ke

saklar output di PCT 10.

Katup motor disini adalah model dari katup control yang digerakkan dengan

motor listrik DC yang disediakan oleh PCT 10 melalui kabel 5 PIN DIN. Output

dari process controller dalam satuan persen ( 0-100 %) kemudian mengerakkan

bukaan katup dari 0-100%.

Harga pengukuran temperature (TC1 hingga TC4) sebagai output dari PCT 13

dihubungkan oleh kabel penghubung ke SIGNAL CONDITIONING di PCT 10,

yang berfungsi mengubah input temperature menjadi output arus listrik (mA) atau

tegangan listrik (V). output ini kemudian dapat dihubungkan ke VOLTMETER

maupun ke PROCESS CONTRLLER untuk pembacaan harga pengukuran.

Pada voltmeter pembacaan harus dikalikan dengan factor 100, untuk range 0-1

volt, sehingga temperature 70 C akan terbaca 0,700 pada voltmeter. Sedangkan

pada process ontroller harga pengukuran akan terbaca sama dengan harga

tampilan di layar variable proses. Signal conditioning ini dikalibrasi untuk range

0-100 C dan dapat dikalibrasi ulang dengan voltmeter dengan menggunakan trim

tool untuk span dan zero pada range temperature lain. Suplai listrik untuk pompa

sirkulasi maupun pemanas disediakan oleh PCT 10.

d. Pengendali Ketinggian Cairan (CRL)

Peralatan simulasi proses CRL dibuat oleh DIDACTA Italia, dan

dikembangkan untuk mempelajari teknik pengendalian level (ketinggian)

permukaan fluida cair, yang dalam hal ini fluida yang digunakan adalah air.

Konfigurasi yang digunakan untuk simulasi ini adalah system loop terbuka (open

loop) dan system loop tertutup (closed loop).

Pada CRL likuid yang berada di tangki (1) dipompakan ke tangki berskala (11)

pompa sentrifugal (2) dibawah pengendalian katup pneumatic proporsional (3).

Pengisian tangki berskala (11) menghasilkan tekana pada bagian dasar tangki

yang ekivaen terhadap ketinggian (level) likuid dalam tangki dideteksi oleh

tranduser P/I (13) dan dutransmisikan ke katup (3) oleh transduser I/P (4) yang

kemudian menggerakkan katup pneumatic proporsional dengan bantuan udara

tekan yang disuplai oleh inlet udara tekan (5).

Katup V1 dan V2 dapat diatur secara manual untuk tertutup dan terbuka penuh

dalam hubungan dengan tangki berskala (11). Katup solenoid (14) memungkinkan

untuk pengendalian gangguan aliran air. Untuk pemakaian katup 14, V1 harus

dalam keadaan terbuka penuh.

e. Pengendali Laju Alir (CRF)

Peralatan simulasi proses unit CRF seperti juga unit CRL dan CRpH dibuat

oleh DIDACTA Italia, dan dikembangkan untuk mempelajari teknik pengendalian

aliran fluida cair, yaitu air.

Unit CRF ini memungkinkan aliran air yang berasal dari tangki air dipompa

dengan pompa sentrifugal dan disirkulasikan ke system setelah melewati katup

control pneumatic proporsional. Aliran air setelah melewati katup diukur oleh

turbin kecil, hasil pengukuran kemudian diumpankan ke controller yang setelah

melakukan evaluasi antara harga pengukuran dengan harga set point lalu

memberikan input pada katup control untuk memperbesar atau memperkecil

aliran air.

Antara katup control dan pipa aliran balik ke tangki terdapat pipa bercaang

yang memungkinkan untuk dilakukannya simulasi gangguan ke system secara

manual dari luar, maupun dari dalam dengan bantuan input computer. Dibukanya

aliran pada pipa gangguan tersebut akan menyebabkan gangguan terhadap harga

yang telah dikendalikan, karena harga gangguan ini diberikan setelah turin

sebagai alat pengukur besar aliran.

Tujuan dari pengendalian adalah menjaga aliran ai sirkulasi konstan dan berada

pada kondisi yang diinginkan (set point) walaupun terjadi gangguan pada system

leh adanya noise. Dengan mengatur gerakkan katp control pneumatic.

Pada system pengendalian ini, variable yang dikendalikan adalah FLOW, dan

pengendalian dilakukan oleh sinyal yang menjadi input katup control dan

memerintahkan katup tersebut untuk memperbesar atau memperkecil aliran.

Mode pengendali yang digunakan pada unit CRF ini adalah mde kontinyu

dengan aksi proporsional/integral/derivative. Mode tidak kontinyu, 0n-off yang

akan membuka katu ada posisi 100% (terbuka penuh) dan menutup pada 0%

(tertutup penuh) sulit digunakan untuk mengendalikan laju aliran yang berubah-

ubah dengan cepat, dan oleh karenanya tidak dipergunakan pada simulasi di unit

CRF ini. Penggunaan mode on-off akan memaksa system untuk melakukan

lonjakan-lonjakan control yang berbahaya bagi unit CRF sendiri. Mode control

kontinyu memungkinkan setiap error yang terjadi diikuti oleh evaluasi dan

tindakkan langsung, sehingga keluaran control berjalan mulus.

Katup manual 10 memungkinkan input gangguan manual ke system setelah

pengukuran dan evaluasi dilakukan. Katup solenoid 12 memungkinkan juga aliran

balik ke tangki berubah besarnya seperti halna katup manual 10 dan 11.

f. Pengendali pH (CRpH)

Tujuan utama dari pengendali pH adalah mengendalikan Ph larutan yang

terdapat pada tangki utama (MAIN) yang mengalir ke bawah masuk ke tangki

pencampur. Jumlah larutan yang , masuk dapat diketahui dengan mengatur katup

dan mngukur lau alir denga flowmeter. Gangguan (NOISE) atau tangki NOISE

juga mengalir ke bawah menu tangki pencampur, jumlah dan besar aliran dapat

diatur dan dilihat dengan flowmeter. Larutan bercampur di dalam tangki dan

diaduk dengan stirrer, kemudian diukur dengan elektroda, hasil pengukuran

diberikan controller CRpH yang berhubungan dengan sebuah personal computer.

Output dari controller kemudian diberikan ke pompa peristaltic yang kemudian

akan memompa sejumlah larutan koreksi sehingga Ph di dalam tangki akan sama

tau mendekati harga set point yang telah ditetapkan sebelumnya.

2.3. Aplikasi Penggunaan Alat Pengendali

Misalnya Pada mobil sering dilengkapi dengan Air Bag, yaitu perangkat

keamanan yang terdiri dari sebuah tas kain besar yang berisi udara dan

memberikan perlindungan bagi kepala dan tubuh bagian atas pengemudi selama

tabrakan.

Dalam tabrakan dari depan (head-on collision), biasanya pengemudi dan

penumpang akan terlempar ke depan di dalam kendaraan. Ketika airbag

diaktifkan, airbag langsung mengembang dan menciptakan penghalang yang

melawan atau meredam gerakan maju dari pengemudi atau penumpang depan.

Kantong udara tersebut dirancang untuk mencegah pemngemudi atau

penumpang depan menabrak kaca depan atau dashboard kendaraan, sehingga

mengurangi cedera mereka.

2.4. Komponen Sistem Pengendali

Sistem pengendalian proses melibatkan beberapa komponen penyusun system,

antara lain:

Sistem

Sensor

Pengendali

Elemen pengendali akhir

Dari contoh pengendali pada mobil di atas, maka dapat dianalisis bahwa yang

merupakan system adalah mobil yang berjalan, sensor adalah yang dapat

menangkap sinyal ketika pengemudi dan penumpang terlempar ke depan, saat

terjadi peristiwa seperti itu maka alat kendali akan bekerja sehingga airbag

diaktifkan dan kemudian pengendali akhir airbag terisi udara dan menghalangi

benturan ke kaca depan.

2.5. Jenis Peubah Pengendali

Peubah pengendali terdiri dari masukan, keluaran, dan galat. Masukan

pengendali berasal dari peubah yang dikendalikan dan set point. Set point

ditentukan oleh operatorsesuai dengan harga yang diinginkan ke pengendali.

Peubah yang dikendalikan berasal dari proses misalnya temperature, tekanan,dan

sebagainya. Besaran ini dideteksi oleh sensor. Selisih antar set point dan peubah

yang dikendalikan dinamakan galat yang selanjutnya enjadi masukan.

Keluaran adalah respon yang terjadi ketika alat pengendali menerima masukan

berupa galat. Respon ini disebut keluaran, yang mengaktifkan elemen pengendali

akhir.

Galat merupakan penyimpangan dari peubah yang dikendalikan dan set point.

Pada system pengendali galat biasanya dinyatakan dalam persen atau arus.

BAB III

KESIMPULAN

Alat kendali merupakan bagian dari suatu proses yang yang berfungsi untuk

mengendalikan, memerintah, dan mengatur keadaan. Alat pengendali sepenuhnya

menggantikan peran manusia dalam mengendalikan suatu proses. Controller

merupakan elemen yang mengerjakan tiga dari empat tahap pengaturan, yaitu:

d. membandingkan set point dengan measurement variable

e. menghitung berapa banyak koreksi yang harus dilakukan, dan

f. mengeluarkan sinyal koreksi sesuai dengan hasil perhitungannya

Ada beberapa variable yang dapat dikendalikan pada suatu proses industry,

antara lain tekanan, temperature, pH, level.

Daftar Pustaka

http://eviandrianimosy.blogspot.com/2010/05/istilah-istilah-dalam-sistem.html

Meidinariasty,Anerasari.2011.Penuntun Praktikum Pengendalian Proses.

Palembang:POLSRI