BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

II.1.

Teori Pengukuran Level Maksud dari pengukuran level adalah untuk mengetahui volume atau berat

dari suatu cairan yang ada didalam tangki tersebut. Ada dua cara utama untuk mengukur tinggi permukaan cairan, yaitu : a. Pengukuran langsung b. Pengukuran tidak langsung Selain itu untuk menentukan tinggi permukaan cairan dapat juga dipergunakan cara : a. Listrik b. Isotop c. Ultrasonik dll. Adapun yang dimaksud dengan pengukuran secara langsung adalah untuk dapat mengetahui level dari objek yang akan diukur, kita harus berada dekat dengan objek yang akan diukur selain itu alat ukur yang digunakan harus kontak langsung dengan objek yang akan diukur. Sebagai contoh : Gelas penunjuk dan pelampung. Dan yang dimaksudkan dengan pengukuran tidak langsung yaitu kebalikan dari pengukuran secara langsung, disini untuk mengetahui tinggi level objek yang akan diukur alat ukur tidak kontak langsung dengan objek yang akan diukur tetapi mengunakan media perantara untuk mengetahui level objek yang akan diukur.

Universitas Sumatera Utara

Contoh dari pengukuran tidak langsung adalah sistem gelembung udara, sistem kotak difragma, sistem jebakan udara, manometer pipa U.

II.2.

Alat – Alat Ukur Level

II.2.1 Gelas Penunjuk Pada Gambar 2.1 menunjukkan penggunaan gelas penunjuk pada pengukuran level. Dimana gelas penunjuk ini berhubungan dengan cairan didalam tangki dan diletakkan disamping tangki yang berisi cairan. Menurut hukum bejana berhubungan, tinggi tangki dan gelas penunjuk selalu sama. Untuk dapat melihat tinggi permukaan ini, cairan yang akan diukur harus bening tidak boleh keruh karena akan mengganggu penglihatan pada gelas penunjuk. Yang sangat dihindari dari pengggunaan alat ukur ini adalah apabila gelas penunjuk ini pecah maka air dalam tangki akan tumpah keluar. Selain itu biasanya batas ukurnya hanya sampai kira – kira satu meter.

Gambar 2.1. Gelas Penunjuk


II.2.2 Pelampung Seperti pada Gambar 2.2 penggunaan pelampung merupakan salah satu cara dari pengukuran level cairan. Disini pelampung yang ringan selalu bergerak mengikuti permukaan cairan. Karena adanya berat maka katrol berputar menggerakkan jarum penunjuk. Dengan kalibrasi maka tentunya angka – angka pada skala merupakan tinggi cairan atau sudah langsung menunjukkan volume atau massa dari cairan tersebut. Ada banyak cara pengukuran dengan pelampung, tetapi pada dasarnya mempunyai prinsip – prinsip yang sama, yaitu gerakan permukaan diikuti dengan gerakan pelampung. Yang selanjutnya dihubungkan pada jarum berskala. Hubungan antara jarum penunjuk dan pelampung bisa berupa tali, kawat dengan katrol atau batang kaku dengan suatu engsel. Dengan menggunakan pelampung daerah kerja dapat diperbesar (lebih dari satu meter). Skala pembacaan dapat ditaruh pada tempat tinggi atau rendah, atau terpisah dari tangki cairan. Untuk memperoleh ketelitian yang baik, pelampung harus tercelup sampai batas penampang yang terbesar.

Gambar 2.2 Pelampung


II. 3. Teori Level Radar Transmitter II.3.1 Radar Beberapa pencipta, ilmuwan, dan insinyur mendukung pengembangan dari radar. Untuk yang pertama menggunakan Gelombang radio untuk mendeteksi kehadiran dari object metalik jauh melaui gelombang radio adalah Cristian Hulsmeyer, April 1904, mendeteksi kehadiran dari suatu kapal di kabut yang tebal/ padat. Ia menerima Reichspatent Nr. 165546 untuk alat radar sebelumnya, dan mendapat paten 169154 di 11 November untuk perkembangannya. Ia juga menerima suatu hak paten ( GB13170) di Inggris untuk telemobiloscopenya pada 22 September 1904. Nikola Tesla, pada Agustus 1917, lebih dulu untuk pemapaman prinsip tingkatan power dan frekuensi dari unit radar. Radar adalah suatu sistem yang menggunakan gelombang elektromagnetik untuk mengidentifikasi objek yang ditetapkan, beberapa

cakupan yaitu

ketinggian, arah, atau kecepatan objek yang bergerak seperti pesawat terbang, kapal, kendaraan bermotor, formasi cuaca, dll. Dimana gelombang yang di pancarkan ke objek melaui antena, akan direfleksikan kembali oleh objek ke radar melalui antena. Dan diproses oleh sistem radar hingga objek tersebut dapat dideteksi. Berdasarkan

panjang

gelombang

dan

frekuensi

gelombang

elektromagnetik, maka gelombang tersebut dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelompok. Seperti pada Gambar 2.3 yang menunjukkan

spectrum

radiasi elektromagnetik. Kecepatan dari pekembangan pancaran gelombang elektromagnetik

yang menyebar melalui suatu

ruang vacum pada suatu

kecepatan yang tetap, dan tidak terikat pada frekuensi dan panjang gelombang.


Dalam hal ini, kecepatan dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut ini :

C = λ . f ………………………………………………………………

(1)

Dimana : C = Kecepatan cahaya (2,998x 108m/s ≈ 3x 108m/s) λ

= Panjang gelombang (meter)

f

= Frekuensi dalam hertz (Hz) atau (s-1)

Gambar 2.3 Spectrum Gelombang Elektromagnetik

Sinyal radar beroperasi pada gelombang 3 MHz – 110 GHz dengan panjang gelombang 10 m – 4 mm. Hal ini dapat dilihat pada tabel 2.1 yaitu yang menunjukkan

pengelompokan

gelombang

radar

berdasar

frekuensi

dan

aplikasinya. Frekuensi pulsa radar yang dibentuk, dan luas dari antenna ditentukan oleh objek apa yang akan diamati. Refleksi gelombang elektromagnetik menyebar pada konstanta


dielektrik atau diamagnetik yang tetap. Ini berarti bahwa pada umumnya gelombang radio dari radar ke suatu objek yang padat di udara atau suatu ruang hampa, atau perubahan lain pada konsentrasi atomis antara suatu obyek dan apa melingkupinya. Dasar pengukuran radar terhadap jarak dari suatu objek dapat dilihat pada rumus berikut : D  C.

T ……………………………………………………………… 2

Dimana

(2)

: D = Jarak dari objek yang terdeteksi oleh radar (m) T = Time of flight/ waktu penerbangan dari sinyal yang dipancarkan kepada sinyal hasil (s) C = Kecepatan cahaya (3 × 108 m/s)

Berdasarkan frekuensinya radar dapat dibagi pada beberapa kelompok frekuensi, dan masing – masing mempunyai panjang gelombang yang berbeda dan aplikasi yang berbeda. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 2.1 radar frekuensi band berikut.

Tabel 2.1 Radar Frequency Band Name

Range

Panjang

Band

Frekuensi

Gelombang

No

Keterangan HF (high frekuensi), pada Sistem

1.

HF

3–30 MHz

10 –100 m

radar pantai Digunakan pada awal penerapan

2.

P

< 300 MHz

±1m sistem radar


3.

VHF

50 –330 MHz

0.9-6 m

Frekwensi yang sangat tinggi. Digunakan pada peringatan awal

300 –1000 4.

UHF

0.3 - 1 m

pada sistem balistik dari suatu

MHz missil. Panjang batasan kontrol pada lalu 5.

L

1–2 GHz

15–30 cm

lintas udara dan pengawasan.

Untuk control terminal lalu lintas udara, panjang batasan dari 6.

S

2 – 4 GHz

7.5 – 15 cm pengamatan cuaca, radar angkatan laut, (S yang berarti short). Berada diantara X dan S band,

7.

C

4 – 8 GHz

3.75-7.5 cm

untuk sistem pengamatan cuaca, Satelit transponders. Pemanduan missil, radar angkatan laut, cuaca, pengawasan landasan, pemetaan resolusi-medium,

8.

X

8 –12 GHz

2.5-3.75 cm pelabuhan udara. Yang dinamai X band sebab frekwensi adalah suatu rahasia selama perang dunia ke 2. Pemetaan resolusi-tinggi,

9.

Ku

12–18 GHz

1.67-2.5 cm

pengukuran tinggi satelit, frekwensi hanya di bawah K band.


Dari kurz Jerman,yang berarti pendek, penggunaan yang terbatas dan berkaitan dengan penyerapan 10.

K

18–27 GHz

1.11-1.67 cm

uap air, mendeteksi awan pada bidang meteorologi, mendeteksi pengendara motor melampaui batas kecepatan. radar meriam. Batasan yang pendek, pengawasan pelabuhan udara, frekwensi sedikit di atas K band (karenanya 'a')

11.

Ka

27– 40 GHz

0.75 -1.11 cm untuk radar photo, trigger kamera agar mengambil gambar dari plat lisensi dari kendaraan yang melewati lampu merah. Millimeter band dibagi lagi atas beberapa band frekuensi seperti 7.5 mm -

12.

mm

Untuk mendesain suatu surat yang

40 –300 GHz 1mm

nampak acak, dan frekwensi bergantung pada ukuran dari panduan gelombangnya.

7.5 mm – 13.

Q

40 – 60 GHz 5mm

Digunakan untuk komunikasi militer.


Gelombang yang sangat kuat 14.

V

50–75 GHz

6.0 – 4 mm diserap oleh atmosfir. Digunakan sebagai suatu sensor yang visual untuk sarana (angkut) bersifat percobaan yang otonomi,

15.

W

60 –110 GHz

2.7 - 4.0 mm pengamatan pada resolusi-tinggi untuk pengamatan cuaca, dan imaging.

II.3.2 Level Radar Transmitter Micropilot M FMR 240 (Endress Hauser) Micropilot M FMR 240 adalah satu dari beberapa tipe dari Level Radar Transmitter yang diproduksi oleh Endress Hauser Company, contoh alat tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.4. Level Radar Transmitter menggunakan metode pengukuran level secara tidak langsung yaitu peralatan tidak berhubungan langsung dengan objek yang akan diukur tetapi dengan menggunakan gelombang mikro sebagai perantaranya. Pengukuran dengan Level Radar Transmitter tersebut berbeda dengan pengukuran menggunakan gelombang ultrasonik. Sebab gelombang mikro tidak memerlukan medium pengangkut apapun. Micropilot M adalah suatu pemancar tingkat radar yang ringkas untuk pengukuran secara kontinu, pengukuran yang dilakukan tanpa berhubungan langsung dengan objek yang akan diukur, Pengukuran tidaklah terpengaruh dengan perubahan media, dan temperatur yang berubah – ubah. Yang dimaksud dengan micropilot adalah suatu peralatan dilengkapi dengan penindas gema yang


disebabkan gangguan dari luar maupun yang disebabkan manusia pada saat pemasangan peralatan.

Gambar 2.4 Micropilot M FMR240

Pada teknologi pengukuran radar berdasarkan pada pengukuran time of flight (waktunya dari penerbangan sinyal yang dipancarkan kepada sinyal hasil). Dari waktu dan jarak yang ditentukan. Bila suatu sinyal menjangkau suatu titik sepanjang gelombang dimana terjadi perubahan dari tetapan dielektrik ketika sinyal menjangkau titik tersebut, pada umumnya

sebagian dari isyarat ini

dicerminkan pada permukan media. Jumlah cerminan/ pemantulan sinyal dari media sebanding pada perbedaan tetapan dielektrik antara panduan gelombang dan media. Untuk menentukan level pada suatu tangki dapat dilihat pada pada Gambar 2.5 berikut, dimana Jarak permukaan produk ke referensi point dari pengukuran (D) sebanding dengan waktu (t) dari penerbangan impuls sinyal. Dan level dari produk (L) merupakan pengurangan dari empty calibration (E) terhadap Jarak permukaan produk ke referensi point dari pengukuran (D).


Gambar 2.5 Pengukuran level pada tangki

Hal ini dapat dilihat pada rumus berikut ini :

L=E–D Dimana D diperoleh dari :

D  C.

T 2

Dimana : L

= Level dari produk atau cairan (m).

E

= Empty calibration (m).

F

= Jarak pengukuran penuh (m).

D

= Jarak permukaan produk ke referensi point dari pengukuran (m)

A

= Jarak aman untuk Micropilot M FMR 240 minimal 50 mm dari jarak pengukuran penuh ke corong antenna, agar tidak menimbulkan korosi pada antenna.

C

= Kecepatan cahaya (3 × 108 m/s).


T = Time of flight/ waktu penerbangan dari sinyal yang dipancarkan kepada sinyal hasil (s).

Alat ini

beroperasi pada frekwensi sekitar 26 GHz dengan

panjang

gelombang ± 0,0115 m, pancaran pulsa energi maksimum dari 1mW (dengan keluaran daya merata 1 µW), kelompok gelombang radarnya yang digunakan pada K – band. Untuk dapat beroperasi Micropilot M (FMR240) harus disuplai dengan tegangan 24 Volt DC, output keluaran pada terminal 4 mA – 20 mA. FMR 240 yang kecil (1½") antena corong adalah idealnya cocok untuk vessel yang kecil. Pada alat ini terdiri atas dua bagian besar yaitu: 1. Antena yang berbentuk corong. 2. LCD yang berupa tampilan digital yang terdapat pada housing display. Untuk FMR 240 memiliki beberapa ukuran antenna yang dapat digunakan hal ini dapat dilihat pada Tabel 2.2 dibawah ini.

Tabel 2.2 Ukuran antena pada FMR 240 Diameter Antena (D)

40 mm

50 mm

80 mm

100 mm

L (mm)

86

115

211

282

Range Pengukuran (m)

5

7,5

10

12,5

Adapun panjang antenna tergantung pada batas pengukurannya semakin besar antenna maka semakin besar jarak dan sudut gelombang yang dibentuk pada saat pengukuran sedang berlangsung. Beam angel (sudut pencerminan) yang


dibentuk gelombang mikro pada pengukuran, di mana rapat energi dari jangkauan gelombang radar separuh nilai dari rapat energi maksimum (3dB). Gelombang mikro yang dipancarkan pada antenna tidak dapat dicerminkan/ dipantulkan jika betentangan dengan dengan instalasinya. Garis tengah W (beam diameter) yang terbentuk dari pancaran gelombang kepermukaan produk ditentukan oleh diameter antena dan sudut yang dibentuk gelombang tersebut, hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.6 dan Tabel 2.3 berikut ini.

Gambar 2.6 Beam Diameter


Tabel 2.3 Beam Angel

Antena size (Horn Diameter)

FMR 240

40 mm

FMR 244

40 mm

FMR 245

Beam Angle α

─ 23o

50 mm

80 mm

100 mm

─

─

─

50 mm

80 mm

─

18o

10o

8o

Selain itu Micropilot M FMR 240 mempunyai konektivitas yang umum atau dapat terhubung dengan beberapa jenis alat seperti PLC, atau alat – alat control lainnya hal ini ditunjukkan pada Gambar 2.7. Selain itu untuk mendeteksi kerusakan atau melakukan perawatan dapat dilihat dengan komputer yang telah terinstal TOF Tools Software .

Gambar 2.7 Sistem Konektivitas FMR 240 Dengan Beberapa Peralatan


II.3.3 Transmitter Transmitter

merupakan

salah

satu

bagian

penting

dari

proses

pengontrolan. Transmitter dapat didefinisikan sebagai suatu alat yang berfungsi untuk mengirimkan sinyal proses yang berasal dari alat pendeteksi (sensor) ke bagian pengendali, yang mana sebelumnya sinyal proses tersebut diubah ke bentuk sinyal pneumatik atau sinyal elektrik, sesuai dengan jenis transmitter itu sendiri. Karena input sinyal kontroler pada umumnya adalah berupa sinyal pneumatik dan sinyal elektrik. Maka transmitter dapat dibedakan atas : 1. Transmitter Pneumatik Pada sistem ini sinyal proses diubah menjadi sinyal pneumatik yang berupa udara instrument dengan tekanan 3 psi sampai dengan 15 psi. sebagai salah satu contoh dari transmitter ini adalah Force Balancing Transmitter (transmitter gaya seimbang) tipe pneumatik yang dapat dilihat pada Gambar 2.8 dibawah ini.

Keterangan 1. Penyetel Titik Nol 2. Pengimbang Kedua 3. Kapsul Pengimbang Balik 4. Nozzel 5. Keran Penutup 6. Pembatas Beban Balik Berlebih 7. Pengimbang Utama 8. Pipa Kapsul Pengimbang Balik 9. Pipa Untuk Nozzel 10. Penyetel Batasan Lebar 11. Penyetel Batasan Sempit 12. Relai Pilot 13. Pegas Peninggi Atau Penekan

Gambar 2.8 Force Balancing Transmitter Tipe Pneumatik.


Dimana pergerakan dari batang pemuntir menghasilkan pergerakan maju mundur pada pengimbang utama. Pergerakan ini akan mengubah kedudukan pembalik sehingga menjauhi nozzle, bila menjauhi nozzle maka tekanan balik udara penggerak diafragma besar pada relai pilot akan berkurang dari sebelumnya dan begitu pula sebaliknya. Berubahnya tekanan tekanan balik tersebut akan akan mengubah kedudukan kerangan pilot pada relai untuk membuka atau menutup. Bila kerangan pilot membuka maka tegangan udara instrument output bertambah dan begitu juga bila terjadi sebaliknya. Udara instrument output juga dikirimkan ke kapsul pengimbang balik. Tekanan udara instrumen output akan terus bertambah atau berkurang sampai pengimbang mendapat gaya balas yang sama besar dari kapsul pengimbang balik melaui pengimbang utama. Sekali gaya pengimbang utama sama dengan pengimbang kedua maka tekanan udara instrumen output tidak berubah lagi. 2. Transmitter elektrik Pada transmitter elektrik sinyal proses diubah menjadi besaran elektrik berupa arus 4 mA – 20 mA. Sebagai salah satu contoh dari transmitter elektrik ini dapat kita lihat pada Gambar 2.9 berikut ini menunjukkan Force Balancing Transmitter tipe elektrik.


Keterangan : 1. Pengimbang Utama 2. Pegas Peninggi Dan Pegas Titik Nol 3. Peredam 4. Penyetel Batasan 5. Pengimbang Kedua 6. Pembatas Langkah 7. Kesatuan Magnet 8. Pegas Biaas 9. Detektor 10. Kesatuan Detektor Daya Osilator 11. Penunjuk Output

Gambar 2.9 Force Balancing Transmitter Tipe Elektrik.

Batang pemuntir dari detektor (bagian perasa) disambungkan dengan pengimbang utama dari bagian pengirim, sehingga pergerakan dari batang pemuntir menghasilkan pergerakan pada pengimbang utama. Pergerakan dari pengimbang utama mengubah jarak antara kedua ferrite dari detektor bagian pengirim. Berubahnya jarak antara kedua ferrite menghasilkan perubahan pada induktansi dari pick-up coil. Perubahan induktansi pick-up coil menghasilkan perubahan pada output osilator dari kesatuan OPD (oscillator power detector). Perubahan pada output osilator menghasilkan perubahan nilai arus listrik yang keluar dari transmitter. Dengan demikian, perubahan pada variabel proses yang dirasakan oleh detektor dapat menghasilkan perubahan pada nilai arus listrik yang keluar dari bagian pengirim. Dengan demikian akan dihasilkan kedudukan dimana perubahan jarak antara kedua ferrite akan sebanding dengan perubahan variabel proses yang dirasakan detektor.


II.3.4 Alat – Alat Pendukung Pengontrolan 1. Digital Indicating Controller (Yokogawa UT-351) a. Defenisi Digital Indicating Controller (Yokogawa UT – 351) Digital Indicating kontroller (Yokogawa UT- 351) merupakan suatu alat control yang dilengkapi dengan indikator yang berupa tampilan digital. Disini terdapat tampilan berupa PV (Proces Value) dan tampilan setpoint. Alat ini juga dilengkapi dengan pembacaan yang cukup luas, input dan output yang yang universal serta dapat memantau sistem operasi utama dengan Auto/ Manual switch yang terdapat pada sisi depan alat tersebut. Yang mana contoh alat tersebut dapat kita lihat pada Gambar 2.10 bawah ini.

Gambar 2.10 Digital Indicating Controller tipe UT – 351

Input dan output yang universal memungkinkan pengguna untuk mensetting UT-351 atau mengubah secara bebas jenis dari input masukan (termokopel, RTD, atau DC volt dll), range pengukuran, tipe dari output control (4 mA - 20 mA, pulsa tegangan atau relay contact), dari panel depan. Selain itu


parameter – parameter control UT- 351 dapat di atur dengan menggunakan komputer (PC) (peralatan pengaturan parameter (model LL100)). Selain itu tersedia pula komunikasi fungsi yang bervariasi, yaitu peralatan ini dapat berkomunikasi dengan PC (Personal Computer), PLC, dan peralatan control lainnya. Adapun fungsi operasi tombol pada panel depan UT – 351 yaitu : 1. Tombol

dan

berfungsi untuk menambahkan atau mengurangkan

nilai dari set point dan variasi parameter. 2. Tombol SET/ ENT (

) berfungsi untuk menggunakan data data yang

telah disetting atau memilih satu dari berbagai

parameter yang akan

disetting. 3. Tombol A/M berfungsi untuk menswitch mode operasi auto atau manual.

b. Spesifikasi Peralatan Penggunaan

Digital Indicating Kontroller UT-351 pada pengontrolan

level air pada tangki boiler batubara adalah untuk mengatur bukaan control valve sesuai dengan settingan kontrol yang dibutuhkan pada proses. Untuk itu diperlukan wiring yang sesuai dengan letak – letak dari terminal yang menjadi standart acuan untuk pemasangan peralatan ini. Kesalahan pada pemasangan dapat mengakibatkan peralatan tersebut tidak dapat berfungsi sesuai dengan settingan yang telah ditentukan, dan secara langsung dapat berakibat fatal pada pada jalannya proses pembangkit listrik. Disini DIC (Digital Indicating Controller) UT – 351 memiliki 30 terminal wiring yang mana terdiri terminal input dan output yang masing – masing memiliki fungsi masing – masing, tergantung pada sensor, transmitter yang digunakan pada proses. Untuk lebih


jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.11 berikut ini yang menunjukkan susunan dari terminal input dan output dari DIC UT – 351 tersebut.


27


Pada Gambar 2.11 terdapat gambar keterpasangan dari input sinyal terhubung dengan sensor atau transmitter 2 wire dengan power supply 24 V DC, yang menjadi input pada UT-351 seperti yang terlihat pada Gambar 2.12 berikut yang memperlihatkan keterpasangan dari UT-351 dengan peralatan sensor atau transmitter 2 wire. Penempatan resistor 250 Ω antara input kontroller dan transmitter 2 wire adalah untuk mengkonversi suatu sinyal arus ke suatu sinyal voltase pada PV input sinyal alat ini yang berupa input tegangan 1 sampai 5 V DC.

Gambar 2.12 Input Wiring Dari UT – 351



Input : Input UT-351 : 220VAC Frekuensi

: 50/ 60 Hz

Input sinyal : 4 mA – 20 mA (1 – 5 V DC) Konsumsi power : 20 VA Normal operating conditions : Temperature: 0 to 50°C


Humidity : 20 to 90% (kelembaban rata –rata).



Output control : Output sinyal : 4 mA – 20 mA. Output accuracy : ±0,3 % dari span.


2. Control Valve ( Yamatake Top guide Single Seated Control Valve (Model HTS/ Yamatake – Honeywell ) a. Pengertian dan fungsi dari control valve Control valve yang disebut juga katup pengatur adalah suatu katup yang berfungsi untuk mengatur catu materi atau energi untuk suatu proses bukaan katup, melalui mana materi itu. Jadi kerangan control adalah orifice yang ditempatkan pada suatu pipa proses. Disini dapat dilihat bahwa bidang bukaan kerangan berubah – ubah sesuai dengan persen langkah kerangan sedangkan, sedangkan tekanan jatuh melalui kerangan berubah – ubah sesuai dengan kondisi hilir kerangan. Suatu kerangan ditentukan oleh proses yang bersangkutan, seperti keaadaan pipa, bejana dan peralatan lainnya dalam proses itu ditempatkan. Kapasitas melalui sebuah kerangan kontrol dinyatakan dengan kependekan Cv. Untuk cairan : Cv = Q. G/∆P Untuk gas : Cv = G/1360 . Tf .G/∆P(P2) Untuk uap : Cv = G/63,3 .V/∆P Dimana :

Q atau W = laju aliran cairan (gpm), gas (scfh), uap(lb/h) G = berat jenis Tf = Suhu aliran dalam derajat rankine P = Pressure drop dalam psi (P1 − P2) P1 = Tekanan mutlak (psia) upstream kerangan P2 = tekanan mutlak (psia) downstream kerangan V = spesifikasi volume kerangan dalam kubik feet/lb


Kerangan kontrol terdiri atas dua bagian pokok : a. Actuator (pengggerak) Disini actuator dapat dibedakan pada beberapa tipe yaitu 1. Actuator tipe elektrik Memerlukan input sinyal electrik (4 mA sampai 20 mA) agar dapat membuka kerangan. 2. Actuator tipe pneumatik Memerlukan input sinyal pneumatik (udara dengan tekanan 3 psi sampai 15 psi) agar dapat membuka kerangan. 3. Actuator tipe hidrolik b. Badan kerangan (valve body) Terdiri dari sumbat kerangan dan valve body. Dan berdasarkan aksi kerangannya dibedakan atas : 1. Air to Close (direct action) Memerlukan aksi udara untuk menutup sumbat kerangan. 2. Air to Open (reverse action) Dimana memerlukan aksi udara untuk membuka sumbat kerangan.

b. Electric Top Guide Single Seated Control Valve (Model HTS/ Yamatake – Honeywell). Top Guide single seated control valve model HTS didesain untuk perawatan yang mudah, dengan valve body yang ringkas, memiliki suatu S- shape alur aliran yang menandakan kerugian aliran yang rendah. Kapasitas aliran yang luas, dan karakteristik akurasi aliran tinggi. Ketahanan getar katup sumbat yang


tinggi, yang memiliki area peluncuran katup yang kecil. Contoh dari alat ini dapat kita lihat pada Gambar 2.13 yang memperlihatkan gambaran secara fisik dari control valve model HTS Yamatake – Honeyweell.

Gambar 2.13 Control valve type HTS

Model HTS valve adalah suatu tipe control valve yang menggunakan actuator tipe elektrik, input masukan yang diterima dari terminal input berupa sinyal elektrik 4 mA sampai 20 mA atau 1 sampai 5 volt DC. Sinyal elektrik pada input masukan merupakan acuan dari bukaan katup pada control valve tersebut, dimana 4 mA sampai 20 mA sama dengan 0 % sampai 100% dari bukaan katup. Disamping itu untuk dapat beroperasi alat ini memerlukan tegangan sebesar 100 V AC. Seperti pada Gambar 2.14 yang merupakan terminal connection dari control valve model HTS yang terdapat pada actuatornya


Gambar 2.14 Terminal Conection Control Valve Model HTS



Specification Model

: HTS

Description

: top guide single seated control valve

Valve size

: 2 inchi

Port or CV value

: 1- ½ inchi (40 mm)

Body rating

: J I S 1O K

End conection

: RF

Body material

: FC 200

Flow characteristic

: %CF

Bonnet type

: Plain type

Actuator

: Electric Actuator

Valve action

: Direct Action (air to close)

Air supply

: 2744 N/m2

Spring range

: 784 – 2352 N/m2

Input signal

: 4 mA – 20 mA DC


Operating condition Flow rate maximum : 7000 Kg/ H Flow rate normal

: 4000Kg/ H, min 2000 Kg/H

Pressure P1

: 1960 N/m2

Pressure P2

: 1666 N/m2

Cv selected

: 24

Cv calculated

: 8,5

Temperatur

: 34 oC


II.3.6 Teori Kontrol 1. Manfaat Sistem Kontrol Pada proses industri sering dibutuhkan besaran – besaran yang memerlukan kondisi atau persyaratan khusus seperti ketelitian yang tinggi, harga yang bervariasi dalam suatu rangkuman tertentu, perbandingan yang tetap antara variabel/ besaran, atau suatu besaran sebagai fungsi dari pada variabel, sehingga berada pada suatu harga atau dalam suatu batasan (range) harga tertentu. Ditinjau dari segi peralatan, sistem kontrol terdiri dari berbagai susunan komponen fisis yang digunakan untuk mengarahkan aliran energi ke suatu mesin atau proses agar dapat menghasilkan prestasi yang diinginkan. Tujuan dari pengontrolan adalah untuk mendapatkan optimisasi dimana hal ini dapat diperoleh berdasarkan fungsi daripada sistem kontrol itu sendiri, yaitu pengukuran, membandingkan, pencatatan perhitungan, dan perbaikan.

2. Pengelompokan Sistem Kontrol Pengelomokan sistem control dapat dikelompokkan sebagai berikut : a. Dengan operator manual dan otomatik Pengontrolan secara manual adalah pengontrolan yang dilakukan oleh

manusia

yang

bertindak

sebagai

operatornya.

Sedangkan

pengontrolan secara otomatis adalah pengontrolan yang dilakukan oleh mesin/ peralatan yang bekerja secara otomatis dan operasinya dibawah pengawasan manusia.


b. Closed loop (jaringan tertutup) dan open loop (jaringan terbuka). Open loop adalah sistem pengontrolan dimana besaran keluaran dikontrol dapat dibandingkan terhadap harga yang diinginkan melalui alat pencatat atau recorder dan hasil dari pengontrolan tidak dikembalikan ke kontroler. Closed loop adalah hasil pengaturan besaran atau parameter yang akan dikembalikan ke kontroler sebagai umpan balik (feed back). c. Kontinu (analog) Pengontrolan secara kontinu dapat dibedakan atas beberapa bagian diantaranya : 1. Kontroler aksi proportional Aksi controller terhadap output kontroler adalah bias berbanding lurus atau berbanding terbalik, untuk sebagian kontroler, aksi proportional diatur melalui hasil sedangkan sebagian lagi diatur oleh proportional band. Secara matematik dapat ditentukan dengan rumus :

Dimana

: Mp

= persen output controller

PB

= proportional band

r

= persen set point

c

= persen variable proses

bias

= persen dari span controller

(r – c) = persen error atau penyimpangan


2. Kontroler aksi integral Aksi integral disebut juga aksi reset , bila kontroler mengadakan perbaikan dengan membuka kembali kerangan, maka akan menutup kerangan dalam waktu sesaat dengan tujuan untuk menyamakan variabel proses dengan setpoint. Secara matematis dapat ditentukan dengan rumus :

Dimana

: Mi

= persen output controler integral

PB

= persen dari proportional band

R

= waktu reset

e

= error (e – r)

dt

= lamanya aksi reset berlangsung

3. Kontroller aksi derivative Aksi ini disebut juga aksi rate (laju) karena aksi derivative mendahului perubahan pada masukan (variable proses) kontrol itu sendiri. Secara matematis dapat ditemtukan dengan rumus :

Dimana

: P(t) = persen output controler derivative Kd

= gain derivative = laju perubahan error

4. Gabungan dari ketiga aksi kontoller tersebut yaitu P (proportional) + I (integral), P + D (derivative), atau gabungan dari ketiga aksi tersebut adalah P + I +D.


d. Diskrit (diskontinu) Pengontrolan ini dapat dilakukan oleh komponen komponen diskrit dapat dibagi atas : a. Pengontrolan dengan dua posisi (mis : relai, thermostat, level, sakelar On – Off , dll. Bersifat osilasi. b. Posisi ganda misalnya saklar pemilih (selector switch) c. Floating : pada posisi yang relatif tak terbatas. Dalam jenis ini pemindahan energi dapat dilakukan melalui salah satu dari beberapa kemungkinan yang ada.


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents