BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan Percobaan

Setelah melakukan praktikum ini, mahasiswa diharapkan dapat

memperagakan operasi secara manual dari keran pengendalian pneumatik dan

meentukan karakteristiknya.

1.2 Alat dan Bahan

PCT-10 ‘electrical console’

Trim tool

Kabel penghubung berwarna merah dan hitam, kabel penghubung

dengan soket berwarna merah, hijau, cream, dan coklat

PCT-14 aksesori pengendali tekanan

Modul pengatur tekanan

PCT 10/11 recorder proses 2 saluran

Udara bertekanan

1.3 Prosedur Percobaan

1. Membuat rangkaian alat seperti gambar dan membuat konfigurasi

seperti tabel di atas.

2. Membuka keran V1, V2, dan V4.

3. Menutup keran V3, V5 dan V6.

4. Mengatur keran V1 untuk mendapatkan pembacaan di P1 = 22 psig.

5. Mengatur keran V2 untuk mendapatkan pembacaan di P4 = 8 psig

dengan keran pneumatik pengendali dalam keadaan terbuka.

6. Mengeset pengendali secara manual dengan mengatur keluaran daya

(Pr) dari pengendali untuk mengatur keran pengendali pneumatik

dari SV 10% sampai 100%.

7. Lalukan prosedur diatas pada SV 100% sampai 10%.

1

1.4 Gambar Peralatan

Gambar 1.1 PCT 10

Gambar 1.2 PCT 14

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Tekanan

Tekanan sebenarnya adalah pengukuran gaya yang bekerja pada

permukaan bidang. Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dan

dapat diukur dalam unit seperti psi (pound per inci persegi), inci air, milimeter

merkuri, pascal (Pa, atau N/m²) atau bar. Sampai pengenalan unit SI, yang ‘bar’

cukup umum. Bar setara dengan 100.000 N/m², yang merupakan satuan SI untuk

pengukuran. Untuk menyederhanakan unit, N/m² diadopsi dengan nama Pascal,

disingkat Tekanan Pa cukup sering diukur dalam kilopascal (kPa), yang adalah

1000 pascal dan setara dengan 0.145psi. Satuan pengukuran yang baik dalam

pound per square inch (PSI) di British unit atau pascal (Pa) dalam metrik.

2.2 Macam – Macam Tekanan

1. Absolute Pressure (tekanan absolut)

Gaya yang bekerja pada satuan luas, tekanan ini dinyatakan dan diukur

terhadap tekanan NOL.

Tekanan absolut = Tekanan gauge + Tekanan atmosfer

2. Gauge Pressure (tekanan relatif)

Tekanan yang dinyatakan dan diukur relatif terhadap tekanan atmosfer.

Jadi tekanan relatif adalah selisih antara tekanan absolute dengan

tekanan atmosfer (1 atmosfer = 760 mmHg = 14.7 psia)

3. Vacum Pressure (tekanan hampa)

Tekanan yang lebih rendah dari tekanan atmosfer

4. Differential Pressure (tekanan differential)

Tekanan yang diukur terhadap tekanan yang lain.

3

Mayoritas pengukuran tekanan di pabrik adalah gauge. Mutlak

pengukuran cenderung digunakan di mana di bawah tekanan atmosfir. Biasanya

ini adalah sekitar vakum kondensor dan bangunan.

2.3 Jenis Alat Ukur Tekanan

2.3.1 Manometer

Untuk mengukur tekanan udara tertutup.

Manometer adalah alat ukur tekanan dan manometer tertua adalah

manometer kolom cairan. Alat ukur ini sangat sederhana, pengamatan dapat

dilakukan langsung dan cukup teliti pada beberapa daerah pengukuran.

Manometer kolom cairan biasanya digunakan untuk pengukuran tekanan yang

tidak terlalu tinggi (mendekati tekanan atmosfir).

Fungsi manometer

Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi

untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Jenis

manometer tertua adalah manometer kolom cairan. Versi manometer sederhana

kolom cairan adalah bentuk pipa U) yang diisi cairan setengahnya (biasanya

berisi minyak, air atau air raksa) dimana pengukuran dilakukan pada satu sisi

pipa, sementara tekanan (yang mungkin terjadi karena atmosfir) diterapkan pada

tabung yang lainnya. Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkan tekanan yang

diterapkan.

Bentuk paling sederhana dari manometer adalah bahwa dari sebuah

tabung berbentuk U diisi dengan cairan. tekanan yang akan diukur diterapkan ke

ujung terbuka tabung. Jika ada perbedaan tekanan, maka ketinggian cairan pada

dua sisi tabung akan berbeda. Perbedaan ketinggian adalah tekanan proses

dalam mm air (atau mm merkuri).

4

Gambar 2.1 Manometer

Gambar 2.2 Ilustrasi skema manometer kolom cairan

2.3.2 Barometer

Untuk mengukur tekanan udara luar.

Definisi barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara luar

(tekanan atmosfer). Barometer sederhana adalah barometer raksa atau

barometer Torricelli. Pengukur tekanan dengan barometer ini dengan cara

menghitung tinggi permukaan raksa pada bejana (bentuk lurus) atau selisih tinggi

permukaan raksa pada bejana (bentuk J) barometer Torricelli ditemukan oleh

ilmuwan fisika berkebangsaan Italia, bernama Evangelista Torricelli (1608 – 1647)

mula-mula tabung kaca yang panjangnya 1 meter diisi raksa, kemudian tabung

5

kaca diubalik dan dipasang pada statif. Ternyata, sebagian raksa turun ke bejana

dan pada bagian atas tabung terdapat ruang hampa yang disebut ruang hampa

Torricelli. Tinggi raksa dalam tabung adalah 76 cm. tekanan raksa setinggi 76 cm

inilah yang dimaksudkan tekanan 1 atmosfer. Jenis barometer yang lain adalah

barometer logam atau barometer aneroid.

Gambar 2.3 Macam-macam barometer

2.4 Pengendalian Tekanan

Tekanan adalah variabel proses yang sering kita jumpai untuk dimonitor

dan dikendalikan di dalam industri minyak dan gas. Pengendalian tekanan dari

suatu fluida proses pada beberapa tempat malah menjadi fokus utama dan

dengan berbagai tujuan tentunya.

Dalam suatu lup pengendalian, juga lup pengendalian tekanan, selalu terdiri dari

3 elemen dasar:

• Elemen pengukuran. Besaran variabel proses diukur dan ditransmisikan ke

elemen pengontrol

• Elemen Pengontrol. Perbedaan antara variabel proses yang terukur

(Process Variable/PV) dan variabel proses yang diinginkan (Setpoint/SP)

dikalkulasi berdasarkan algoritma tertentu (umumnya kontrol PID).

6

Hasilnya akan diteruskan berupa perintah aksi terhadap elemen

pengendali akhir

• Elemen pengendali akhir. Perintah aksi dari elemen pengontrol akan

dilakukan oleh elemen pengendali akhir. Control valve adalah elemen

pengendali akhir yang paling banyak digunakan.

Meskipun terdapat tiga elemen dasar dalam melakukan pengendalian proses,

belum tentu secara fisik juga terdapat tiga perangkat.

• Untuk kasus tekanan tinggi dan laju alir yang tinggi, biasanya implementasi

dari pengontrolnya terdiri dari (1) elemen pengukuran adalah pressure

transmitter (PT), (2) elemen pengontrol adalah pressure controller (PC),

(3) dan untuk elemen pengendali akhir adalah pressure control valve (PCV

atau PV).

• Untuk kasus tekanan rendah dan laju alir rendah, impelementasi

pengontrolnya terintegrasi dalam satu perangkat yang biasa disebut

pressure regulator.

Dalam melakukan konversi material, sistem proses perlu memiliki kondisi

operasi tertentu. Peran pengendalian proses pada dasarnya adalah usaha untuk

mencapai tujuan proses agar berjalan sesuai yang diinginkan. Pengendalian

proses adalah bagian dari pengendalian automatik yang diterapkan di bidang

teknologi untuk menjaga kondisi operasi agar sesuai yang diinginkan.

Salah satu karakteristik pengendali yang penting adalah metoda atau cara

pengendali mengevaluasi sinyal galat untuk menghasilkan sinyal kendali.

Berdasarkan metode evaluasinya, pengedali dibedakan atas :

1. Pengendali diskontinyu

- pengendali dua posisi (on-off)

7

- pengendali tiga posisi

2. Pengendali kontinyu

- pengendali proporsional (P)

- pengendali proporsional-integral (PI)

- pengendali proporsional-integral-derivatif (PID)

- pengendali proporsional-derivatif (PD)

Pengendali proporsional (P) berfungsi mengatur elemen pangendali yang

merupakan batas-batas hidup dan mati dari suatu daya secara kontinyu dan akan

memberikan tanggapan/keluaran yang besarnya sebanding dengan perbedaan

harga antara variabel yang diukur dengan titik pengesetan yang dinyatakan

sebagai “error” (e). Besar keluaran dari aksi proporsional dinyatakan secara

matematis sebagai berikut :

U = (100/PB)e + Uo

Dengan : U = keluaran daya

PB = proposional band

E = sinyal error

Uo = keluaran daya saat error = 0

Proporsional band didefinisikan sebagai presentase perubahan masukan

yang dikehendaki untuk mengubah keluaran dari 0% - 100% atai sebagai

perbandingan masukan terhadap keluaran. Besar PB pada kebanyakan alat

8

pengendali dapat diatur untuk memperoleh tanggapan yang optimum akibat

adanya perubahan-perubahan pada proses.

Suatu sistem dengan hanya menggunakan pengendali proporsional selalu

masih terdapat penyimpangan dari harga titik pengesetannya sebagai suatu

harga yang diinginkan, apabila sistem diberikan pembebanan yang berubah-

ubah. Perubahan pembebanan ini disebut sebagai gangguan terhadap sistem

proses. Untuk mengatasi hal tersebut, mode integral sering digabungkan dengan

pengendai proporsional sehingga penyimpangan dapat dieliminasi.

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

dan secara matematis dinyatakan sebagai :

U = f ò edt + Uo

Dengan : U = keluaran daya

F = laju pengulangan integral per menit

e = sinyal “error”

t = waktu

Uo = keluaran daya pada saat e = 0

Proses-proses cenderung menggunakan pengendali dengan proporsional

band besar untuk mencegah terjadinya osilasi, tetapi akibatnya timbul

penyimpangan. Penyetelan harga PB yang besar atau adanya perubahan

pembebanan yang besar akan menimbulkan penyimpangan.

9

BAB III

Data Pengamatan dan Pengolahan Data

3.1 Data Pengamatan

Data pengamatan “pengendalian tanpa melalui vessel”

Tabel 3.1 Data pengamatan sebelum dikonversi

No. SV PVTekanan (Psi)

P1 P2 P3 P4

1 10 10 12.8 9.2 6.5 1.12 20 20 12.5 8.0 6.3 1.63 30 30 12.4 3.0 6.3 2.14 40 40 12.3 4.9 8.3 2.95 50 50 12.3 2.5 8.3 3.36 60 60 12.3 2.4 9.4 4.07 70 70 12.3 2.4 10.3 4.88 80 80 12.3 2.3 10.4 5.19 90 90 12.3 2.3 12.7 6.0

10 100 100 12.3 2.3 10.8 6.511 90 90 12.3 5.9 9.8 6.112 80 80 12.4 6.4 9.2 5.813 70 70 12.4 6.4 9.2 4.914 60 60 12.5 6.8 8.8 4.115 50 50 12.5 6.9 8.5 3.516 40 40 12.5 7.8 8.4 3.017 30 30 12.6 7.8 7.9 2.218 20 20 12.6 8.9 7.9 1.719 10 10 12.8 9.0 6.0 1.1

Contoh perhitungan pengkonversian dari Psi ke kg/cm2

12.8 psi = 12.8 psi x

1atm14 .7 psi x

1.0332kg /cm2

1atm

= 0.90 kg/cm2

10

Data pengamatan “pengendalian tanpa melalui vessel” setalah konversi ke kg/cm2

Tabel 3.2 Data pengamatan setelah dikonversi

No. SV PVTekanan (kg/cm2)

P1 P2 P3 P4

1 10 10 0.90 0.65 0.46 0.082 20 20 0.88 0.56 0.44 0.113 30 30 0.87 0.21 0.44 0.154 40 40 0.86 0.34 0.58 0.205 50 50 0.86 0.18 0.58 0.236 60 60 0.86 0.17 0.66 0.287 70 70 0.86 0.17 0.72 0.348 80 80 0.86 0.16 0.73 0.369 90 90 0.86 0.16 0.89 0.42

10 100 100 0.86 0.16 0.76 0.4611 90 90 0.86 0.41 0.69 0.4312 80 80 0.87 0.45 0.65 0.4113 70 70 0.87 0.45 0.65 0.3414 60 60 0.88 0.48 0.62 0.2915 50 50 0.88 0.48 0.60 0.2516 40 40 0.88 0.55 0.59 0.2117 30 30 0.89 0.55 0.56 0.1518 20 20 0.89 0.63 0.56 0.1219 10 10 0.90 0.63 0.42 0.08

11

Data pengamatan “pengendalian melalui vessel”

Tabel 3.3 Data pengamatan sebelum dikonversi

No. SV PVTekanan (Psi)

P1 P2 P3 P4

1 10 10 12.1 11 6.7 1.22 20 20 12.1 10.1 6.8 2.53 30 30 12.1 10.1 6.9 2.84 40 40 12.1 9.8 8.2 35 50 50 12.1 9.8 8.7 3.26 60 60 12.2 9.2 9.2 47 70 70 12.2 9.1 10.5 4.88 80 80 12.3 9 12.7 5.19 90 90 12.3 8.8 13.2 5.8

10 100 100 12.3 8.5 13.2 6.511 90 90 12.3 8.5 12.4 5.512 80 80 12.3 8.5 12.2 4.913 70 70 12.3 8.3 11.4 414 60 60 12.3 9 10.9 3.815 50 50 12.3 9.8 9.7 3.516 40 40 12.3 10 9.6 3.117 30 30 12.2 10.2 7.8 3.118 20 20 12.2 10.8 7.2 2.319 10 10 12.2 11.2 6.8 1.1

Contoh perhitungan pengkonversian dari Psi ke kg/cm2

12.1 psi = 12.8 psi x

1atm14 .7 psi x

1.0332kg /cm2

1atm

= 0.85 kg/cm2

6.7 psi = 6.7 psi x

1atm14 .7 psi x

1.0332kg /cm2

1atm

= 0.48 kg/cm2

12

Data pengamatan “pengendalian melalui vessel” setalah konversi ke kg/cm2

Tabel 3.4 Data pengamatan setelah dikonversi

No. SV PVTekanan (kg/cm2)

P1 P2 P3 P4

1 10 10 0.85 0.77 0.47 0.082 20 20 0.85 0.71 0.48 0.183 30 30 0.85 0.71 0.49 0.204 40 40 0.85 0.69 0.58 0.215 50 50 0.85 0.69 0.61 0.226 60 60 0.86 0.65 0.65 0.287 70 70 0.86 0.64 0.74 0.348 80 80 0.86 0.63 0.89 0.369 90 90 0.86 0.62 0.93 0.41

10 100 100 0.86 0.60 0.93 0.4611 90 90 0.86 0.60 0.87 0.3912 80 80 0.86 0.60 0.86 0.3413 70 70 0.86 0.58 0.80 0.2814 60 60 0.86 0.63 0.77 0.2715 50 50 0.86 0.69 0.68 0.2516 40 40 0.86 0.70 0.67 0.2217 30 30 0.86 0.72 0.55 0.2218 20 20 0.86 0.76 0.51 0.1619 10 10 0.86 0.72 0.48 0.08

13

3.2 Pengolahan Data

0 20 40 60 80 100 1200

2

4

6

8

10

12

14

Grafik Pengendalian Tekanan Tanpa Melalui Vessel

P1

P2

P3

P4

SV (%)

Teka

nan

(Psi

)

Grafik 1. Grafik Pengendalian Tekanan Tanpa Melalui Vessel

0 20 40 60 80 100 1200

2

4

6

8

10

12

14

Grafik Pengendalian Tekanan Melalui Vessel

P1P2P3P4

SV (%)

Teka

nan

(Psi

)

14

Grafik2. Grafik Pengendalian Tekanan Melalui Vessel

0 20 40 60 80 100 1200

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Grafik Pengendalian Tekanan Tanpa Melalui Vessel

P1P2P3P4

SV (%)

Teka

nan

(Kg/

cm2)

Grafik 3. Grafik Pengendalian Tekanan Tanpa Melalui Vessel Setelah di Konversi (Kg/cm2)

0 20 40 60 80 100 1200

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Grafik Pengendalian Tekanan Melalui Vessel

P1P2P3P4

SV(%)

Teka

nan

(Kg/

cm2)

15

Grafik 4. Grafik Pengendalian Tekanan Melalui Vessel Setelah di Konversi (Kg/cm2)

BAB IV

Pembahasan dan Kesimpulan

4.1 Pembahasan

a. Pengendalian tekanan tanpa melalui Vessel

Dari data pengamatan dan grafik pengendalian tekanan tanpa melaui vessel dapat dilihat data yang diperoleh pada p1, p2, p3 dan p4 sangat berbeda. Hal ini mungkin disebabkan oleh perbedaan bukaan valve dan hambatan yang diperoleh pada masing-masing aliran. Pada percobaan banyak sekali ditemukan gangguan-gangguan, hal ini ditandai dengan pergerakan tak menentu dari control valve. Hal tersebut mungkin disebabkan karena kerusakan pada alat PCT 10, yang kita ketahui sebagai sebuah alat yang mengatur proses atau disebut dengan modul pengatur tekanan.

Pada grafik juga dapat kita lihat perbedaan pembacaan pada p1, p2, p3 dan p4 ketika dilakukan penambahan ataupun pengurangan nilai SV, pada praktikum pengendalian tekanan tanpa melalui vesel perbedaan nilaiyang terbaca sangat berfluktuasi (tidak menentu), pada bukaan SV yang samapun nilainya sangat berbeda. Hal tersebut mungkin juga disebabkan karena kerusakan alat.

b. Pengendalian tekanan melalui

Pada grafik pengendalian tekanan melalui vessel dapat dilihat fluktuasi yang terjadi pada grafik pengendalian tekanan tanpa melalui vessel tidakbanyak lagi terjadi atau bisa dikatakan nilainya hampir sama, hal tersebut mungkin disebabkan oleh adanya manfaat dari vessel yang digunakan. Vessel tersebut telah terlebih dahulu mengendalikan tekanan yang akan keluar dari sistem, sehingga tentu saja tekanan yang masih terdapat dalam sistem ikut terkendalikan.

4.2 Kesimpulan

Pengendalian tekanan melalui vessel memberikan hasil yang lebih baik daripada pengendalian tanpa menggunakan vessel.

16

Semakin tinggi nilai SV maka tekanan akan semakin besar, karena bukaan valve juga semakin besar.

Vessel ikut berperan sebagai pengendali tekanan. Penggunaan vessel pada proses pengendalian tekanan sangat dibutuhkan

untuk mengurangi beban kerja control valve

17

18