Laporan Tetap PCT-14

PENGENDALIAN TEKANAN
(PCT – 14)

Peralatan PC14 adalah aksesori atau aplikasi pengendalian tekanan yangdigunakan untuk melakukan simulasi pengendalian aliran udara proses pada sebuah pipa. Alat simulasi ini digunakan bersama dengan alat konsol listrik, PC10. PC14 menjaditempat proses dan pengukuran, sedangkan PC10 sebagai controller, tempat dilakukannya evaluasi, baru kemudian hasil evaluasi dikembalikan ke PC14 dan digunakan sebagai input variabel manipulasi oleh elemen control akhir (katup control pneumatic). Aliran udara proses dikendalikan agar sesuai dengan set point yang telah ditetapkan denganmengukur tekanan pada pipa proses tersebut menggunakan sebuah pressure transducer, hasil pengukuran kemudian dimasukkan ke signal conditioning pada peralatan PC10 yangMakan mengubah sinyal tekanan tersebut menjadi sinyal instrument yang sesuai (arus listrik,mA atau tegangan, volt). Output dari signal conditioning kemudian dapat menjadi input bagi voltmeter (pembacaan hasil pengukuran dalam satuan tegangan listrik, volt) atau menjadi input bagi process controller di alat PC 10. Input ke PC10 akan dievaluasi oleh controller terhadap set point, dan output atau keluaran dari process di PC10 akan menjadi input bagi kotak koneksi yang terletak pada bagian sebelah kiri dari I/P converter. Pada converter ini, arus litrik hasil evaluasi controller dikonversikan menjadi tekanan dalam satuan psi yang sebanding, kemudian oleh converter digunakan untuk menggerakkan katup control pneumatic dalam rentang 0% - 100% agar tekanan yangmelalui pipa proses sesuai dengan besar set point yang telah ditetapkan.
Unit pengendalian tekanan (PCT14) terdiri dari sebuah pipa dimana pada pipa tersebut terpasang sebuah katup kontrok pneumatic, sebuah pengukur aliran orifice meter dan katup pembuang tekanan langsung ke atmosfir atau melalui sebuah tangki udara untuk memvariasikan kelambatan proses (PROCESS LAG).
Tranduser untuk pengukuran tekanan secara langsung atau pengukuran beda tekan digunakan untuk mengukur tekanan ataupun tekanan antara dua titik laju alir udara. Output dari tranduser tersebut diumpankan ke SIGNAL CCONDITIONING yang kemudian memberikan output Ke PROCESS CONTROLLER pada PC10.
Udara tekan untuk instrument (gauge, converter dan katup control pneumatic) dan proses masuk melalui pipa, Udara untuk instrument (untuk sinyal) diatur oleh regulator tekanan (V1) sehingga tekanan untuk sinyal dapat dibaca pada gauge tekanan (P1). Udara untuk proses diatur oleh regulator tekanan (V2) dan tekanannya dapat dibaca melalui gauge (P3).
Instrumen pneumatic terdiri dari perubah arus listrik/tekanan (I/P converter) dan katup control (V4). I/P converter menerima sinyal 4-20 mA dari PC10, kemudian mengubahnya (konversi sinyal listrik tersebut menjadi sinyak 3-15 psi untuk menggerakkan katup control. Katup control terdiri dari akuator bentuk diafragma yang menggerakkan katup tipe batang (STEM PLUG). Indikator pada batang katup menunjukkan posisi sebenarnya dari katup. Gauge tekanan (P2) menunjukkan sinyal pneumatic dari I/P converter yang digunakakan oleh katup control. Input 4-20 mA untuk I/P converter dihubungkan dengan soket banana ke kontak penghubung dibagian kiri dari converter.
Udara mengalir melalui pipa proses melewati katup pneumatic dan piringan orifice sebelum dibuang ke udara melalui diffuser. Seranngkaian katup pemilih (V3,V4,V5) memungkinkan tangki udara dihubungkan pipa secara seri maupun pararel dengan pipa proses untuk mengubah respon system atau memvariasikan PROCESS LAG. Pada tangki udara terdapat katup pembebasan tekanan (pressure relief valve) V7. Perubahan langkah (step changes) ke proses juga dapat dilakukan dengan membanjiri udara melalui outlet difusi tambahan melalui pembukaan dan penutupan V6
Rancangan alat PC14 ini memungkinkan pembelajaran (study) dari komponen operasi dan alat control penghubung melalui pengukuran converter tekanan.
SIGNAL CONDITIONING
            Pada alat PC14 terdapat 2 buah modul signal conditioning, yaitu modul signal conditioning tekanan dan beda tekan. Modul signal conditioning tekanan berhubungangan dengan tranduser tekanan untuk pengukuran tekanan statis pada pipa proses. Tranduser tekanan terdapat pada kotak yang menggunakan hubungan elektrik pada bagian muka. tranduser tekanan dihungkan ke pipa proses oleh pipa kapiler kaku dimana juga terpasang gauge tekanan (P4).
            Tranduser tekanan digunakan bersamaan dengan modul signal conditioning beda tekanan yang mengukur perbedaan tekanan antara piringan orifice (pengukuran laju alir). Trandusernya terletak pada kotak yang menggunakan hubungan elektrik pada bagian muka. Dua pipa kapiler kaku menghubungkan piringan orifice dengan tranduser. Sinyal dari tranduser tekanan masuk melalui kabel penghubung biru ke soket banan pada signal conditioning tekanan di PC10 dan diubah menjadi sinyal 0-1 volt atau sinyal 4-20 mA untuk pengendalian ataupun memonitoring PC10 terhadap voltase listrik.
            Konverter pada alat PC14 ini mempunyai fungsi yang sama dengan signal conditioning pada PC10, yaitu mengubah suatu input menjadi output yang dapat digunakan untuk sinyal pengendalian. Pada signal conditioning, output berupa tekanan pada pipa proses setelah diukur menggunakan jembatan wheatstone diberikan ke signal conditioning yang mengubah besar harga tekanan terukur tadi menjadi output dalam bentuk :
·         Arus listrik (mA) : dapat digunakan sebagai input bagi amperemeter (display) atau   sebagai iput bagi process controller.
0 psi – 8 psi  4 mA – 20 mA
·         Tegangan listrik (volt) : dapat digunakan sebagai input untuk pembacaan tegangan di voltmeter.
0 psi – 8 psi  0 volt  – 1,000 volt
Sebagai input bagi process controller, maka akan dihasilkan beberapa output process controller sebagai berikut :
·         Display pembacaan hasil terukur di layar variable proses (diatas nilai set point)
·         Output bagi converter di PC14
·         Output arus listrik  pada soket lampu 24 VAC
·         Output arus listrik  pada soket lampu 240 VAC
·         Output penggerak recorder.
Pada perccobaan ini, output dijadikan input bagi converter yang kemudian mengubah sinyal 4 mA – 20 mA menjadi sinyal tekanan instrument 3 psig – 15 psig yang akan digunakan untuk menggerakkan katup control pneumatic.
4 mA – 20 mA  3 psig – 15 psig  0 % - 100 % bukaan katup
Pada percobaan ini, dilakukan pemeriksaan linieritas dan histerisis converter untuk memastikan apakah converter tersebut masih memiliki hasil keluaran yang linier terhadap input yang dimasukkan dan melihay berapa jauh perbedaan hasil keluaran ketika diberikan input bertahap.
PENGENDALIAN TEKANAN (PCT14)
PERCOBAAN I : KALIBRASI SENSOR TEKANAN DAN I/P CONVERTER


1.      Tujuan
-          Untuk mengkalibrasi sensor tekanan dan signal conditioning dan memeriksa linearitas dan histerisis dari sensor dan conditioning.
-          Untuk mengkalibrasi I/P converter terhadap gerak katup kontrol dan memeriksa linearitas dan histerisis dari converter.

2.      Dasar Teori
Tranduser tekanan atau sensor tekanan digunakan untuk memberikan pembacaan tekanan dari jarak jauh pada suatu proses, penggunaannya memungkinkan pengendalian tekanan secara otomatis tanpa perlu adanya campur tangan operator untuk memberikan input ke controller dan kemudian memberikan input untuk menggerakkan elemen kontrol akhir (katup kontrol). Sebelum dipergunakan sensor tekanan sebaiknya dikalibrasi sehingga keadaan sensor diketahui dengan baik. Pengkalibrasian sensor tekanan dapat dilakukan dalam range yang berbeda sesuai dengan penggunaan sensor itu sendiri.
Katup kontrol pneumatik pada alat PCT 14 digunakan sebagai elemen kontrol akhir yang akan memberikan gerakan perubahan yang efeknya langsung terasa oleh proses (sistim). Katup kontrol pneumatik memerlukan tekanan untuk bergerak menutup atau membuka. Tekanan berasal dari converter yang mengubah sinyal listrik dari process controller PCT 10 menjadi sinyal tekanan penggerak katup. I/P converter adalah alat yang mengubah arus listrik 4-20 mA dari output process controller PCT 10 menjadi sinyal 3-15 psig untuk input gerakan katup kontrol pneumatik.
Pada PCT 14 tekanan proses diukur oleh sensor tekanan kemudian dikondisikan di signal conditioning untuk diubah dari variabel proses tekanan (0-8 psi) menjadi sinyal controller 4-20 mA. Sinyal output dari controller 4-20 mA kemudian masuk ke I/P converter untuk diubah menjadi sinyal tekanan 3-25 psig untuk menggerakkan katup kontrol sehingga udara yang mengalir melalui pipa proses berubah. Seperti halnya signal conditioning terhadap sensor tekanan I/P converter juga sebaiknya dikalibrasi untuk memeriksa keadaannya sebelum digunakan dan mencocokkan range operasinya.
Sensor tekanan dan I/P converter pada PCT 14 mempunyai output (keluaran) yang berubah secara linier (berbanding lurus) terhadap tekanan. Histerisis yang terjadi sangat kecil. Histerisis adalah kecenderungan sebuah instrumen (alat) untuk menghasilkan ouput yang berbeda untuk suatu harga input sewaktu input dihasilkan dari penambahan atau pengurangan harga sebelumnya. Misalkan input yang diberikan meningkat 0-100% dengan interval 10% maka hasil output nya akan mempunyai kecenderungan harga yang berbeda dengan harga input yang diulang menurun dari 100-0% dengan interval samam 10%. Selisih maksimal inilah yang disebut histerisis.

3.      Alat yang Digunakan
-          Satu set PCT 10 + Trimtool + Kabel
-          Satu set PCT 14 + Kabel penghubung biru
Pengaturan Awal :
-          Kalibrasi voltmeter dan process controller PCT 10
-          Katup manual V1, V2, V3, V5 dan V6 : Posisi tertutup
1.      Katup manual V4 : Posisi terbuka

4.      Langkah Kerja
a.       Menghubungkan sensor tekanan ke bagian input signal conditioning menggunakan kabel penghubung biru dan output berupa 0-1 volt ke voltmeter seperti pada rangkaian.
b.      Menghubungkan suplai udara ke bagian inlet PCT 14, pastikan ada udara tekan mengalir.
c.       Memastikan katup V2 tertutup sehingga tidak ada udara yang melewati pipa proses (0 psi = P4) sensor akan mengukur tekanan minimum = 0 ps. Mengatur signal conditioning pada bagian ZERO dengan menggunakan Trimtool agar pembacaan di voltmeter menunjukkan 0,000 Volt.
d.      Membuka katup V2 sehingga pada P4 terbaca 8 psi, setelah tekanan stabil, atur signal conditioning pada bagian SPAN dengan menggunakan trimtool di voltmeter menunjukkan 1,000 Volt.
e.       Mengulangi langkah 3 seterusnya hingga pembacaan di voltmeter stabil.


·         Kalibrasi I/P converter terhadap katup kontrol
I/P converter akan dikalibrasi sehingga beroperasi dengan ketentuan sbg berikut:
-          Arus 4mA ke converter = 3 psig dari converter (P2) : Posisi katup terbuka
-          Arus 20mA ke conveter = 15 psig dari converter (P2) : Posisi katup tertutup
a.       Menutup katup V2, V3, V4, V5 dan V6, membuka katup V4 dan atur agar terdapat pembacaan 22 psig pada P1.
b.      Mengeset process controller pada mode Manual (lampu manual indikator hidup) dan pastikan Proposional Band pada harga 20%.
c.       Menghubungkan I/P converter ke output dari process controller seperti pada rangkaian gambar.
d.      Menghubungkan suplai udara ke inlet pipa proses, pastikan gauge P1 terbaca 22 psig, atur dengan membuka atau menutup V1 apabila perlu.
e.       Membuka penutup plastik yang menutup soket pengaturan ZERO dan SPAN pada I/P converter (Amati bahwa SPAN tertulis RANGE).
f.       Memasukkan harga 0% pada power output di process controller untuk memberikan output secara 4mA. Mengatur output ZERO pada I/P converter melalui soket ZERO untuk meberikan pembacaan 3 psig pada gauge P2. Posisi katup kontrol berada pada keadaan akan menutup (terbuka).
g.      Memasukkan harga 100% pada power output di process controller untuk memberikan setara 20mA. Mengatur output SPAN pada I/P converter melalui soket RANGE untuk memberikan pembacaan 15 psig pada gauge P2. Posisi katup kontrol berada pada keadaan tertutup.
h.      Mengulangi hingga tidak lagi diperlukan pengaturan SPAN dan ZERO.
i.        Setelah itu lakukan pemeriksaan katup kontrol pneumatik dengan cara mengatur katup V2 pada pembacaan 8 psig di gauge P4 dan output pada process controller = 0%. Katup terbuka.
j.        Mengganti output controller menjadi 100%, amati tekanan proses turun ke nol dan posisi katup tertutup. P4 terbaca 0 psig.




·         Percobaan Linearitas dan Histerisis
1.      Menutup katup V2, memasukkan harga 0% pada power output (Pr) dan pastikan output dari I/P converter memberikan harga pembacaan 3 psig pada gauge P2.
2.      Mengatur gara power output (Pr) naik secara bertahap dari 0-100% dengan interval 10%, catat tekanan yang terbaca pada gauge P2 untuk setiap perubahan. Kemudian ulangin langkah 2 kembali namun power output (Pr) turun bertahap dari 100-0% dengan interval 10%, catat harga terbaca pada gauge P2.

Susunan peralatan pengendalian tekanan yang akan digunakan adalah sebagai berikut :
 















Gambar 1. Susunan Peralatan







5.      Analisa Percobaan
Setelah melakukan praktikum diatas, dapat dianalisa bahwa :
Pada praktikum kali ini, dilakukan proses pengendalian tekanan (PCT 14), dimana alat ini dihubungkan dengan alat PCT 10 yang akan memberikan output ke proses controller. Oada PCT 10 dilakukan proses kalibrasi terlebih dahulu pada voltmeter dan process controller, dimana untuk mengembalikan alat pada kondisi semula/awal sehingga dapat mengurangi kesalahan. PCT 14 terdapat dua buah modul signal conditioning, tetapi yang digunakan hanya tranduser tekanan yang menggunakan elektrik pada bagian muka, yang sinyalnya akan masuk ke soket banana pada signal conditioning tekanan di PCT-10.
            Pada kalibrasi sensor tekanan dan signal conditioning, sensor akan mengukur tekanan o psi saat katup V2 tertutup dan signal conditioning bagian zero akan terbaca 0,000 V dan saat V2 terbuka, sensor akan mengukur tekanan 8 psi serta signal conditioning bagian span akan terbaca 1,000 V. Hal ini dikarenakan sinyal dari tranduser tekanan yang masuk akan diubah menjadi sinyal 0-1 volt atau sinyal 4-20 mA dan diubah dari variabel proses tekanan (0-8 psi) menjadi sinyal controller 4-20 mA. Sedangkan pada linieritas dan histeritis, tidak terjadinya linearitas karena alat yang sudah tua dan menurunnya tingkat efisiensinya sehingga harga yang didapatkan tidak sesuai terhadap sinyal controller dan tekanan yang diberikan. Kemudian histeristis didapatkan sebesar 25%.


6.      Kesimpulan
Dari anlisa diatas, dapat ditarik kesimpulan bahwa :
-          Tekanan berasal dari converter yang mengubah sinyal listrik dari process controller PCT-10 menjadi sinyal tekanan penggerak katup I/P converter.
-          Bukaan katup kontrol berbanding terbalik dengan nilai variabel proses.
-          Nilai histeristis yang diperoleh sebesar 25%.

7.      DAFTAR PUSTAKA
Sutini, Puji Astuti. 2014. Penuntun Praktikum Pengendalian Proses, Polsri:    
         Palembang

LAPORAN TETAP
PRAKTIKUM PENGENDALIAN PROSES




Disusun Oleh :
Kelompok 1
Ahsanul Amali                                   (0612 3040 1031)
Dian Yunita Sari                                (0612 3040 1037)
Esa Adhmeilawati                             (0612 3040 1038)
Hilya Fitri                                          (0612 3040 1040)
M. Dery Adhatul.A                           (0612 3040 1044)
Rokib                                                 (0612 3040 1049)
Sari Tilawati                                      (0612 3040 1050)
Zefrina Destrina                                (0612 3040 1054)

Kelas :  5 KIB
Instruktur : Anerasari Meidinariasty, B. Eng., M.Si.




JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
2014
8.      Gambar Alat

 



      



Seperangkat Alat Pengendalian Tekanan (PCT-14)

0 Comments