BAB II RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR
Resistance Temperature Detector (RTD) atau dikenal dengan Detektor Temperatur Tahanan adalah sebuah alat yang digunakan untuk menentukan nilai atau besaran suatu temperatur/suhu dengan menggunakan elemen sensitif dari kawat platina, tembaga, atau nikel murni, yang memberikan nilai tahanan yang terbatas untuk masing-masing temperatur di dalam kisaran suhunya. Semakin panas benda tersebut, semakin besar atau semakin tinggi nilai tahanan listriknya, begitu juga sebaliknya. PT100 merupakan tipe RTD yang paling populer yang digunakan di industri. Resistance Temperature Detector merupakan sensor pasif, karena sensor ini membutuhkan energi dari luar. Elemen yang umum digunakan pada tahanan resistansi adalah kawat nikel, tembaga, dan platina murni yang dipasang dalam sebuah tabung guna untuk memproteksi terhadap kerusakan mekanis. Resistance Temperature Detector (PT100) digunakan pada kisaran suhu -200 0C sampai dengan 650 0C.
II.1. Penggunaan dan Prinsip Kerja RTD (PT100) pada Crystalizer Tank Pada proses pengkristalan/ pendinginan minyak, RTD (PT100) digunakan untuk mengukur dan mengatur penurunan suhu dari minyak RBDPO (Refined Bleached Deodorized Palm Oil). Suhu minyak RBDPO yang masuk (setelah melalui proses pemanasan pada unit Heat Exchanger) ke dalam tangki Crystalizer adalah 70 0
C. Sedangkan suhu yang ingin dicapai agar minyak dapat menjadi butir-butiran
Universitas Sumatera Utara
kristal stearin adalah 13 0C, untuk produk minyak goreng Avena. Pada gambar 2.1 dibawah, dapat dilihat hasil akhir dari minyak RBDPO yang sudah menjadi butiranbutiran kristal stearin.
Man Hole
Slurry
Gambar 2.1. Minyak yang Sudah Mengkristal Dalam proses penurunan suhu minyak ini digunakan air sebagai pendingin. Air pendingin ini berasal dari cooling tower (dengan suhu 28-30 0C) dan dari mesin water chiller (dengan suhu 7-10 0C). RTD (PT100) dipasang pada tangki crystalizer (untuk mengawasi penurunan suhu dari minyak) dan dipasang pada saluran pipa masukan air pendingin ke dalam tangki crystalizer (untuk mengatur debit air dan perubahan penggunaan air cooling menjadi air chilling). Prinsip kerja dari RTD (PT100) yang digunakan untuk pengukuran minyak ini adalah, ketika RTD pada tangki crystalizer menerima panas dari minyak, maka panas tersebut akan dikonversikan oleh RTD ke dalam bentuk besaran listrik yaitu tahanan. Panas yang dihasilkan berbanding lurus dengan tahanan dari jenis elemen logam platina yang ada pada sensor RTD, kemudian bentuk tahanan tersebut diterima oleh Tranduser kemudian tranduser merubahnya menjadi sinyal fisi dan mengirimnya ke TRC.
Universitas Sumatera Utara
SET POINT
IN
+
TRC
VALVE
TRANSDUCER
CRYTALIZER
OUT
RTD
Gambar 2.2. Blok Diagram RTD (PT100) untuk Pengukuran Suhu Minyak dan Pengaturan Air Pendingin Pada gambar 2.2 dapat dijelaskan sebagai berikut. Setelah temperatur diset pada temperatur yang diinginkan memberi perintah
maka TRC (Temperature Recorder Control)
kepada control
valve.
Control
valve
berfungsi untuk
mengendalikan nilai input temperatur agar sesuai dengan set poin, yaitu dengan cara menutup atau membuka katup secara otomatis sehingga aliran minyak di tangki crystallizer dapat di control, RTD (PT100) akan mengukur temperatur tersebut dan mengirimkannya ke tranduser, untuk mengubah sinyal elektrik ke sinyal pneumatic lalu di kirimkan besaran sinyal tersebut ke input TRC untuk di bandingkan dengan set point. Pada tipe RTD (PT100) ini, jika suhu yang dibaca adalah 0°C berarti tahanan yang dihasilkan oleh RTD dan diterima oleh Tranduser adalah 100Ω, begitu juga jika suhu 100°C berarti tahanan yang dihasilkan oleh RTD dan diterima TRC adalah 138,5 Ω.
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan antara suhu dengan tahanan yang dibaca, dapat juga dihitung dengan menggunakan persamaan, yaitu : Rt = R0 ( 1 + At + Bt2 ) Rt
= Tahanan listrik pada temperatur t 0C (Ohm)
R0 = Tahanan listrik pada temperatur 0 0C (Ohm) = 100Ω (PT100) A
= 3.9083 x 10 -3
B
= -5.775 x 10 -7
T
= Suhu
Contoh : 1. t = 0 Rt = ? Rt = 100 [ 1 + (3,9083 x 10-3 x 0) + (-5,775 x 10-7 x 02) ] Rt = 100 [ 1 + 0 + 0 ] Rt = 100 Ω 2. t = 13,5 Rt = ? Rt = 100 [ 1 + (3,9083 x 10-3 x 13,5) + (-5,775 x 10-7 x 13,52) ] Rt = 100 [ 1 + 0,0527 – 0,000105 ] Rt = 105,25 Ω 3. t = 100 Rt = ? Rt = 100 [ 1 + (3,9083 x 10-3 x 100) + (-5,775 x 10-7 x 1002) ] Rt = 100 + 39,083 – 0,5775 Rt = 138,50 Ω
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan RTD yang berada pada pipa saluran masukan air pendingin ke tangki crystallizer, terinterkoneksi dengan Control Valve, yang akan mengatur debit/ jumlah dari aliran air pendingin. RTD untuk air pendingin ini juga berfungsi untuk menentukan pergantian dari air pendinginan yang menggunakan air dari Cooling Tower, menjadi air pendingin dari Water Chiller. Pada proses pengkristalan ini digunakan juga agitator yang berfungsi untuk mengaduk isi dari crystalizer tank agar suhu minyak menjadi homogen. Kecepatan putar dari motor pada agitator ini juga diatur dengan menggunakan inverter (mengatur kecepatan putaran dengan merubah frekuensi dari motor).
II.2. Konstruksi dan Pemasangan RTD (PT100) Pada Gambar 2.3 dan Gambar 2.4 dapat dilihat bentuk fisik dan konstruksi dari Resistance Temperature Detector (PT100). Dari konstruksi RTD tersebut dapat dilihat pada bagian perasa/sensor yang berbahan platina terhubung oleh penghubung kabel utama, yang diisolasi oleh fiber glass atau bahan keramik. RTD (PT100) yang digunakan pada tangki Crystalizer ada 2 jenis, dengan panjang yang berbeda. Salah satu diantaranya di pasang pada tangki dan yang lainnya dipasang pada saluran air pendingin. Berikut ini adalah spesifikasi dari RTD (PT100) yang digunakan : RTD PT100 BRAND : YOKOGAWA INDUSTRIES MODEL : TR10-AAA3CDSJCB000 L : 400mm. 2 X PT100/A/3 (RTD OIL) L : 120mm. 2 X PT100/A/3 (RTD WATER) RANGE : -200 +650 0C
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3. Resistance Temperature Detector (PT100) Penghubung ke Kabel Utama
Termometer Resistan
Sarung Pelindung
Kabel Utama
Bahan Isolasi
Gambar 2.4. Konstruksi RTD Pada Gambar 2.5, Gambar 2.6, dan Gambar 2.7 dapat dilihat pemasangan RTD (PT100) untuk pengukuran suhu minyak dan pengukuran suhu air pada tangki crystalizer. Pemasangan dari RTD untuk pengukuran suhu minyak sebaiknya ditempatkan pada bagian bawah pada tangki crystalizer, karena minyak yang berada di dalam tangki bersuhu homogen/sama. Apabila diletakkan pada bagian samping dari tangki, dikhawatirkan untuk pengukuran suhu minyak akan terganggu karena berdekatan dengan coil-coil/ saluran air pendingin yang berada di dalam tangki crystalizer tersebut.
Universitas Sumatera Utara
CRYSTALIZER TANK AGITATOR
Air Keluar
RTD (Water)
RTC CV RTD (Oil)
V4
P4
V5
Air masuk dari Water Chiller Air Masuk dari Cooling Tower
Gambar 2.5. Pemasangan RTD untuk Minyak dan Air pada Crystalizer Tank
Gambar 2.6. Pemasangan RTD (PT100) pada Tangki Crystalizer
Gambar 2.7. Pemasangan RTD (PT100) pada Pipa Air Pendingin
Universitas Sumatera Utara
II.3. Kelebihan dan Kekurangan dari RTD (PT100) Dalam penggunaannya, RTD (PT100) juga memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari RTD (PT100) : a. Ketelitiannya lebih tinggi dari pada termokopel. b. Tahan terhadap temperatur yang tinggi. c. Stabil pada temperatur yang tinggi, karena jenis logam platina lebih stabil dari pada jenis logam yang lainnya. d. Kemampuannya tidak akan terganggu pada kisaran suhu yang luas. Kekurangan dari RTD (PT100) : a. Lebih mahal dari pada termokopel. b. Terpengaruh terhadap goncangan dan getaran. c. Respon waktu awal yang sedikit lama (0,5 s/d 5 detik, tergantung kondisi penggunaannya). d. Jangkauan suhunya lebih rendah dari pada termokopel. RTD (PT100) mencapai suhu 650 0C, sedangkan termokopel mencapai suhu 1700 0C.
II.4. Tipe-Tipe RTD Resistance Temperature Detector (RTD) yang banyak digunakan pada industri adalah jenis Platinum Resistance Temperature Detector. Itu semua ditetapkan oleh JIS C 1604 di Jepang. Terdapat dua tipe dari RTD, tipe pertama adalah PT100 yang telah disesuaikan dengan standar internasional, dan tipe kedua adalah JPT100 yang telah
Universitas Sumatera Utara
disesuaikan dengan standar Jepang. Keduanya tidak dapat dipertukarkan karena perbandingan dari nilai tahanan pada 100 0C dan 0 0C (R100/R0) adalah berbeda. Tabel 2.1. Tipe dari Platinum Resistance Temperature Detector Tipe
R100/ R0
Kelas
PT100
1,3850
Kelas A Kelas B
JPT100
1,3916
Kelas A Kelas B
Tingkat Arus 1 mA 2 mA 5mA* 1 mA 2 mA 5mA*
L M H L M H
Operating Temperature Range -200 s/d 100 0 s/d 350 0 s/d 650 -200 s/d 100 0 s/d 350 0 s/d 650
Lead Wire System 0
C C 0 C 0 C 0 C 0 C 0
2 – wire* 3 – wire 4 – wire 2 – wire* 3 – wire 4 – wire
Note : “ * ” Tidak digunakan pada kelas A
Banyak juga Resistance Temperature Detector di negara lain yang telah disesuaikan dengan IEC Standard. Di Inggris dan Jerman, standarnya sama persis dengan IEC Pub 751. Singkatan : JIS
: Japanese Industrial Standars
IEC
: International Electrotechnical Commission
ASTM
: American Society for Testing and Materials
II.5. Pemeliharaan (Maintenance) Pemeliharaan sangatlah penting untuk keselamatan dan menjaga keakurasian pengukuran temperatur dan juga pengontrolan/pengaturan. Walaupun metode pemeliharaan berbeda-beda tergantung pada pengoperasian, maka disarankan untuk mengikuti cara berikut ini : a. Cara pengaturan pemeliharaan dalam bekerja. b. Pemberian tambahan pengetahuan dan training kepada para pekerja. c. Keamanan dari para pekerja. d. Standarisasi dari pemeliharaan.
Universitas Sumatera Utara
e. Ketelitian pengontrol dari pemeriksaan peralatan. f. Persiapan dan manajemen dari data pemeliharaan. Pemeliharaan dan inspeksi dari pemakaian sensor temperatur sangat bergantung pada cara penginstalasian dan maksud penggunaannya, mereka tidak bisa ditanggani secara sama. Metode umum berikut dapat dijadikan masukan : a.
Pemeriksaan dan pemeliharaan harian Sensor temperatur tidak akan memberikan informasi tentang suhu jika
hubungannya tidak terkoneksi dengan baik. Kita juga tidak mengetahui jika terjadi kerusakan/ naik-turunnya suhu secara tidak normal pada RTD. Oleh sebab itu, sebaiknya diletakkan sensor temperatur lainnya didekat RTD tersebut, seperti penggunaan Temperature Gauge yang dapat langsung dibaca dan juga sebagai pembanding pembacaan temperatur, yang diletakkan pada tangki crystalizer sehingga dapat dilihat sehari-hari di lapangan. b.
Konfirmasi kondisi pekerjaan di lapangan Tipe dan jenis dari sensor temperatur bergantung pada apa yang akan diukur
dan dimana akan digunakan. Sebaiknya kondisi tempat kerja/tempat terpasangnya RTD tidak berubah. Jika terjadi perubahan sebaiknya dikonfirmasikan bahwa temperatur yang digunakan masih sama. Jika tidak sama sebaiknya diganti dengan temperatur yang sama dengan yang ada di lapangan, sehingga cocok dengan kondisi yang ada. c.
Konfirmasi nilai arus normal Resistance Temperature Detector memiliki arus yang mengikutinya ke
elemen untuk pengukuran pada tiap nilai tahanan. Nilai dari arus normal ini harus dijaga dalam rangka memberikan tingkat ketelitian yang berkelanjutan. Jika arus
Universitas Sumatera Utara
normal tersebut berubah, maka akan ada perubahan panas di dalamnya dan akan terjadi kesalahan dalam pengukuran. Sebaiknya arus normal dapat terjaga. d.
Pembersihan dan pemeriksaan tabung proteksi Debu, kotoran dan yang lainnya ketika masuk ke dalam tabung proteksi akan
menyebabkan kesalahan dalam pengukuran. Bersihkan secara periodik. Tabung proteksi dipasang untuk melindungi sensor temperatur terhadap gangguan pengukuran atmosfir. Sebaiknya dipastikan bahwa itu tidak pernah berkarat atau teroksidasi dan bebas dari ganguan mekanikal. Ketika memindahkan sensor temperatur untuk melakukan pemeriksaan, sebaiknya diperhatikan bahwa tidak ada benda asing yang masuk ke dalam tabung proteksi. Kemudian sebaiknya dibersihkan bagian dalamnya jika perlu.
Sebaiknya
diperhatikan bahwa tidak ada air yang berada di dalam tabung proteksi yang akan menyebabkan banyak masalah. e.
Inspeksi daerah instalasi dan kondisi lapangan Terkadang Resistance Temperature Detector terpasang menggunakan skrup
atau sambungan pipa. Tergantung dari cara penggunaannya, beberapa sensor mungkin digunakan pada getaran mekanikal pada pompa, pembangkit listrik, atau pengunaan pada pengukuran cairan. Ganguan-ganguan dari luar ini akan mengakibatkan penyempitan pada komponen. Ketika kondisi sudah memuncak, material atau sambungan las akan rusak, dan akhirnya udara luar akan masuk, atau cairan akan keluar. Dapat diperhatikan pada kondisi sensor temperatur, yang mana dapat diperiksa secara visual/dilihat.
Universitas Sumatera Utara
f.
Pemeriksaan berkala Walaupun sensor temperatur bekerja dengan baik, sebaiknya dipindahkan/
dikeluarkan kemudian buat perbandingan dengan standar termometer dua atau tiga kali dalam setahun, jika itu memungkinkan.
Universitas Sumatera Utara
