TUGAS PENGENDALIAN PROSES

VARIABEL KONTROL, MANIPULASI, DAN GANGGUAN PADA SUATU P&ID

KELOMPOK 10KELAS C

GEDE INDRA LUDY WIRATA(1107114312)CLARA SHINTA (1207136388)ERLISA YANUARI PUTRI(1207113660)JELIZANUR(1207136569)PETER(1207113617)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS RIAU2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulisan makalah yang berjudul Variabel Kontrol, Manipulasi dan Gangguan pada Suatu P&ID ini dapat terselesaikan pada waktunya.Pada kesempatan ini, penyusun mengucapkan terima kasih kepada Dosen pembimbing mata kuliah Pengendalian Proses yaitu Bapak Dr.Ir Bahruddin, MT yang mana telah banyak memberikan arahan sehingga makalah ini dapat diselesaikan dengan baik, demikian juga kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian makalah ini.Penyusun menyadari dalam menulis makalah ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan penulisan makalah ini.

Pekanbaru, Februari 2015 Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR iDAFTAR ISI iiDAFTAR TABEL iiDAFTAR GAMBAR iii

BAB I PENDAHULUAN10. Landasan Teori10. Tujuan Penulisan7

BAB II PEMBAHASAN 81. Sistem Pengendalian Proses81. Instrumentasi81. Pembahasan Piping and Instrumentation Diagram (P&ID)132.3.1 Elemen-elemen Pengendali yang Terlibat17

BAB III KESIMPULAN19DAFTAR PUSTAKA20

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Identifikasi Simbol Huruf2Tabel 1.2 Tabel Simbol Instrumentasi4

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Contoh Diagram P&ID1Gambar 1.2 Identifikasi Simbol Garis3Gambar 1.3 Kode Pada Piping Line3Gambar 1.4 Contoh Simbol Instrumentasi5Gambar 1.5 Simbol Valves6Gambar 1.6 Simbol Valves Actuator6Gambar 1.7 Simbol Fitting dan Representasi6Gambar 1.8 Simbol Peralatan Proses7Gambar 1.9 Simbol Equipment7Gambar 2.1 Jalur Transmisi (a) Pneumatik: (b) Listrik 9Gambar 2.2 Simbol Pneumatic Control Valve9Gambar 2.3 Simbol Temperature Transmitter10Gambar 2.4 Simbol Temperature Controller 10Gambar 2.5 Simbol Pressure Transmitter 11Gambar 2.6 Simbol Pressure Controller 11Gambar 2.7 Simbol Flow Transmitter 12Gambar 2.8 Simbol Flow Controller 12Gambar 2.9 Flow Ratio Control 12Gambar 2.10 Simbol Level Transmitter13Gambar 2.11 Simbol Level Controller 13Gambar 2.12 P&ID Proses Pembuatan Polipropilen 14

14

BAB IPENDAHULUAN

1.1Landasan TeoriPiping dan Instrumentation Diagram (P&ID) merupakan skema dari ,jalur pipa, equipment, instrumentasi, kontrol sistem,dari suatu sistem proses yang terdapat di Oil Refinery, Chemical Plant, Paper Mill, Cement Plant, dll. Simbol-simbol yang terdapat dalam P&ID mewakili peralatan seperti actuator, sensor-sensor dan kontroler. P&ID menjelaskan secara detail mengenai flow process (Diagram Alir), terkecuali parameter-parameter seperti temperatur, tekanan, dan besarnya arus tidak dapat dijelaskan dalam P&ID. Alat-alat proses seperti valve (katup), instrument, dan saluran pipa diidentifikasikan dengan kode. Kode-kode tersebut berdasarkan ukuran, jenis cairan yang dialirkan, jenis sambungan pipa (seperti dengan menggunakan bolt atau flange), dan keadaan valve (tertutup atau terbuka).

Gambar 1.1 Contoh Diagram P&ID 1. Simbol HurufSimbol huruf digunakan untuk melihat fungsi-fungsi dari berbagai alat proses. Melalui simbol ini, kita dapat menentukan kegunaan alat proses dan kondisi alat proses tersebut. Letak suatu huruf yang berbeda dapat menimbulkan arti yang berbeda-beda. Contohnya bila huruf A terletak diawal akan memberikan arti Analysis dan bila huruf A terletak di akhir akan memberikan arti Alarm. Dalam suatu loop instrument, huruf pertama menunjukan variabel yang dikontrol bukan menunjukan variabel yang berubah. Contohnya, ada sebuah katup kontrol yang memvariasikan laju aliran terhadap ketinggian pada alat kontrol, maka simbol hurufnya adalah LV bukanlah FV. Berikut ini akan ditampilkan tabel identifikasi simbol huruf yang dapat dilihat pada Tabel 1.1.Tabel 1.1 Identifikasi Simbol Huruf

2. Simbol GarisSimbol garis digunakan untuk menggambarkan hubungan antara unit-unit yang berbeda dalam sistem yang dikontrol. Gambar 1.1 berikut menunjukkan simbol garis yang sering digunakan.

Gambar 1.2 Identifikasi Simbol GarisDari gambar 1.2, Piping line merupakan garis proses utama dimana pipa mengalirkan bahan kimia yang diidentifikasikan dengan menggunakan kode. Simbol garis lainnya menjelaskan bagaimana sistem terhubung antara satu proses dengan proses lainnya,serta sinyal yang digunakan dalam sistem instrumentasi, seperti electrical signal, pneumatic signal, data, dll.

Gambar 1.3 Kode Pada Piping LineKode-kode yang terdapat pada Piping Line menunjukan diameter pipa, fluidservice, material, dan isolasi.Diameter pipa disampaikan dalam satuan inch. Fluid service memberi keterangan jenis fluida yang dialirkan. Material memberikan informasi mengenai bahan pembuat pipa. Sebagai contoh CS untuk Carbon Steel atau SS untuk stainless steel.Pengunaan kode-kode pada piping line sebagai contoh Gambar 1.2, pada aliran pipa no 39 menunjukan pipa dengan diameter 4 inch, dengan fluid service mengalirkan bahan kimia N, berbahan material CS (Carbon Steel) , dan tanpa insulasi (No Insulation).3. Simbol InstrumentasiKode-kode Instrumentasi yang tertera di P&ID adalah sebagai berikut, huruf pertama mengidentifikasikan parameter yang dikontrol, huruf selanjutnya mengidentifikasikan tipe perangkat control. Berikut ini merupakan tabel simbol instrumentasi yang paling sering digunakan yang disampaikan pada Tabel 1.2 dibawah ini.Tabel 1.2 Tabel Simbol Instrumentasi

Catatan :* Ukuran simbol ini dapat bervariasi tergantung kebutuhan pemakai dan tipe dokumen. Ukuran persegi dan lingkaran untuk diagram berukuran besar ditunjukkan pada tabel diatas. ** Singkatan seperti IP1 (Instrument Panel #1), IC2 (Instrument Console #2), CC3 (Computer Console#3), dll., dapat digunakan ketika dibutuhkan untuk menentukan lokasi instrumen.*** Untuk menandakan peralatan yang tidak dapat diakses (behind the panel), simbol yang digunakan sama, hanya digunakan garis horizontal putus-putus.Pada contoh Gambar 1.4a dibawah ini, huruf pertama F mempunyai arti kode (berdasarkan kode ISA) yaituFlow. Huruf kedua T mempunyai artiTransmitter, kode FT101 dapat diartikan sebagaiFlow Transmitter, Lingkaran menunjukan FT101terpasang (mounted) diField Area. Pada Gambar 1.4b, yaitu FIC101 berarti Flow Indicator Controller, simbol berupa kotak dan lingkaran menunjukanFIC101, terletak di Shared Control/Shared Displaysdan dapat diakses oleh operator.(a) (b)Gambar 1.4 Contoh Simbol Instrumentasi4. Simbol GambarDidalam suatu P&ID, simbol gambar merupakan simbol yang sangat penting dimana dapat menunjukkan macam-macam alat proses yang digunakan. Pada Gambar 1.5; 1.6; 1.7; 1.8; dan 1.9 ditampilkan berbagai jenis simbol gambar yang paling sering digunakan.

Gambar 1.5 Simbol Valves

Gambar 1.6 Simbol Valves Actuator

Gambar 1.7 Simbol Fitting dan Representasi

Gambar 1.8 Simbol Peralatan Proses

Gambar 1.9 Simbol Equipment

1.2Tujuan Penulisan1. Untuk mengetahui arti dari berbagai simbol pada suatu P&ID standar yang terdapat pada suatu flow sheet. 2. Untuk mengetahui variabel kontrol, variabel manipulasi, dan variabel gangguan (disturbance) dalam salah satu loop yang ada.3. Untuk mengetahui cara yang perlu dilakukan untuk mencapai kondisi operasi yang diinginkan

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Sistem Pengendalian ProsesSistem pengendalian pada suatu pabrik dapat dilakukan secara otomatis (pengawasan dan pengukuran sepenuhnya dilakukan oleh mesin) maupun secara manual. Pengendalian dilakukan dengan sistem feedback yaitu pengendalian yang dilakukan pada variabel manipulated setelah dilakukan pengukuran variabel yang akan dikendalikan. Sistem pengendalian terdiri atas alat ukur sensor variabel yang akan dikendalikan, pengendali (controller) dan elemen pengendali akhir. Sinyal yang dikirim dari sensor ke controller berupa sinyal Iistrik dan dari controller ke aktuator berupa sinyal pneumatik.Pengendalian yang dilakukan meliputi pengendalian terhadap temperatur. tekanan, laju alir dan level fluida. Sistem pengendalian dinyatakan dalam bentuk simbol lingkaran yang berisi beberapa huruf maksimal 4 huruf. Huruf pertama menunjukan variabel yang akan dikendalikan, terdiri dari huruf T. P. F dan L yang mewakili temperature, pressure, flow dan level. Huruf kedua menjelakan fungsi yaitu T sebagai transmitter dan huruf C yang menyatakan controller.

2.2 IntrumentasiAdapun instrumen-instrumen yang terdapat dalam sistem pengendalian pada suatu pabrik adalah:1. Proses KimiaProses kimia meliputi peralatan proses dan operasi baik secara kimia maupun fisika yang terjadi di dalam peralatan tersebut.2. Sensor atau Alat UkurSensor merupakan sumber informasi yang mengidentifikasi hal-hal yang terjadi dalam suatu proses.3. TransducerTransducer merupakan alat penerjemah yang digunakan untuk mengubah hasil pengukuran menjadi besaran yang ditransmisikan.4. Jalur TransmisiJalur transmisi merupakan media yang digunakan untuk membawa informasi hasil pengukuran dari alat ukur ke controller. Pada sistem pengendalian pabrik ini terdiri dari 2 jenisjalur transmisi listrik dan jalur pneumatik yaitu jalur yang ditampilkan pada Gambar 2.1(a) (b)Gambar 2.1 Jalur Transmisi (a) Pneumatik: (b) Listrik5. Elemen PengendaliElemen pengendali menerima informasi dan memutuskan tindakan yang harus dilakukan.6. Elemen pengendali akhirElemen pengendali akhir merupakan perangkat keras yang melaksanakan tindakan yang diputuskan oleh elemen pengendali. Elemen pengendali akhir yang digunakan pada pabrik ini berupa pneumatic control valve (PCV) dengan simbol yang dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Simbol Pneumatic Control Valve7. Elemen PencatatElemen pencatat mencatat berbagai kelakuan proses agar dapat didemonstrasikan secara visual.Pada perancangan pubrik Polipropilen ini. sistem pengendalian proses dilakukan dengan melengkapi alat-alat proses dengan instrumentasi-instrumentasi tertentu. Instrumen-instrumen yang diperlukan tersebut antara lain:1. Instrumentasi Temperatur (Temperature Instrument)Pada pabrik ini, instrumentasi temperature digunakan untuk mengatur dan mengontrol temperatur. Instrumentasi temperatur yang digunakan terdiri dari:

a. Temperature TransmitterTemperature trammitter merupakan alat yang meneruskan sinyal perubahan suhu dari sensor (elemen primer) pada suatu unit operasi ke elemen pengontrol, kemudian dari elemen pengontrol ke terminal final control atau secara sederhana temperature transmitter dapat diartikan sebagai bagian alat pengendali yang mengirim sinyal perubahan suhu ke antar elemen pengendali. Simbol indikator ini dapat dilihat pada Gambar 2.3.Gambar 2.3 Simbol Temperature Transmitterb. Temperature ControllerTemperature controller adalah alat yang digunakan sebagai pengatur suhu atau pengukur sinyal dalam bentuk panas menjadi sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan atau dikeluarkan dari suatu proses yang sedang bekerja. Simbol indikator ini dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Simbol Temperature Controller2. Instrumentasi Tekanan (Pressure Insurument)Pada pabrik ini, instrumentasi tekanan digunakan untuk mengatur dan mengontrol tekanan aliran. Instrumentasi tekanan yang digunakan terdiri dari:a. Pressure Transmitter (PT)Pressure transmitter merupakan alat yang meneruskan sinyal perubahan tekanan dari sensor (elemen primer) pada suatu unit operasi ke elemen pengontrol. Kemudian dari elemen pengontrol ke terminal final control, atau secara sederhana, pressure transmitter dapat diartikan sebagai bagian alat pengendali yang mengirim sinyal perubahan tekanan ke antar elemen pengendali. Simbol indikator ini dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Simbol Pressure Transmitterb. Pressure Controller (PC)Pressure controller adalah alat yang dapat digunakan sebagai pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengukuran tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap yang keluar dari suatu alat yang tekanannya ingin dideteksi. Simbol indikator ini dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Simbol Pressure Controller3. Instrumentasi Laju Aliran (Flow Instrument)Pada pabrik ini, instrumentasi tekanan digunakan untuk mengatur dan mengontrol laju aliran. Instrumentasi alinan yang digunakan terdiri dari:a. Flow Transmitter (FT)Flow transmitter merupakan alat yang meneruskan sinyal kecepatan aliran dari sensor (elemen primer) pada suatu unit operasi ke elemen pengontrol kemudian dari elemen pengontrol ke terminal final control, atau secara sederhana flow transmitter dapat diartikan sebagai bagian alat pengendali yang mengirim sinyal perubahan laju alir ke antar elemen pengendali. Simbol indikator ini dapat dilihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Simbol Flow Transmitterb. Flow Controller (FC)Flow controller adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran fluida dalam aliran pipa atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan fluida biasanya diatur dengan mengukur keluaran dari alat yang mengakibatkan fluida mengalir dalam aliran pipa. Simbol indikator ini dapat dilihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Simbol Flow Controller4. Flow Ratio Controller (FRC)Flow Ratio Controller adalah alat yang digunakan untuk mengukur rasio kecepatan aliran antara dua atau lebih fluida dalam aliran pipa atau unit proses lainnya. Flow Ratio Controller pada pabrik ini terdapat pada aliran keluaran condenser dan aliran keluaran reboiler. Simbol indikator ini dapat dilihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Flow Ratio Control5. Intrumentasi Level (Level Instrument)Pada pabrik ini, instrumentasi level digunakan untuk mengatur dan mengontrol tinggi cairan. Instrumentasi level yang digunakan terdiri dari:

a. Level Transmitter (LT)Level transmitter merupakan alat yang meneruskan sinyal perubahan ketinggian fluida dari sensor (elemen primer) pada suatu unit operasi ke elemen pengontrol kemudian dari elemen pengontrol ke terminal final kontrol, atau secara sederhana level transmitter dapat diartikan sebagai bagian alat pengendali yang mengirim sinyal perubahan level/ketinggian fluida ke antar elemen pengendali. Simbol indikator ini dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Simbol Level Transmitterb. Level Controller (LC)Level controller adalah alat yang dipakai untuk mengukur tinggi cairan dalam alat. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve yaitu dengan mengatur laju alir fluida masuk atau keluar proses. Simbol indikator ini dapat dilihat pada Gambar 2.11

Gambar 2.11 Simbol Level Controller2.3Pembahasan Piping and Instrumentation Diagram (P&ID)Pada Gambar 2.12 dibawah ini akan ditampilkan P&ID pada suatu peralatan proses yang berupa furnace.

Gambar 2.12 P&ID Pada FurnaceVariabel kontrol pada proses tersebut yaitu suhu pada furnaceVariabel manipulasi pada proses tersebut berupa tekanan fuel gasVariabel gangguan pada proses tersebut berupa tekanan fuel gasP&ID yang akan dibahas pada makalah ini yaitu P&ID pada suatu peralatan proses yang dikenal dengan furnace. Furnace (tungku pembakaran) merupakan sebuah peralatan yang digunakan sebagai alat perpindahan panas, dimana didalamnya terdapat proses menaikkan temperatur sampai kepada temperatur yang dikehendaki dengan menggunakan panas yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar. Jika dilihat dari aspek ekonominya, penekanan biaya operasi harus dibuat sekecil mungkin, maka furnace harus bisa bekerja dengan efisiensi tinggi, artinya dengan bahan bakar seminimal mungkin diharapkan bisa menghasilkan kalor (panas) yang maksimal serta dapat digunakan dalam waktu yang lama dibutuhkan system pengendalian yang meliputi pengendalian single loop pada laju aliran naphtha feed, pengendalian cascade antara temperature outlet dapur dengan tekanan fuel gas, pengendalian atomizing steam, dan sistem safeguard. Pada proses tersebut, terdapat aliran masuk berupa bahan/materi yang akan dibakar, bahan bakar gas, udara, serta steam. Steam diperlukan untuk proses atomisasi fuel gas yaitu proses pengkabutan fuel gas. Proses ini dimaksudkan untuk mengubah fuel gas menjadi partikel-partikel fuel gas sehingga memperbesar luas permukaan yang terjadi agar proses pembakaran dapat lebih sempurna. Pengkabutan dengan atomizing steam dilakukan dengan memanfaatkan tekanan kinetik steam.Pada aliran bahan bakar, dilengkapi pressure control valve yang berfungsi sebagai alat pengaman untuk mencegah agar tekanan fuel gas tidak boleh rendah karena apabila tekanan bahan bakar rendah, maka tidak akan terjadi pembakaran karena pilot burner hanya bisa membakar bahan bakar pada tekanan tertentu. Hal ini tentu saja merugikan karena input tidak dipanaskan secara sempurna sesuai kondisi yang kita inginkan.Variabel kontrol berupa suhu direkam datanya terlebih dahulu oleh Temperature Indicator Transmitter (TIT) yang kemudian disampaikan ke peralatan Temperature Indicator Control (TIC) yang akan mencocokkan suhu dengan set point suhu yang telah ada dan memberikan informasi bila terjadi error/ketidaksamaan terhadap set point suhu. Data tersebut dikirim dalam bentuk sinyal pneumatic lalu diatur di final controller berupa Temperature Control Valve (TCV).Bila pembakaran yang terjadi dalam furnace tidak sesuai dengan yang kita inginkan misalnya pembakarannya berlangsung tidak sempurna, maka tekanan bahan bakar gas akan diatur oleh Pressure Control Valve (PCV), sehingga pembakaran akan berlangsung sesuai dengan yang kita inginkan.

BAB IVKESIMPULAN

1. Piping dan Instrumentation Diagram (P&ID) merupakan skema dari ,jalur pipa, equipment, instrumentasi, control system, dari suatu sistem proses yang terdapat di Oil Refinery, Chemical Plant, Paper Mill, Cement Plant, dll.1. Pada simbol huruf, kata pertama menunjukkan jenis variabel yang akan dikontrol, dan kata kedua merupakan peralatan yang digunakan.1. Untuk memenuhi suatu kondisi operasi yang diinginkan maka diperlukan suatu alat kontrol yang berfungsi untuk memberikan variabel kontrol yang kita inginkan.

DAFTAR PUSTAKA

Baasel, W. D. 1990. Preliminary Chemical Engineering Plant Design. New York: Van Nostrand Reinhold.Coulson, J.M, J.F. Richardson dan R.K. Sinnot.1983. Chemical Engineering Design Volume 6. New York: Pergamon Press.Drive, A. 1984. ISA-5.1-1984 (R1992) Formerly ANSI/ISA-5.1-1984 (R1982). 1992. Instrumentation Symbols and Indentification ISA. United State Of Amerika: Ther Instrumentation, Systems, and Automation Society.Process Industry Practises P&ID. 2008. PIP PIC001 Piping and Instrumentation Diagram Documentation Criteria. Texas: The Instrumentation, Systems, and Automation Society (ISA).Stephanopolous, George. 1984. Chemical Process Control: An Introduction to Theory and Practice. New Jersey: Prentice Hall.