Pengendali proses merupakan rekayasa yang melibatkan suatu algoritma serta mekanisme untuk mengendalikan sebuah keluaran dari proses dengan hasil yang diharapkan. Sebagai contohnya temperatur reaktor kimia haruss dikendalikan agar menjaga keluaran suatu produk.
Pengendalian Proses Teknik Kimia
Pengendalian proses sudah banyak sekali dipakai oleh perindustrian serta menjaga konsistensi sebuah produk dalam produksi masal, seperti pada bahan kimia, pembuatan kertas, pembangkit listrik, pengendalian minyak, dll. Pengendalian proses lebih mengutamakan otomasi sehingga hanya memerlukan sedikit personel untuk menjalankan proses yang kompleks.
Contoh Pengendalian Proses Teknik Kimia
Sistem pengaturan temperatur untuk ruangan supaya temperatur ruangan tetap terjaga, misal pada suhu 20 °C. Di khasus ini, temeratur disebut sebagai variabel kendali. Dan selain itu, dikarenakan temperatyr diukur oleh suatu termoeter dan dipakai sebagai penentu kerja kendali, temperatur juga adalah variabel input. Temperatur yang diharapkan (20 °C) merupakan setpoint. Kondisi dari pendingin (misalnya sebuah salju keluarkan udara yang dingin) dinamakan variabel termanipulasi sebab merupakan variabel yang terkena aksi pengendalian.
Sebuah alat pengenadalian yang biasa dipakai ialah programmable Logic Controller (PLC). Alat tersebut dipakai agar dapat membaca input analog ataupun digital, melaksanakan serangakaian program logika, serta menghasilkan serangkaian output alanog ataupun digital. Di sebuah khasus sistem pengaturan temperatur, temperatur ruangan menjadi input bagi PLC.
Sebuah pernyataan logis akan membandingkan setpoint dengan masukan nilai temepratur serta memilih apakah perlu dilakukan pengurangan atau penambahan pendingin agar dapat menjaga temperatur tetap konstan.
Output dari PLC akan memperkecil atau memperbesar aliran keluaran udara pendingin tergantung pada kebutuhannya. Bagi sebuah sistem pengendali yang begitu komleks, perlu dipakai sistem pengendali yang sangat kompleks dari pada PLC. Sebagai contoh sistem ini merupakan Disributed Control System (DCS) atau sistem SCADA.
Tipe-tipe proses dalam pengendalian proses
Dalam praktiknya, sistem pengendalian proses di karakteristikkan dalam bentuk, yaitu:
-
Diskrit
Ada pada aplikasi pengemasan serta manufaktur. Pemasangan dengan bantuan sebuah robot, seperti yang biasa dipakai pada produksi oetomotif, bisa dikarakteristikan sebagai pengendali proses disktir. Sebagian besar proses manufaktur diskrit melibatkan produksi bagaian produk dengan secara diskrit, seperti pembentukan sebuah logam.
-
Partaian
Ada beberapa aplikasi memerlukan digabungkannya bahan-bahan baku spesifik dengan cara tertentu dengan jangka waktu tertntu agar papat menghasilkan produk samping atau produk akhir. Sebagai contoh pada sebuah produksi makanan dan obat. Proses pertanian umumnya dilakukan untuk dapat memperoduksi produk dengan volume rendah hingga sedang.
-
Kontinu
Terkadang proses produksi berjalan dengan terus menerus tanpa terhenti. Pengendalian temperatur air pada jaket pemanas secara terus menerus merupakan sebuah contoh pengendalian proses secara kontinu. Contohnya adalah produksi bahan bakar dengan kapasitas yang besar.
Rancangan Pengendalian Proses Kimia
Suatu proses terdiri dari beberapa input dan output, yang dapat didefinisikan dan diklasifikasikan seperti berikut ini.
INPUT merupakan masukan dari sekeliling terhadap proses kimia.
- Variabel yang dapat dimanipulasi (diubah) : apabila harganya dapat diatur secara bebas oleh operator ataupun sistem pengendali
- Variabel gangguan : apabila harganya bukan berasal dari pengaturan operator atau sistem pengendali
OUTUPUT atau keluaran merupakan efek dari proses kimia terhadap sekelilingnya.
- Variabel output terukur : apabila harganya didapat dengan mengukur langsung
- Variabel outuput tak terukur : apabila harganya tidak dapat diukur secara langsung
Prinsip Pengendalian
Pengendalian Proses melibatkan pada keadaan memperhatikan atau mengukur paramater kemudian membandingkannya dengan harga yang diinginkan dan melakukan tindakan agar parameter tersebut sama atau mendekati harga yang diinginkan.
Harga pengukuran merupakan harga variabel proses yang berubah-ubah selama proses berlangsung, harga pengukuran disebut juga dengan control point, sedangkan harga yang diinginkan merupakan harga variabel proses yang telah ditetapkan pada awal proses dan disebut dengan set-point.
Perbandingan antara harga control point dengan harga set point dilakukan oleh controller dalam bentuk evaluasi yang menghasilkan eror ( selisih antara control point dengan set point ) yang kemudian disesuaikan dengan mode pengendalian yang ditetapkan. Maka controller akan memberikan output kepada elemen kontrol terakhir (final control element) yang akan bergerak mengubah variabel yang dimanipulasi agar proses berubah dan menghasilkan harga control point yang sama atau mendekati harga set point.
Terminologi Penting dalam Pengendalian Proses
-
Proses Lag
Keterlambatan proses. Contohnya, untuk air panas dengan suhu 50oC yang ingin diubah menjadi 80oC. Dengan pengendali yang baik makan elemen konrtol akhir langsung memanaskan air, namun tetap diperlukan untuk menaikkan temperatur dari 50C menjadi 80C. Walaupn sensor temperatur dan controller bereaksi dengan cepat, proses tersebut tetap membutuhkan waktu unutk mempengaruhi pengendaliaan terhadap set-point yang diinginkan.
-
Regulasi Diri
Kemampuan suatu sistem atau proses untuk stabil pada harga baru setelah terjadi perubahan (gangguan pada proses) tanpa adanya pengatuaran ataupun pengendalian sistem atau proses.
-
Control lag.
Keterlambatan waktu respon controller untuk memberikan input pada elemen kontrol akhir.
-
Dead Band
Dead band atau pita mati merupakan daerah dimana controller tidak memberikan harga keluaran. Dead band sama dengan netral zone
-
Dead Time
Waktu dimana controller tidak memberikan harga keluaran.
-
Error
Kesalahan dari variabel yang dikendalikan. Perbedaan harga control point terhadap set point.
Pengendalian Proses Kimia
-
Pabrik Kimia (Chemical Plant)
Pabrik Kimia terdiri dari susunan unit proses seperti reaktor, Heat Exchanger, Pompa, Kompresor, Kolom Distilasi, Absorber, Evaporator, Tanki, dan lain-lain yang terintegrasi dalam satu sistem.
Masing-masing unit proses mempunyai spesifikasi yang spesifik, misalnya: Pompa digunakan untuk mentransfer fluida berupa cairan atau pasta, Kompresor untuk mentransfer fluida berupa gas dan menaikkan tekanan gas, Reaktor merupakan peralatan untuk mereaksikan reaktan menjadi produk, heat exchanger adalah peralatan untuk penukaran panas dari dua fluida yang berbeda dengan suhu yang berbeda dan kolom distilasi digunakan untuk memisahkan komponen-komponen dalam suatu campuran berdasarkan perbedaan titik didih atau volatilitas.
Tujuan Pabrik Kimia
Penggunaan pabrik kimia bertujuan untuk mengubah bahan baku (input feedstock) menjadi produk berharga dengan menggunakan energi. Utilitas berupa air, listrik, udara digunakan dalam pabrik kimia. Konversi amonia dari N2 dan H2 dan pembuatan Urea dari Amonia dan CO2 merupakan contoh pengubahan bahan baku menjadi produk. Produk yang dihasilkan harus memiliki nilai yang lebih ekonomis dari bahan baku.
Produk yang dihasilkan berupa produk utama dan produk samping. Perancangan pabrik kimia diawali dengan perhitungan neraca massa dan energi dan dilanjutkan dengan perhitungan spesifikasi peralatan, utilitas, dan kelayakan ekonomi.
Baca Juga : Objek Studi Geografi Beserta Penjelasannya
Persyaratan Pengoperasian Pabrik Kimia
- Aman (safety) bagi pekerja pabrik dan lingkungan serta untuk pengembangan ekonomis, sehingga Tekanan, P, Temperatur, T, dan konsentrasi senyawa kimia harus dikendalikan.
- Spesifikasi produk dihasilkan oleh pabrik kimia, misalnya produksi 2 juta lb etilen/hari dengan kemurnian 99,5% dan produksi Asam Sulfat dengan kapasitas 10.000 ton/tahun dengan kemurnian 98 %.
- Regulasi lingkungan terhadap kondisi operasi dan effluen seperti SO2 dan NOx memenuhi Baku Mutu Lingkungan.
- Konstrain Operasi Peralatan seperti pompa harus mempertahankan Net Positive Suction head, kolom distilasi tidak boleh banjir dan temperatur reaktor tidak melebihi batasan yang dapat merusak katalis. Rentang temperatur yang diperbolehkan digunakan sebagai kondisi operasi didalam reaktor katalitik dan konstrain level pada separator minyak dan air.
Pabrik dioperasikan secara ekonomis. Kondisi operasi di kendalikan pada optimum level dengan biaya minim dan keuntungan maksimum
Demikianlah artikel mengenai Pengendalian Proses Teknik Kimia : Pengertian, Contoh, Tipe, Rancangan, Prinsip, Terminologi, Pengendalian, Tujuan, Persyaratan, semoga artikel ini bermanfaat bagi anda semuanya.