PENGENDALIAN KETINGGIAN CAIRAN (CRL)

PERCOBAAN I : PENGENDALIAN ON/OFF

DAN PENGENDALIAN DENGAN RESISTIVE PROSES

I. Tujuan Percobaan

a . Pengendalian On/Off

Setelah melakukan praktek, mahasiswa diharapkan mampu :

Melakukan simulasi pengendali on/off dengan mempergunakan peralatan

CRL

Menjelaskan pengertian set point, gain, histeris, open time.

Memahami mekanisme pengendalian ON/OFF.

Mencetak grafik pengendalian ON/OFF dan menjelaskan Grafik tersebut.

b . Pengendalian dengan Resistive Proses

Setelah Melakukan praktek, mahasiswa diharapkan mampu :

Membedakan antara pengendalian ON/OFF dan pengendalian dengan

Resistive.

Menentukan kapan sebaiknya pengendalian resistive proses digunakan.

Mencetak grafik dan menganalisa grafik yang terbentuk.

II. Dasar Teori

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 tertutup (Closed loop). Selain itu juga, dipelajari mode

pengendalian dengan pangendalian kontinyu (Three term-controller,(P/I/D).

Peralatan CRL ini terdiri beberapa unit :

1. Tangki air kapasita 20 liter.

2. Pompa sentrifugal dengan laju 20 liter/menit.

3. Katup Jenis PNEUMATIK Proposional dengan input 3-5 psi.

4. Tranduser I/P.

5. Inlet udara tekan (dioperasikan minimal pada 2 bar).

6. Pengukuran tekanan udara tekan.

7. Alat pangatur tekanan udara tekan secara manual.

8. Controller elektronik MiniReng (alat tambahan).

9. Peralatan Listrik (Panel CR).

10. Komputer dan printer (aplikasi window, min window 95).

11. Tangki bening berskala.

12. Katup pengeluaran manual, V1 dan V2.

13. Tranduser P∩.

14. Katup solenoid untuk input gangguan (disturbance).

X. Sinyal Penggerak (actuating signal).

Y. Sinyal variabel yang dikendalikan (controller var, signal).

N. Sinyal gangguan (noise).

15. Saklar utama (main switch), yang mensuplai arus listrik dari soket

didinding ke peralatan CRL.

16. Lampu indicator kerja pompa, menunjukkan pompa sedang hidup.

17. Lampu indicator kerja level minimal dan maksimal untuk pemakaian

resistive probe. Resistive probe terletak di dalam tangki berskala

berbentuk seperti elektroda terbuat dari logam dalam 3 ukuran

panjang yang berbeda.

18. Penunjuk ketinggian (level indikator) dalam satuan %.

19. Lampu indicator, menunjukan posisi katup untuk menimbulkan

gangguan sesuai posisi no.

Posisi selector noise (gangguan):

0-Katup selenoid tidak diaktifkan.

Man-Katup selenoid diaktifkan secara manual.

PC-Katup selenoid dikendaliakan melalui computer.

20. Sinyal pengaturan, X dalam bentuk output analog.

21. Sinyal yang dikendaliakan, Y controlled var, dalam bentuk output

analog.

22. Selektor pemilih untuk jenis mode control :

o Pengendalian gerakan katup secara manual.

o Unit off (0), posisi pengendali tidak hidup.

o Pengendalian dengan resistive probes.

o Pengendalian dengan PC (komputer).

o Pengendalian dengan MiniReg, (alat tambang).

o Pengendalian dengan MRRP, (alat tambang).

23. Pengaturan katup secara manual (trimmer).

24. Lampu penunjuk power suplai.

a . Uraian Singkat

Liquid yang berada di tangki (1) dipompakan ke tangki berskala (11) oleh

pompa sentrifugal (2) di bawah pengendalian katup pneumatic proposional (3).

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

yang ekivalen terhadap ketinggian (level) liquid dalam tangki, didektesi oleh

transduser P/I (13) dan ditransmisikan sebagai sinyal Y ke unit pengkondisian

panel control (9), outputnya berupa sinyal X yang berasal dari panel control (9)

ditransmisikan ke katup (3) oleh transduser I/P (4) yang kemudian menggerakan

katup pneumatic proposional 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 selenoid (14)

memungkinkan untuk pengendalian gangguan aliran air. Untuk pemakaian katup

14, V1 harus dalam keadaan terbuka panuh. Panel control (9) terdiri dari beberapa

indikator yang menunjukan kerja peralatan pada unit CRL.

1) Pengendalian ON/OFF

Pengendalian yang paling sederhana adalah jenis ON/OFF, dimana

pergerakan (actuator) hanya berada pada dua keadaan posisi ON (hidup)

atau posisi OFF (mati), pada unit CRL ini diasumsikan katup pneumatic

padsa posisi membuka atau menutup aliran yang menuju tangki berskala.

Pada keadaan ini, katup akan terbuka apabila level air berada di

bawah dari level yang diinginkan (set point) atau katup menutup apabila

level air melebihi dari set point. Disini akan terdapat batasan level (level

Threshold) yang berhubungan dengan set point, apabila batasan ini

dilampaui karena level bertambah atau berkurang, katup juga berubah

posisinya, hal ini akan menimbulkan perubahan posisi katup di sekitar

batasan level, yang timbul pada pengoperasian normal.

Ketika level sedikit di bawah set point, katup akan terbuka,

sehingga level melebihi set point dengan cepat, kemudian katup menutup

dan level berkurang kembali dan seterusnya berulang-ulang.

Untuk mengatasi problem ini, dan mencegahnya ausnya penggerak

(katup), ada baiknya diberikan dua batasan level yang diatur secara

simetris di atas dan di bawah set point.

Batasan atas dilampaui apabila level meningkat, katup akan

membuka.

Batasan bawah dilampaui apabila level berkurang, katup akan

membuka.

Interval antara level yang dikendaki dengan salah satu batas level

dinamakan HISTERITIS. Semakin besar histeristis, semakin rendah

tekanan pada actuator.

2) Pengendalian Dengan Resistive Proses

Tangki bening berskala unit CRL mempunyai tiga buah proses di

dalamnya yang berfungsi untuk mengukur level fluida (R1, R2, dan R3),

R1 dan R2 dapat berfungsi sebagai batas bawah dan R3 berfungsi sebagai

batas seperti pada pengendalian ON/OFF.

Apabila katup pengeluaran (V2) terbuka, tangki pada keadaan

kosong dan selector pada panel kontor (23) berada pada posisi sesuai

resistive proses yaitu (antara 0 dan PC), maka air akan mengalir mengisi

tangki. Sistem ini akan membuka katup pneumatic sebesar 100% sampai

level mencapai R2 dan R3 (melampaui R1) dan setelah melewati batas atas

, katup akan menutup. Level akan turun karena katup V2 terbuka sehingga

level mencapai R2 dan melewati batas bawah R2 tersebut, Katup terbuka

kembali, demikian berulang seperti pada pengendalian ON/OFF . R3

berada pada posisi level 85% sedangkan R2 pada level 75% control pada

posisi 0.

Instrumentasi merupakan suatu alat yang sangat penting dalam suatu

sistem pengukuran yang salah satunya pengukuran besarnya tinggi permukaan

cairan, alat ini harus dapat berfungsi dengan baik sesuai dengan kebutuhan

instrumentasi di pabrik. Alat instrumentasi ini merupakan salah satu faktor yang

menentukan hasil produksi, dimana alat instrumentasi yang mengukur,

mengontrol, mendeteksi, menganalisa, baik secara manual maupun secara

otomatis. Diferensial transmitter elektrik merupakan salah satu dari instrumentasi

proses kontrol yang terdapat pada suatu pabrik.

Alat-alat instrumentasi yang dipergunakan untuk mengukur dan

menunjukkan besarnya tinggi permukaan cairan digunakan diferensial transmitter

elektrik yang dilengkapi dengan instrumentasi lain seperti control valve, pressure

gauge, pompa recorder controller dan tangki.

Tujuan pengukuran tinggi permukaan cairan pada proses adalah untuk :

1. Mencegah kerusakan equipment dan kerugian akibat cairan bahan untuk

proses industri terbuang.

2. Pengontrolan jalannya proses.

3. Mendapatkan spesifikasi yang diinginkan seperti pada Evaporator-

evaporator hydrocarbon.

Diferensial transmitter elekrtik merupakan sensor yang dipergunakan

untuk mengukur besarnya tinggi permukaan cairan (Level pada tangki) sebagai

alat untuk dapat dibaca ke controller hingga ke pengaturan akhir. Setiap proses

selalu mempunyai keadaan yang sedang berlangsung. Agar keadaan yang

diinginkan sama dengan keadaan yang berlangsung maka pengontrolan harus

dilakukan dengan memerlukan suatu alat pengukuran. Adapun gambaran

permasalahan yang diperoleh sebelum merancang instrumentasi pengukur

besarnya tinggi permukaan cairan (Level pada tangki) dalam tangki dengan

menggunakan diferensial transmitter elektrik dan keterpasangan instrumentasi

pengukuran pada posisi masing-masing. Guna mendapat ketelitian atau

keakuratan dalam memberikan hasil yang diinginkan.

Pentingnya peranan kendali pengukuran besarnya tinggi permukaan cairan

pada sebuah tangki dengan menggunakan diferensial transmitter elektrik pada

sistem proses, maka perlu diambil langkah-langkah agar pengukuran besarnya

tinggi permukaan cairan pada tangki tersebut sesuai dengan keadaan yang

sebenarnya, dengan mengetahui besar tinggi permukaan cairan pada tangki kita

dapat mengontrolnya agar sesuai dengan kebutuhan.   

Setiap alat instrument yang dipergunakan untuk mengukur dan

menunjukan tinggi permukaan cairan disebut sebagai alat ukur level, baik pada

tangki tertutup maupun terbuka. Tujuan dari pada pengukuran tinggi permukaan

cairan adalah untuk :

1. Mencegah kerusakan equipment akibat kekosongan level serta kerugian

akibat cairan terbuang.

2. Pengontrolan jalannya proses.

3. Mendapatkan kwalitas produksi yang diinginkan.

b . Metoda Pengukuran Tinggi Permukaan Cairan

Pengukuran permukaan, volume, berat cairan pada bahan kering dalam

bejana atau tabung sering kali dijumpai. Pengukuran yang teliti seringkali sulit

dicapai. Luasnya variasi karat dan sifat cair dan besarnya ukuran bejana

penyimpanan yang diperlukan untuk pengukuran isi di dalam fraksi satu liter

adalah halangan yang harus diatasi. Metode umum yang digunakan untuk

melaksanakan pengukuran ini termasuk teknik langsung dan tidak langsung.

Pengukuran langsung tinggi permukaan cairan dapat dilihat dari

penggunaan gelas penglihat atau gelas ukur biasa dalam bejana dianggap

merupakan metode yang paling sederhana untuk mengukur tinggi permukaan

cairan. Metode ini sangat efektif digunakan dalam pengukuran langsung.

Metoda yang digunakan secara luas untuk langsung mengukur permukaan

adalah pelampung sederhana, yang dapat dihubungkan dengan transduser gerakan

sesuai untuk menghasilkan sinyal listrik yang sebanding dengan permukaan

cairan. Beberapa metode tidak langsung meliputi pengukuran (permukaan),

tekanan, pengukuran kerapatan (densitas), pengukuran tinggi permukaan dengan

pemberat, dan lain-lain.

Pada pabrik kimia, banyak tangki dan tabung dipakai untuk menyimpan

bahan baku dan produk berupa cairan. Penyimpanan perlu diketahui volume dan

inventarisnya. Proses fluida dalam fase cair terus-menerus ditampung atau

dialirkan ke tangki atau tabung penyimpanan. Permukaan cairan dalam tangki

harus dibuat setabil agar operasi dalam pabrik dapat setabil. Banyaknya cairan

yang terdapat dalam tangki dapat diketahui dengan mendeteksi tinggi dari

permukaan cairan dalam tangki proses. Permukaan cairan dibuat tetap dengan

mengendalikan laju arus cairan yang dilakukan dari dasar tangki menggunakan

control valve. Rangkaian kendali permukaan cairan terdiri atas detektor,

controller, converter dan control valve.

Metoda pengukuran tinggi permukaan cairan ada dua yaitu :

1. Pengukuran dilihat langsung: Tinggi permukaan cairan dapat dilihat

langsung dan diduga kedalamannya dan ditunjukkan dalam satuan

pengukuran panjang (meter). Dengan diketahuinya tinggi permukaan

cairan maka volume dari cairan yang diukur dapat dicari bila dikehendaki.

2. Metoda mekanik: Gaya pada cairan menghasilkan gerak mekanik.

Pergerakan mekanik ini kemudian dikalibrasi ke dalam bentuk skala

angka-angka.

c . Jenis-jenis Alat Ukur Tinggi Permukaan Cairan

Dalam mengukur tinggi permukaan cairan dalam suatu tangki pemrosesan

maupun dalam tangki penimbunan dipergunakan alat ukur tinggi permukaan

cairan yang sesuai dengan bentuk penggunaannya.

Alat ukur permukaan cairan terdiri dari beberapa jenis diantaranya :

Mistar Ukur. Suatu batang dengan skala yang telah dikalibrasi dicelupkan

secara vertikal dari atas ke dalam cairan yang akan diukur, atau

dimasukkan sampai terjadi sentuhan antara permukaan cairan dan ujung

mistar ukur. Ketinggian permukaan pada hal pertama dibaca pada batas

pembasahan mistar, pada hal kedua pada suatu titik acuan tertentu

(misalnya pinggiran wadah). Nilai ukur tergantung pada besar dan bentuk

wadah. Mistar ukur hanya boleh digunakan untuk wadah yang sebelumnya

dipakai untuk mengkalibrasi mistar yang bersangkutan. Apabila digunakan

mistar ukur yang salah atau cara pencelupan yang tidak betul (misalnya

miring), nilai ukur akan menjadi salah pula. Mistar ukur merupakan alat

ukur yang paling sederhana untuk cairan dalam wadah terbuka yang tidak

terlalu tinggi. Tidak cocok untuk pengukuran yang harus dilakukan

seringkali dan menuntut ketelitian tinggi. Juga tidak cocok untuk

pengukuran dalam bejana bertekanan atau vakum atau berisi cairan

berbusa.

Gelas Penduga (Level glass). Gelas penduga dapat menunjukkan tinggi

permukaan cairan dalam suatu bejana atau container secara langsung.

Prinsip yang dipergunakan pada gelas penduga adalah prinsip bejana

berhubungan.

Gelas penduga (Level glass) terdiri dari dua jenis yaitu :

Gelas penduga ujung terbuka.

Gelas penduga ujung tertutup.

Menunjukkan skematik dari sebuah bejana dan gelas penduga ujung

terbuka. Pemasangan dari gelas penduga ini sangat sederhana. Pada bejana

disediakan suatu pipa pengambilan dimana gelas penduga ditempatkan.

Seal (Packing) disediakan agar sambungan jangan sampai bocor. Klem

juga disediakan agar gelas menduga tetap pada posisinya. Sebagian cairan

dalam bejana, akan mengalir kedalam Gelas penduga. Tinggi permukaan

cairan pada Gelas penduga dan bejana biasanya sama, karena bejana dan

Gelas penduga adalah merupakan dua bejana berhubungan. Gelas penduga

ujung terbuka dipergunakan pada tangki-tangki tidak bertekanan yang

tingginya tidak melebihi 1,5 meter, seperti tangki-tangki penampung

minyak diesel motor bakar dan lain-lain. Menunjukkan gelas penduga

ujung tertutup dengan bejana bertekanan tinggi. Bahwa kedua ujung gelas

penduga dihubungkan dengan bejana. Ujung bagian bawah tersambung

dengan bagian bejana berisi uap (kosong). Level glass yang dipergunakan

untuk cairan yang bertekanan tinggi harus diberi pelindung kaca tahan

banting dan harus dilengkapi dengan kerangan-kerangan isolasi yang

memungkinkan level glass dilepas dari sistem sewaktu perbaikan atau

pembersihan. Level glass yang dipergunakan untuk cairan dengan

temperature yang tinggi harus dilengkapi dengan saluran buangan. Saluran

ini berfunngsi untuk mencegah thermal shock yang dapat memecahkan

level glass sewaktu menjalankan kembali sesudah perbaikan. Level glass

juga sering diperlengkapi dengan lampu penerang untuk mempermudah

pemeriksaan terutama pada malam hari.

Pemberat dan Pita.

Cara termudah untuk mengukur tinggi permukaan cairan dalam tangki-

tangki ialah dengan menggunakan sebuah pipa pengukur yang diberi bobot

pemberat. Bobotnya diturunkan kedalam tangki dan tinggi permukaan

cairan dilihat langsung pada pita pengukuran (pita ini telah diberi skala).

Sistem pengukuran seperti ini sering dilakukan pada tangki-tangki yang

mengandung cairan yang bisa melengket dan memberikan bekas warna

pada pengukuran Crude oil, Condensate Hydrocarbon dan lain-lain.

Disamping itu pada tangki harus disediakan lubang agar bobot dapat

masuk dan diturunkan.

Alat Ukur Tinggi Permukaan Cairan Dengan Beda – Tekanan.

Diafragma dan pengembus seperti yang dibicarakan pada alat-alat ukur

tekanan dapat dipergunakan untuk mengukur tinggi permukaan cairan.

Akan tetapi, sama halnya dengan Penggeser maka diafragma dan

pengembus selalu dihubungkan dengan transmitter, baik pneumatik atau

listrik. Kemudian, tekanan sinyal pneumatik atau tegangan listrik ini

diturunkan ke meteran penunjuk yang telah dikalibrasi sebelumnya.

Menunjukkan skematik dari pengembus yang dipergunakan dalam

pengukuran tekanan. Pengembusan seperti ini juga dapat dipergunakan

untuk pengukur Tinggi Permukaan Cairan.

Alat ukur dengan sistem gelembung.

Menunjukkan skematik dari alat ukur tinggi permukaan cairan dengan

sistem gelembung. Meteran penunjuk untuk alat ukur ini umumnya adalah

pressure gage dengan tabung bourdon yang telah dikalibrasi sebelumnya

ke dalam bentuk skala proses. Alat ukur tinggi permukaan cairan dengan

sistem gelembung dipergunakan pada tangki-tangki air, tidak bertekanan

(tekanan statis). Sistem gelembung memerlukan catu udara bertekanan

yang kontinu. Biasanya tekanan udara ini maxsimum 50 psi. Udara ini

dimasukkan ke dalam tabung yang terbenam (tegak) pada cairan yang

akan diukur. Semakin tinggi permukaan cairan yang akan diukur semakin

besar tekanan udara yang dibutuhkan untuk dapat mengatasi tekanan statis

yang diberikan cairan. Dengan demikian, tinggi permukaan cairan dapat

diukur melalui besaran tekanan udara yang dibutuhkan.

Radar Tank Gauge

Disingkat RTG adalah jenis ATG yang digunakan untuk mengukur

ketinggian suatu permukaan dengan metode radar. Metode pengukuran

dengan level untuk jenis ATG ada dua yaitu RTG dan Servo Tank Gauge.

Sesuai dengan namanya, RTG menggunakan radar untuk pengukuran, dan

STG menggunakan servo (motor) untuk pengukuran level. ATG adalah

pengukuran level dengan presisi yang tinggi. Tingkat presisi ini digunakan

untuk mencapai standar minimum untuk custody transfer (untuk jual beli

dengan pihak ketiga). Selain kegunaan tersebut, RTG bisa juga digunakan

untuk inventory calculation, oil movement, losses control, operational and

blending control, dan leak detection & overfill protection. Untuk

mendapatkan nilai dengan presisi yang tinggi, banyak parameter yang

harus diukur seperti level minyak, temperature minyak, water level, dan

tinggi tanki. Variable ini digunakan untuk menghitung net volume minyak

dalam suatu tanki dengan perhitungan tertentu. Untuk mendapatkan level

minyak secara tepat harus di kompensasi dengan level air yang ada di

dalam tanki. Karena SG Air dan minyak berbeda pasti air akan berada

dibawah dan membentuk suatu lapisan tersebut. Oleh karena itu, lapisan

air dapat diukur dengan mudah untuk mendapatkan ketinggian air dari

dasar tanki. Radar digunakan untuk mengukur ketinggian ruang kosong

antara fluida dan tempat radar tersebut dipasang (di atap tanki). Level

minyak murni = tinggi tanki – hasil pengukuran radar – ketinggian level

air. Pengukuran level dengan radar memiliki 2 metode yatu pulse method

dan Frequency modulated Continuous Wave (FMCW). Pulse method

adalah pengukuran dengan menghitung waktu tempuh sinyal yang dikirim

kemudian dipantulkan oleh fluida dan diterima kembali oleh antena. Total

waktu yang digunakan untuk merambat dari awal sampai kembali lagi

itulah yang disensing sebagai waktu. Pengukuran dengan metode ini

memiliki akurasi yang rendah. FMCW adalah pengukuran dengan

menghitung delta frekuensi dari frekuensi yang dikirimkan dan frekuensi

yang diterima saat itu. Pengukuran ini dilakukan dengan memvariasikan

frekuensi yang ditransmisikan. Frekuensi ini memiliki sifat semakin besar

dalam setiap waktu sampai saat tertentu dia akan kembali mulai dari awal

lagi. Jika digambarkan spektrum seperti gelombang gigi gergaji. Waktu

tempuh frekuensi pertama tersebut akan memiliki waktu yang sebanding

dengan jarak antara transmitter dan sisi pemantul. Semakin besar jaraknya

maka semakin lama pula frekuensi pertama tersebut ditangkap. Pada saat

yang bersamaan, radar tersebut juga mengirimkan sinyal yang semakin

naik seiring bertambahnya waktu. Ketika frekuensi pertama ditangkap

oleh radar, frekuensi tersebut dibandingkan dengan frekuensi yang dikirim

saat ini. Delta frekuensi ini akan ditransformasikan dengan FFT menjadi

frekuensi spektrum. Dari situlah bisa ditentukan jarak pengukuran. Dengan

perhitungan tertentu, delta f ini memiliki hubungan sebanding dengan

jarak yang diukur. Pengukuran level air dilakukan secara lebih sederhana.

Pengukuran ini hanya menggunakan komponen kapasitif yang akan

berubah kapasitansinya ketika terkena fluida. Output yang dihasilkan dari

pengukuran ini adalah sinyal elektrik 4-20mA. Pengukuran temperature

dilakukan secara kontinu dengan interval jarak 3 meter. Pengukuran

temperature ini menggunakan MST (multiple spot temperature) sebagai

tempat untuk meletakkan termometer. Setiap element termometer ini akan

dikirimkan nilainya ke RTG untuk dikalkulasi menjadi volume netto.

Harus ada kompensasi temperature karena minyak itu bisa mengembang

dan menyusut sesuai dengan temperaturenya. Jika temperature tinggi,

maka minyak akan mengembang dan sebaliknya jika temperature rendah

maka minyak akan menyusut. RTG ini memiliki presisi yang tinggi karena

dia memiliki ketelitian pengukuran kurang lebih 0.5 mm. RTG

menggunakan frekuensi 10GHz dengan mode frequency modulation.

Digunakan mode FM karena kebanyakan noise itu terletak pada amplitude

modulation.

d . Jenis Lain dari Alat Ukur Tinggi Permukaan Cairan.

Meteran Tangki Penyimpanan (Storage Tank Gages)

Menunjukkan skematik dari meteran tangki penyimpanan. Alat ini terdiri

dari pelampung dan pita baja. Bila tinggi permukaan cairan naik maka

pelampungpun turut naik. Angka yang ditunjuk oleh ujung pita baja

menunjukkan tinggi permukaan cairan yang diukur. Angka ini biasanya

dalam satuan panjang, akan tetapi dapat diperhitungkan menjadi satuan isi.

Meteran tangki penyimpanan seperti ini sering disebut seperti ini sering

disebut dengan nama pelampung dan pita (float and tape) dan

dipergunakan dalam pengukuran cairan pada tangki penimbunan yang

tidak bertekanan. 

Kotak Diafragma

Menunjukkan skematik dari alat ukur tinggi permukaan cairan yang

disebut kotak diafragma. Alat ini terdiri dari meteran penunjuk, pipa dan

diafragma dan sistem ini diisi udara bertekanan setara dengan tekanan

atmosfir. Meteran penunjuk, biasanya adalah jenis Presure gage dengan

tabung bourdon yang dikalibrasi kedalam bentuk skala proses. Bila tinggi

permukaan cairan naik maka tekanan dalam sistem pengukuran akan naik.

Ujung pipa pada kotak dibuat bengkok 90º supaya saluran pengukuran

jangan tersumbat oleh diafragma.

e . Penyebab Kesalahan Dalam Proses Pengukuran

Kesalahan atau penyimpangan pengukuran dalam suatu proses

pengendalian adalah terjadi perbedaan antara harga yang terukur dalam hasil

proses dengan harga yang ditentukan sebelumnya ( set point ).

Adapun kesalahan pengukuran level ini dapat disebabkan oleh beberapa

hal yaitu:

1. Adanya gelembung udara (jebakan udara) dalam rangkaian perpipaan.

Rangkaian perpipaan pada sebuah sistem kendali memegang peranan

penting yaitu sebagai lajur transportasi fluida yang menghubungkan

seluruh peralatan kendali dan peralatan pengolah menjadi suatu kesatuan

dalam sistem produksi. Dalam kegiatan proses pengendalian level

cairan, rangkaian perpipaan harus benar-benar bebas dari gelembung

udara, karena dapat membuat kerja dari transmitter tidak dapat bekerja

dengan maksimal sehingga kinerja dari peralatan pengontrol lainnya juga

tidak maksimal, hal ini dapat menyebabkan hasil pengendalian

pengukuran tidak akurat. Gelembung udara dalam rangkaian perpiaan ini

dapat dihilangkan dengan melakukan tubing pada rangkaian perpiaan

tersebut.

2. Head Lossis

Head lossis adalah rugi-rugi tekanan yang terjadi pada seluruh

rangkaian perpioaan serta peralatan kendali serta proses. Rugi-rugi tekanan

ini terjadi pada saat peralatan bekerja mentransportasikan. Rugi-rugi ini

dapat menyebabkan berkurangnya kwantitas hasil proses.

Head lossis ini dipengaruhi oleh beberapa hal seperti ;

1. Faktor gesekan.

2. Kekerasan relative (relative rockness).

3. Ekivalensi tahanan pada sambungan pipa (fitting) dan katup (valve).

Pengukuran level dapat dilakukan dengan bermacam cara antara lain

dengan: pelampung atau displacer, gelombang udara, resistansi, kapasitif, ultra

sonic, optic, thermal, tekanan, sensor permukaan dan radiasi. Pemilihan sensor

yang tepat tergantung pada situasi dan kondisi sistem yang akan di sensor. Sensor

level menggunakan pelampung cara yang paling sederhana dalam penyensor level

cairan adalah dengan menggunakan pelampung yang diberi gagang. Pembacaan

dapat dilakukan dengan memasang sensor posisi misalnya potensiometer pada

bagian engsel gagang pelampung. Cara ini cukup baik diterapkan untuk tanki-

tanki air yang tidak terlalu tinggi. Sensor level menggunakan tekanan untuk

mengukur level cairan dapat pula dilakukan menggunakan sensor tekanan yang

dipasang di bagian dasar dari tabung. Cara ini cukup praktis, akan tetapi

ketelitiannya sangat tergantung dari berat jenis dan suhu cairan sehingga

kemungkinan kesalahan pembacaan cukup besar. Sedikit modifikasi dari cara

diatas adalah dengan cara mencelupkan pipa berisi udara kedalam cairan. Tekanan

udara didalam tabung diukur menggunakan sensor tekanan, cara ini

memanfaatkan hukum Pascal. Kesalahan akibat perubahan berat jenis cairan dan

suhu tetap tidak dapat diatasi.

III. Alat dan Bahan

Seperangkat peralata CRL.

Personal computer.

Air.

IV. Gambar Alat (Terlampir)

V. Prosedur Kerja

a . Pengendalian ON/OFF

Mengeset selector control (23) di depan panel control unir CRL pada

posisi “PC” dan selector noise (20) pada 0.

Membuka katup V1 dan V2 dan kosongkan tangki. Mengatur agar

katup V2 tertutup 25% dari katup V1 tetap terbuka.

Menghidupkan unir CRL dengan mengaktifkan tombol sacral utama.

Memutar sambil ditarik katup tekanan (7) dan atur dengan memutar

tombol katup tersebut agar tekanan yang terbaca di (6) maksimal 2 bar.

Menghidupkan komputer, jalankan program dan pilih file “New”

Memilih regulator On-Off pada “regulator Type”, clik oke lalu clik oke

lagi.

Pada monitor parameter masukkan :

1. Set point = 30%

2. HISTERITIS = 5 %

3. OPEN TIME = 2 s

4. GAIN = 0,5

Menekan tombol “start” untuk memulai percobaan

Observasi kejadian di unir crl dan grafik yang terbentuk

Setelah berjalan 10 menit, menekan tombol freeze, hal ini menyebabkan

proses berhenti.

Mengubah parameter sesuai perintah instruktur, tekan enter

Menekan tombol “start” kembali, observasi gerakan yang terjadi baik di

unit CRL maupun grafik yang terbentuk.

Mengulangi langkah 11 apabila perlu, tekan tombol “freeze”, dan

hidupkan printer click tombol “print” untuk memulai pencetakan grafik.

Pada akhir percobaan click tombol “quit lalu YES file, pilih exit dan

tekan YES

Mengosongkan tangki dan matikan saklar utama.

b . Prosedur Pengendalian dengan Resistive Proses

Mengosongkan tangki dengan membuka katup V2.

Jalankan program CRL, pilih file NEW, click oke.

Memilih “external regulator” dan click oke. Pastikan Unit CRL Telah

Hidup.

Click tombol start untuk memulai dan ubah mode selector (24) di panel

control ke resistive proses.

Mengamati kejadian didalam tangki dan pada grafik monitor.

Setelah didapat grafik konstan, Click tombol freeze dan ubah parameter

harga set point dan harga histeritis.

Mengamati lagi perubahan yang terjadi.

Setelah stabil, click tombol freeze kembali. Print grafik yang terbentuk.

Mengatur selector NOISE pada posisi MAN, dan ubah posisi katup C2.

Menekan tombol reset kemudian start, amati perubahan yang terjadi.

Print hasil, kemudian click quit dan keluar dari program.

VI. Data Pengamatan

a . Pengendalian On/Off

Grafik Set Point (%)Histeritis

(%)Open Time

(s)Gain

130 5 2 0,550 5 2 0,5

250 5 2 0,530 2 2 0,5

330 2 2 0,550 5 2 0,5

4 30 5 2 0,55 30 5 10 0,5

630 5 10 0,550 5 10 0,5

750 5 10 0,570 5 2 0,7

b . Pengendalian dengan Resistive Proses

No. Ketinggian Naik Turun

1 t1 (s) 42,87 8,31

2 t2 (s) 42,14 8,06

3 t3 (s) 42,3 8,41

4 trata-rata (s) 42,436667 8,26

VII. Perhitungan

Diketahui :

Diameter Tabung (D) = 16 cm ; maka r = 8 cm

Ketinggian Air (h) = 10 cm

a. Volume air yang dipindahkan

V = πr2.t

= 3,14 x 82 x 10 cm

= 2009,6 cm3

b. Laju alir naik (t = 42,436667 s)

Q =

=

= 47,35527 cm3/s

c. Laju alir turun ( t = 8,26 s)

Q =

=

= 243,29 cm3/s

VIII. Analisa Percobaan

Pada grafik 1 yaitu variasi set point dengan menaikkan set point, mulanya

parameter yang diberikan adalah set point dengan harga 30 %, dan hysteritis 5%,

open time 2 sekon, dan gain 0,5. Laju alir (kurva merah) cukup stabil dimana

lamanya bukaan (kurva biru) yang terjdi cukup lama, namun ketika set point

(kurva kuning) dinaikkan menjadi 40 %, laju alir meningkat, begitu pula ketika

dinaikkan manjadi 50%. Hal ini terjadi karena laju alir mengikuti gerak dari set

point untuk menyeimbangkan hysteritisnya.

Pada Grafik 2 yaitu variasi set point dan hysteritis dengan menurunkan set

point dan menaikkan hysteritis, parameter yang diberikan adalah set point dengan

harga 50%, dan hysteritis 5%, open time 2 sekon, dan gain 0,5. Laju alir ikut turun

ketika set point menjadi 30% dengan hysteritis 5%. Interval antara posisi puncak

dan lembah kurva merah cukup jauh karena angka hysteritis 5%, begitu pula

posisi bukaan katup (kurva biru) yang cukup tinggi. Namun ketika hysteritis

diubah menjadi 2%, jarak kurva merah menjadi sangat kecil dengan set point, hal

ini berpengaruh pada bukaan katup (kurva biru) yang semakin cepat pula berubah

karena proses membuka dan menutupnya katup menjadi lebih singkat akibat

hysteritis yang rendah.

Pada grafik 3 yaitu variasi hysteritis dengan menaikkan hysteritis,

Parameter yang diberikan adalah set point dengan harga 30%, dan hysteritis 2%,

open time 2 sekon, dan gain 0,5. Rendahnya harga hysteritis menyebabkan cepat

pula perubahan posisi katup (buka/tutup) yang terlihat dari kurva biru yang begitu

rapat, namun ketika harga hysteritis ditingkatkan menjadi 5%, waktu untuk katup

terbuka menjadi cukup lama seperti yang ditampakkan pada kurva biru dengan

jaraknya yang agak jauh. Hal ini menunjukkan bahwa hysteritis mempengaruhi

lamanya katup pengontrol tersebut terbuka. Semakin besar nilai hysteritis, maka

semakin lama pula katup terbuka.

Pada grafik 4, parameter yang diberikan adalah set point dengan harga

30%, dan hysteritis 5%, open time 2 sekon, dan gain 0,5. Open time merupakan

lamanya waktu yang dibutuhkan untuk membuka dan menutup katup. Pada

Grafik 4 grafik stabil karena tidak adanya perubahan parameter.

Pada grafik 5, parameter yang diberikan adalah set point dengan harga

30%, dan hysteritis 5%, open time 10 sekon, dan gain 0,5. Berbeda dengan grafik

4 yang nilai open timenya 2 sekon, grafik biru berada di bawah garis set point.

Namun pada grafik 5 nilai Open Time seharga 10 sekon menimbulkan grafik

katup (berwarna biru) berada di atas garis set [oint, hal ini terjadi karena waktu

untuk membuka dan menutup katup lebih lama dari sebelumnya dan ketika aliran

menuju posisi off, katup menutup dalam waktu 10 detik pula.

Pada grafik 6, parameter yang diberikan adalah set point dengan harga

30%, dan hysteritis 5%, open time 10 sekon, dan gain 0,5. Grafik yang dihasilkan

adalah puncak grafik biru berada di atas garis set point dan berjarak cukup jauh

dengan lembahnya karena waktu membuka/menutup katup yang cukup lama yaitu

10 detik.

Pada grafik 7, parameter yang diberikan adalah set point dengan harga

50%, dan hysteritis 5%, open time 10 sekon, dan gain 0,5. Pada grafik ini,

mulanya grafik biru memiliki jarak yang panjang antara puncak dan lembahnya

karena Open Time seharga 10 sekon. Selain itu juga grafik aliran (warna merah)

terbentuk sangat tajam karena hysteritisnya cukup tinggi. Lalu ketika Set Point

dinaikkan menjadi 70%, puncak dari grafik biru melebar karena menunggu aliran

untuk mencapai volume maksimumnya. Selain set point, gain (lebarnya bukaan

katup) juga di rubah menjadi 0,7 dan open time juga dirubah menjadi 2 sekon, hal

ini menyebabkan perubahan grafik, dimana jarak antara puncak dan lembah grafik

biru tidak terlalu jauh. Selain itu juga grafik aliran (warna merah) tidak terlalu

tajam karena bukaan katup yang lebih lebar yaitu ¾ yang menyebabkan laju alir

menjadi lebih besar walaupun waktu yang dibutuhkan untuk mencapai titik

maksimum dan minimum sangat cepat yaitu 2 sekon.

Selanjutnya, praktikum simulasi dengan menggunakan resistive dimana

pada alat CRL ini terdapat tiga resistive yaitu R1, R2, dan R3. Namun pada

praktikum ini yang digunakan hanya R2 dan R3 sebagai batas bawah dan batas atas.

R2 memiliki batasan pada level 75 dan R3 memiliki batasan pada level 85 . Pada

saat pompa dinyalakan, air mengisi tangki berskala dan akan mati ketika air

mencapai R3 setelah air menyentuh R2 maka pompa akan hidup kembali. Jadi

untuk mengatur jarak level yang ingin di jaga tinggal mengatur panjang dari R2

dan R3.

IX. Kesimpulan

Dari percobaan yang dilakukan maka dapat diperoleh beberapa kesimpulan yaitu :

Set point mempengaruhi batas laju maksimum dan minimum dari

aliran karena hysteritis yang bergerak berbanding lurus dengannya.

Semakin besar open time, maka semakin lama pula air mengalir baik

ketika katup mulai membuka, katup sudah terbuka, dan katup mulai

menutup.

Semakin besar gain, semakin besar pula aliran yang mengalir.

Perbedaan antara pengendalian on/off dengan pengendalian resistive

yaitu pada pengendalian on/off, set point didapatkan dari komputer,

sedangkan pada pengendalian resistive, set point diperoleh

menggunakan batas atas (R3) dan batas bawah (R2).

DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet.2013. Penuntun Praktikum Pengendalian Proses. Polsri :

Palembang

http://jayamandalapurba.blogspot.com/2013/02/pengukuran-level.html

http://elektronika-dasar.web.id/tutorial/sensor-level-zat-cair/