Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan hal-hal...
Transcript of Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan hal-hal...
2
Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukanhal-hal berikut.
• Mengenal contoh-contoh dari tujuh (7) obyektifpengendalian pada proses-proses kimia
• Menghitung indikator dari variabilitas pada variable proses
• Dapat menghitung dampak ekonomi dari variabilitas
Tujuan Pembelajaran
3
Kerangka Kuliah
• Tujuh (7) Obyektif Pengendalian1. Kesalamatan (safety)2. Proteksi lingkungan3. Proteksi peralatan4. Operasi yang lancar5. Kualitas produk6. Profit7. Memonitor dan mendiagnosis
• Ukuran variabilitas
• Dampak ekonomi dari variabilitas
• Workshop
Kerangka Kuliah
4
FeedMethaneEthane (LK)PropaneButanePentane
Vaporproduct
LiquidproductProcess fluid Steam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
A1L. Key
Mari kita diskusikanproses ini
P 1000 kPa
T 298 K
CONTOH PROSES: FLASH SEPARATION
5
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
A1
L. Key
1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
Beri contoh
Tujuh Obyektif Pengendalian
6
1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 PC
L1
A1
L. Key
Tekanan tinggidi dalam drum adalah bahaya
Tujuh Obyektif Pengendalian
7
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
A1
L. Key
Beri contoh1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
Tujuh Obyektif Pengendalian
8
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
A1
L. Key
Tidak pernahmelepas hidrokarbon
ke atmosfir
To flare
1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
Tujuh Obyektif Pengendalian
9
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
A1
L. Key
Beri contoh1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
Tujuh Obyektif Pengendalian
10
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
LC
A1
L. Key
Tidak ada aliranyang dapat
merusak pompa
Tujuh Obyektif Pengendalian1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
11
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
A1
L. Key
Beri contohnya
Tujuh Obyektif Pengendalian1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
12
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
FC
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
A1
L. Key
Selalu menjagakelancaran laju
produksi
Tujuh Obyektif Pengendalian1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
13
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
A1
L. Key
Beri contoh
Tujuh Obyektif Pengendalian1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
14
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
AC
L. Key
Mencapai L.Keydengan menyesuaikan
pemanasan
Tujuh Obyektif Pengendalian1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
15
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
A1
L. Key
Beri contoh
Tujuh Obyektif Pengendalian1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
16
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
AC
L. Key
Gunakanpemanasan
semurah mungkin
Tujuh Obyektif Pengendalian1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
17
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
A1
L. Key
Beri contoh
Tujuh Obyektif Pengendalian1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
18
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
A1
L. Key
Hitung dan plotparameter kunci,
misal, UA.
waktu
UA
Tujuh Obyektif Pengendalian1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
19
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
A1
L. Key
Ketujuh-tujuhnya harus dicapai. Gagal untukmelakukan yang demikian akan
berakibat operasi yang tidak menguntungkanatau lebih buruk lagi, tidak selamat.
Tujuh Obyektif Pengendalian1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
20
Sistem Pemanasan Rumah
Identifikasi fitur-fitur yang seharusnyadimasukkan dalam sistem pengendalianuntuk mencapai ketujuh obyektifpengendalian:
a. Safetyb. Environmental Protectionc. Equipment Protectiond. Smooth Operatione. Product Qualityf. Profitg. Monitoring
21
7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah
Ada beberapa aspek yang akandibutuhkan untuk memastikan operaiyang aman:
Furnace akan memerlukan flame detector, yang akan mematikan gas bilanyalanya berlebihan.
Sistem air akan memiliki sebuah flow meter untuk menjamin sirkulasi air dingin; kalau tidak ada, furnace bisaoverheat.
Ruangan seharusnya memiliki detektorasap dan karbon dioksida jika terjadisalah fungsi
1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
22
7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah
Untuk melindungi lingkungan, furnace bisa dioperasikanpada kondisi yang passehingga menghindariproduksi NOx (suhu nyalarendah). Juga, penggunanaan fuel bisadiminimisasi, sehinggamereduksi produksi GHG
1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
23
7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah
Untuk melindungi peralatan, sistem memerlukan:
Sebuah flow meter untukmenjamin sirkulasi air. Jikaaliran ini berhenti, pembakaranakan berhenti untukmelindungi furnace darioverheating
1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
24
7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah
Sebuah daerah mati (dead band) akan diterapkan untuk membantuoperasi yang lancar. Dead band inimemerlukan perubahan suhu yang cukup sebelum status furnace berubah (on/off). Ini akanmencegah terlalu seringnya switch disebabkan oleh perubahan suhuyang sangat kecil dalam ruangan
1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
25
7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah
Sasaran sistem pemanasanrumah adalah menjaga suhuruang dalam daerah suhu yang menyenangkan.
Suhu rata-rata seharusnya beradapada suhu yang diinginkan dandead band seharusnya cukupkecil sedemikian rupa sehinggaberada pada daerah suhu yang menyenangkan
1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
26
7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah
Agar bisa memaksimalkan profit (dalamkasus ini, meminimisasi pengeluaran), konsumsi fuel perlu diminimisasi padaset point suhu yang diberikan.
Untuk mencapai ini, peralatan untukmengatur udara berlebih perludipasang, karena pemanasan denganudara ekstra (tidak digunakan untukpembakaran) cenderung ineffisiensi. Hati-hati, terlalu sedikit udara bisaberbahaya!
1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
27
7 Obyektif: Sistem Pemanasan Rumah
Untuk memonitor kinerja sistem, sangat berguna untukmembandingkan konsumsi fuel per derajat hari. Beberapaperalatan ukur akan dibutuhkanuntuk mengumpulkan data yang diperlukan.
Kenaikan yang signifikan padaharga ini akan mengindikasikankehilangan efisiensi. Kita akanmenggabungkan data untukmenentukan akar penyebabnya
1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingkungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnosis
28
Menentukan Kondisi Operasi Pabrik
Daerah operasi yang mungkin harus didefinisikan Prinsip fisika: semua konsentrasi 0 Keselamatan, proteksi lingkungan dan peralatan Kapasitas peralatan: aliran maksimum Kualitas produk
Operating window (feasible operating region): daerah yang memuaskansemua batasan (operasi)
Soft constraint: pelanggaran sedikit batasan kualitas produk rendah mengurangi umur peralatan diijinkan tapi dihindari
Hard constraint: pelanggaran batas kritis bisa merusak peralatan tidak diijinkan dalam kondisi apapun
29
Menentukan Kondisi Operasi Pabrik
Suhu reaktor: minimum: tidak ada reaksi maksimum: kerusakan logam,
banyak sekali reaksi samping
Suhu dioperasikansangat dekat (tanpamelebihi) batasanmaksimum
30
Menentukan Kondisi Operasi Pabrik
Rasio bahan bakardan udara sedikit sekali udara:
sedikit bahan bakaryang dibakar --DIBUANG
udara berlebihan: mengurangi suhunyala -- mengurangiPERPINDAHAN PANAS
Penting sekali untuk mengendalikan udaraberlebih. Defisiensi oksigen akan berakibatkondisi yang berbahaya. Bahan bakar yangtidak bereaksi berada di ruang bakar, kalaubertemu udara lain akibatnya bisa meledak.
31
Menentukan Kondisi Operasi Pabrik
Memperluas analisis lebihdari satu dimensi, misal: suhudan aliran produk
Operasi terbaik: maksimumsuhu dan aliran (bagian pojokkanan atas)
Secara pasti ini tidak bisadicapai, karena …???
Lingkaran kecilmenunjukkan variasi yang kecil pada kedua variabel:
GANGGUAN
OPERASI TERBAIK
32
Saat kita mengendalikan sebuah proses, kita mengurangi variabilitas darivariabel-variabel kunci untuk mencapai tujuh obyektifnya.
Tanpa feedback control
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5002
3
4
5
6
time (min)ou
tlet c
once
ntra
tion
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50049
49.5
50
50.5
51
time (min)
valv
e po
sitio
n (%
ope
n)
Komposisi (% H. Key)
Reflux valve
Manfaat Pengendalian Proses
33
Dengan feedback control
Variabilitas dipindahkan dari controlled variable ke manipulated variable!
Manfaat Pengendalian ProsesSaat kita mengendalikan sebuah proses, kita mengurangi variabilitas darivariabel-variabel kunci untuk mencapai tujuh obyektifnya.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5002.5
3
3.5
time (min)
outle
t con
cent
ratio
n
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50020
40
60
80
100
time (min)
valv
e po
sitio
n (%
ope
n)
Komposisi (% H. Key)
Reflux valve
34
Statistik apa yangdapat kita hitung dari
data ini?
Bagaimana kitamenghubungkan
variabilitas dengankinerja proses?
Manfaat Pengendalian ProsesSaat kita mengendalikan sebuah proses, kita mengurangi variabilitas darivariabel-variabel kunci untuk mencapai tujuh obyektifnya.
35
Hitung kinerja proses menggunakandistribusi, bukan harga rata-rata darivariabel kunci!
Kinerja proses = efisiensi, yield, lajuproduksi, dsb. Itu mengukur kinerjauntuk mencapai obyektifpengendalian.
Manfaat Pengendalian Proses
36
Sasaran: Memakasimalkan konversi etanaumpan tapi tidak melebihi 864oC
Mana operasi, A or B, yang lebih baik danjelaskan kenapa.
A
B
Contoh Manfaat mengurangivariabilitas pada reaktor kimia
37
A
B
Contoh Manfaat mengurangivariabilitas pada reaktor kimia
Sasaran: Memakasimalkan konversi etanaumpan tapi tidak melebihi 864oC
Mana operasi, A or B, yang lebih baik danjelaskan kenapa.
38
Menentukan satu contoh untuk setiap bagian dari tujuh kategori obyektif pengendalian
FT1
FT2
PT1
PIC1
AT1
TI1
TI2
TI3
TI4
PI2
PI3
PI4
TI5
TI6
TI7
TI8
TI9
FI3
TI10
TI11
PI5
PI6
udara
feed
fuel
product
Umpan mengalir melaluipipa dan dipanaskandengan pembakaranbahan bakar
Flue gas
BAB 2: SASARAN DAN MANFAAT - WORKSHOP 1
39
Dua contoh proses menunjukkan manfaat mengurangi variabilitas, fired heater reactor dand boiler. Diskusikan beda antara dua contoh itu. Dapatkah andamemikirkan contoh lain yang menunjukkan setiap prinsip tersebut?
0
0.1
0.2
0.3
0.4
freq
uenc
y of
occ
urre
nce
-3 -2 -1 0 1 2 3 deviation from mean
Squeeze down the variability
BAB 2: SASARAN DAN MANFAAT - WORKSHOP 2
40
Feed
Vaporproduct
LiquidproductProcess
fluidSteam
F1
F2 F3
T1 T2
T3
T5
T4
T6 P1
L1
A1
L. Key
Pada dua contoh flash drum dan fired heater, pengukuran suhu sangat penting. Gambarkan beberapa metode untuk mengukur suhu dan rekomendasikan yang sangat cocok untuk contoh flash drum.
How hot is it?
BAB 2: SASARAN DAN MANFAAT - WORKSHOP 3
41
Saat saya menyelesaikan bab ini, saya ingin dapat melakukanhal-hal berikut.
• Mengenal contoh-contoh dari tujuh (7) obyektifpengendalian pada proses-proses kimia
• Menghitung indikator dari variabilitas pada variable proses
• Dapat menghitung dampak ekonomi dari variabilitas
BAB 2: SASARAN DAN MANFAAT PENGENDALIAN
Banyak perbaikan, tapi kita perlu beberapa studi lagi!• Baca textbook• Tinjau catatannya, khususnya tujuan pembelajaran dan workshop• Uji coba nasihat-nasihat belajar mandiri• Alaminya, kita seharusnya punya tugas (assignment)!
42
• Home page
- Instrumentation Notes
- Interactive Learning Module (Bab 2)
- Tutorials (Bab 1/2)
BAB 2: SUMBER PEMBELAJARAN
43
1. Diskusikan pentingnya konsistensi kualitas dalam keputusan anda untukmemesan makanan, pakaian, dsb.
2. Gambar P&I dari proses distilasi diberikan di buku Woods, D. Process Design and Engineering Practice, Prentice-Hall, 1995 (page 2-65). Tentukan sedikitnya satu contoh setiap obyektif untuk proses ini. Evaluasi disain kontrol yang diberikan, apa itu mencapai obyektif anda?
3. Tenukan contoh-contoh proses dalan buku ajar sebelumnya dan tentukankeuntungan untuk masing-masing variabilitas yang dikurangi. Dapatkahanda menyediakan harga kuantitatif untuk manfaat ekonominya?
BAB 2: NASIHAT UNTUK BELAJAR MANDIRI