Instrumentasi Dan Kontrol Rika.dwi.docx

INSTRUMENTASI DAN KONTROL KONEP DASAR PENGENDALIAN PROSES

OLEH Kelompok

:8

Anggota

: 1. Dwi Syafitri 2. Rika Damayanti

Dosen Pembimbing : Ida Febriana,S.Si.,M.T.

PROGRAM STUDI DIV TEKNIK ENERGI JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA 2017

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT, berkat ridho-Nya kami dapat menyelesaikan tugas Makalah yang berjudul Konsep Dasar Pengendalian Proses ini. Dalam menyusun makalah ini, terdapat hambatan yang kami alami, namun berkat dukungan, dorongan dan semangat sehingga kami mampu menyelesaikan makalah ini. Oleh karena itu kami tidak lupa pada kesempatan ini mengaturkan terima kasih kepada Ibu Ida Febriana.S.Si.,M.T. selaku dosen pembimbing. Kami menyadari bahwa terdapat banyak kekurangan dalam makalah ini. Oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca. Semoga makalah instrument dan kontrol ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan kami pada khususnya.

Palembang ,07 Mei 2018

Penulis

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL.................................................................................................................i KATA PENGANTAR.............................................................................................................ii DAFTAR ISI........................................................................................................................ iii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang.................................................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah............................................................................................................. 2 1.3 Tujuan............................................................................................................................... 2 1.4 Manfaat............................................................................................................................. 3 BAB II ISI 2.1Dasar teori..........................................................................................................................2 2.2 Jenis-jenis Reaksi Titrasi Redoks......................................................................................4. 2.3 Prinsip Reaksi Titrasi Redoks............................................................................................9 2.4 Faktor yang memengaruhi Titrasi Redoks.......................................................................10 2.5Indikator Titrasi Redoks...................................................................................................11 2.6Penggunaan Titrasi Redoks…………………………………………………..…...........14 2.7 Kelebihan dan kekurangan Titrasi Redoks………………………………..………......14 2.8 Kurva Titrasi Reaksi Reduksi-Oksidasi…………………………………......…15 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan...................................................................................................................16 DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................................17

BAB 1 KONSEP DASAR PENGENDALIAN PROSES

I.I PENDAHULUAN Pabrik kimia adalah susunan/rangkaian dari berbagai unit pengolahan yang terintegrasi satu sama lain secara sistematik dan rasional. Tujuan dari pengoperasian pabrik kimia secara keseluruhan adalah untuk mengubah (mengkonversi) bahan baku tertentu (input feedstock) menjadi produk yang diinginkan. Dalam pengoprasian, pabrik kimia akan selalu mengalami banyak gangguan (distrurbance) pada variabel prosesnya dari luar (eksternal), sehingga diperlukan pengendalian variabel proses tersebut agar tetap pada batasan yang dipersyaratkan (diizinkan) dalam operasionalnya. Pengendalian proses pada dasarnya adalah usaha untuk mencapai tujuan agar proses berjalan sesuai dengan yang diingikan . Namun, apakah memang betul-betul diperlukan pengendalian proses ? Jawab terhadap pertanyaan ini bida “tidak” bisa “ya”. Proses tidak perlu dikendalikan jika memang tujuan proses tercapai tanpa unsur pengendalian. Contoh sederhana misalnya mempertahankan suhu air pada tekanan normal tetap pada 1000C. Tanpa dikendalikan pun, air yang mendidih suhunya tetap 1000C pada tekanan 1 atm. Sebaliknya, proses perlu dikendalikan jika untuk mencapai tujuan perlu pengawasan terus-menerus. Contoh sederhana adalah mempertahankan suhu air pada 400C dalam udara yang bersuhu kamar dan tekanan normal.

1.2 Alasan Pentingnya Pengndalian Proses dalam Industri Kimia Pabrik kimia, atau pabrik lain yang sejenis, harus beroprasi pada kondisi oprasi tertentu. Beberapa alas an yang menyebabkan pengendalian proses sangat diperlukan dalam pengoprasian pabrik kimia antara lain : 1. Keamanan Oprasi (Safety) Keamanan dalam operasional suatu pabrik kimia merupakan kebutuhan primer untuk orang-orang yang bekerja di pabrik tersebut dan bagi kelangsungan perusahanan. Untuk menjaga terjaminnya keamanan tersebut, berbagai kondisi operasi pabrik

seperti teknan operasi, temperature operasi, konsentrsi bahan kimia, ketinggian level cairan dalam tangki penyimpan dan lain-lain harus dijaga tetap dalam bats-batas tertentu yang diizinkan. 2. Spesifikasi Produksi (Production Specificaions) Suatu pabrik kimia harus menghasilkan produk dalam jumlah dan dengan kualitas tertentu yang dipersyaratkan, dengan demikian dibutuhkan suatu sistem pengendalian untuk menjaga tingkat produksi dan kualitas produk yang diingnkan. 3. Kendala-kendala Oprasional (Operational Constrains) Peralatan-peralatan yang digunakan dalam operasi pabrik kimia memiliki kendalakendala operasional tertentu yang harus dipenuhi. Sebagai contoh, pada suatu pompa harus dipertahankan operasionalnya pada nilai Net Pisitive Suctin Head (NPSH) tertentu pada operasi, kolom destilasi harus dijaga agar tidak sampai terjadi limpahan (flooded), isi dari tangki tidak boleh luber atau kering, dan sebagainya. 4. Peraturan Lingkungan (Enviromental Regulations) Terdapat berbagai peraturan lingkungan yang memberikan syarat-syarat tertentu bagi berbagai buangan pabrik kimia. 5. Faktor Ekonomi (Ekonomics) Operasi pabrik kimia ditujukkan untuk memberikan keuntungan yang maksimum, sehingga pabrik harus dijalankan pada kondisi yang memungkinkan biaya bahan baku menjadi minimum dan laba yang diperoleh menjadi maksimum tanpa mengabaikan faktor-faktor diatas.

Agar dapat memenuhi semua factor dan persyaratan di atas,di perlukan pengawasan (monitoring) yang terus menerus terhadap operasi pabrik kimia dan intervensi dan luar (external intervention control) untuk menjamin tercapainya tujuan operasi. Hal ini dapat terlaksana melalui suatu rangkaian peralatan (alat ukur/instrument,, pengendalian, kutup kontrol dan komputer) dan intervensi manusia (plant managerrr, plant operator) yang secar bersama-sama membentuk “control system”.

1.3 Kebutuhan akan Sistem Pengendalian Proses Sistem pengendalian diterapkan untuk memenuhi 3 (tiga) kelompok kebutuhan, yaitu : 1. Menekan Pengaruh Gangguan Luar (Eksternal) 2. Memastikan Kestabilan Suatu Proses Kimiawi 3. Optimasi Kinerja Proses Kimiawi 1.4 Istilah-istilah dalam Pengendalian Proses Isilah yang umum digunakan pada pengendalian proses seperti yang akan diterangkan pada bagiian ini merupakan komunikasi efektif yang membutuhkan adanya pemahaman umum terhadap kata-kata khusus dan pertanyan-pertanyaan tertentu dalam pengendalian proses. a. Regulasi Tujuan utama dari pengedalian proses adalah membuat variabel dinamis untuk bisa tetap atau dekat dengan nilai tertentu yang diketahui.karena variabel itu sendiri dinamis, kita harus memberikan aksi-aksi korektif secara konstan untuk membuat variabel –variabel tersebut konstan. Regulasi didefiniskan sebagai tata cara penjagaan/pemeliharaan variabel dinamis agar konstan atau dekat dengan nilai tertentu. Dapat juga dikatakan bahwa pengendalian proses mengatur/meregulasi uatu variabel dinamis. Untuk mendefinisikan pengendalian proses, marilah kita perhatikan sebuah contoh sederhana yang mengilustrasikan pentingnya regulasi pengendali proses. Contoh ini (perhatikan gambar 6.1) manusia merupakan bagian pengendalian ketinggian cairan didaam sebuah tangki. Marilah kita perhatikan tata cara regulasi sistem ini. Proses ini merupakan gabungan dari fluida dalam tangki, masukan fluida dan keluarkan fluida. Variabel dinamis adalah level fluida di tangki dan regulasi adalah penjagaan ketinggian fluida sebagai H diukur dari dasar tangki dan regulasi adalah penjagaan ketinggian fluida setinggi H diukur dari dasar tangki. Secara oprasional kita lihat bahwa kutup keluaraan A mengontrol laju keluaraan fluida dari dalam tangki.

Kita bisa menganggap bahwa laju aliran mask ke tangki tidak di bawah pengendalian kita. Jika sistem ini dibiarkan begitu saja, ketinggian fluida akan mengambil suatu nilai H yang berkaitan langsung dengan aliran masuk dan aliran keluar. Jika viskositas fluida atau beberapa parameter lain mempengaruhi perubahan-perubahan masukan, maka akan terjadi ketinggian fluida yang baru. Hal ini disebut dengan sistem lup terbuka atau sistem tak teregulasi. Untuk memberikan regulasi, kita harus mengumpan balikan informasi-informasi ketinggian fluida pada elemen-elemen pengontrol, dalam hal ini katup keluaran A, guna mengkoreksi perubahan-perubahan ketinggian fluida yang diakibatkan oleh pengaruhpengaruh luar. Dengan umpan balik ini menghasilkan suatu sistem lup atau proses teregulasi. Pada contoh ini, kita buat seorang operator manusia memberikan umpan balik yang dibutuhkan untuk menutup lup. Jadi tabung penunjuk ketinggian operator mampu melakukan pengukuran secara fisual terhadap tinggi fluida yang ada di dalam tangki sekarang, operator membuat evaluasi apakah ketinggian fluida didalam tangki tersebut telah mencapai tinggi ,rendah atau tepat pada keinginan yang diinginkan oleh operator. Jika dipandang atau dianggap tidak tepat ,operator menyetel katub elemen pengendalian A untuk membuat penyetelan koreksi terhadap ketinggian fluida. b. Error Error merupakan selisih secara aljabar anatara harga yang di indikasi dari harga sebenarnya dari suatu variabel terukur. Jadi,error bisa berharga negative atau positif. Penyimpangan ini menggambarkan ketidak tentuan harga sebenarnya dari suatu variabel berdasarkan pada suatu hasil pengukuran.

c. Akurasi Istlah akurasi dipakai untuk error keseluruhan maksimum yang diharapkan dari suatu peralatan, misalnya pengukuran suatu variabel. Akurasi biasanya dinyatakan sebagai ketidak-akuratan dan bisa muncul dalam beberapa bentuk : 1. Variabel terukur, Misalnya akurasi adalah ± 20C dalam beberapa pengukuran suhu,jadi ada ketidakpastian sebesar ±20C dalam setiap harga pengukuran suhu. 2. Presentase pembacaan instrument skala penuh, Misalnya, akurasi sebesar ± 0,5 % skala penuh (FS) dalam meter dengan daerah skala penuh 5 volt berarti adanya ketidakpastiaan pada setiap pengukuran memakai meter tersebut sebesar ±0,025 volt . 3. instrumen, Misalnya : suatu peralatan yang mengukur ± 3% dari rentangnya untuk daerah tekanan 20-50 psi, akurasinya adalah (± 0,03) (20-50) = ± 0,9 psi 4. Presentase pembacaan sebenarnya Misalnya: suatu pembacaan voltmeter ± 2% kita akan memperoleh ketidakpastiaan sebesar ± 0,04 volt bagi pembacaan 2 volt. d. Fungsi Transfer Fungsi transfer menggambarkan hubungan antara masukkan dengan keluaran dari setiap elemen yang ada pada lup pengendalian proses. Seringkali, fungsi transfer statik (tidak tergantung pada waktu) dispesifikasikan terpisah dari fungsi teansfer dinamis (tergantung waktu) Jadi, jika suatu tranduser tekanan menghasilakan keluaran sebesar 2 volt,setiap masukan tekanan 1 psi, fungsi transfernya adalah 2volt/psi.jadi, jika ini hanya menggambarkan fungsi transfer statik, kita mungkin perlu juga menentukan tanggapan waktu tansduser tersebut. Mungkin saja fungsi transfer ini hanya berlaku untuk beberapa daerah tekanan masukkan . dalam banyak kasus, fungsi transfer itu sendiri mempunyai ketidakpastiaan. e. Linieritas mPada

tranduser dan pengkondisian sinyal, keluaran ditunjukkan dalam beberapa

hubungan fungsional terhadap masukan. Ketentuan yang ada hanyalah bahwa hubungan

ini unik, yaitu untuk setiap harga variabel masukkan ada satu harga khusus dari harga keluaran. Untuk kesederhanaan rancangan, sangat dibutuhkan hubungan liner antara masukkan dan keluaran. Tentu saja banyak peralatan non liner yang dipakai untuk transdusi hanya karena tidak ada peralatan linear lain yang bisa ditemuka. Gambar 6.2 mengilustrasikan kasus dari hubungan liner dan non liner. Kita lihat bahwa hubungan liner bisa ditunjukan oleh persamaan garis lurus : CM = Mc + Co Dimana : C = Variabel yang dukur m = kemiringan garis lurus Co = offset atau perpotongan garis lurus CM = Keluaran

Hubungan sederhana seperti persamaan 6.1 diatas biasanya tidak dijumpai pada kasuskasus non linear, walaupun dalam beberapa kasus digunakan pendekataan linear atau kuadratik bagian-bagian kurva seperti yang akan dibahas pada modul berikutnya. f. Sensitivitas Sensivitas adalah ukuran perubahan pada keluaran suatu instrument untuk suatu perubahan pada masukan. Umumnya, suatu instrument ditutut mempunyai sensivitas yang tinggi karena perubahan besar pada keluaran untuk suatu perubahan kecil pada masukkan mengimplikasikan bahwa pengukuran daapat dilakukan dengan mudah. Sensitivitas harus dievaluasi bersama-sama dengan parameter-parameter lainnya, misalnya linieritas keluaran terhadap masukan daerah (range) dan akurasi. Harga sensivitas umumnya ditunjukkan oleh fungsi transfer, jadi pada waktu sebuah tranduser suhu mempunyai keluaran sebesrar 5 Mv per derajat celcius, maka sensitivitasnya adalah 5 mV/0C.

g. Histerisis dan Kemampuan Reproduksi Seringkali, suatu instrument tidak akan mempunyai harga keluaran yang sama untuk suatu harga masukan dalam pengukuran yang berulang (reproducibility). Variasi seperti ini biasanya disebabkan oleh ketidakpastian inheren yang menunjukkan suatu keterbatasaan kemampuan reproduksi peralatan tersebut. Variasi acak dari pengukuran yang satu ke pengukuran lainnya dan tidak bisa ditetapkan. Efek serupa berkaitan dengan sejumlah pengukuran yang diambil dengan suatu instrument. Dalam kasus, suatu pembacaan yang berbeda dihasilkan dari suatu masukkan yang spesifik tergantung apakah harga masukan didekati dari harga-harga yang lebih tinggi ataukah dari harga yang lebih rendah. Efek ini disebut histerisis, diperlihatkan pada Gambar 6.3, dimana keluaran suatu instrument diplot terhadap masukkannya. Kita lihat bahwa jika parameter masukkan diubah dari rendah ke tinggi, kurva A akan memberikan harga-harga keluarannya. Jika parameter masukan dikurangi maka yang menghubungkan masukan dan keluaran adalah kurva B. Histerisis biasanya dinyatakan sebagai presentasse penyimpangan maksimum skala penuh antara dua kurva. Efek ini dapat ditentukan jika harga-harga pengukuran selalu penuh antara dua kurva, karena histerisis tidak akan mengakibatkan kesalahan pengukuran. Histerisis adalah kesalahan yang bisa diperkirakan dan merupakan hasil daeri percobaan perbedaan pada fungsi-fungsi transfer pada waktu dilakukan pembacaan dari atas atau dari bawah harga yang akan diukur.

Gambar 6.3 Kurva Histerisis

h. Resolusi Dalam peralatan-peralatan pengukuran, ada suatu harga terukur minimal dari variabel masukan. Spesifikasi seperti ini disebut revolusi peralatan. Ini menunjukkan karakteristik instrument yang hanya bisa diubah dengan cara perancangan ulang. Salah satu contohnya adalah potensiometer wire-wound yang penggeserannya bergerak melintang terhadap arah lilitan untuk mengubah-ubah resistensi. Jika suatu putaran lilitan menggambarkan perubahan sebesar ∆ R ohm, maka potensiometer tidak dapat memberikan perubahan resistensi yang lebih kecil dari ∆R. kita katakana bahwa resolusi potensiometer adalah R. hal ini dinyatakan sebagai presentase daerah skala penuh Dalam sistem analog, resolusi sistem biasanya ditentukan oleh perubahan terkecil yang dapat diukur pada sinyal keluaran analog dari sistem pengukuran. Dalam sistem digital, resolusi adalah suatu besaran yang sudah didefinisikan dengan baik sebagai perubahan pada variabel dinamis yang ditunjukkan oleh suatu perubahan satu bit pada keluaran kata biner. Dalam kasus ini, resolusi hanya di tingkatkan oleh pengkodean yang berbeda dari informasi analog atau dengan cara menambahkan lebih banyak bit ke kata itu. i. Akurasi Sistem Seringkali kita harus emmikirkan akurasi kesluruhan dari sejumlah elemen di dalam pengendalian proses untuk menunjukkan suatu variabel dinamis. Umumnya, cara terbaik untuk mencapai hal ini adalah menyatakan akurasi tiap elemen dalam bentuk fungsi transfer. Sebagai contoh, andaikan kita punya suatu proses dengan dua fungsi transfer yang bekerja pada variabel dinamis untuk menghasilkan tegangan keluaran seprti terlihat pada Gambar 6.4.

Kita bisa menguraikan keluaran sebagai : V ± ∆V = (K ± ∆K) (G± ∆G) C

Dimana : V = tegangan keluaran ± ∆V = Ketidakpastiaan pada tegangan keluaran K, G = Fungsi Transfer nominal ∆K, ∆G = Ketidakpastiaan pada fungsi transfer C = Variabel dinamik Dari persamaan 2.3, kita bisa menentukan ketidakpastian keluaran sebagai ±∆V = ±G C ∆K ± K C ∆G ± ∆k ∆G C Persamaan 2.4 bisa disederhanakan lebih lanjut dengan memperhatikan bahwa keluaran nominal V = KGC dan dengan mengabaikan error orde kedua, diperoleh :

Dimana : ∆𝑉

: ketidakpastiaan fraksional dalam V

𝑉

∆𝐾 𝐾

,

∆𝐺 𝐺

: Ketidakpastian dalam fungsi transfer

Kita bisa menafsirkan persamaan 2,4 dengan menyatakan bahwa akurasi adalah jumlah dari ketidakpastian masing-masing fungsi transfer.

j. Variabel Kontrol Variabel control adalah besaran atau variable yang dikendalikan. Besaran ini pada diagram blok juga disebut output proses atau variable proses.

k. Variabel Manipulasi Variabel Manipulasi adalah input dari suatu proses yang dapat dimanipulasi atau diubah-ubah besarnya agar variable proses atau variable control besarnya sama dengan sel-point. l. Variabel Pengukuran Variabel pengukur atau variable terukur adalah sinyal yang keluar dari transmitter. Besaran ini merupakan cerminan besarnya sinyal sistem pengukuran.

m. Gangguan Gangguan adalah variable masukan yang mampu mempengaruhi nilai variable proses tetapi tidak digunakan untuk mengendalikan.

2. Satuan Standar Sebagaimana halnya dengan disiplin ilmu lainnya, pengendalian proses juga mempunyai satuan, standard an definisi-definisi untuk menjelaskan karakteristik-karakteristiknya. Ketika disiplin ilmu ini berkembang banyak dilakukan usaha standarisasi istilah-istilah sehingga para pekerja professional di pengendalian proses dapat berkomunikasi secara efektif di antara mereka sendiri dengan para spesialis pada disiplin ilmu lainnya. Satuan metric memberikan banyak komukasi yang berguna dan telah diadopsi oleh kebanyakan disiplin ilmu teknik dan mungkin sekali dipakai terus sampai masa mendatang. Satuan Internasional (SI). Karena banyaknya pekerjaan-pekerjaan teknis di beberapa bagian dunia khususnya di Amerika Serikat yang masih memakai sistem satuan inggris, diperlukkan transformasi antara kedua sistem tersebut. Satuan SI mempunyai delapan besar fisik dasar. Semua satuan lainnya yang ada pada satuan SI bisa diturunkan dari 8 satuan dasar ini. Delapan satuan dasar tersebut adalah : Panjang Panjang didefinisikan sebagai meter (m) diukur sebagai 1.650.763,73 panjang gelombangn dalam vakum dari radiasi Krypton-86 dari transisi 2p10 ke 5ds. Massa Massa didefinisikan sebagai kilogram (kg) diukur dengan kilogram standar yang ada di Bereu Internasional des Poids et Mesures di Seures, Perancis. Waktu Waktu didefinisikan sebagai detik/second (s) diukur sebagai 9.192.631.770 cycle dari radiasi cesium -133 dari transisi F=4, Mf=0 ke F=3, Mf=0.

Arus listrik Arus listrik didefinisikan sebagai ampere (A). Suku

Suku didefinisikan sebagai Kelvin (K). Luminasi Luminasi di definisikan sebagai candela (cd). Sudut bidang Sudut bidang didefinisikan sebagai radian (rad). Sudut Ruang Sudut ruang didefinisikan sebagai steradian (sr).

Kesimpulan Ada dua variable pengendali dalam pengendalian proses, yaitu variable dinamis dan variable control. 

Variabel dinamis adalah setiap parameter fisik yang bisa berubah-ubah secara spontan atau perubahaan dapat terjadi akibat pengaruh-pengaruh luar.



Variabel control adalah variable-variabel dinamis yang telah diukur atau telah ditetapkan sebagai indicator pengendalian dalam suatu proses.

Istilah-istilah penting dalam pengendalian proses antara lain : 

Regulasi



Resolusi



Akurasi



Linearisasi



Sensitivitas

DAFTAR PUSTAKA

https://www. Pengdalian.proses.instrumentasi https://www.pdfcoke.com/doc/10124864/BAB-I-Konsep-Dasar-PengendalianProses http://www.academia.edu/36072805/KONSEP_DASAR_SISTEM_PENGE NDALIAN_PROSES