Alat Instrumentasi

ALAT INSTRUMENTASI

1.1. Latar Belakang

      Dalam bidang industri, pengetahuan dasar instrumentasi sangat penting terutama untuk proses pengukuran dan pengendalian / kontrol. Di dalam suatu industri kimia, misalnya, bermacam-macam reaksi kimia harus diukur dan dikendalikan baik suhu, volume campuran bahan, tekanan, derajad keasaman, dan lain-lainnya. Sementara pada industri baja dan logam, suhu yang tinggi harus diukur secara tepat dengan menggunakan alat pengukur elektronik untuk bisa mengendalikan pengepresan logam pada ketebalan yang diinginkan. Pada umumnya, peralatan pengukuran atau alat pengukur secara elektronik ini merupakan bagian dasar instrumentasi yang dipakai pada hampir semua bidang industri. 

      Setiap alat yang digunakan dan dioperasikan dalam sebuah pabrik dilengkapi dengan instrumen untuk mengukur parameterparameter tertentu sesuai kondisi operasi yang harus selalu dipantau setiap saat. Instrumen yang dimaksud terdiri dari dua macam yaitu instrumen lokal dan instrumen panel. Skala ukur yang terbaca dalam instrumen lokal merupakan kontrol terhadap skala ukur instrumen panel. Instrumentasi merupakan salah satu ilmu teknik yang makin terasa keperluannya dalam kehidupan sehari-hari untuk mendapatkan nilai pengukuran yang lebih akurat.Untuk mendasari pengetahuan yang diperlukan dalam kegiatan mengukur maka di bawah ini dibahas terlebih dahulu tentang satuan dan standardnya serta konsep angka penting dan galat.

1.2. Rumusan masalah

1.      Apa definisi dari Instrumentasi ?

2.      Apa fungsi dari instrumentasi ?

3.      Apa saja jenis-jenis alat instrumentasi ?

1.3.Tujuan penulisan

1.      Memahami dan mengerti definisi dari instrumentasi

2.      Memahami dan menambah wawasan penulis

3.      Memenuhi tugas mata kuliah Alat Industri Kimia

4.      Memahami cara kerja dari berbgai macam alat instrumen

Definisi Instrumen (Instrument) :

Instrumentasi adalah seperangkat instrument – instrument yang digunakan untuk mengontrol, memanipulasi, mengukur, menunjukan atau menghitung nilai suatu variabel proses. Kemampuan indera manusia untuk melakukan pengamatan sangat terbatas, sedangkan hampir semua industri perminyakan, proses pengolahannya melalui jalur yang tertutup. Artinya media / bahan yang diolah tidak dapat dilihat atau diukur secara langsung. Maka dalam hal ini diperlukan instrumentasi yang dapat melakukan fungsi melihat, mengukur, dan mengendalikan variabel – variabel proses seperti suhu, tekanan, jumlah aliran, level, PH, viskositas dan sebagainya. Fungsi instrumentasi secara umum dapat digolongkan menjadi empat yaitu

1.      Indicating Instrument

Instrumen jenis ini memberikan indikasi yang dapat langsung dibaca oleh manusia sampai pada batas ketelitian tertentu. Indikasi dapat berupa jarum-penunjuk, angka skala atau tampilan angka (digital).

Gambar 2.1. Instrumen Penunjuk

2.     Recording Instrument

Biasanya dilengkapi dengan kertas dan pena – untuk mencatat nilai ukur atau besaran lain berdasarkan waktu pengukuran. Pada jenis terbaru, instrumen ini dilengkapi dengan memori untuk menyimpan data. Isi memori dapat dipindahkan ke komputer untuk dianalisa atau dicetak.

Contoh: Chart recorder  Gambar 2.1. Hasil  recording instrument

Gambar 2.2. Chart recorder

3.    Signaling Instrument

Instrumen jenis ini memberi sinyal jika ada penyimpangan dari batas yang ditentukan. Sinyal dapat berupa indikasi lampu, alarm atau optik. Contoh: Level switch pada Solar Daily Tank

Gambar 2.3. Signaling intrument

4.    Transmitter

Instrumen jenis ini mengirimkan sinyal menuju intrumen penerima.  Sinyal yang  dikirim umumnya berupa sinyal listrik (tegangan atau arus), tetapi ada juga yang berupa pneumatik (tekanan udara).

Jenis-jenis alat instrumentasi :

Instrumentasi adalah suatu sistem dalam kegiatan industri yang berfungsi sebagai alat pengukuran, pengendali serta proteksi sehingga proses produksi dapat berjalan sesuai dengan ketentuan yang telah ditetapkan. Ada beberapa macam Instrument di dalam  plant proses dan industri, antara lain :

-       Alat ukur Sebagai Sensor / Tranduser : Perangkat yang digunakan untuk merasakan besaran  proses yang akan diukur dan mengubahnya dari suatu besaran ( misal : temperatur ) ke bentuk besaran  lainnya ( misal : besaran listrik )

-       Instrument pengendali (Controller) : adalah alat yang digunakan untuk melakukan perhitungan-perhitungan pengontrol berdasarkan perbandingan sinyal umpan balik (process variable)  dan sinyal referens (set point).

Gambar 2.4. Instrument pengendali (Controller)  

-       Control Valve (Elemen kontrol akhir) : Perangkat yang digunakan untuk melakukan aksi pengontrol berdasarkan sinyal control.

Gambar 2.5. Planged angle-style control valve body

Sistem pengendalian proses di industri umumnya dilakukan secara otomatis dengan struktur closed loop atau sering disebut skema sistem kontrol tertutup. Sistem instrumentasi yang digunakan terdiri atas beberapa unit komponen dasar antara lain: alat ukur/transducer  yang  berfungsi  menghasilkan  informasi  tentang  besaran  yang diukur lalu di kirim ke  transmitter  yang  memproses  informasi  atau  sinyal  yang  dihasilkan  oleh sensor/transducer  agar  sinyal  tersebut  dapat  ditransmisikan menuju ke controller  yang berfungsi membandingkan  sinyal pengukuran  dengan nilai besaran  yang diinginkan atau set point dan menghasilkan sinyal komando berdasarkan  strategi  kontrol  tertentu lalu menuju ke aktuator atau kontrol valve  yang  berfungsi  mengubah  masukan  proses  sesuai  dengan  sinyal komando dari pengontrol atau operator.

Gambar 2.6. Sistem Control Tertutup

1.      Transduser (Alat Ukur)

Pada alat  ukur  (measuring device) yang berada pada sistem kontrol terdapat berbagai alat ukur yang biasa digunakan sesuai dengan kebutuhan pemakaian di industri seperti  aliran (flow), tekanan (pressure), level dan temperatur.

Gambar 2.7. Aliran (flow), Tekanan (pressure), level and temperature.

Pengukur Aliran (flow)

Yang dimaksud dengan aliran disini dapat kita bagi menjadi tiga macam yaitu :

-    Kecepatan fluida mengalir (m/detik).

-    Debit ( jumlah volume fluida yang mengalir persatuan waktu (liter per detik, dll).

-    Jumlah volume fluida yang mengalir untuk selang waktu tertentu (liter, gallon, dll).

Ditinjau dari sinyal inputnya, alat pengukur aliran bisa dibagi menjadi 2 jenis yaitu mekanik dan listrik. Pada jenis mekanik, metode yang paling umum digunakan adalah dengan memasang penghalang pada pipa aliran sehinnga diperoleh efek sekunder, seperti tekanan pada plat orifice. Sementara itu jenis listrik menggunakan prinsip perubahan tahanan listrk dsb. Beberapa jenis alat ukur aliran yang sering digunakan dalam industri adalah :

Tabung Venturi.

Untuk memperoleh hubungan antara perbedaan tekanan dengan besar laju aliran fluida pada alat ini, dimana digambarkan suatu aliran yang melalui suatu pipa dengan luas penampang yang berbeda. Misalnya kecepatan, luas penampang, dan tekanan pada bagian input (upstream) masing-masing V1, A1 dan P1 serta V2, A2, dan P2  pada bagian output (downstream). Maka berdasarkan prinsip kontinuitas, dimana jumlah fluida yang masuk sama dengan jumlah fluida yng keluar, dapat kita tuliskan bahwa :  V1.A1 = V2.A2

Dengan menganggap bahwa kecepatan fluida diseluruh penampang sama, kita dapat terapkan persamaan Bernoulli Yaitu : Q = A2 / ρ                          

Dimana : Q   = laju aliran                                                                                                               

        A2  =  luas penampang ( bila A2 < A1 )

                                                              Gambar 2.8. Tabung Venturi

Kelebihan yang dimiliki oleh tabung venturi ini diantaranya adalah :                                              

-       Dapat digunakan untuk cairan yang mengandung endapan.                                            

-       Dapat digunakan untuk laju aliran yang tinggi.                                                                

-       Lebih teliti sampai daerah ukur yang lebar dibanding dengan orifice atau nozel.

Adapun kelemahannya antara lain :                                                                                      

-       Jarang terdapat tabung venturi dengan ukuran yang kecil ( kurang dari 15 cm)     

-       Harganya mahal.