1

BAB I PENDAHULUAN

Pada Bab berikut ini akan dijabarkan mengenai latar belakang, permasalahan, pendekatan masalah yang diambil, tujuan dan manfaat yang akan dicapai, metodologi yang harus dilampaui, beserta sistematika laporan dari penelitian Tugas Akhir ini.

1.1 Latar Belakang

Miniplant merupakan suatu rangkaian sistem simulasi prototype pengendalian proses yang digunakan untuk aktifitas pembelajaran. Dengan miniplant pengendalian proses nantinya dapat dikembangkan salah satunya adalah diintegrasikan dengan sebuah unit pengendali seperti : PLC (Progammable Logic Control) serta dengan sistem pengendali terdistribusi, DCS (Distributed Control System). Untuk itu, dibutuhkan prototipe miniplant pengendalian proses yang nantinya dapat diintegrasikan dengan DCS (Distributed Control System).

Adapun miniplant yang akan dirancang adalah simulator pengendalian proses dengan fluida kerja berupa air (water), dimana pada sistem tersebut terdiri dari 2 tangki, yaitu satu unit tangki horizontal yang berfungsi sebagai penampung air (storage) yang akan menyalurkan fluida ke tangki berikutnya berupa tangki vertikal. Pada tangki vertikal dilengkapi dengan elemen pemanas (heater) yang berfungsi untuk menaikkan temperatur fluida sehingga debit air yang masuk merupakan variabel yang harus dimanipulasi agar tetap terjaga temperatur dan levelnya.

Untuk mencegah terjadinya kenaikkan suhu yang berlebih (overheating) yang dapat mempengaruhi kenaikan tekanan, maka diperlukan suatu device yang berfungsi untuk mengendalikan tekanan dengan cara membuang tekanan tersebut ke udara pada saat terjadi overpressure didalam tangki. Pressure Relief Valve

2

(PRV) merupakan alat pengaman yang bekerja pada saat tekanan didalam tangki mengalami kenaikan dengan aksi membuka katup disaat terjadi overpressure dan akan menutup kembali saat tekanan stabil. Namun, untuk mengetahui perfomansi kerja dari Pressure Relief Valve (PRV) agar sesuai dengan kebutuhan proses, perlu dilakukan suatu perancangan simulator PRV kemudian mensimulasikan rancangan tersebut kedalam suatu software.

Adapun software yang digunakan dalam perancangan ini adalah software labVIEW, dimana pada software ini dilengkapi juga perangkat DAQ (Data Aquicition) dan Interface Card yang berfungsi untuk mengakuisisi data proses dengan memberikan gangguan dari luar berupa perubahan input proses (laju aliran air) agar dapat diketahui respon kerja dari PRV pada saat proses di tangki vertikal dalam kondisi over limit.

1.2 Permasalahan

Berdasarkan latar belakang diatas, adapun permasalahan yang terjadi pada penelitian tugas akhir ini antara lain adalah sebagai berikut: Bagaimana merancang sebuah tangki vertikal dengan dimensi

dan ukuran yang tepat. Bagaimana menentukan model matematis proses di tangki

vertikal. Bagaimana merancang Pressure Relief Valve (PRV) sesuai

dengan kebutuhan proses di tangki vertikal. Bagaimana membuat simulator hasil rancangan yang

kemudian disimulasikan dengan software labVIEW yang dilengkapi perangkat DAQ (Data Aquicition) dan interface card agar dapat memberikan gangguan (sinyal masukan) dari luar PC.

3

1.3 Batasan Masalah

Untuk memfokuskan penyelesaian masalah pada penelitian Tugas Akhir ini diperlukan beberapa batasan masalah. Adapun batasan masalahnya adalah sebagai berikut : Jenis safety valve yang digunakan dalam perancangan adalah

Spring-loaded Pressure Relief Valve(PRV). Desain dari PRV berdasarkan dari kebutuhan proses yang

terjadi pada tangki vertikal dengan mengikuti standard (American Petroleum Institute ) API 520 part.I tentang ukuran dan penggunaan serta ditinjau dari segi flow process..

Plant yang digunakan merupakan miniplant yang dirancang sesuai dengan kebutuhan proses.

Pemodelan disimulasikan dengan mempergunakan software LabVIEW 8.2.1 yang terintegrasi dengan perangkat DAQ (Data Aquicition) dan interface card untuk memberikan gangguan sinyal masukan dari luar.

1.4 Tujuan dan Manfaat Tugas Akhir

Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk melakukan perancangan pressure relief valve (PRV) pada simulator proses di tangki vertikal dengan menggunakan software labVIEW. Dengan mengetahui hasil simulasi, maka akan dijadikan dasar dalam perancangan miniplant mix water circulation yang terintegrasi dengan Distributed Control System (DCS).

Manfaat dari penelitian tugas akhir ini adalah adanya rancangan pressure relief valve pada simulator pengendalian temperatur di tangki vertikal yang berfungsi untuk mengestimasi variabel tekanan dan temperatur yang dihasilkan oleh elemen pemanas (heater) agar dapat diketahui laju tekanan uap minimum untuk membuat pressure safety valve dapat bekerja.

4

1.5 Metodologi Penelitian

Untuk mencapai tujuan yang telah ditetapkan, maka diperlukanlah metodologi yang memuat tahapan-tahapan dalam menyelesaikan Tugas Akhir. Adapun rincian metodologi yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: Studi literatur terhadap materi yang terkait dengan

pelaksanaan tugas akhir yang akan dilakukan, mengenai: Pemahaman mengenai karakteristik tekanan pada tanki

vertikal. Pemahaman mengenai kesetimbangan energi di tangki

vertikal. Pemahaman mengenai desain tanki vertikal. Pemahaman mengenai desain dari pressure relief valve. Pemahaman mengenai pemrograman pada software

LabVIEW. Pemahaman mengenai interface card dan DAQ.

Identifikasi dan pemodelan matematis dari simulator proses, adapun langkah-langkah dalam menentukannya adalah sebagai berikut : Menentukan dimensi dari vertical tank. Menentukan pemodelan matematis dinamika proses di tangki

vertikal. Identifikasi variabel tekanan (P) dan laju aliran (v) pada tangki

vertikal dengan menggunakan persamaan kesetimbangan energi. Menentukan Maximum Allowable Working Pressure (MAWP)

pada PRV. Menentukan Pressure critical flow ratio (cf) dari fluida. Menentukan cracking pressure (Pc) pada PRV. Menentukan capacity correction factor (Kb) Menentukan besarnya specific heat ratio (C). Menentukan luas permukaan minimum efektivitas debit area

nozzle (A) di PRV. Menentukan jenis orifice di PRV.

5

Pembuatan interface antara simulator yang telah dibuat dengan DAQ dan Interface Card: Pengecekan kondisi DAQ dan interface card yang akan

digunakan. Penggabungan program simulator yang telah dibuat

dengan DAQ dan interface card. Pembuatan rangkaian adaptor 10 VDC yang disambungkan

dengan potensiometer untuk difungsikan sebagai sensor dalam proses simulasi bioreaktor anareob.

Eksperimen simulasi anaerob digestion dengan simulator yang telah dibuat dalam LabVIEW dan dikoneksikan dengan sumber sinyal yang telah dibuat.

Penyusunan laporan Tugas Akhir .

1.6 Sistematika Laporan

Laporan penelitian Tugas Akhir ini akan disusun secara sistematis dibagi dalam beberapa bab, dengan perincian sebagai berikut: BAB I Pendahuluan Bab ini berisikan penjelasan latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian dan sistematika laporan. BAB II Tinjauan Pustaka Bab ini berisikan tentang teori-teori penunjang penelitian antara lain teori tentang Pressure Relief Valve, Tangki vertikal, Kesetimbangan proses di tangki vertikal. BAB III Metodologi Penelitian Dalam bab ini akan dijelaskan mengenai detail step- step yang harus dilalui untuk mencapai tujuan dan simpulan akhir dari penelitian. Produk akhir dari tahap ini adalah perhitungan dan model yang siap untuk disimulasikan dan dianalisa.

6

BAB IV Pengujian dan Analisa Hasil Simulasi Bab ini merupakan tindak lanjut dari Bab III, dimana dari simulasi yang didapatkan baik berupa grafik maupun tabulasi, dilakukanlah analisa- analisa serta pembahasan yang berorientasi pada tujuan penelitian yang telah ditetapkan. BAB V Kesimpulan dan Saran Bab ini berisi tentang kesimpulan pokok dari seluruh rangakain penelitian yang telah dilakukan dan saran yang dapat dijadikan sebagai pengembangan penelitian selanjutnya.