MODUL 2.03 Pengendalian Proses

download MODUL 2.03 Pengendalian Proses

of 14

  • date post

    18-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    360
  • download

    110

Embed Size (px)

description

labtek

Transcript of MODUL 2.03 Pengendalian Proses

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Departemen Teknik Kimia ITB

    -1/14-

    MODUL 2.03 Pengendalian Proses

    I. Pendahuluan

    Pabrik kimia merupakan susunan/rangkaian berbagai unit pengolahan yang

    terintegrasi satu sama lain secara sistematik dan rasional. Tujuan pengoperasian pabrik

    kimia secara keseluruhan adalah mengubah (mengonversi) bahan baku menjadi produk

    yang lebih bernilai guna. Dalam pengoperasiannya pabrik akan selalu mengalami

    gangguan (disturbance) dari lingkungan eksternal. Selama beroperasi, pabrik harus terus

    mempertimbangkan aspek keteknikan, keekonomisan, dan kondisi sosial agar tidak

    terlalu signifikan terpengaruh oleh perubahan-perubahan eksternal tersebut.

    Agar proses selalu stabil dibutuhkan instalasi alat-alat pengendalian. Alat-alat

    pengendalian dipasang dengan tujuan:

    1. Menjaga keamanan dan keselamatan kerja

    Keamanan dalam operasi suatu pabrik kimia merupakan kebutuhan primer untuk

    orang-orang yang bekerja di pabrik dan untuk kelangsungan perusahaan. Untuk

    menjaga terjaminnya keamanan, berbagai kondisi operasi pabrik seperti tekanan

    operasi, temperatur, konsentrasi bahan kimia, dan lain sebagainya harus dijaga tetap

    pada batas-batas tertentu yang diizinkan.

    2. Memenuhi spesifikasi produk yang diinginkan

    Pabrik harus menghasilkan produk dengan jumlah tertentu (sesuai kapasitas desain)

    dan dengan kualitas tertentu sesuai spesifikasi. Untuk itu dibutuhkan suatu sistem

    pengendali untuk menjaga tingkat produksi dan kualitas produk yang diinginkan.

    3. Menjaga peralatan proses dapat berfungsi sesuai yang diinginkan dalam desain

    Peralatan-peralatan yang digunakan dalam operasi proses produksi memiliki kendala-

    kendala operasional tertentu yang harus dipenuhi. Pada pompa harus dipertahankan

    NPSH, pada kolom distilasi harus dijaga agar tidak floding, temperatur dan tekanan

    pada reaktor harus dijaga agar tetep beroperasi aman dan konversi menjadi produk

    optimal, isi tangki tidak boleh luber ataupun kering, serta masih banyak kendala-

    kendala lain yang harus diperhatikan.

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Departemen Teknik Kimia ITB

    Modul 2.03 Pengendalian Proses Halaman 2 dari 14

    4. Menjaga agar operasi pabrik tetap ekonomis

    Operasi pabrik bertujuan menghasilkan produk dari bahan baku yang memberi

    keuntungan yang maksimum, sehingga pabrik harus dijalankan pada kondisi yang

    menyebabkan biaya operasi menjadi minimum dan laba yang diperoleh menjadi

    maksimum.

    5. Memenuhi persyaratan lingkungan

    Operasi pabrik harus memenuhi berbagai peraturan lingkungan yang memberikan

    syarat-syarat tertentu bagi berbagai buangan pabrik kimia.

    Untuk memenuhi persyaratan diatas diperlukan pengawasan (monitoring) yang

    terus menerus terhadap operasi pabrik kimia dan intervensi dari luar (external

    intervention) untuk mencapai tujuan operasi. Hal ini dapat terlaksana melalui suatu

    rangkaian peralatan (alat ukur, kerangan, pengendali, dan komputer) dan intervensi

    manusia (plant managers, plants operators) yang secara bersama membentuk control

    system. Dalam pengoerasian pabrik diperlukan berbagai prasyarat dan kondisi operasi

    tertentu, sehingga diperlukan usaha-usaha pemantauan terhadap kondisi operasi pabrik

    dan pengendalian proses supaya kondisi operasinya stabil.

    Aspek-aspek yang diharapkan setelah praktikan memahami proses pengendalian

    proses adalah:

    1. pengendalian proses kimia adalah suatu bidang kajian yang bertalian erat dengan

    ilmu dan praktek teknik kimia

    2. perancangan sistem pengendali bukan persoalan matematik, tetapi harus

    dipahami sebagai suatu tugas keteknikan

    3. pemahaman yang baik tentang gejala fisik dan kimiawai yang berlangsung dalam

    proses kimia merupakan hal penting yang sangat utama (paramount) untuk

    merancang pengendalian yang sederhana dan efektif

    4. terdapat beberapa kemungkinan konfigurasi pengendali untuk suatu unit proses

    atau pabrik. Pemilihan yang terbaik diantara berbagai pilihan merupakan

    persoalan tesendiri yang harus diselesaikan

    5. terdapat berbagai macam cara (perangkat) analitik dan metodologi perancangan

    yang harus dikenali, sebelum berusaha menyelesaikan persoalan pengendalian

    proses.

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Departemen Teknik Kimia ITB

    Modul 2.03 Pengendalian Proses Halaman 3 dari 14

    II. Tujuan

    Praktikum Pengendalian Proses dilakukan dengan tujuan:

    1. Praktikan mengenal dan memahami cara kerja dan karakteristik instrumen dan

    instrumentasi proses, khususnya pada proses yang dikendalikan sistem pengendalian

    umpan balik.

    2. Praktikan mengenal, memahami, dan melakukan identifikasi proses untuk tujuan

    pengendalian proses.

    3. Praktikan mengenal, memahami, dan memanfaatkan metoda-metoda penalaran

    sistem pengendali umpan balik.

    III. Sasaran

    Berkaitan dengan tujuan-tujuan tersebut, sasaran praktikum dirumuskan sebagai

    berikut:

    1. Praktikan dapat mengamati secara kualitatif dan kuantitatif unjuk kerja pengendalian

    suatu proses.

    2. Praktikan dapat melakukan identifikasi sistem/proses dengan menggunakan metoda-

    metoda yang telah dikenal dalam literatur.

    3. Praktikan dapat menentukan parameter-parameter pengendali agar diperoleh

    pengendalian yang baik menggunakan metoda-metoda penalaran yang telah dikenal

    dalam literatur.

    IV. Tinjauan Pustaka

    IV.1 Sistem Pengendalian

    Sistem pengendali diterapkan untuk memenuhi 3 kelompok kebutuhan, yaitu:

    1. menekan pengaruh gangguan eksternal

    2. memastikan kestabilan suatu proses kimiawi

    3. optimasi kinerja suatu proses kimiawi

    Variabel-variabel yang terlibat dalam proses operasi pabrik adalah F (laju alir), T

    (temperatur), P (tekanan) dan C (konsentrasi). Variabel-variabel tersebut dapat

    dikategorikan menjadi 2 kelompok, yaitu variabel input dan variabel output.

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Departemen Teknik Kimia ITB

    Modul 2.03 Pengendalian Proses Halaman 4 dari 14

    1. Variabel input

    Variabel input adalah variabel yang menandai efek lingkungan pada proses kimia

    yang dituju. Variabel ini juga diklasifikasikan dalam 2 kategori, yaitu:

    1. manipulated (adjustable) variable, jika harga variabel tersebut dapat diatur

    dengan bebas oleh operator atau mekanisme pengendalian

    2. disturbance variable, jika harga tidak dapat diatur oleh operator atau sistem

    pengendali, tetapi merupakan gangguan.

    2. Variabel Output

    Variabel output adalah variabel yang menandakan efek proses kimia terhadap

    lingkungan yang diklasifikasikan dalam 2 kelompok:

    1. measured output variables, jika variabel dapat diketahui dengan pengukuran

    langsung

    2. unmeasured output variables, jika variabel tidak dapat diketahui dengan

    pengukuran langsung

    IV. 2 Disain Elemen Pengendali Proses Desain elemen pengendalian harus sesuai dengan kebutuhan pengendalian yang

    diinginkan dan bekerja delam pengendalian proses pabrik. Untuk mencapai tujuan

    tersebut perlu diperhatikan langkah-langkah dalam mendesain sistem pengendalian

    Dalam usaha merancang suatu sistem pengendali yang dapat memenuhi

    kebutuhan suatu proses kimia terdapat beberapa unsur penting dan pertimbangan-

    pertimbangan dasar yang harus diperhatikan. Unsur-unsur tersebut adalah:

    1. pendefinisian/penetapan tujuan dan sasaran pengendalian (define control objective)

    2. penentuan variabel yang harus diukur (select measurement)

    3. penentuan variabel yang akan dimanipulasi (select manipulated variables)

    4. pemilihan konfigurasi pengendalian (select the control configuration)

    5. perancangan sistem pengendali (design the controller)

    IV. 3 Pendefinisian Tujuan Pengendalian

    Dalam mendefinisikan tujuan pengendalian perlu diperhatikan beberapa hal

    pentuing yang merupakan pronsip dasar penerapan pengendalian proses pada pabrik.

    Prinsip utama penerapan pengendalian proses pada pabrik adalah untuk memastikan

    kinerja suatu proses kimia, memastikan kestabilan suatu proses kimia, dan menekan

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Departemen Teknik Kimia ITB

    Modul 2.03 Pengendalian Proses Halaman 5 dari 14

    gangguan eksternal. Prinsip dasar ini harus tercakup dalam pendefinisian tujuan

    pengendalian baik satu atau kombinasi dari ketiga hal tersebut.

    Pada awal perancangan, sasaran pengendalian (control objectives) didefinisikan

    secara kualitatif, selanjutnya tujuan ini dikuantifikasi dalam bentuk variabel output.

    Sebagai contoh untuk sistem reaktor CSTR salah satu pemakaian controller dilakukan

    dengan tujuan pengendalian (control objectives) sebagai berikut:

    secara kualitatif : menjamin kestabilan temperatur didalam reaktor (diasumsikan sama dengan temperatur keluaran reaktor) pada keadaan steady state yang tidak stabil

    secara kuantitatif : menjaga agar temperatur (variabel output) tidak berfluktuasi lebih dari 5% harga nominalnya.

    IV. 4 Pemilihan Variabel yang Harus Diukur

    Beberapa pemhukuran variabel harus dilakukan agar kinerja operasi pabrik dapat

    dimonitor Terdapat beberapa jenis pengukuran variabel yang dapat diterapkan untuk

    pengendalian proses:

    1. Primary Measurement

    Bila me