BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Pengoperasian suatu pabrik kimia harus memenuhi beberapa persyaratan yang ditetapkan dalam perancangannya. Persyaratan tersebut meliputi keselamatan,
spesifikasi produk, peraturan mengenai lingkungan hidup, kendala operasional, dan faktor ekonomi. Pemenuhan persyaratan tersebut berhadapan dengan keadaan
lingkungan yang berubah-ubah, yang dapat mempengaruhi jalannya proses atau yang disebut disturbance gangguan Stephanopoulus, 1984. Adanya gangguan tersebut
menuntut penting dilakukannya pemantauan secara terus-menerus maupun pengendalian terhadap jalannya operasi suatu pabrik kimia untuk menjamin
tercapainya tujuan operasional pabrik. Pengendalian atau pemantauan tersebut dilaksanakan melalui penggunaan peralatan dan engineer sebagai operator terhadap
peralatan tersebut sehingga kedua unsur ini membentuk satu sistem kendali terhadap pabrik.
Instrumentasi adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan.
Adanya alat kontrol controller maka dapat diketahui dan dikorelasikan segala kesalahan ataupun penyimpangan error proses yang mungkin terjadi Fungsi
instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk indicator, pencatat recorder, dan pemberi tanda bahaya alarm. Instrumentasi bekerja dengan tenaga mekanik
atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Secara umum, kerja dari alat-alat instrumentasi dapat dibagi atas dua bagian yaitu
operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan itu
sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah alat- alat itu dipasang pada peralatan proses manual control atau disatukan dalam suatu
ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan automatic control Timmerhaus, 2004.
Universitas Sumatera Utara
Variabel-variabel proses yang biasanya dikontroldiukur oleh instrumen adalah Considine, 1985:
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH,
humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya.
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari : Elemen Perasa sensing Primary Element
Elemen yang merasakan menunjukkan adanya perubahan dari harga variabel yang diukur.
Elemen pengukur measuring element Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan
temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. elemen yang menerima output dari elemen primer dan melakukan pengukuran, dalam hal ini termasuk
alat-alat penunjuk indicator maupun alat pencatat recorder.. 3. Elemen pengontrol controlling element
Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point nilai yang
diinginkan. Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi.
4. Elemen pengontrol akhir final control element Elemen ini merupakan elemen yang mengadakan perubahan nilai dari variabel
yang dirasakan oleh elemen perasa dan diukur oleh elemen pengukur, dengan mengatur sumber tenaga sesuai dengan perubahan yang terjadi, dimana tenaga
tersebut dapat berupa tenaga mekanis ataupun elektrik. .
Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan
mengatur instrumen pada kondisi tertentu set point, bila terjadi penyimpangan error pada variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk
mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai pengatur controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang
Universitas Sumatera Utara
mencatat perubahan-perubahan pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen
ini bekerja sebagai pencatat recorder atau penunjuk indicator. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah
Timmerhaus, 2004: 1.
Range yang diperlukan untuk pengukuran 2.
Level instrumentasi 3.
Ketelitian yang dibutuhkan 4.
Bahan konstruksinya 5.
Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
Alat-alat kontrol yang biasa dipakai pada peralatan proses antara lain : 1.
Temperature Controller TC Adalah alatinstrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur
sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkandikeluarkan dari dalam suatu
proses yang sedang bekerja. Prinsip kerja:
Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada
set point. 2.
Pressure Controller PC Adalah alatinstrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau
pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uapgas
yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi. Prinsip kerja:
Pressure control PC akibat tekanan uap keluar akan membukamenutup diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur
dan mendeteksi tekanan pada set point.’
Universitas Sumatera Utara
3. Flow Controller FC
Adalah alatinstrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran
fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur output dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.
Prinsip kerja: Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan
discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaantutupan valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran
pada set point. 4.
Level Controller LC Adalah alatinstrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian level cairan
dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan
mengatur rate cairan masuk atau keluar proses. Prinsip kerja :
Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan
pada set point. Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah:
Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan
Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah
Sistem kerja lebih efisien
Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat
Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain :
1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu
aliran. 2.
Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali.
3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening
position 70 .
Universitas Sumatera Utara
4. Dilakukan pemasangan check valve pada pompa dengan tujuan untuk
menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line. Pemasangan
check valve diletakkan setelah pompa. 5.
Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran.
6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan
untuk mempermudah pada saat maintenance
.
LI PIC
FC
TIC LI
PIR
LII TIC
TIC
C-110 PICR
PICR
PICR TIR
TIR E-213
FI LIC
TIC
FI LI
FIC TI
Gambar 6.1 Instrumentasi pada Peralatan
Universitas Sumatera Utara
Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Blanded C12-C14 dan Asam Oleat dari Fraksinasi Palm Kernel Oil PKO
No Nama alat
Jenis instrumen
Kegunaan
1 Tangki cairan dan
tangki intermediate LI
Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki
2 Kolom Hidrolisa
PICR Mengontrol dan merecord tekanan dalam kolom
secara langsung dari ruang kontrol TIC
Mengontrol dan menunjukkan temperatur dalam kolom
LII Menunjukkan level cairan interface
3 Flash Tank
LI Menunjukkan laju alir cairan dalam pipa
4 Kolom fraksinasi
TIR Menunjukkan temperatur dalam kolom fraksinasi
secara langsung di ruang kontrol TIC
Mengontrol dan menunjukkan temperatur dalam kolom
LIC Mengontrol dan menunjukkan level cairan keluaran
kolom fraksinasi PICR
Mengontrol dan merecord tekanan dalam kolom fraksinasi di ruang control
5 Dryer
PIR Menunjukkan dan mengontrol tekanan dalam kolom
LI Menunjukkan tinggi cairan dalam kolom
6 Akumulator
FIC Mengontrol tinggi cairan dalam tangki
TI Menunjukkan temperatur dalam tangki
LI Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki
7 Heater, kondensor,
dan cooler TIC
Mengontrol dan emnunjukkan temperatur dalam alat
8 Pompa
FC Mengontrol laju alir cairan dalam pipa
PIC Menunjukkan dan mengontrol tekanan dalam kolom
Universitas Sumatera Utara
1. Tangki cairan
LI
Gambar 6.1 Instrumentasi Tangki Cairan Instrumentasi pada tangki cairan mencakup level indicator LI yang
berfungsi untuk menunjukkan tinggi cairan didalam tangki.
2. Kolom Hidrolisa
LII TIC
TIC
C-110 PICR
Gambar 6.2 Instrumentasi Kolom Hidrolisa Kolom berfungsi sebagai alat tempat berlangsungnya reaksi antara bahan-
bahan yang digunakan. Dalam pabrik ini, kolom ini berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi hidrolisa antara trigliserida dan air yang menghasilkan produk
utama asam lemak. Instrumentasi pada kolom ini mencakup Pressure Indicator Controller Record PICR yang berfungsi untuk menunjukkan sekaligus mengontrol
tekanan dalam kolom dari ruang kontrol,dan Temperature Indicator Controller TIC untuk menunjukkan dan mengontrol temperatur dalam kolom. Selain itu, kolom ini
dilengkapi oleh Level Indicator Interface LII , yang berfungsi untuk menunjukkan level cairan interface dalam tangki.
Universitas Sumatera Utara
3. Flash Tank
LI
Gambar 6.3 Instrumentasi pada Flash Tank
Kolom berfungsi sebagai alat tempat berlangsungnya penguapan air atau penghilangan kadar air. Dalam pabrik ini, kolom ini berfungsi sebagai tempat
menguapkan air yang tersisa pada asam lemak. Instrumentasi pada kolom ini mencakup Level Indicator LI yang berfungsi untuk meunjukkan tinggi cairan
dalam kolom.
4. Dryer
LI
PIR
Gambar 6.4 Instrumentasi Dryer
Kolom ini berfungsi sebagai alat untuk mengeringkan. Dalam pabrik ini, kolom ini berfungsi sebagai menghilangkan air dengan mengeringkannya.
Instrumetasi pada kolom ini mencakup Level Indicator LI untuk menunjukkan level cairan dalam kolom dan Pressure Indicator Controller PIR untuk menunjukkan
sekaligus mengontrol tekanan dalam kolom dryer
Universitas Sumatera Utara
. 5.
Kolom Fraksinasi
PICR
PICR TIR
TIR E-213
FI LIC
TIC FI
Gambar 6.5 Instrumentasi Kolom Fraksinasi Instrumentasi pada kolom fraksinasi mencakup Pressure Indicator Controller
Record PICR dan Temperature Indicator Record TIR. Temperature Indicator Record TIR berfungsi untuk menunjukkan dan mencatat temperatur dalam kolom
fraksinasi dimana pengontrolan temperaturnya dilakukan pada reboiler dan kondensor. Pressure Indicator Controller Record PICR berfungsi untuk
mengontrol tekanan dalam kolom fraksinasi dengan mengatur bukaan katup uap keluar dari kolom fraksinasi secara otomatis di ruang kontrol. Selain itu, kolom ini
dilengkapi Temperatur Indicator Controller TIC untuk mengatur temperatur cairan keluaran reboiler dan Level Indicator Controller LIC yang berfungsi sebagai
pengatur cairan keluaran kolom fraksinasi.
6. Akumulator
LI FIC
Gambar 6.6 Instrumentasi pada Akumulator
Universitas Sumatera Utara
Instrumentasi pada Akumulator mencakup Level Indicator LC , Temperatur Indicator TI dan Flow Indicator Controller FIC. Level Indicator
LC untuk mengatur ketinggian level fluida yang berada dalam tangki akumulator. Flow Indicator Controller FIC untuk mengatur laju alir cairan fluida yang masuk
ke kolom. Temperatur Indicator TI berfungsi untuk menunjukkan menampilkan temperatur tangki ini.
7. Heater, Kondensor, Reboiler, dan Cooler
TIC
Gambar 6.7 Instrumentasi Heat Exchanger Instrumentasi pada Heater mengunakan Temperature Controller TC yang
berfungsi untuk mengatur temperatur bahan keluaran Heater dengan mengatur bukaan valve steam yang dialirkan. Jika temperatur di bawah kondisi yang
diharapkan set point, maka valve akan terbuka lebih besar dan jika temperatur di atas kondisi yang diharapkan maka valve akan terbuka lebih kecil.
8. Pompa
PIC FC
Variabel yang dikontrol pada Pompa adalah laju aliran. Untuk mengetahui laju aliran pada Pompa dipasang pengendali aliran atau Flow Controller FC. Jika
laju aliran Pompa lebih besar dari yang diinginkan, maka secara otomatis valve keluaran control valve akan menutup atau memperkecil pembukaan valve.
Demikian pula jika laju aliran Pompa lebih kecil dari yang diinginkan, maka secara otomatis valve keluaran Pompa akan memperbesar pembukaan valve. Selain itu pada
Gambar 6.8 Instrumentasi Pompa
Universitas Sumatera Utara
pompa dipasang Pressure Indicator Controller PIC untuk mengontrol dan menjaga tekanan dalam pompa.
6.2 Keselamatan Kerja