LEMBAR TUGAS

Judul Praktikum : Instrumentasi dan Pengendalian Tekanan

Laboratorium : Komputasi dan Pengendalian Proses

Jurusan / Prodi : Teknik Kimia / Migas

Kelas / Semester : 2A / IV ( Empat )

Anggota Kelompok : 1. Mirlia

2. Taufiqurrahman

3. Teuku Tarich Akbar

4. Teuku Muhammad Chalil Azmy

5. Hilya Adnan

Buket Rata, 16 Maret 2015Ka. Laboratorium Dosen Pembimbing,

Ir. Syafruddin. MSi Ir. Helmi. MT

NIP : 196508191998021001 NIP : 196209211993031001

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Praktikum : Instrumentasi dan Pengendalian Tekanan

Laboratorium : Komputasi dan Pengendalian Proses

Jurusan / Prodi : Teknik Kimia / Migas

Kelas / Semester : 2A / IV ( Empat )

Anggota Kelompok : 1. Mirlia

2. Taufiqurrahman

3. Teuku Tarich Akbar

4. Teuku Muhammad Chalil Azmy

5. Hilya Adnan

Nama Dosen Pembimbing : Ir. Helmi, MT

NIP : 196209211993031001

Ka Laboratorium : Ir. Syafruddin. MSi

NIP : 196508191998021001

Tanggal Pengesahan :

Buket Rata, 16 Maret 2015Ka. Laboratorium Dosen Pembimbing

Ir. Syafruddin. MSi Ir. Helmi. MT

NIP :196508191998021001 NIP :196209211993031001

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Tujuan Percobaan

1.1.1 Tujuan Percobaan Instrumentasi

Setelah melakukan praktikum ini, mahasiswa diharapkan dapat :

Mengenal instrumentasi pengukuran tekanan

Dapat dan mampu menggunakan instrument pengukuran tekanan

Mampu mengkalibrasi alat ukur tekanan

Membuktikan rumus konversi tekanan

Menentukan linearitas alat ukur tekanan vs waktu

Menentukan responsibilitas alat ukur tekanan

1.1.2 Tujuan Percobaan Pengendalian

Dapat memperagakan karakteristik proporsional dalam pengendalian

proses dan tanggapan terhadap pengubahan titik pengeseran atau gangguan dalam

proses.

1.2. Alat dan Bahan

1.2.1 Alat dan Bahan Instrumentasi

Manometer U

Barometer

Selang

Pisau

Lakban/ selotip putih

Peniti/ jarum

1.2.2 Alat dan Bahan Pengendalian

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 tekan dengan 2 bar gauge

1.3. Prosedur Percobaan

1.3.1 Prosedur Percobaan Instrumentasi

1. Prosedur kalibrasi manometer pada cairan

Masukkan selang ke saluran udara tekan

Ambil manometer dan hubungkan

Baca skala dan dicatat

Ulangi langkah 2 & 3 sampai 3 kali

Hitung tekanan rata-rata.

2. Prosedur kalibrasi barometer

Masukkan selang ke saluran udara

Buka valve pelan-pelan

Baca skala

Hitung rata-rata tekanan.

1.3.2 Prosedur Percobaan Pengendalian

1. Hubungkan power supply dengan arus listrik

2. Buat rangkaian alat antara PCT 10 dan PCT 14 sesuai gambar

3. Buku katup aliran udara hingga menunjukkan tekanan max. 22 psi (1,5

bar)

4. Tutup valve V3, V5, V6 dan buka valve V1, V2 dan V4 sehingga

pembacaan P4=8 psig

5. Set pengendali proses pada operasi manual

6. Atur Pr pada 0 % untuk membuka valve pengendali pneumatic secara

penuh

7. Atur Pr secara bertahap dari 0-100 % dengan penambahan 10 % untuk

setiap tahap. Pada tiap saat catat tekanan pada tayangan variable proses

8. Ulangi prosedur diatas dari 100% - 0% dengan penambahan 10 % pada

tiap tahap catat tekanan pada tayangan variable proses.

1.4. GambarPeralatan

1.4.1 Gambar Peralatan Instrumentasi

Gambar 1.1 Rangkaian peralatan

1.4.2 Rangkaian Peralatan Pengendalian

Gambar 1.2 Seperangkat alat PCT 10 yang sudah dirangkai

Gambar 1.3 Seperangkat alat PCT 14 lengkap dengan vessel

1.6 Skema Peralatan

Gambar 1. Skema peralatan PCT 14

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori Instrumentasi

2.1.1 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.

2.1.2 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.

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.

2.1.3 Jenis Alat Ukur Tekanan

A.Manometer

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).

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).

Konversi menjadi kPa cukup sederhana:

untuk air, Pa = 9,807 x mm H2O

untuk merkuri, Pa = 133,3 mm Hg x

Pipa U

• Pipa U terdiri dari air atau raksa yang dalam pipa berbentuk U

• Salah satu ujung dihubungkan dengan tekanan yang ingin diukur dan ujung yang

lain dihubungkan dengan tekanan referensi (biasanya tekanan atmosferik) Jika

fluida C atmosferik, fluida B cairan dalam pipa U (air atau merkuri), dan fluida A

adalah gas dengan asumsi rB » rA dan rB » rC

Gambar 2.1 Manometer pipa U Gambar 2.2 Manometer pipa U

Keuntungan dan kekurangan

Biaya murah

Sederhana dan cukup baik

Respon lambat dan terjadi osilasi

Akurasi pengukuran tergantung pada presisi tinggi cairan pada pipa U

Tidak dapat digunakan untuk tekanan vakum

Cairan dalam pipa U TIDAK BOLEH ada interaksi denganfluida yang

diukur

Kontaminasi merkuri dan uap air dapat terjadi, terutama padapengukuran

tekanan rendah

Gambar 2.3 Manometer

Gambar 2.4 Ilustrasi skema manometer kolom cairan

Prinsip kerja manometer adalah sebagai berikut:

1. Gambar a. Merupakan gambaran sederhana manometer tabung U yang

diisi cairan setengahnya, dengan kedua ujung tabung terbuka berisi cairan

sama tinggi.

2. Gambar b. Bila tekanan positif diterapkan pada salah satu sisi kaki

tabung, cairan ditekan kebawah pada kaki tabung tersebut dan naik pada

sisi tabung yang lainnya. Perbedaan pada ketinggian, “h”, merupakan

penjumlahan hasil pembacaan diatas dan dibawah angka nol yang

menunjukkan adanya tekanan.

3. Gambar c. Bila keadaan vakum diterapkan pada satu sisi kaki tabung,

cairan akan meningkat pada sisi tersebut dan cairan akan turun pada sisi

lainnya. Perbedaan ketinggian “h” merupakan hasil penjumlahan

pembacaan diatas dan dibawah nol yang menunjukkan jumlah tekanan

vakum.

Selama pelaksanaan audit energi, manometer digunakan untuk

menentukan perbedaan tekanan diantara dua titik di saluran pembuangan gas atau

udara. Perbedaan tekanan kemudian digunakan untuk menghitung kecepatan

aliran di saluran dengan menggunakan persamaan Bernoulli (Perbedaan tekanan =

v2/2g). Rincian lebih lanjut penggunaan manometer diberikan pada bagian

tentang bagaimana mengoperasikan manometer. Manometer harus sesuai untuk

aliran cairan.

B.Barometer

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 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 2.5 Macam-macam barometer

a.Barometer Air

Konsep bahwa penurunan tekanan atmosfer memprediksi badai 'itu

dipostulatkan oleh Lucien Vidie : merupakan dasar untuk perangkat prediksi

cuaca yang disebut "badai kaca" atau " Goethe barometer "(setelah nama penulis

yang dipopulerkan di Jerman). Ini terdiri dari wadah kaca dengan tubuh disegel,

setengah penuh dengan air. Sebuah sempit tergadai terhubung ke tubuh di bawah

permukaan air dan naik di atas permukaan air, di mana ia terbuka untuk atmosfer.

Ketika tekanan udara lebih rendah dari itu pada waktu tubuh itu disegel, tingkat

air di cerat akan naik di atas permukaan air dalam tubuh, ketika tekanan udara

lebih tinggi, tingkat air di cerat akan turun di bawah permukaan air dalam tubuh.

b.Barometer Mercuri

Sebuah barometer raksa memiliki tabung gelas minimal 84 cm tingginya,

tertutup pada salah satu ujungnya, dengan reservoir merkuri-diisi terbuka di

pangkalan.. Berat merkuri menciptakan kekosongan di bagian atas tabung. Raksa

di dalam tabung menyesuaikan sampai berat kolom merkuri saldo gaya atmosfer

diberikan pada reservoir. atmosfer bertekanan tinggi tempat lebih gaya reservoir,

memaksa merkuri lebih tinggi dalam kolom. merkuri tekanan rendah

memungkinkan untuk turun ke tingkat yang lebih rendah dalam kolom dengan

menurunkan gaya ditempatkan pada reservoir. Karena suhu yang lebih tinggi pada

alat tersebut akan mengurangi kepadatan merkuri, skala untuk membaca

ketinggian air raksa disesuaikan untuk mengkompensasi efek ini. Torricelli

mencatat bahwa ketinggian air raksa dalam barometer berubah sedikit setiap hari

dan menyimpulkan bahwa ini adalah akibat tekanan perubahan di atmosfer . Dia

menulis: "Kita hidup tenggelam di dasar samudra udara dasar, yang dikenal

dengan percobaan disangkal untuk memiliki berat ". Desain barometer merkuri

yang menimbulkan ekspresi tekanan atmosfir dalam inci atau milimeter (torr):

tekanan dikutip sebagai tingkat tinggi merkuri dalam kolom vertikal. 1

atmosphere is equivalent to about 760 millimeters, of mercury. 1 atmosfer

ekuivalen dengan 760 milimeter, dari merkuri.

Gambar 2.6Barometer Mercuripencatat tekanan udara

Gambar 2.7Old aneroid barometer Gambar 2.8Modern aneroid barometer

Sebuah barometer aneroid, diciptakan oleh insinyur abad ke-19 Perancis

dan penemu Lucien Vidie , menggunakan logam, kotak fleksibel kecil yang

disebut sel aneroid. Kapsul ini aneroid (sel) yang terbuat dari paduan dari berilium

dan tembaga . Kapsul dievakuasi (atau biasanya kapsul lebih) dicegah dari

keruntuhan oleh pegas yang kuatSedikit perubahan dalam tekanan udara luar

menyebabkan sel untuk memperluas atau kontrak. Drive ini ekspansi dan

kontraksi mekanik tuas seperti bahwa gerakan-gerakan kecil kapsul diperkuat dan

ditampilkan di muka barometer aneroid. Banyak model termasuk jarum set secara

manual yang digunakan untuk menandai pengukuran arus sehingga perubahan

dapat dilihat. Selain itu, mekanisme tersebut dibuat dengan sengaja "kaku"

sehingga penyadapan barometer mengungkapkan apakah tekanan naik atau turun

sebagai pointer bergerak.

c.Barographs

Seorang pencatat tekanan udara , yang mencatat grafik beberapa tekanan

atmosfer, menggunakan mekanisme barometer aneroid untuk memindahkan jarum

pada foil merokok atau untuk memindahkan pena di atas kertas, baik yang

terpasang pada drum dipindahkan oleh jarum jam.

2.1.4 Alat Ukur Tekanan

1. Bourdon Tube

2. Diaphragm Pressure Gage

3. Bellows Element

A.Bourdon Tube

Terdiri pipa lengkung berongga.

Digunakan untuk fluida dalam pipa.

Tekanan dalam pipa menyebabkan pipa pada alat berubah bentuk.

Tekanan ditentukan dari perubahan secara mekanik penunjuk pada alat

Tipe bourdon tube adalah C, spiral, dan helical.

Gambar 2.9 Bagian-bagian bourdon tube

Bourdon tabung yang berbentuk bulat lonjong tabung dengan penampang.

Tekanan dari media bekerja pada bagian dalam tabung. Lahiriah tekanan pada

penampang oval memaksanya untuk menjadi bulat. Karena kelengkungan tabung

cincin, tabung Bourdon kemudian membungkuk seperti yang ditunjukkan dalam

searah dengan tanda panah.

Karena mereka kuat konstruksi, Bourdon sering digunakan dalam

lingkungan yang keras dan tekanan tinggi, tetapi juga dapat digunakan untuk

tekanan sangat rendah; waktu respons bagaimanapun, adalah lebih lambat dari

bellow atau diafragma.

Tabung Bourdon bekerja pada prinsip sederhana bahwa tabung bengkok

akan berubah bentuknya saat terkena variasi tekanan internal dan eksternal.

Sebagai tekanan diterapkan secara internal, meluruskan tabung dan kembali ke

bentuk aslinya ketika tekanan dilepaskan.

Ujung tabung bergerak dengan perubahan tekanan internal dan mudah

dikonversi dengan pointer ke skala. Link konektor digunakan untuk mentransfer

gerakan ujung ke sektor gerakan diarahkan. Pointer ini diputar melalui pinion

bergigi oleh sektor diarahkan Jenis gauge mungkin memerlukan pemasangan

vertikal (orientasi tergantung) untuk hasil yang benar. Unsur ini tunduk pada

shock dan getaran, yang juga karena massa tabung. Karena ini dan jumlah gerakan

dengan jenis penginderaan, mereka rentan terhadap kerusakan, terutama di dasar

tabung. Keuntungan utama dengan tabung Bourdon adalah bahwa ia memiliki

operasional yang luas (tergantung pada bahan tabung). Jenis pengukuran tekanan

dapat digunakan untuk rentang tekanan positif atau negatif, walaupun akurasi

yang terganggu ketika dalam ruang hampa.

a. C-type Bourdon Tube

- Range 15 ~ 100.000 psig

- Range akurasi (± 0.1 ~ ± 5) % span.

Gambar 2.10bourdon tube

Gambar 2.11bourdon tube

b. Spiral Bourdon Tube

• Range tekanan menengah (medium pressure)

• Tersedia dalam range hingga 100.000 psig.

• Range akurasinya sekitar ± 0.5 % dari span.

Gambar 2.12 Spiral bourdon tube

Keuntungan dan kekurangan

Bersifat portabel

Ketelitian cukup tinggi

Pengukuran terbatas pada tekanan statis

Terjadi histerisis

Terpengaruh shock dan vibrasi

B.Element Bellows

Prinsip operasi didasarkan pada perubahan volume dari element bellows

sehingga diperoleh hubungan yang linear antara tekanan dan simpangan. Sebuah

bellow merupakan unsur diperluas dan terdiri dari serangkaian lipatan yang

memungkinkan ekspansi. Salah satu ujung Bellows adalah tetap dan bergerak

lainnya dalam menanggapi diterapkan tekanan. Sebuah pegas digunakan untuk

melawan gaya diterapkan dan hubungan yang menghubungkan akhir bellow ke

sebuah penunjuk untuk indikasi. Bellow tipe sensor juga tersedia yang memiliki

tekanan penginderaan di bagian luar dan atmosfer kondisi dalam. musim semi ini

ditambahkan ke bellow untuk pengukuran yang lebih akurat. Yang elastis aksi

bellow sendiri tidak cukup untuk secara tepat mengukur kekuatan tekanan

diterapkan. Jenis pengukuran tekanan terutama digunakan untuk kontrol ON /

OFF menyediakan membersihkan kontak untuk membuka dan menutup sirkuit

listrik. Bentuk penginderaan menanggapi perubahan tekanan pneumatik atau

hidrolik.

Gambar 2.13 Bagian-bagian element bellows

Aplikasi :

Pengukuran tekanan rendah (absolute atau relative)

Tekanan diferensial

Tekanan vacuum sampai tekanan 0 – 400 psig.

Range (inch H2O) :

Hingga 30 atau 40 psig

Tersedia juga dalam range 0 – 2.000 psig.

Penggunaan yang terbesar sebagai :

Elemen penerima

Pneumatic recorders, indicators dan controllers.

Unit diferensial pressure untuk pengukuran aliran (flow).

Ketelitian bellows element adalah sekitar ± ½ %.

Spesifikasi Umum

Kelebihan

Biaya pengadaan awal : rendah

Konstruksi kuat dan sederhana

Dapat digunakan untuk tekanan rendah dan menengah

Dapat digunakan untuk mengukur tekanan absolut, tekanan relatif

(gauge)dan tekanan diferensial.

Kekurangan

Memerlukan kompensasi temperature

Tidak dapat digunakan untuk mengukur tekanan tinggi.

Mempunyai histeresis dan drift yang besar.

Tidak cocok untuk mengukur tekanan yang dinamis.

Aplikasi khas

Tekanan proses terhubung ke sensor dan diterapkan secara langsung.

Dengan meningkatnya tekanan, bellow mengerahkan gaya pada musim semi

utama. Ketika gaya ambang musim semi utama adalah mengatasi, gerak ditransfer

ke blok kontak menyebabkan kontak untuk menjalankan. Ini adalah pengaturan

Trip. Ketika tekanan menurun, mata air utama akan menarik yang menyebabkan

sekunder diferensial pisau pegas untuk mengaktifkan dan me-reset kontak. Ini

adalah pengaturan Reset. Gaya pada pegas utama adalah bervariasi dengan

memutar penyesuaian rentang operasi sekrup. Hal ini menentukan di mana

perjalanan akan kontak. Gaya pada pegas pisau diferensial sekunder bervariasi

dengan memutar diferensial sekrup penyesuaian. Ini menentukan di mana kontak

akan mengatur ulang.

Ilustrasi grafis

Paduan tembaga dapat digunakan pada air atau udara. cairan dan gas

lainnya mungkindigunakan jika non-korosif terhadap paduan ini. Gunakan jenis

baja stainless 316 lebih korosif cairan atau gas. Piston kontrol digunakan untuk

cairan hidrolik yang beroperasi pada tekanan tinggi. Mereka tidak dimaksudkan

untuk digunakan dengan udara atau air sebagai ketepatan mereka terbatas.

Pendinginan Aplikasi

Kontrol Refrigerasi dibangun dengan denyut peredam tambahan untuk

menyaring keluar pulsations parah yang dihasilkan oleh reciprocating kompresor

pendingin. Tekanan kontrol tidak dilengkapi dengan fungsi snubber ditambahkan

dapat mengakibatkan berkurangnya bellow hidup.

Hasil hidup berkurang dari pulsations cukup parah untuk menyebabkan

bellow untuk memekik pada frekuensi pompa atau pada gelombang harmonik

yang dihasilkan terdistorsi di SPBU tertentu loading tuntutan. kontrol Pendinginan

umumnya disediakan sebagai standar dengan snubber pulsasi dibangun ke dalam

batang dari bellow.

C.Diaphragm Pressure Gauge

Alat ini menggunakan deformasi elastis dari suatu diafragma (membran)

untuk mengukur perbedaan tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan

referensi.

Salah satu bentuk Diaphragm pressuregage terdiri sebuah kapsul yang

terbagiatau sebuah diafragm. Salah satu sisidiafragma terbuka pada tekanan

eksternaltarget, PExt, dan sisi lain dihubungkandengan tekanan yang diketahui,

PRef.

• Perbedaan tekanan, PExt – PRef,secaramekanik mengubah diafragma`

Gambar 2.14 Bagian-bagian diafragma pressure gauge

Sebuah diafragma berbentuk melingkar berbelit membran yang melekat

pada tekanan bohlam sekitar keliling. Tekanan media di satu sisi dan indikasi

media di sisi lain. Defleksi yang diciptakan oleh tekanan dalam pembuluh akan

berada di arah panah yang ditunjukkan. Diafragma menyediakan kerjanya cepat

dan akurat indikasi tekanan. Namun, gerakan atau stroke tidak sebesar bellow

sensor tekanan Banyak bergantung pada defleksi diafragma untuk pengukuran.

Diafragma adalah disc fleksibel, yang dapat dilakukan secara datar atau dengan

konsentris. Lipatannya dan terbuat dari logam lembaran dengan dimensi toleransi

yang tinggi. Diafragma dapat digunakan sebagai alat mengisolasi cairan proses,

atau untuk highpressure aplikasi. Hal ini juga berguna dalam memberikan

pengukuran tekanan dengan transduser listrik. Diafragma yang dikembangkan

dengan baik dan terbukti. desain modern telah diabaikan histeresis, gesekan dan

masalah kalibrasi bila digunakan dengan instrumentasi cerdas. Mereka digunakan

secara luas pada tanaman penyejuk udara dan untuk ON / OFF switching aplikasi.

Seleksi Pemilihan bahan diafragma adalah penting, dan sangat tergantung pada

aplikasi. tembaga Berilium memiliki kualitas elastis yang baik, di mana Ni-Span

C memiliki sangat suhu rendah koefisien elastisitas. Stainless steel dan Inconel

digunakan dalam aplikasi temperatur ekstrim, dan juga cocok untuk lingkungan

korosif. Untuk histerisis minimum dan drift, maka Quartz adalah pilihan terbaik.

Ada dua jenis utama pembangunan dan pengoperasian sensor diafragma.

Yaitu:

- Motion Balanced

- Angkatan Balanced

Desain Motion seimbang digunakan untuk mengendalikan lokal, indikator

pembacaan langsung. Namun demikian rentan terhadap kesalahan histeresis dan

gesekan. desain Force seimbang digunakan sebagai pemancar untuk

menyampaikan informasi dengan tinggi akurasi, namun mereka tidak memiliki

kemampuan indikasi langsung.

Range normal : vacuum hingga 200 psig,

Akurasi (±½ ~ ±1¼) % full span.

Berbagai bentuk disain dari diaphragm yaitu single capsul dan multiple Capsul

Gambar 2.15 Bentuk-bentuk kapsul

Gambar 2.16Berbagai bentuk disain dari diaphragm Pressure Gauge

Keuntungan dan kekurangan

Respon lebih cepat

Akurasi tinggi (sampai 0,5 % FS)

Linieritas baik jika perubahan tekanan tidak lebih besar dari pada

ketebalan diafragma

Keuntungan

Memberikan isolasi dari fluida proses

Baik untuk tekanan rendah

Murah

Beragam

Handal dan terbukti

Digunakan untuk mengukur gauge, tekanan atmosfer dan diferensial

Gambar 2.17 Diafragma pressure gauge

2.2 Dasar Teori Pengendalian

2.2.1 Dasar Teori

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

o Pengendali Dua Posisi (On-Off)

o Pengendali Tiga Posisi

2.  Pengendali Kontinyu

o Pengendali Proporsional (P)

o Pengendali Proporsional-Integral (PI)

o Pengendali Proporsional-Integral-Derivatif (PID)

o 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 :

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

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.

U = (100/PB) e + Uo

Besar aksi integral adalah sebanding dengan luas di bawah kurva “error”

dan secara matematis dinyatakan sebagai :

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.

Rangkaian pengendali aliran dapat merupakan contoh sistem yang

memerlukan pengetahuan PB yang besar, sehingga untuk sistem yang demikian

mode integral perlu ditambahkan pada pengendali. Apabila fungsi intergral

ditambahkan, maka secara kontinyu integral akan bereaksi terhadap keluaran

sepanjang terjadi penyimpangan dari titik pengesetan yang diinginkan, sehingga

dihasilkan penyimpangan = 0.

Pada percobaan ini, pengendali proses disusun dengan mode konfigurasi

dan pengesetan sebagai berikut :

Pengesetan pengendali Kode Pengesetan Satuan

Titik pengesetan - 50 %

Keluaran daya Pr - -

Proporsi band Prop 5 %

Waktu integral Int 0,02 Menit

Waktu derivatif Der 0 Detik

Waktu perputaran Cy-t 20 Detik

Tidak digunakan +CL-G - -

Tidak digunakan CL-0 - -

U = f ò edt + Uo

Tidak digunakan Up-t - -

Histerisis Hyst - %

Batas daya Pr-L 100 %

Batastitik pengeseten Sp-L 100 %

Batasan Cs-1 -058

Kerja kebalikan Cs-2 -dLF

Tidak digunakan Cs-3-7 -

Span Span 100% pada masukan 20 mA

Zero Zero 0% pada masukan 4 mA

Kalibrasi modul pengatur tekanan

1. 0 psig di P4 = 4 mA dan 0,000 volt di voltmeter dari keluaran pengatur

tekanan = 0% range

2. 8 psig di P4 = 20 mA dan 1,000 volt di voltmeter dari keluaran pengatur

tekanan = 100% range

2.2.2 PCT 10

Sebelum peralatan digunakan kalibrasi perlu dilakukan sesuai dengan

kebutuhan kalibrasi biasanya dilakukan untuk tekanan pengatur adalah :

- Tekanan minimum : 0 psig = 0,000 volt = 4 mA

- Tekanan maksimum : 8 psig = 20 mA

Pada system perpipaan apabila aliran udara ditutup/ tidak ada udara yang

mengalir dalam pipa maka tekanan udara di dalam system tersebut tekanan

atmosfer. Sehingga tekanan minimum di dalam 0 psig yng dimaksud adalah

tekanan amosfer yang tidak dapat dalam aliran udara di pipa. Namun sensor

tekanan dapat dikalibrasi rentang operasi yang berbeda apabila dikehendaki yang

disesuaikan dengan rentang operasi dasar / satuan khusus. Pada umumnya sensor

tekanan mempunyai keluaran yang dapat merusak linieritas bila ada perubahan

tekanan dari suatu linieritas

Gambar 2.18 Alat PCT 10

Bagian utama dari PCT-10 adalah :

1. Process controller

Process controller adalah inti dari PCT-10 yang berfungsi sebagai

pengendali proses dan beroperasi seperti layaknya process controller industry

menggunakan mikroprosesor. Process controller (1) memberikan pembacaan SET

POINT dan VARIABEL PROSES secara kontinyu dan memberikan kemudahan

pengesetan parameter operasi (CONTROLLER SETTING) dari panel mukanya.

Controller dapat digunakan untuk proses pengendali SECARA KONTINYU

dengan mode pengendali proporsiona,Integral,Derivatif dengan output 4-20 mA

melalui socket (+) dan (-) (3),Socket lampu indicator 24 VAC (4),socket 240

VAC (5) dan socket penghubung komunikasi katup motor (6).

2.Voltmeter

Voltmeter (1) sebagai alat pengukur tegangan mempunyai range 0-1,999 V

dan dapat digunakan untuk mengukur tegangan dari output pengkondisi sinyal )

(Signal Conditioner) dari sensor yang berasal dari PCT-13 dan PCT-14.Voltmeter

juga dapat menampilkan harga sinyal 4-20 mA dengan menghubungkan kabel-

kabel yang sesuai sehingga loop arus mengalir melalui tahanan (Resistor) 50 ohm

(2) yang telah tersedia didalam PCT-10 sendiri sehingga menghasilkan tegangan

0,200 – 1,000 V.Selain tiu output dari voltmeter juga dapat dihubungkan ke

rekorder untuk mencatat data.

3.Ammeter

Ammeter sebagai pengukur kuat arus memonitor arus listrik 4-20 mA.Alat

ukur ini bukanlah alat yang presisi sehingga hanya digunakan untuk indikasi arus

yang mengalir di loo.Pengaturan atau kalibrasi SPAN dan ZERO harus dilakukan

dengan DIGITAL VOLTMETER dan PROCESS CONTROLLER.

4.Suplai listrik

PCT-10 dilengkapi dengan pemutus arus (CIRCUIT BREAKER) (2) yang

dihidupkan dengan menaikkan level ke atas (3).Pemutus arus (4) dan (5)

melindungi peralatan di dalam PCT-10 dan suplai listrik keluar dari PCT-

10.Pemutus arus (4) untuk suplai 240 VAC dan (5) untuk 24 VAC.Tombol (7)

menghidupkan PCT-10 yang ditunjukkan oleh lampu suplai (1) sedangkan tombol

(6) mematikkannya.Ditiap sisi PCT-10 terdapat masing-masing 2 buah socket 

240 VAC dan 24 VAC untuk suplai listrik ke pompa,katup motor ataupun

solenoid.Socket-socket ini dalam keadaan hidup (ON) apabila PCT-10

dihidupkan.

5.Signal Conditioner

Signal conditioner atau pengkondisi sinyal berjumlah dua buah terletak

dibagian depan tengah PCT-10 menerima sinyal sensor dari PCT-13 atau PCT-14

sesuai jenis sinyal variable dinamis.Sesuai namanya alat ini (1) mengkondisi

sinyal temperature (apabila dihubungkan dengan kabel khusus dari PCT-13) atau

sinyal tekanan (dihubungkan dengan kabel khusus dari PCT14) menjadi arus 4-20

mA (3) atau tegangan 0-1 V (4).Input sensor dari PCT-14 masuk melalui (2)

sedangkan input sensor dari PCT-13 masuk melalui (1).Output 4-20 mA ataupun

0-1 V kemudian dapat dihubungkan ke PROCESS CONTROLLER atau ke

VOLTMETER.Pengkalibrasian signal conditioner dilakukan dengan

VOLTMETER.

6.Switched Output

Switched output atau saklar terdiri dari relay yang terpasang di dalam

PCT-10 yang menyensor keadaan On atau OFF dari kontak saklar dibagian luar

(4) dan mengaktifkan socket 240 VAC (3)dan 24 VAC (2).Kontak yang terjadi

adalah kontak tertutup normal dan kontak terbuka normal.Socket kuning ABC

akan menghubungkan kontak saklar atau sambungan listrik.

7. Valve motor positioner

Socket 5 pin DIN (1) untuk motor katup ke PCT-13  ini terpasang didalam

alat PCT-13 ini terpasang di dalam alat PCT-10.Inputnya berupa arus 4-20 mA (2)

di sisi socket motor,keluarannya berupa output penggerak motor yang akan

menggerakkan katup control pada aliran air panas HEAT EXCHANGER PCT-13.

Pada saat operasi,posisi atau letak katup dapat diukur oleh

potensiometer,posisi ini dibanfingkan dengan posisi yang diinginkan dan

tegangan koreksi dimasukkan ke motor hingga di dapat posisi yang diinginkan.

8.Suplai manual 4-20 mA

Arus 4-20 mA yang mengalir di alat PCT-10 outputnya dapat diatur secara

manual menggunakan tombol manual (1).Output keluar melalui socket (2) dengan

polaritas (+) dan (-).Pengendali ZERO (3) dan SPAN (4) dihubungkan dengan

VOLTMETER dan RESISTOR 50 ohm yang tersedia dalam PCT-10 akan

mengkalibrasi alat sehingg didapat pembacaan 0,200 – 1,000 Volt.Perbedaan digit

diperkecil dengan TRIM TOOL tersedia yang memperkecil/memperbesar skala

ZERO maupun SPAN.

ZERO = 4 mA = 0,200 Volt

SPAN = 20 mA = 1,000 Volt.

9.Lampu indikator 24 VAC

Lampu indicator 24 VAC menyatakan output dari PROCESS CONTROLLER

maupun dari bagian lain PCT-10 dimana terdapat socket sesuai.Lampu menyala

menyatakan terdapat arus listrik mengalir (ON).

10.Kabel penghubung

Kabel penghubung tersedia dalam beberapa warna,penggunaannya disesuaikan

dengan polaritas yang sesuai.

2.2.3 PCT 14

Sebelum peralatan digunakan, kalibrasi perlu dilakukan sesuai dengan

kebutuhan pada kalibrasi ini sensor karena differensial dan sirkuit. Pengatur

dibawa ke kondisi maksimal sehingga diperoleh :

- Aliran minimum : 0,000 V dari keluaran pengaturan

- Aliran maksimum : 1,000 V dari keluaran pengaturan

Pada percobaan ini , pengendali proses akan di operasikan secara Manual

untuk dapat menggerakkan valve, pengendali pneumatic melalui I/P converter,

juga untuk memantau tekanan dalam pipa proses pengendalian dan kalibrasi

dengan prop diluar harga nol, misalnya harga set prop pada pengendalian proses

20 % kalibrasi pengendali.

- Span : “span” 100% dimasukkan 20 mA

- Zero : “ zero” 0 % dimasukkan 4 mA

“Electrical console” terdiri atas dudukan logam yang berisi instrumentasi. Buku

petunjuk ini menjelaskan tentang electrical console PCT 10 yang merupakan

bagian dari rangkaian PCT peralatan armfield yang dirancang untuk

memperkenalkan dan mendemonstrasikan prinsip-prinsip pengukuran dan

pengendalian proses.

Gambar 2.19 Alat PCT 14

2.2.4 Pressure Reducer And Backpressure Regulator

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:

1. Elemen pengukuran. Besaran variabel proses diukur dan ditransmisikan

keelemen pengontrol

2. 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).

Hasilnya akan diteruskan berupa perintah aksi terhadap elemen pengendali

akhir

3. 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.

2.2.4.1 Perbedaan Pressure Reducer dan Backpressure Regulator

Secara umum, konfigurasi suatu lup tunggal kontrol tekanan adalah sebagai

berikut.

Konfigurasi pengendali tekanan berupa pressure reducer dan backpressure

regulator. Sepintas keduanya mirip, sama-sama lup kontrol tekanan. Apakah

keduanya mempunyai perbedaan? Ya, gambar sebelah kiri menunjukkan

pemasangan pressure transmitter di sebelah hilir dari control valve, sedangkan

gambar sebelah kanan menunjukkan pemasangan pressure transmitter di sebelah

hulu dari control valve.

Apakah penempatan pressure transmitter tersebut mempunyai maksud

yang berbeda? Tentu saja, karena pada prinsipnya, posisi pressure transmitter

menunjukkan bagian mana yang ingin dikendalikan tekanannya .

Tekanan yang ingin dikendalikan Secara logika, jika kita ingin

mengendalikan tekanan dibagian hilir, tentunya harus ada yang mengatakan (baca:

mengukur) bahwa tekanan dihilir benar-benar berubah – tentunya dengan

meletakkan pressure transmitter dibagian hilir – setelah adanya aksi kontrol dari

control valve, inilah yang dinamakan pressure reducer. Demikian juga halnya

untuk kasus backpressure regulator, jika kita hendak mengendalikan tekanan

dibagian hulu tentunya harus ada yang mengatakan (baca: mengukur) bahwa

tekanan di hulu benar-benar berubah, yaitu dengan cara meletakkan pressure

transmitter dibagian hulu setelah adanya aksi kontrol dari control valve.

Pressure reducer bekerja dengan prinsip mengatur dan mereduksi pressure

yang lebih tinggi dari bagian hulu supaya tekanan di hilir lebih rendah dan stabil.

Sedangkan backpressure regulator bekerja dengan prinsip memonitor tekanan

dibagian hulu dan melakukan aksi pada control valve untuk menstabilkan tekanan

pada bagian hulu.

Apakah keduanya merupakan kontrol umpan balik? Mari kita sedikit

menyegarkan ingatan mengenai pengertian pengendali umpan balik (feedback

control) itu sendiri.

Blok diagram kontrol umpan balik (feedback control)

Gambar 2.20 Contoh pengendalian Backpressure Regulator

Hasil pengukuran dari blok Sensor/Transmitter akan dibandingkan dengan Set

Point. Galat atau error adalah perbedaan antara variabel proses yang diinginkan

(set point) dengan variabel proses yang terjadi. Galat tersebut kemudian akan

dikalkulasi oleh blok Control Law dan hasilnya akan dimanifestasikan dengan

perintah terhadap blok Final Control Element (contoh: control valve, elemen

pemanas, dll).

Perubahan Final Control Element ini akan mengubah blok Process dan

hasilnya akan diukur kembali oleh blok Sensor/Transmitter, begitu seterusnya

sampai galat menjadi sekecil mungkin. Jika alur pengendaliannya seperti itu,

maka kurang lebih pengendalinya adalah pengendali umpan balik. Kita

perhatikan, bahwa baik pressure reducer maupun backpressure regulator

mempunyai alur pengontrolan seperti dijelaskan diatas sehingga baik pressure

reducer maupun backpressure regulator sama-sama terkategori sebagai

pengontrolan umpan balik (feedback control).

2.3Konversi Satuan

2.3.1Konversi dari bar ke Kg/cm2

... bar = ... bar x 1 atm

1.01325 ¿̄ ¿x14,7 Psiatm

x kg /cm2

14.223 Psi = …. kg/cm2

2.3.2 Konversi dari Psi ke kg/cm2

...psi = …psi x 1 atm

14.7 Psix 1,01325 ¿̄

atm¿ x 1,0197 kg /cm2

¿̄ ¿ = ….

kg/cm2

2.3.3konversi dari mmHg ke kg/cm2

... mmHg = ... mmHg x 1atm

760 mmHgx 14,7 Psi

atmx kg /cm2

14.223 Psi= …. kg/cm2

Keterangan:

... : nilai yang akan dikonversi