Modul ini membahas sistem instrumentasi untuk operator pengendali pabrik, mencakup drawing dan sistem udara instrument, sistem pengukuran variabel proses seperti tekanan dan temperatur, control valve, sistem pengendalian proses, dan metode tuning controller. Tujuannya adalah meningkatkan pemahaman operator tentang alat ukur dan sistem kontrol yang digunakan dalam proses produksi.

1. Kt rev 3
MODUL I-02 1
BAB I.
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Pengontrolan dapat diartikan sebagai pengaturan atau
pengendalian. Pengontrolan dalam proses produksi didefinisikan
sebagai upaya pengaturan untuk mempertahankan nilai atau output
yang diinginkan tetap terjaga dari pengaruh perubahan atau
deviasi yang ditimbulkan oleh proses itu sendiri.
Integrasi komponen kontrol dan measurement, berfungsi untuk
mendapatkan system control yang tepat. Dalam melakukan tuning
controller ada beberapa metode yang secara umum dapat dibagi
dua, yaitu: open loop dan closed loop tuning. Pada cascade
control, bagian sekunder di tuning terlebih dahulu diikuti bagian
primer.
Pengaturan yang presisi dari level, pressure, temperature, dan
flow adalah unsur penting dalam aplikasi proses. Perubahan kecil
pada control dan pengukuran, akan membawa dampak yang besar
pada proses produksi.
1.2. TUJUAN
Penyusunan Modul ini bertujuan untuk :
· Menjelaskan prinsip pengukuran variable proses
· Menjelaskan prinsip control valve
· Menjelaskan prinsip pengendalian dan teknik pengendalian
yang aman terhadap kondisi proses.
· Menjelaskan elemen di dalam suatu loop pengendalian.

2. 2
· Menjelaskan macam-macam mode serta aksi controller.
· Menjelaskan variabel dan metode tuning controller
1.3. MANFAAT
Diklat teknis instrumentasi adalah bagian yang sangat penting
dalam kegiatan suatu proses untuk meningkatakan kompetensi
pekerja.
Dengan peralatan instrumentasi ini dapat mengetahui kondisi
varibel proses yang sedang berjalan, sehingga apabila terjadi
gangguan terhadap proses tersebut operator akan dapat segera
mengetahui dan mengambil tindakan perbaikan terhadap
gangguan tersebut, sehingga proses akan berjalan dengan aman
sesuai dengan yang diinginkan.
Buku ini disusun dengan harapan bermanfaat bagi semua pihak
yang berkepentingan dengan pengembangan bahan ajar.
1.4. RUANG LINGKUP
Buku ini akan dikhususkan pada pembahasan sistem instrumentasi
untuk operator pengendali plan yang mencakup :
· Drawing dan air instrument system
· Sistem pengukuran variable proses
· Control Valve
· Sistem pengendalian proses.
· Metode tuning

3. Kt rev 3
MODUL I-02 3
BAB II.
DRAWING AND AIR INSTRUMENT SYSTEM
2.1 Drawing
Untuk mengendalikan plan diperlukan gambar yang berisi tentang alur
proses, alat utama dan peralatan instrumen yang terpasang, sesuai standar
INSTRUMENT SOCIETY OF AMERICA atau disingkat ISA.
Yang membahas diantaranya mengenai Instrument Symbols and Identification.
Simbol-simbol instrumentasi terdiri dari :
1. Line instrument symbols.
2. Instrument function symbols.
a. Instrument Line Symbols
Instrument line symbols adalah merupakan simbol yang dipergunakan
untuk membedakan aliran sinyal instrument.
Simbol aliran sinyal instrument dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
FUNCTION SYMBOLS

4. 4
b. INSTRUMENT FUNCTION SYMBOLS
Simbol-simbol instrument dipergunakan untuk membedakan peralatan
instrument berdasarkan fungsinya,
Symbol yang dipakai untuk instrumentasi mengacu pada ANSI/ISA S.5
(Instrument loop diagram).
Sebagian besar fasilitas lapangan minyak dan gas memiliki informasi dan
dokumentasi dalam bentuk:
— Process Flow Diagram,
— Piping and Instrumentation Diagram (P&ID)
— Loop Diagram (Loop Sheets),Electrical Wiring Diagram
— Ladder logic diagram
Berikut ini contoh gambar Process Flow Diagram

5. Kt rev 3
MODUL I-02 5
Gambar 4.1. Process flow diagram (PFD)
Contoh PFD yang diperlihatkan, sangat penting karena memberikan informasi
tentang flowrate, temperature, dan pressure. Informasi ini sangat bermanfaat
ketika operator memutuskan untuk melakukan perubahan setting, dan

6. 6
pertimbangan lain mengenai process safety. PFD memberikan pemahaman
tentang kualitas produk dihasilkan oleh fasilitas tersebut.
c. Piping and Instrumentation Diagram (P&ID)
Piping and Instrumentation Diagram (P&ID) adalah gambar skematik utama
yang digunakan sebagai layout proses. Ini adalah drawing yang paling luas
penggunaannya dan menjadi basis dari drawing yang lain.
P&ID akan menampilkan:
— Semua equipment utama, piping, dan instrumentasi termasuk koneksi
pneumatic, electric, hydraulic, dan logical.
— Detail tentang instrumentasi, jenis valve, special equipment dan
spesifikasinya.
— Material konstruksi, ukuran pompa, juga ukuran head dan impeller
ditampilkan pada kolom di bagian bawah.
— Informasi tentang logical interlock dan catatan khusus (berupa baloon)
jika ada bagian yang di revisi atau pekerjaan in progress.
— Legend yang memberikan cara membaca symbol dalam P&ID
Data yang terdapat dalam P&ID sangat berguna bagi teknisi instrument untuk
mengetahui hubungan antara control system dan field equipment. Hubungan
ini dikenal sebagai process control. Sebagian besar industri minyak dan gas
sudah memakai simbol standard ISA (ISA S5.1 1984) dan beberapa simbol
juga di ambil dari ANSI dan API standard.

7. Kt rev 3
MODUL I-02 7

8. 8
d. Loop Diagram (LOOP SHEET)
Loop diagram menggambarkan diagram pensinyalan instrumentasi yang
dimulai dari proses lapangan sampai di control panel.
Loop diagram atau loop sheet adalah jenis dokumentasi yang paling sering
dipakai oleh teknisi instrument. Setiap diagram secara skematik mewakili
rangkaian lengkap hubungan pneumatic, electric, maupun logical. Informasi
tentang jenis sinyal, range, manufaktur, terminasi pada junction box,
marshaling cabinet, control system (DCS atau PLC), tag number, dll.
Untuk sinyal discrete, drawing ini juga memperlihatkan kondisi contact
(open atau closed) termasuk wiring dan fuse. Dibutuhkan pengetahuan
tentang dasar listrik dan terminasi agar memudahkan dalam memahami
drawing ini.
Berikut ini diberikan contoh loop diagram .

9. Kt rev 3
MODUL I-02 9

10. 10

11. Kt rev 3
MODUL I-02 11
.

12. 12
2.2 Sistem Udara Instrumen
Sistem udara instrument adalah suatu sistem yang menghasilkan udara
bertekanan dengan pemakaian dan aplikasinya dalam industri, biasanya terdiri
dari beberapa hal, sebagai berikut:
· Kompresor udara, Pengering dan penyaring udara
· Pipa distribusi dengan pressure sefety valve
· Stasiun penurun tekanan, Koneksi-koneksi instrumen lapangan
Gambar 1 dibawah ini. menunjukkan sistem pneumatik instrumen sederhana
Gambar 1: Sistem dan Ekuipmen Udara Instrumen

13. Kt rev 3
MODUL I-02 13
a. Kompresor Udara
Kapasitas kompresor ditentukan oleh keperluan aliran udara plan.
Pemakaian udara pada plan ditentukan oleh jumlah maksimum pemakaian
udara (kira-kira 0,02 m3/menit) untuk setiap devais dan adanya kebocoran.
Unit kompresor tersebut bisa berupa tipe reciprocating atau rotari, tunggal atau
multistage, dan biasanya digerakkan oleh motor listrik, turbin gas atau mesin
disel. Tipe kompresor akan didiskusikan pada bab akhir modul ini.
b. Tangki Penampung
Tangki penampung udara dirancang berdasar jumlah kapasitas
penyimpanan pada sistem dan juga adanya tambahan untuk menghindari
fluktuasi tekanan. Fungsi lainya juga sebagai penguat dan pemisah antara
udara dan air yang terkondensasi dalam proses pembuatan udara bertekanan
c. Penyaring dan Pengering Udara
Udara tekan yang baru saja keluar dari kompresor biasanya relatip basah,
dan mengandung kotoran-kotoran dan minyak, karena udara tersebut harus
bersih dan kering, maka perlu menghilangkan kandungan air dan kotoran-
kotoran tersebut.
Filter atau penyaring berfungsi untuk menghilangkan partikel-partikel
kotoran dan kerak-kerak, dan juga untuk memperangkap air dan minyak.
Dalam beberapa hal ada gabungan antara filter dan regulator yang dapat
digunakan sebagai catu udara langsung pada transmiter atau valve tunggal.
d. Pipa Distribusi dan Pressure Safety Valve ( PSV )
Pipa utama yang digunakan untuk mengirim udara instrumen keseluruh plan
biasanya mempunyai diameter 50,8 mm (2 inch) skedul 40 dengan bahan dari
carbon steel. Pipa cabang catu udara yang menghubungkan header isntrumen
individu biasanya berdiameter 25,4 mm ( 1 inch) dengan bahan dari pipa
galvanis, sedang PSV berfungsi untuk membuang tekanan lebih.

14. 14
e. Tekanan Catu Udara
Stasiun penurun tekanan dalam aplikasinya adalah sebuah pengatur tekanan
dengan berbagai ukuran dan tipe. Stasiun penurun tekanan berfungsi
menurunkan tekanan udara dari 700 kPa (102 psi) menjadi level yang dapat
digunakan yaitu 140 kPa (20 psi).
Untuk instrumen-instrumen biasanya menggunakan tekanan 20 100 kPa (3
15 psi), standar ISA S7.4 mengijinkan tekanan catu maksimum 140 kPa (20
psi). Tekanan catu ini harus cukup untuk mengirim volume udara yang cukup,
karen bila terlalu tinggi akan menyebabkan rusaknya instrumentasi
f. Koneksi Instrumen
Tubing catu udara dari pipa valve menuju ke regulator ukuran minimum
harus 9,5 mm (3/8 inch) dengan bahan tubing berasal dari pvc jacketed
cooper, plated carbon steel atau stainless steel untuk menghindari tekanan
drop yang berarti, terutama untuk control valve.
Untuk menghindari masalah vibrasi dapat menggunakan koneksi tubing
flexible air hose dengan pertimbangan terjadinya preesure droop. Koneksi
tubing hampir selalu bertipe fitting.
Fitting dengan tipe flare lama jarang digunakan meskipun masih dipakai
pada generator disel. Mur tubing harus tidak boleh longgar; pabrik seperti
Swagelock menyediakan gauge untuk mengecek kekencangan mur tersebut.

15. Kt rev 3
MODUL I-02 15
2.2.1 ISA-S7.3
ISA S7.3 membahas tentang Kwalitas Standar Udara Instrumen untuk
menetapkan nilai atau batasan kwalitas udara diantaranya menetapkan :
1. Titik embun pada tekanan saluran pipa minimal pada 10 oC (18oC)
dibawah temperatur ambien minimal pada tempat plan.
Titik embun tidak melebihi tekanan saluran pipa sebesar 2 oC (35 oF).
2. Ukuran partikel maksimum pada aliran udara 3 mikrometer.
3. Total kandungan minyak maksimum tanpa terkondensasi harus se-nol
(0) dan tidak boleh melebihi 1 ppm pada kondisi operasi normal. Z
4. zat zat Pengkotaminan :Udara bebas dari gas berbahaya dan gas
kontaminan yang menyebabkan korosip, mudah terbakar atau beracun,
2.2.2 ISA S7.4
Tujuan standar ini ditetapkan adalah dipergunakan untuk mengerakan atau
sebagai catu instrumen pneumatic,
a. Range tekanan operasi standar untuk sistem transmisi informasi.
b. Tekanan catu udara standar (dengan nilai terbatas) untuk
mengoperasikan kontroler, transmiter, Sistem transmisi informasi,
tranduser arus menjadi tekanan dan devais-devais serupa.
® NILAI-NILAI KHUSUS
Range sinyal transmisi tekanan pneumatik
1. Span (dipilih) 80 kPa (12 psi). Range tekanan 80 kPa dari span
tekanan operasi antara 20 kPa (3 psi) sampai 100 kPa (15 psi).
2. Span 160 kPa (24 psi). Range tekanan operasi 160 kPa untuk span
tekanan operasi antara 40 kPa (6 psi) sampai 200 kPa (30 psi).
Tekanan Catu
1. Span 80 kPa (12 psi). Sebuah nilai dengan minimum 130 kPa (19 psi)
dan maksimum 150 kPa (22 psi).
2. Span 1660 kPa (24 psi). Sebuah nilai dengan minimum 260 kPa (38 psi)
dan maksimum 300 kPa (44 psi).

16. 16
BAB III
SISTEM PENGUKURAN
Tujuan dari system pegukuran ini adalah untuk mengetahui variable yang di ukur
untuk menghindari kesalahan dalam proses sehingga tidak terjadi kegagalan.
Maka kita memerlukan alat membantu mencegah losses, serta alat untuk
membantu mencegah rusaknya alat-alat produksi.
3.1 PRESSURE MEASUREMENT
Alat ukur tekanan adalah suatu alat ukur yang digunakan sebagai indikator
terjadinya perubahan tekanan pada peralatan proses, sedang dalam pengukuran
tekanan ada bermacam-macam antara lain :
a. Tekanan Atmosphere
Tekanan udara sebesar 76 cm Hg atau 14,7 psi
b. Tekanan Absolute
Adalah tekan yang diukur dari titik 0 cm Hg.
c. Tekanan Gauge/ Gauge Pressure
Tekanan pada pengukuran/alat ukur, yang dihitung dari atmosphere(14,7 psi)
- tekanan yang lebih kecil dari atmosphere disebut tekanan vacuum
- tekanan diatas atmosphere disebut Gauge Pressure.(20 PSIA = 5,3PSIG).
d. Tekanan Differential
Perbedaan tekanan diantara dua pengukuran
DP = h1 - h 2
e. Tekanan Vacuum
Diukur dengan pipa U yang berisi Hg untuk mengukur tekanan dibawah
tekanan atmosphere

17. Kt rev 3
MODUL I-02 17
3.1.1 Aplikasi Pressure Measurement
Didalam pengukuran tekanan ini, dapat dibagi menjadi:
a. Local Measurement : Alat ukur tekanan berada ditempat yang diukur.
b. Telemetering Measurement : Pengukuran jarak jauh
Dalam pengukurannya dibedakan menjadi:
- Dengan saluran physic : Physical Transmission Line
- Dengan saluran non physic: Non Physical Transmission Line:
PIPE
TRANSMITTE ELECTRIC
TRANSMITTE PNEUMATIC
Physical Transmision Line
A. C D
TX TX
A
Non Physical Transmission Line
A: Tranducer, B: Transmitter, C: Receiver, D: Indicator

18. 18
Sistem pengukuran yang biasa digunakan :
1. Langsung : bila tekanan kecil 6 kg/cm2
0 10
Gas bertekanan :6 kg/cm2
2. Tidak langsung : bila tekanan besar
Sistem pengukuran langsung tak dapat dipakai karena:
- menimbulkan kebocoran-kebocoran
- adanya pressure drop
- tidak ekonomis
Untuk menghindari hal tersebut dipakai transmitter merubah tekan besar
menjadi signal standart 3-15 psi.
3.1.2 Memilih dan memasang Pressure Gauge.
Dalam memilih ini harus diperhatikan, sifat media dan karakter proses
Dari sifat-sifat ini kita juga harus memperhatikan pemasangannya.
Misalnya medium yang akan diukur, vibrasi, temperature, fluktuasi, korosip,
maka dibutuhkan tambahan asesories :
- Needle Valve, capilari, resistance, flixible pipe, etc
Needle Capilair Resistance Flixible

19. Kt rev 3
MODUL I-02 19
3.1.3 Range Ukur dan Span
a. Range ukur adalah batasan harga terendah dan harga tertinggi suatu alat ukur,
yang terkait dengan akurasi pembacaan.
b. Span adalah daerah kerja alat ukur dengan melihat perbedaan nilai maksimum
di kurangi nilai minimum.
Dalam proses pembacaan ini dibutuhkan sensing element sebagai media
peubah, macamnya :
- Bourdon Tube
- Bellows Element
- Dapraghma Element
- Capsule
3.2 LEVEL MEASUREMENT
Alat ukur ketinggian adalah suatu alat ukur yang digunakan sebagai
indicator terjadinya perubahan ketinggian pada peralatan proses.
Tujuan utama pengukuran liquid level adalah digunakan untuk :
1. Mengatur kondisi process
2. Mengetahui isi /volume
3. Mengetahui kecepatan aliran (flow)
4. Mengetahui kedalaman cairan

20. 20
3.2.1 Mengatur Kondisi Process
GAS
LT
LIC
Inlet
LCV
cair
Level harus dijaga pada batas-batas tertentu agar produk yang dihasilkan
memenuhi persyaratan mutu (terjadi pemisahan fraksi yang memenuhi
persyaratan mutu). Makin tinggi level yang diatur, makin lama cairan tersebut
berada dalam coloum., maksudnya makin banyak fraksi ringan yang teruapkan.
3.2.2 Mengetahui Isi/Volume
Perubahan ketinggian cairan dalam tangki akan ditunjukkan oleh sebuah indicator,
dimana penunjukan pada sebuah skala yang telah dikonfirmasikan dalam satuan
volume.

21. Kt rev 3
MODUL I-02 21
3.2.3 Mengetahui Jumlah Aliran
A
B
A = Level awal dan B = Level akhir
Kecepatan aliran dapat dihitung dari perubahan tinggi cairan dalam satuan waktu.
Xm3
Flow =
T menit
X = volume cairan yang dipindahkan
T = waktu yang diperlukan untuk memindahkan
- Macam methode pengukuran level
Beberapa cara untuk mengetahui ketinggian (level) cairan, tergantung dari
tempat dan keadaan antara lain :
1. Gelas penduga (level gauge glass), Constant displacement (floater)
2. Variable Displacement, Differential Pressure
3. Static Pressure Methode, Ultra Sonic
a. Gelas Penduga (level gauge glass)
Prinsip pengukuran langsung terhadap bejana berhubungan, dengan gelas
penduga ada 2 macam untuk tekanan rendah dan tekanan tinggi
Sight Glass
Direct Reading
Apa yang ditunjukkan oleh cairan dalam gelas merupakan levelnya.

22. 22
b. Constant Displacement
Prinsip : Naik turunnya cairan selalu diikuti dengan naik turunnya pelampung.
Biasanya metode ini dilengkapi dengan skala yang terkalibrasi dalam satuan
volume.
Scale
Weight
Float
Liquid
c. Variable Displacement
Prinsip Hukum Archimides : bila suatu benda berada dalam zat cair akan
berkurang beratnya sebesar berat zat cair yang dipindahkan.
4,25 lbs 2,54 lbs 0,83 lbs
DISPLACE
14
7
WATER
Displacer : Æ = 3 ; L = 14 ; W = 4,25 lbs

23. Kt rev 3
MODUL I-02 23
d. Differential pressure
Pengukuran level dengan cara ini banyak ditemukan pada industri
perminyakan yaitu dengan cara memandingkan tekanan media yang
diukkur dengan media lainnya.
P1 = Atm
P1 P1
H
H
P2 P2 P2
Differential Pressure
Meter (D Meter)
P2 = H + P1
H = P2 - P1 DP = P2 - P1
DP = H = P1
Prinsip kerja :
Berdasarkan kesetimbangan gaya, input signal pada high dan low pressure
yang berasal dari titik pengambilan bawah dan atas column sehingga, signal
pengukuran yang berupa beda tekanan akan memberikan gaya yang sebanding
dengan ketinggian cairan, dan gaya tersebut akan diteruskan oleh force bar
yang dihubungkan melalui flexture connector dengan rangerod. Besar kecilnya
gaya menyebabkan flaper bergerak mendekati atau menjauhi nozzle. Variasi
gerakan flaper terhadap nozzle memberikan besarnya output yg dihasilkan
oleh pneumatic relay sebesar 3 15 psi. Sebagian output dikembalikan ke
feedback belows untuk kompensasi gerakan signal input.

24. 24
- Penggunaan D/P Cell transmitter
Penggunanaan D/P cell transmitter untuk pengukuran level cairan :
1. Elevation
2. Supression
A. Pemasangan D/P Cell Tanpa Sealing Liquid
1. Elevation
Max Max
X X
Min Min
B. Y C. Y
Open Tank Close Tank
B. Pemasangan D/P Cell Tanpa Sealing Liquid
1. Elevation
Max Max
X X
Sealing
Min Min Sealing
D. Y Liquid E. Y Liquid
Open Tank
Close Tank

25. Kt rev 3
MODUL I-02 25
3.3 FLOW MEASUREMENT
Dalam melakukan pengukuran ada beberapa Methode Pengukuran aliran dan
jenis peralatan diggunakan antara lain:
1. Magnetic flow meter, Turbine flow meter
2. D/P flow meter, Variable area flow meter
3. Positive Displacement flow meter
3.3.1 Magnetic Flow Meter
Biasanya digunakan untuk mengukur flow, dimana untuk alat ukur yang
lain banyak mengalami kesulitan, seperti aliran yang mempunyai
viscositas tinggi, aliran asam yang korosive, slury .
Kebaikan dari magnetic flow meter :
- Mempunyai sensitifity & accuracy yang besar, kesalahannya : + 1 %
Dapat digunakan mengukur flow rendah maupun pada flow tinggi
- Dapat digunakan untuk mengukur aliran yang bolak-balik
- Outputnya linier
Tubenya terbuat dari metal yang non magnetik, stainless steel, disebelah
dalam dilapisi neopreme supaya tidak short dengan tegangan
Electrodanya adalah stainless steel 361 dengan isolasi teflon. Untuk zat-zat
yang sangat korosif, electrodanya dibuat dari platinum.
E
V
E
Magnet Coil
Turbulent or Laminer
Velocity Flow Profile

26. 26
Prinsip kerjanya :Menurut hukum Faraday untuk induksi magnetic :
Tegangan supply (E) yang disalurkan ke coil, akan membuat medan
magnetik (H).
Didalam tubenya akan mengalir suatu jenis aliran (fluida) yang bergerak
pada medan magnet dengan kecepatan V, sedang diameter tube : d
Menurut hukum Faraday : Tegangan (E) yang diinduksikan pada electroda
seolah-olah datang dari cfonductor sepanjang d yang bergerak dengan
kecepatan V pada medan magnet H . Maka tegangan induksinya
E =C.H.d.V
C : constanta
H, d : constant
Maka : E ~ V
Jadi dengan mengukur E atau tegangan, maka kita bisa mengukur V atau
kapasitas aliran yang mengalir pada tube tadi.
3.3.2 Turbine Flow Meter
Ada 2 macam turbine flow meter :
- Mechanical turbine flow meter dan Electronic turbine flow meter
a. Mechanical Turbine Flow Meter
Mechanical
003456789
Turbin
Turbin/sudu-sudu meter, akan berputar karena adanya aliran ,
selanjutnya gerakan ini diteruskan ke mechanical counter untuk

27. Kt rev 3
MODUL I-02 27
pembacaan jumlah fluida yang mengalir. Kecepatan perputaran turbin
linier terhadap kecepatan aliran, kalau turbin berikut system
transmisinya bebas dari gesekan. Maka meter akan bekerja dengan
baik kalau kecepatan aliran diatas nilai kecepatan kritis.
Meter ini mempunyai ketelitian dengan kesalahan + 2 %. Faktor
penting yang mempengaruhi kalibrasi meter ini adalah BD dan
viscositas juga temperatur Keuntungan penggunaan alat ini :
- Rugi tekanan (pressure drop) kecil
- Dapat mengukur aliran fluida yang mengandung bahan solid.
- Hampir tidak mempunyai daerah batas pengukur.
b. Electric Turbine Flow Meter
Setiap kali sudu-sudu melewati pick up coil, maka akan diinduksikan
pulsa-pulsa pada pick up coil tersebut.
Pulsa-pulsa ini akan proportional dengan kecepatan aliran. Kemudian
dimasukkan ke frequency to voltage converter untuk mendapatkan
tegangan yang proportional dengan kecepatan aliran. Seterusnya
tegangan tersebut dikonversikan ke digital output masuk ke digital
display.
Frequency Frequency to Voltage
Proportional to Voltage To Digital
Velocity converter Output
DIGITAL
DISPLAY
Jenis turbine flow meter ini, tidak boleh digunakan untuk fluida
yang mengandung partikel yang bisa magnetisasi. FM ini
mempunyai accuracy tinggi dan dapat digunakan untuk segala
macam fluida.

28. 28
3.3.3 Differential Pressure Flow Meter (Head Flow Meter)
Methode pengukuran berdasarkan hukum Bernoulli (untuk aliran
laminair).
Up Stream Down Stream
V1 Flow V2
Z1
P1 Z2
h
P2
Mercury
Persamaan Bernoulli, untuk aliran seperti diatas.
P - V12 P V2
Z1 + 1
+ = Z2 + 2 + 2
Y 2g Y 2g
Dimana :
Z : tinggi dari permukaan datar V : stream velocity
P : static pressure g : acceleration
Y : specivic grafity fluida
Perlengkapan Head Flow meter
Untuk mendapatkan d/p antara stream & down stream kita harus
memasang suatu risttriction, sedang ristriction yang umum dipakai adalah :
- Orifice plate
- Venturi tube
- Flow nozzle & venturi nozzle

29. Kt rev 3
MODUL I-02 29
a. Orifice Plate
Untuk orifice plate kita kenal 3 macam :
1. Consentris, Excentris, segmental
Fungsi lubang kecil pada orifice untuk membuang gas/udara pada permukaan
liquid.
Concentric Excentric Segmental
- Concentris orifice
Digunakan untuk mengukur flow yang tidak mengandung solid, baik gas
maupun liquid.
- Excentris dan Segmental
Digunakan untuk emngukur flow dari fluida yang mengandung zat padat.
Cara penempatan orifice type ini, bagian bawah lubang orifice mempunyai
jarak terdekat terhadap permukaan dalam dari pipa serta diperlukan cara-cara
kalibrasi yang khusus mengingat bahwa coefisien aliran standarf hanya
digunakan untuk orifice yang consentris.
Orifice biasanya dibuat dari baja tahan karat, tahan abrasi/erosi, seperti (
stainless steel atau Monel ) yang disesuaikan dengan fluida yang mengalir.
Cara pemasangan Taps untuk orifice
- Plange taps
- Vena contractor taps
- Pipe taps

30. 30
- Flange Taps
Diletakkan pada jarak 1 didepan dan dibelakang plat orifice. Cara ini paling
banyak dipakai, untuk ukuran pipa lebih besar dari 2 . Sedang untuk ukuran
pipa dibawah 2 gunakanlah cara vena contracta taps.
Up Stream Down
Stream
- Vena Contracta Taps
Lubang tekanan tinggi diletakkan pada jarak sebesar diameter dalam pipa
didepan plat orifice, sedang lubang tekanan rendah diletakkan titik vena
contracta.
D d
d1=D d2
Vena contracta adalah sebuah titik pada aliran yang mempunyai tekanan
terkecil sebagai akibat adanya penghalang. Letak titik ini tergantung kepada
Rasio Beta.
- Pipe Taps
Untuk mengukur beda tekanan yang permanen dimana jarak lubang tekanan
tinggi 2 ½ D didepan dan lubang tekanan rendah 8 D di belakang plat
orifice.
Keuntungan cara ini adalah dapat digunakan laju aliran yang lebih rendah
dari pada kemampuan cara flane taps dan vena taps.

31. Kt rev 3
MODUL I-02 31
D
2,5D 8D
b. Venturi Tube
Venturi tube bagian throatnya dibuat satu unit tersendiri agar mudah diganti
sedangkan tabung venturi dibuat dari beton tuang yang halus, dengan sudut
kerucut inputnya 20o & sudut kerucut outputnya 7o.
Pressure taps-nya tidak diambil dari satu lubang tapi dari beberapa lubang
sekitar permukaa pipa yang hubungan keluarnya menjadi satu berupa cincin
Perbandingan diameter pipa dan diameter throat bervariasi antara 0,25 0,5
Keuntungan :
1. Ketelitian tinggi dibanding dengan menggunakan Restriction lain.
2. Pressure drop kecil
3. Tahan terhadap abrasi dan kemungkinan menampung endapan kecil.
4. Dapat digunakan untuk mengukur aliran yang besar (>5.000.000 gpm)
Pemasangan venturi tube jangan sampai terganggu oleh fitting-fitting yang
dapat menyebabkan aliran turbulent.
c. Flow Nozzle/Venturi Nozzle
Venturi nozzle digunakan untuk hampir semua liquid, terutama bisa
digunakan untuk fluida yang mengandung solid dan pressure dropnya kecil,
sedangkan flow nozzle cocok untuk gas, vapour & steam.

32. 32
3.4 TEMPERATURE MEASUREMENT
3.4.1 Filled Bulb Thermometer
Jenis Moving element :
- Spiral, Helical, Bourden Tube Type C
Prinsipnya :
- Berdasarkan pemuaian volume untuk bulb yang berisi liquid.
- Bedasarkan pengembangan tekanan, untuk yang berisi vapour.
Pressure Pointer
Gas/Liquid Spring
BULB Scale
Untuk menghilangkan pengaruh temparature terhadap hasil pengukuran maka
digunakan compensator yang terdiri dari dua macam :
1. Full Compensation
Disini ada dua buah spiral yang sama tetapi mempunyai gerakan yang
berlawanan, dan bulb compensator terletak diluar.
2. Case Compensation menggunakan bimetal yang dihubungkan ke bourdon
tube, yang dipasang pada take of arm, sehingga defleksi dari bagian
bimetal akan melawan efek akibat ekspansi liquid pada spiral.
Klasifikasi dari Filled Bulb system thermometer
Sistem ini pada dasarnya dapat dipisahkan dalam dua tipe yaitu respon terhadap :
1. Perubahan Volume
v Liquid filled (bukan mercury) disebut class I
v Mercury filled
2. Perubahan Tekanan
Vapour filled, atau liquid yang mudah menjadi vapour (volatile)
termasuk dalam class II.

33. Kt rev 3
MODUL I-02 33
Pembagian dari class diatas ini berdasarkan pada SAMA (Scientific Apparatus
Makers Assosiation).
3.4.2 Thermocouple
Themocouple ditemukan Seeback 1821, dimana arus listrik akan mengalir
pada clouse circuit yang terdiri dari 2 macam kawat dimana kedua ujungnya
dilas menjadi satu, bila temperature naik timbl GGL.
Protecting
A Tube
EMF
T1 T2
B Terminal (Hot Junction)
Insulator
(Cold
Junction)
Circuit ini terdiri dari 2 kawat :
- Kawat A sebagai +
- Kawat B sebagai -
Bila T1 < T2, maka akan mengalir arus dalam circuit tersebut.
Ujung T1 kita namakan Cold junction atau Reference Junction.
Dengan mengukur I dan EMF yang dibangkitkan dalam circuit tersebut., dapat
diketahui DT = (T2 T1).
Jenis-jenis thermocouple yang dipakai untuk pengukuran menggunakan
standard ISA (Instrument Standard Assosiation of America)
Circuit Thermocouple
Circuit thermocouple memerlukan kawat penghubung antara thermocouple
dengan indikatornya. Kawat penghubung (extention wire) harus mempunyai
sifat-sifat yang cocok dengan thermocouplenya.

34. 34
Extention wire dapat dilihat pada daftar dibawah ini :
Thermocouple Extention Wire
Positive Negative Positive Negative
Pi : Rh Pt Copper Copper Nikel Alloy
- Alumel
Chromel Alumel - Chromel - Constanta
- Copper - Copper Nikel
- Iron Alloy
Iron Constanta Iron Constanta
Copper Constanta Copper Constanta
Dalam pemasangannya thermocouple ini dimasukkan dalam thermo tube yang
disebut thermowell.
Jenis-Jenis Thermowell
Temperature Max
Thermowell o o
C F
High Silicon Iron 425 600
Carbon steel 550 1000
18% cr, 8% Ni/Stainless Steel 950 1800
Ni Chram 1100 2000
Inconel 1260 2300
Silicon Carbid 1650 3000
Mullite 1550 2800

35. Kt rev 3
MODUL I-02 35
Teknik mengukur EMF dari Thermocouple ada dua cara :
1. Dengan multi voltmeter (moving coil meter)
000095
1
1. Multimeter
2. Heater 2
2. Dengan rangkaian potentiometer
G Recorder
D
+ -
S
2 ES
1
+
EX

36. 36
3.4.3 Resistance type Thermocouple
Dasarnya : untuk beberapa metal tertentu, perubahan tertentu akan
bisa mengubah besarnya nilai resistance. Dengan mengukur perubahan
resistance tadi, kita bisa menghitung temperature perubahannya.
Perubahan nilai resistance karena perubahan temperature tersebut, besarnya
tergantung dari temperature coefficience of material. Koefisien ini adalah
perubahan nilai resistance dalam Ohm per derajat, untuk kebanyakan metal,
koefisien ini positive.
Hubungan antara perubahan resistance dan temperature dapat ditulis :
Rt = Ro (1 + a Dt)
Ro = R pada to
Rt = R pada t
a = koefisien temperature of metal
Konstruksinya :
Diameter kawat dipilih sedemikian, sehingga response terhadap panasnya
terbaik. Sedang panjang kawat disesuaikan dengan tahanan yang sesuai
dengan rangkaian/alat pengukurannya, misalnya Bridge Wheatstone.
Diameter dan panjang kawat menentukan range pengukuran.
Nilai resistance coil terletak antara 2,5 W sampai dengan beberapa ratus W.
Sebagai contoh untuk Pt core, R = 25,5 W + 0,1 pada oC.
- Untuk copper : 10 W pada 0 oC
- Untuk Nikel : 99,5 W + 0,3 W pada 0 oC

37. Kt rev 3
MODUL I-02 37
Pada pembuatan resistance ini, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan :
Harus mempunyai stability yang tinggi yaitu tidak boleh berubah
strukturnya dan mempunyai response yang cepat terhadap perubahan suhu.
Self heating error : supaya tidak mempengaruhi pengukuran.
Self heating error adalah dissipasi tenaga I2R yang menyebabkan panas dan
panas ini mempengaruhi pengukuran, harus mempunyai high resistivity yang
besar, sehingga tidak banyak menggunakan coil (coilnya lebih pendek).
Harus mempunyai temperature koefisien of material/resistanfce yang baik,
sehingga lebih sensitive dan harus tidak boleh berubah karakteristik listriknya
tersebut. harus kuat artinya bahwa dengan diameter kecil, tidak mudah putus.
Hubungan yang linear antara resistance dan temperature. Metal-metal yang
mempunyai sifat yang cocok adalah :
Pt Temp. Koef. 0,00392 W/oC
Resistivity 60 W/circular mile ft
Temp. range - 285 o -> 900 oC
Minimal diameter 0,002
Tensile strength 18.000 psi
Nikel
Temp. Koef. 0,0063 W/oC
Resistivity 38,3 W/circular mile ft
Temp. range - 100 o -> 300 oC
Minimal diameter 0,002
Tensile strength 120.000 psi
Copper
Temp. Koef.
0,004 W/oC
Resistivity
+ 120 W/circular mile ft
Temp. range
- 200 o -> 120 oC
Minimal diameter
0,002
Tensile strength
200.000 psi

38. 38
Rangkaian pengukuran :
Bisa dipakai AC atau DC Wheatstone Bridge
B
S
G
r A
Dalam keadaan balance berlaku :
Ia . A = Ib . B
ia . r = ib . s
r = (A/B) . s
Z2
I1
Zr G
I2
Z3
Z1
Pada keadaan balance berlaku :
Zr Z1
=
Z2 Z3
R R1 Ri3 R1xi 2
= =
i2 i3 C3 C2
wc 2 wc 3

39. Kt rev 3
MODUL I-02 39
R1xi 2 xC 3
R= karena balance I3 = I2
i3xC 2
R1C 3 æ 1 ö
R= = R1C 3ç ÷
C2 è C2 ø
Thermistor
Thermistor adalah dioda semiconductor yang mempunyai temperature
koefisien of resistivity yang tinggi, yaitu bahwa perubahan nilai R nya
perderajat temperatur adalah tinggi.
R = Ro eb (To Too)
Ro = Resistance pada Too
R = resistance pada To
b = konstanta yang tergantung dari konstruksi & jenis thermistor
Cara pengukuran perubahan nilai resistance dapat dilakukan dengan Jembatan
Wheatstone.
Bimetal Thermometer
Bimetal terbuat dari dua macam logam yang disatukan. Prinsip kerja alat
ini adalah berdasarkan perbedaan muai panjang dari dua buah logam yang
berlainan jenis jika ada perubahan panas padanya. Karena koefisien muai
panjang yang berbeda ini, maka apabila bimetal tersebut kena panas
akibatnya akan melengkung ke arah logam yang koefisien panjangnya lebih
kecil

40. 40
BAB. IV
BASIC THEORY CONTROL VALVE
4.1 Filosofi Control Valve
Dalam suatu sistem pengendalian secara otomatis, control valve merupakan final
element yang mewujudkan signal output dari controller menjadi suatu gerakan
valve membuka atau menutup aliran, sehingga dapat mengembalikan proses
variabel ke harga yang telah ditentukan
Untuk mendapatkan control valve yang sesuai dengan kebutuhan proses
diperlukan ketelitian dan dasar pemilihan control valve antara lain :
- Aksi, Rating, Characteristic, Rangeability, Capacity
4.1.1. Aksi Control Valve
Control valve mempunyai aksi direct atau aksi reverse, untuk menentukan
aksi control valve, maka kita harus memahami beberapa istilah dasar.
Input : Istilah input pada valve kita definisikan, bahwa input sebagai sinyal
yang menyebabkan valve merubah posisi stroke. Hal ini biasanya berupa
sinyal pneumatik 3 15 psi atau 20 100 kPa.

41. Kt rev 3
MODUL I-02 41
Output : Output valve adalah fluida mengalir melalui valve. Gas, uap dan
cairan adalah fluida.
Aksi Direct : Aksi direct dapat ditentukan dengan melihat hubungan antara
input dan outputnya. Jika kenaikan input menyebabkan kenaikan output maka
dikatakan bahwa valve tersebut mempunyai aksi direct.
Aksi Reverse : kenaikan input menyebabkan menurunnya output maka
Istilah berikut mempunyai hubungan dengan control valve aksi direct:
· ATO adalah naiknya sinyal akan menyebabkan valve membuka.
· Fail Closed Jika sinyal yang menuju valve hilang maka valve menutup.
Pada gambar dibawah ini, control valve aksi direct dengan menggunakan
simbol standar ISA. Anak panah berada di stem valve untuk menunjukkan
bila terjadi posisi gagal .
Istilah-istilah berikut berhubungan dengan valve yang mempunyai aksi reverse.
· ATC adalah naiknya sinyal akan menyebabkan valve menutup.
· Fail Open : jika sinyal hilang terjadi kegagalan, maka posisi valve akan
membuka. Hal ini berarti bahwa adanya sinyal udara akan menutup valve
dan oleh karena itu valve mempunyai aksi reverse.
2. Rating
Rating valve yang dimaksud disini adalah kemampuan valve untuk
memberikan aksi yang tepat pada range dan presure tertentu.
Contoh : Temperatur operasi : 700 C.
Tekanan operasi : 22 kg/cm2
ternyata diperlukan control valve dengan carbon steel body yang mempunyai
rating 150.

42. 42
3. Characteristic
Karakteristik valve berhubungan antara bukaan valve dengan besar kecilnya
aliran. Hubungan ini dinyatakan dengan grafik berdasarkan range penuh dari
valve ( 0 persen sampai 100 persen).
Tiga karakteristik valve yang utama adalah: karakteristik aliran linier,
karakteristik aliran equal presentage, karakteristik aliran quick opening.
Aliran yang melalui valve adalah sebanding dengan luasan dari bukaan dan
akar kuadrat dari pressure drop yang terjadi pada valve. Kedua faktor berubah-
ubah maka luasan berubah-ubah karena persen travel (posisi) dari valve,
sedangkan pressure drop adalah berhubungan dengan kondisi diluar valve dan
tata ruang proses yang sudah tetap seperti tata letak serta instalasi perpipaan.
Dalam praktek, valve mempunyai dua karakteristik yaitu : yang menjadi
sifatnya (inherent) dan yang terpasang (installled ).
Karakteristik inherent diamati dari pressure drop konstan pada valve..
Karakteristik terpasang adalah salah satu didapat dari actual service dimana
pressure drop berubah-ubah karena aliran dan perubahan-perubahan yang lain
dari sistem.

43. Kt rev 3
MODUL I-02 43
Pemilihan dari karakteristik valve yang benar adalah sangat penting, ketika
akan merencanakan lup pengontrolan, dengan kata lain sistem mungkin tidak
stabil dan sulit dikontrol secara efektip.
4. Range ability
Range ability adalah perbandingan antara maximum dan minimum flow yang
bisa dikontrol. Jadi range ability menentukan daerah dimana valve bekerja
dengan baik sesuai dengan yang diharapkan.
5. Capacity
Kapasitas atau kecepatan mengalirkan dari control valve harus bersesuaian
dengan kondisi proses yang akan dikontrol. Besaran yang menentukan
kemampuan dari valve adalah angka Cv (koefisien ukuran valve). Semua
pabrik pembuat control valve menerbitkan angka Cv dari masing-masing
valve mereka. Terlalu sulit untuk mencari definisi dari Cv, karena itu kadang-
kadang dikatakan bahwa valve mempunyai Cv = 1 bila air murni mengalir
sebesar satu US gallon/mm melalui valve yang buka penuh dengan pressure
drop pada valve dijaga tetap1 psig pada kondisi temperatur standar (60oF) dan
tekanan (14,69 psia).
Metode penentuan ukuran valve dengan pendekatan nilai Cv telah diterima.
Tiga rumus dasar untuk perhitungan Cv adalah:
a) Untuk cairan
Cv = Q G / DP
b) Untuk gas
Cv = Q / 1360 T f G / D P P2
c) Untuk steam dan vapours
Cv = W / 63.3 V / D P

44. 44
Pada rumus ini:
Q or W = Kecepatan aliran: cairan (gpm), gas (scfh), vapours (lb/hr)
G = specific gravity
Tf = temperature aliran dalam derajat Rankine (°F + 460)
DP = pressure drop dalam psi (P1 P2)
P1 = tekanan upstream pada inlet valve dalam psi absolute
P2 = tekanan downstream pada discharge valve dalam psi absolute
V = downstream specific volume dalam cubic feet per pound
Harus dicatat bahwa batasan yang terpenting adalah ditentukan oleh nilai DP
yang digunakan untuk penentuan ukuran vapour dan gas. Itu tidak pernah
dapat melebihi setengah dari tekanan inlet absolut (P1) sekalipun valve akan
menyerap sampai 100% dari tekanan inlet. Jika presure drop lebih besar dari
½ P1, gunakan ½ P1 untuk kedua DP dan tekanan downstream (P2). Ingat
penggunaan pengaturan tekanan downstream ini (1/2P1) dalam menentukan
volume spesifik (V) downstream adalah pada kondisi tersebut.
Pressure Drop yang terjadi pada Valve
Kecepatan aliran, spesific grafity, temperatur, dan volume spesifik
downstream yang diinginkan adalah berupa kuantitas sehingga sangat mudah
ditentukan, tetapi menentukan pressure drop melalui plug valve adalah tidak
ada. Tetapi yang penting dalam kenyataannya bahwa control valve tidak
mendefinisikan pressure drop yang melaluinya. Namun control valve tersebut
akan menyerap apapun tekanan lebih yang ada disebelah kiri dari sistem.
Persoalan ini dapat digambarkan secara grafik dengan metode hydraulic
gradient (slope).
Aliran Maksimum
Pada kecepatan aliran maksimum, diplot tekanan statik fluida versus lokasi
phisik sistem. Kemudian plot tekanan yang dikirimkan dan yang tersisa dari
kiri ke kanan, dan berhenti pada control valve. Perbedaan antara titik-titik

45. Kt rev 3
MODUL I-02 45
terakhir ini adalah pressure drop dari control valve yang harus dipertahankan
pada aliran maksimum.
Aliran Minimum
Analisis yang serupa dapat dibuat untuk aliran minimum. Dari curva pompa,
tekanan outlet adalah lebih tinggi pada aliran yang rendah. Karena kecepatan
fluida terrendah, pressure loss pada pipa dan fitting akan lebih rendah
dibanding pada aliran maksimum. Kenaikan tekanan yang tinggi terjadi pada
inlet dari control valve, dan kemudian terjadi penurunan tekanan pada outlet
dari control valve. Sebagai akibatnya, pressure drop yang harus dipertahankan
pada control valve lebih besar pada kecepatan aliran rendah disbanding pada
kecepatan aliran yang tinggi.
Untuk meyakinkan bahwa ukuran valve dihitung dengan tepat, maka
penentuan ukuran control valve selalu dibuat pada pressure drop dengan
kecepatan aliran maksimum dan kecepatan aliran minimum.
Adalah koefisien flow yang besarnya sama dengan flow rate water (gpm) pada
temperatur 60oF melalui valve yang terbuka penuh, dengan tekanan drop pada
valve 1 psi.

46. 46
Contoh :
Asumsi bahwa control valve akan mengatur aliran air dari tangki, seperti pada
gambar dibawah.
Hitung ukuran valve yang harus digunakan.
Ketinggian air yang akan dikontrol didalam tangki pada level 25 feet dengan
mengatur aliran keluar. Aliran masuk yang diukur bervariasi antara 0 sampai
120 galon per menit (gpm).
Penyelesaian:
Aliran keluar maksimum dari tangki harus sama dengan aliran masuk, yaitu
120gpm. Karena 1 feett air menghasilkan tekanan 0,433 psi, maka 25 feet
water akan menghasilkan perbedaan tekanan sebesar 0,433 psi x 25 = 10,8 psi.
Rumus dasar perhitungan Cv untuk cairan adalah
Cv = Q G / DP

47. Kt rev 3
MODUL I-02 47
dimana:
Q = kecepatan aliran, U.S. gpm
DP = Perbedaan tekanan pada valve dalam psi
G = specific gravity dari water (1.0)
Oleh karena itu
Cv = 120 1.0 / 10.8
= 120 ´ 0.3043
= 36.5
Kita dapat menentukan ukuran dan jenis valve yang diperlukan untuk Cv =
36,5. Ikuti sumbu horisontal dari kiri ke kanan pada Cv = 36,5. Gambarkan
garis kearah atas dari titik ini sampai berpotongan dengan garis diagonal
paling atas.Ukuran garis diagonal menyatakan ukuran paling kecil dari valve
yang dibutuhkan. Dalam kasus ini valve 2 inci kira-kira 90% akan
menyediakan aliran yang diinginkan

48. 48
6. Positioner
Untuk meyakinkan bahwa posisi plug control valve selalu proporsional
dengan output pressure controller, menghilangkan / mengurangi gesekan
packing box dan rugi histerisis.
Pengertian Fail Safe
Suatu pertimbangan penting ketika memilih control valve untuk aplikasi khusus
dalam posisi gagal tetapi aman. Tergantung proses yang dikontrol, kita memilih
valve untuk aplikasi sedemikan sehingga ketika terjadi kehilangan sinyal, maka
valve gagal tetapi dalam posisi aman.
Aktuator diaphragma pneumatik mempunyai posisi full open atau full close. Hal
ini adalah bagian dimana valve ditentukan oleh apakah aksi valvenya air to open
atau air to close seperti dijelaskan sebelumnya. Spring internal yang mempunyai
gaya yang melawan aktuator adalah yang bertanggung jawab terhadap seting
valvenya apakah posisi membuka atau posisi menutup.
Ketika memilih valve yang terpenting ialah memahami karakteristik yang
dikontrol, dan memilih valve yang sesuai yang dibutuhkan proses tersebut.
Sebagai contoh, kita akan menggunakan valve untuk mengontrol temperature air
yang meninggalkan heat exchanger seperti terlihat pada Gambar dibawah dibawah
Proses seperti pada Gambar diatas, dipilih valve fail closed. Jika sinyalnya yang
menuju valve hilang, maka valve harus menutup dan air yang dipanaskan tetap
dingin. Dalam proses ini jika menggunakan valve gagal membuka maka air
mungkin mendidih dan menghasilkan tekanan yang berlebihan pada heat

49. Kt rev 3
MODUL I-02 49
exchanger dan mungkin akan menyebabkan kerusakan pada heat exchanger
tersebut. Tetapi bila menggunakan valve dengan aksi fail closed seperti terlihat
pada gambar akan menghilangkan kemungkinan-kemungkinan terbentuknya
tekanan tinggi.
4.2 BAGIAN-BAGIAN PERALATAN DAN FUNGSI
Control valve terdiri dari tiga (3) bagian utama, yaitu aktuator, asembli body valve
dan asembli bonnet. Gambar dibawah menunjukkan hubungan ketiga bagian
tersebut, yang membentuk control valve lengkap.
1. Actuator Control Valve
Actuator control valve terdiri dari komponen-komponen berikut :
- Koneksi Tekanan Beban (Loading Pressure Connection) : Koneksi
udara bertekanan (pneumatik) dimana sinyal kontrol dikirimkan ke valve.
- Wadah Diaphragma (Diaphragm Casing) : Merupakan rumah atau
wadah (ada yang dibagian atas / bawah) tempat berakumulasinya udara
bertekanan (pneumatik) dan menyangga dua sisi diaphragma.
- Diaphragma

50. 50
Diaphragma adalah elemen fleksibel dibuat dari material seperti karet atau
bahan polimer sintetis, yang digunakan untuk mentransmit tenaga pada
pelat diaphragma dan juga merupakan penyekat udara yang kuat.
- Pelat Diaphragma : Sebuah pelat diaphragma yang digunakan untuk
mentransfer sinyal kontrol ke stem aktuator.
- Pegas Aktuator (Actuator Spring) : Pegas atau spring digunakan untuk
melawan gaya pelat diaphragma dan akan mengembailkannya ke kondisi
semula.
- Stem Aktuator (actuator stem) : Batang atau poros yang
menghubungkan pelat diaphragma ke plug valve.
- Spring Seat : Sebuah alat yang digunakan sebagai dudukan / memegang
pegas atau spring.
- Spring Adjuster : Koneksi yang digunakan untuk menyetel regangan
pegas aktuator.
- Stem Connection : Klamp yang digunakan untuk memegang stem
aktuator dan stem plug valve.
- Yoke : Struktur yang menyangga asembli aktuator dari asembli bonnet.
- Travel Indicator : Sebuah plat tipis yang digunakan untuk menunjukkan
posisi valve.
- Skala Indikator : Skala ukur untuk menunjukkan posisi valve apakah
valve dalam posisi (O open atau C close ).
- Asembli Body Valve : Asembli body valve terdiri dari :
- Valve Body, Asembli Bonnet dan Trim Valve.
Asembli Bonnet: Asembli bonnet ditempatkan dibagian atas bodi valve dan
mempunyai seal untuk stem valve dengan maksud untuk mencegah kebocoran
fluida disepanjang stem. Biasanya menggunakan 3 gasket untuk seal bonnet
pada bodi valve. Bonnet mengikat aktuator.

51. Kt rev 3
MODUL I-02 51
2. Actuator Piston
Aktuator piston beroperasi dengan suplai lebih tinggi (tipikal 60 150 psi)
dibanding tipe diaphragma. Aktuator piston juga memberikan stem travel
lebih besar dibanding tipe diaphragma.Tekanan beban dapat dimasukkan pada
bagian atas atau bawah untuk menggerakkan piston keatas atau kebawah.
Ketika pada bagian atas dibebani dengan tekanan udara maka bagian bawah
harus di dikosongkan agar piston dapat bergerak dan sebaliknya bila bagian
bawah dibebani maka bagian atas harus dikosongkan.
Gambar 3 adalah diagram konstruksi dari aktuator piston.

52. 52
Posisi Fail
Aktuator piston standar berbeban doubel mempunyai sebagai fail save
position . Sebagai fail save position mempunyai arti bahwa bila ada
kejadian sinyal mengalami kegagalan maka valve tidak menutup penuh atau
membuka penuh tetapi tetap berada pada posisi terakhir. Agar memberikan
posisi fail save, maka sebuah spring harus ditambahkan untuk menggerakkan
aktuator piston pada posisi buka penuh atau tutup penuh.
3. Aktuator Elektrik
Aktuator listrik pada dasarnya adalah motor listrik (biasanya tiga phase)
dihubungkan dengan stem valve melalui gear set. Kombinasi dari motor, gear
set, limit switch dan valve disebut valve yang dioperasikan dengan motor
atau motor operated valve atau MOV .
Hidrolik dan Elektro-hidrolik
Aktuator hidrolik atau elektro-hidrolik dapat dipertimbangkan untuk
mengisolasi area dan aplikasi-aplikasi dimana redamannya besar. Ball valve
atau butterfly valve memerlukan aktuator dengan torsi yang ekstra tingi, dan
cepat. Ini benar-benar khusus terutama jika sifat permintaan proses
memerlukan sebuah valve dengan kinerja atau performans yang tinggi.
Control Valve Type Motor Operating Valve (MOV)

53. Kt rev 3
MODUL I-02 53
4.3. BASIC OPERATION
a. Cara Kerja Diaphragma Actuator
Cara kerja control valve dengan penggerak pneumatik adalah sebagai berikut:
Sebuah sinyal pneumatik dimasukkan pada bagian atas atau bawah
diaphragma (tergantung aksi control valve ).
Sinyal tersebut menekan diaphragma dan pelat diaphragma (dihubungkan
dengan stem valve) menggerakkan plug naik atau turun.
Karakteristik valve dapat dimodifikasi dengan menggunakan gabungan
perancangan plug dan cage.
b. Cara Kerja Piston Actuator
Aktuator piston biasanya banyak digunakan pada aplikasi kontrol on-off atau
emergency shutdown (ESD) yang digerakkan oleh selenoid. Kelebihan tipe
aktuator ini adalah, dapat menyediakan torsi maksimum dalam dua arah. Juga
jika diperlukan dapat digerakkan dengan tenaga hidrolik. Sinyal beban adalah
tekanan udara suplai instrumen penuh dan oleh karena itu kadang-kadang
diperlukan regulator.
Aktuator tipe piston kadang-kadang digunakan untuk kontrol proporsional,
atau aplikasi dimana bukaan valve harus berubah-ubah antara tutup penuh dan
buka penuh. Dalam kasus seperti ini sinyal input dari kontroler dimasukkan ke
valve positioner dan positioner mengatur posisi piston.
c. Cara Kerja Motor Operating Valve (MOV)
Berkenaan dengan aktuator electro-hidrolik yang ditunjukkan dalam Gambar
diatas, bila sinyal input listrik bertambah, maka medan maknit disekitar
kumparan bertambah sehingga menggerakkan coil untuk mendekat kegaya
motor dan menggerakkan flapper untuk mendekati nozzle A dan menjauhi
nozzle B. Tekanan yang tidak seimbang pada bellow memutar flapper untuk
mendekati nozzle D dan menjauh dari nozzle C. Aksi ini menaikkan tekanan
ke bagian atas silinder dan silinder menekan piston dan batang piston

54. 54
bergerak kearah bawah. Nozzle C mengijinkan fluida pada bagian bawah
piston dibuang kembali kecasing.
Lengan umpan balik dan pegas memberikan gerakan umpan balik piston sehingga
membentuk lup tertutup agar terjadi keseimbangan gaya pada piston.
Aktuator hidrolik murni bekerja dengan cara yang sama kecuali pompa (tidak
memerlukan listrik) ditempatkan sedikit jauh dari actuator. Pada beberapa
instalasi khusus hidrolik yang lebih besar menghasilkan tekanan sampai 2000
psi akan digunakan pada beberapa aktuator hidrolik. Pendorong hidrolik yang
kedua harus selalu disediakan untuk backup.
4.4 PERAWATAN DAN KALIBRASI
Perawatan Actuator Control Valve
Tipe aktuator diaphragma pneumatik adalah aktuator pilihan yang digunakan
hampir 90 % dari semua aplikasi control valve.
Sebelum memulai beberapa pekerjaan perawatan pada aktuator , kita harus
mengisolasi jalur agar aman. Lepaskan saluran sinyal udara dari aktuator dan
keluarkan aktuator dari valve. Mengeluarkannya dapat dikerjakan dengan
melonggarkan mur yang mengikat yoke aktuator pada valve dan melepaskan
plug valve dari penghubung stem valve dengan mengendorkan sekrup
pengatur pegas.
Buka case diaphragma, periksa diaphragma dan seal apakah ada yang pecah,
berlubang atau robek. Spring aktuator harus diperiksa untuk keregangan yang
sebenarnya untuk memastikan bahwa tidak mengalami tekanan berlebihan.
Ganti setiap bagian yang rusak dan pasang kembali aktuator seperti sebelum
dilepas. Pastikan stem penghubung telah terpasang dengan benar pada pelat
diaphragma dan juga pastikan baut pada sekeliling case diaphragma telah
kencang Pastikan bahwa diaphragma dan seal penghubung telah berada pada
posisi yang benar dan tidak boleh meleset keluar dari tempatnya selama
memasang kembali. Langkah terakhir sebelum memasang kembali aktuator
pada valve adalah mengatur regangan pegas. Periksa name plate pada aktuator
untuk range operasi diaphragma yang tepat, biasanya 3 15 psi atau 20 100

55. Kt rev 3
MODUL I-02 55
kPa. Regangan pegas harus disetel supaya aktuator bekerja pada range penuh
sesuai dengan sinyal input yang dimasukkan yaitu range penuh. Pastikan
bahwa regangan pegas di set supaya bila diberi tekanan 3 psi ada sedikit
gerakan untuk mulai menggerakkan stem penghubung, kemudian pastikan
stem aktuator berhenti bergerak ketika sinyal input mencapai 15 psi.
Pegas mungkin memerlukan sedikit regangan untuk memberikan respons yang
benar pada sinyal input.
Jika aktuator telah diperiksa dan diset dengan benar maka itu dapat dipasang
ke valve dan diletakkan kembali pada aplikasinya.
4.4.1 KALIBRASI CONTROL VALVE
Untuk melakukan kegiatan kalibrasi, terlebih dahulu mengenal petunjuk awal
tentang control valve yang tertera pada name plate.
Name plate Control Valve
Gambar dibawah adalah name plate yang tertempel pada control valve?
Name plate tersebut tertempel pada yoke aktuator atau ada pula pada chase
diaphragma.
Nameplate mempunyai informasi khusus tentang valve dan actuator. Informasi
penting yang tercetak pada nameplate dapat dilihat sebagai berikut:

56. 56
Nomor Seri : Nomor seri berhubungan dengan nomor seri gabungan dari
valve dan aktuator.
Tipe : Berhubungan dengan apakah aksi valve tersebut air to open (direct)
atau air to close (reverse).
Tekanan diaphragma 3 sampai 15 PSI : Informasi ini berhubungan dengan
range tekanan operasi diaphragma teristal. Range tekanan ini berbeda dengan
range bench set.
Bench Set : Karena tekanan operasi proses memakai gaya pada plug valve
maka hal ini perlu bench set valve yang berbeda dengan range operasi 3 15
psi. Ketika valve diinstal maka stroke yang sebenarnya adalah 3 sampai 15 psi
sinyal input.
Ukuran Bodi: Ukuran bodi berhubungan dengan ukuran valvenya itu sendiri.
Rating : Berhubungan dengan tekanan statis maksimum dari valve. Valve
tidak bisa dioperasikan dalam proses yang mempunyai nilai yang lebih tinggi
dari nilai rating ini.
Travel : Berhubungan dengan stroke valve atau jarak plug yang akan bergerak
dari tutup penuh atau buka penuh.
Material Bodi: Material bodi berhubungan dengan tipe logam bahan bodi
valve.
Karakteristik Flow : Karakteristik flow berhubungan dengan tipe plug yang
ada didalam valve. Karakteristik plug biasanya linier, equal percentage dan
quick openeing.
Material Plug : Material plug biasanya berbeda dengan material bodi valve.
Informasi diatas adalah informasi penting tentang control valve. Informasi ini
penting untuk menentukan apakah valvenya sesuai dengan aplikasi atau tidak.
Informasi secara lengkap tentang valve dapat ditemukan pada lembaran
spesifikasi ISA yang telah dilengkapi pada setiap control valve dalam lup
proses.
Lembaran-lembaran tersebut berisi spesifikasi operasi untuk valve dan penting
untuk pemeliharaan yang benar dan prosedur reparasi.

57. Kt rev 3
MODUL I-02 57
Halaman-halaman berikut adalah contoh lembaran-lembaran spesifikasi.
Mereview lembaran spesifikasi agar menjadi lebih mengenal dengan
informasi yang dikandung pada lembaran tersebut tentang control valve.

58. 58

59. Kt rev 3
MODUL I-02 59
4.4.2 Langkah Melakukan Kalibrasi Control Valve meliputi :
1. Menyiapkan alat standar
· Alat standar untuk kalibrasi disiapkan sesuai dengan spesifikasi.
· Metode kalibrasi disiapkan sesuai dengan SOP.
· Permasalahan yang timbul dalam penyiapan peralatan dilaporkan
kepada pihak terkait.
2. Menyiapkan control valve yang akan dikalibrasi
· Control valve yang akan dikalibrasi disiapkan
· Pengecekan control valve yang akan dikalibrasi secara visual
dilakukan
· Pencatatan dilakukan terhadap identitas peralatan yang akan
dikalibrasi.
· Permasalahan yang timbul dalam penyiapan peralatan dilaporkan
kepada pihak terkait
3. Melakukan langkah kalibrasi.
· Control valve yang akan dikalibrasi dipasang/ dihubungkan dengan
alat standar
· Langkah langkah dalam kegiatan kalibrasi dilakukan sesuai prosedur.
· Pencatatan dilakukan terhadap hasil kalibrasi.
4. Melakukan evaluasi hasil kalibrasi
· Analisis dilakukan untuk mengetahui penyimpangan.
· Evaluasi dilakukan dari hasil antara pembacaan alat yang dikalibrasi
dengan alat standar.
· Hasil kalibrasi untuk proses perbaikan lebih lanjut dilaporkan kepada
pihak yang lebih berwenang.
5. Mendokumentasikan kegiatan.
· Kejadian dari setiap kegiatan yang perlu tindak lanjut dicatat dengan
menggunakan format yang berlaku.
· Tindakan penyelesaian dari setiap kegiatan dicatat dengan
menggunakan format yang berlaku.

60. 60
Peraturan yang harus dipatuhi dalam melaksanakan kegiatan kalibrasi
control valve, supaya tidak terjadi kecelakaan kerja meliputi :
1. Undang undang tentang K3LL
2. Kebijakan / tata tertib perusahaan
3. SOP
· Pelaksanaan kalibrasi
a. Membuat Rangkaian Kalibrasi Control Valve seperti gambar dibawah ini
PI
4-20mA
Signal Regulator
I/P
PI
Air Supply
Signal
Air Supply
b. Bila ada Transducer I to P harus dikalibrasi tersendiri.
Teknis mengkalibrasi dengan memberi power supply, lalu memberi signal
input dan membandingkan dengan output-nya, bila terjadi selisih
dilakukan adjusment atau mengembalikan ke-setandart-nya.
c. Periksa Control Valve dan name plate sesuai Specifikasi Control Valve
d. Kalibrasi Control Valve menggunakan data-data pabrik dan metode yang
direkomendasikan
e. Periksa posisi travel indikator dengan skala indikator pada control valve

61. Kt rev 3
MODUL I-02 61
f. Dengan memberi input signal pneumatic bervariasi dengan mengatur
regulator, mulai nilai 0%, 25%, 50%, 75%, 100% untuk dua kondisi naik dan
turun atau menggunakan sinyal electric ke transducer ( I/P ).
Bila terjadi penyimpangan lakukan adjusment sesuai spesifikasi pada data
sheet. (Lihat Adjustment Control Valve di atas)
g. Pastikan travel indikator sesuai langkah di atas
h. Lakukan flushing dan tes hidrostatic pada pipa dimana control valve
tersebut akan dipasang sebelum Control Valve diinstall.
i. Selesai Test Hydrostatic, Control Valve dikeringkan dan kedua ujung
flange di tutup, agar tdk terkena kotoran.
j. Hasil harus sesuai spesifikasi plant dan manual dari vendor bila ada
perbedaan ikuti manual vendor
k. Jika ada penyimpangan atau eror dicatat dengan format berlaku dan
dilaporkan ke pihak terkait.
4.4.3 ADJUSTMENT CONTROL VALVE
a. Set-up Aktuator
Bench Set
Bench set dari suatu valve berhubungan dengan range input khusus aktuator
dimana valve akan mulai bergerak pada gerakan stem penuh pada bukaan
penuh menjadi tutup penuh (jika valvenya fail open) atau di mana valve mulai
bergerak pada gerakan tutup penuh menjadi buka penuh (jika valvenya fail
closed).
Bench set aktuator dilakukan pada kondisi khusus, terutama untuk
· Tidak adanya gaya dari proses kepada valve
· Tidak adanya gaya dari packing kepada valve
Range bench set berbeda dengan range 3 15 psi. Range bench set ditentukan
oleh perhitungan aksi tekanan operasi proses pada plug valve. Pada tekanan
proses yang tinggi mungkin menyebabkan suatu gaya pda valve fail closed
menjadi membuka, dan dalam hal ini range bench set mungkin mulai dari 4
12 psi. Sinyal 4 12 psi adalah stroke sebenarnya pada valve dari menutup

62. 62
penuh menjadi membuka penuh. Ketika valve diinstal pada proses dan tekanan
proses yang beraksi pada plug kemudian sinyal yang sebenarnya adalah 3
15 psi yang diperlukan untuk menggerakkan valve.
Ketika mengkalibrasi valve periksalah range input aktuator. Jika valve
mempunyai nilai bench set, berarti valve harus mulai stroke atau bergerak
pada nilai tekanan minimum pada nilai bench set tersebut. Jika valve tidak
mempunyai nilai bench set, maka nilai minimum tekanan tersebut untuk mulai
bergerak adalah 3 psi atau 20 kPa. Periksa lembaran spesifikasi atau tag valve
untuk tekanan ini.
Diagram poin-poin penyetelan (adjustment) terlihat pada Gambar dibawah.
Menyetel regangan spring aktuator melalui spring adjuster seperti ditunjukkan
pada gambar. Suplai aktuator dengan ekanan 3 psi (diasumsikan bahwa range
bench set sama seperti range operasi valve). Aktuator harus mulai bergerak
dengan tekanan 3 psi atau sedikit diatas 3 psi. Jika aktuator bergerak sangat
cepat kemudian kencangi spring, jika bergerak tidak cukup cepat maka
kendorkan spring. Ulangi prosedur diatas sampai tekanan sinyal minimum
menghasilkan efek seperti yang diinginkan. Gunakan nilai sinyal range teratas
yaitu 15 psi atau 100 kPa, dan periksa untuk melihat bahwa valve tepat
berhenti pada titik ini. Jika spring sebenarnya telah dipasang pada valve, maka
sinyal 15 psi yang digunakan pada valve tersebut, maka valve harus bergerak
penuh pada range tersebut.

63. Kt rev 3
MODUL I-02 63
Seting Travel
Ketika sinyal input minimum (3 psi) pada valve digunakan pada aktuator
valve maka plug harus terletak pada seatnya sedemikian rupa sehingga tidak
adak aliran yang melewati valve tersebut. Ketika sinyal dinaikkan plug mulai
membuka. Adjustment stem perlu diperlakukan seperti ini. Stem dapat
dinaikkan atau diturunkan dengan mengendorkan mur pada konektor stem dan
memutar stem searah dengan arah jarum jam untuk mengangkat plug tau
memutar berlawanan arah jarum jam untuk menurunkan plug. Gunakan range
sinyal input penuh pada valve atau 15 psi. Ukur jarak gerakan (travel) untuk
melihat batas jarak gerakan (travel) plug yang diinginkan. Setelah stroke valve
disetel dengan cara yang benar kemudian kencangi murnya sedemikian rupa
sehingga stem valve tidak akan bekerja diluar travelnya.
Tindak Lanjut Hasil Kalibrasi
· Hasil kalibrasi untuk proses perbaikan lebih lanjut dilaporkan kepada
pihak yang lebih berwenang.
· Mendokumentasikan kegiatan
· Kejadian dari setiap kegiatan yang perlu tindak lanjut dicatat dengan
menggunakan format yang berlaku.
· Tindakan penyelesaian dari setiap kegiatan dicatat dengan
menggunakan format yang berlaku.

64. 64
4.4.4 TROUBLE SHOOTING
Ada beberapa kemungkinan yang menyebabkan control valve tidak berfungsi dan bagaimana cara mengatasi permasalahan tersebut.
Usaha untuk mengatasi trouble kita menggunakan table failure mode effect analysis ( FMEA ) sebagai berikut :
N0 Nama Komponen Fungsi Penyebab kegagalan Dampak Solusi
I Actuator
Input supply/ Sebagai Bocor, tersumbat, Cv tidak berfungsi - Periksa & lakukan perbaikan
konektor input penghubung dng baik - Bersihkan
masuknya signal
Top cover / casing Sebagai ruang Kemasukan air Cv tidak berfungsi - lakukan venting pada AIS
diaphragm kompresi dng baik - Perbaiki system AIS
Diapragma Sebagai tranducer bocor Cv tidak berfungsi - Ganti baru
dng baik - Membuat lapisan penahan
kebocoran
Spring melemah
Etc dng baik
II Bonnet
Packing bonnet Scale / kotor pada

65. Kt rev 3
MODUL I-02 65
area packing bonnet
Stem connector
kendor
Stem plug
Etc
III Bodi
plug & seat Buka tutup aliran Scale / kotor pada Terjadi kebocoran Bodi valve dibongkar dan
plug atau seat dibersihkan
Etc

66. 66
BAB V
SISTEM PENGENDALIAN
5.1. PRINSIP-PRINSIP PENGENDALIAN PROSES.
Pada pengendalian manual operasi yang dilakukan oleh operator
adalah, pertama operator mengamati penunjukkan temperatur,
kemudian mengevaluasi apakah temperatur yang ada sudah sesuai
dengan yang dikehendaki. Apabila tidak sama dengan yang
dikehendaki, maka operator harus dapat memperkirakan seberapa
banya valve tersebut harus ditambah atau dikurangi bukaannya.
Kemudian operator harus benar-benar mengubah bukaan valve sesuai
dengan yang diperkirakan tadi. Dari uraian di atas dapat diambil
suatu kesimpulan bahwa dalan mengendalikan proses seorang
operator mengerjakan empat langkah kegiatan, yaitu :
Mengukur à Membandingkan à Menghitung à Mengoreksi
Pada waktu operator mengamati suhu sebenarnya yang dia kerjakan
adalah mengukur variabel proses (Process Variable = PV), kemudian
membandingkan variabel proses dengan variabel proses yang
diinginkan (Set value = SV). Perbedaan antara variabel proses dengan
set value disebut sebagai error, oleh karena itu error dapat dituliskan
sebagai :
Error = Set Value (SV) Variable Process (PV) atau
= Variable Process (PV) Set Value (SV)
Berdasarkan besarnya error, operator kan menentukan arah
perubahan dari bukaan valve (menambah atau mengurangi) dan
seberapa besar koreksi yang diperlukan pada valve. Pada proses ini
sebenarnya operator menghitung untuk menentukan pengaturan
valve. Setelah proses penghitungan operator mengoreksi dengan

67. 67
mengatur bukaan valve. Hal ini juga berlaku pada suatu pengendalian
otomatis, hanya saja pada pengendalian otomatis semua pengaturan
dilakukan oleh alat-alat instrumentasi. Jadi pada pengaturan
otomatis manusia hanya melakukan pengaturan terhasap set value
(SV) dan untuk yang lainnya dilakukan oleh instrumentasi tersebut.
5.2. METODEL PENGENDALIAN PROSES
Metodel pengendalian proses dibagi dua macam, yaitu :
- Pengendalian oleh manusia (manual control)
- Pengendalian otomatis (automatic control)
a. Pengendalian oleh manusia (manual control)
Pada pengendalian secara manual memanfaatkan ketelitian dari
operator untuk mengendalikan suatu besaran proses. Jika harga
proses tidak sesuai dengan yang dikehendaki oleh operator, maka
operator tersebut akan melakukan adjustemet sebagai koreksi
terhadap besaran proses tersebut sampai proses berjalan stabil
dan hal ini dilakukan berulang-ulang selama kondisi proses tidak
sesuai dengan yang dikehendali oleh operator. Untuk lebih
jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.1.berikut ini.
Gambar 2.1. Manual Control

68. 68
Pada gambar di atas terlihat bahwa seorang operator sedang
mengamati variabel temperatur pada sebuah dapur (furnace),
apabila hasil penunjukan pada temperatur indikator (temperature
gauge) lebih besar dari temperatur yang dikehendaki oleh
operator, maka operator tersebut akan menambah jumlah aliran
dengan menambah bukaan valve, begitu juga sebaliknya apabila
hasil pembacaan pada temperatur gauge lebih kecil dari
temperatur yang dikehendaki maka operator akan mengurangi
jumlah aliran dengan jalan mengecilkan bukaan valve. Dilihat dari
segi ekonomis, pengendalian secara manual tentu lebih murah
dibandingkan dengan pengendalian secara otomatis karena
instrumen yang dibutuhkan lebih sederhana.
b. Pengendalian otomatis (automatic control)
Pada prinsipnya pengendalian otomatis sama dengan
pengendalian manual.
Pada pengendalian otomatis, peranan dari operator digantikan
oleh suatu alat yang disebut pengendali (controller). Jadi yang
bertugas menambah dan mengurangi bukaan valve tidak lagi
dikerjakan oleh operator tetapi atas perintah controller, operator
hanya bertugas memberikan harga ke controller (set value / set
point = SV / SP). Oleh karena itu pengendalian otomatis pada
valve harus dilengkapi dengan actuator sehingga unit valve
tersebut disebut dengan control valve. Sehingga apabila terjadi
ketidak sesuai harga yang diberikan operator terhadap controller
(SV), maka atas perintah controller akan membuka atau menutup
sesuai dengan kondisi operasi yang sedang berjalan (process
variable = PV). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar
2.2. berikut.

69. 69
Gambar 2.2. Pengendalian otomatis
5.3 DIAGRAM KOTAK (BLOCK DIAGRAM)
Diagram kotak adalah merupakan alat bantu untuk mempermudah di
dalam mempelajari suatu sistem pengendaian.
Ada dua macam diagram kotak yang biasa dipakai, yaitu diagram
kotak simbolis dan diagram kotak matematis. Pada diagram kotak
tersebut, masing-masing elemen yang terdapat pada sistem
pengendalian diwakili oleh sebuah kotak. Pada diagram kotak
simbolis, setiap kotak dibubuhi nama atau symbol-simbol. Pada
diagram kotak matematis, setiap kotak dibubuhi fungsi matematik
yang merupakan hubungan input dan outpun elemen. Untuk lebih
jelasnya dapat dilihat diagram kotak berikut ini.
Pemakaian
panas (di pabrik)
LOAD
Posisi bukaan Aliran bahan
(Opening) bakar masuk
VALVE
FURNACE -
(PROSES) Temperatur
+
Gambar 2.3. Diagram kotak proses di furnace

70. 70
5.4. TERMINOLOGI :
Variabel proses atau variabel yang dikontrol adalah variabel dimana
nilainya harus dipertahankan pada nilai yang presisi. Sebagai contoh,
mungkin kita dapat memanipulasi aliran cairan kedalam tangki untuk
mengatur level yang ada didalam tangki. Level yang ada didalam
tangki adalah variabel yang kita kontrol (variabel kontrol) atau
variabel proses.
Variabel proses adalah variabel dimana nilai yang kita ukur dengan
transmiter dan mengirimkannya ke kontroler agar dipantau dan
pertahankannya.
Ada empat variabel proses yang umum yaitu : temperatur, tekanan,
flow dan level.
Ada satu proses dimana variabel yang dikontrol sama dengan variabel
yang dimanipulasi yaitu proses flow.
5.4.1 Variabel Suplai
Variabel suplai pada proses ialah veriabel dimana nilainya
dikendalikan oleh final control element. Didalam semua hal tersebut
variabel suplai adalah faktor dominan dalam menentukan nilai
variabel yang dikontrol atau variabel proses, meskipun tidak hanya
variabel itu saja.
Variabel ini sering disebut manipulated variable. Hal ini berarti
bahwa adalah variabel dimana nilainya diatur oleh final control
element.
5.4.2 Beban Proses
Beban proses adalah variabel, yang cenderung merusak nilai proses.
Sebagai contoh, kita asumsikan bahwa kita mempunyai proses level
dimana kita memanipulasikan aliran kedalam tangki. Cairan yang
mengalir keluar dari tangki mempunyai kecepatan tertentu. Air
yang mengalir keluar dari tangki adalah beban proses.

71. 71
Suatu perubahan pada cairan yang mengalir keluar adalah
mengganggu proses. Lup pengontrolan diimplementasikan untuk
menghilangkan pengaruh gangguan pada proses tersebut.
Proses thermal dioperasikan dengan menyuplai uap ke heat
exchanger. Aliran uap adalah manipulated variable. Temperatur
produk aliran yang keluar dari heat exchanger adalah variabel yang
dikontrol (variabel control) atau variabel proses. Beban pada proses
adalah sejumlah panas yang hilang ke udara luar dari heat
exchanger, atau nilai panas (enthalphy) dari uap, atau temperatur
produk yang dipanaskan didalam heat exchanger. Suatu perubahan
nilai beban adalah gangguan terhadap lup.
Gambar 2.4. Heat Exchanger Sederhana
5.4.3 Set Point
Set Point adalah istilah nilai yang kita inginkan pada variabel
yang dikontrol untuk dipertahankan. Sebagai contoh proses level
pada Gambar 2.5. Pada gambar menunjukkan tinggi tangki terbuka
10 ft. Span pengukuran 8 ft (1 ft off dari bagian bawah tangki dan 1
ft off dari bagian atas tangki).

72. 72
Set point pada kontroler dapat dalam satuan engineering ft atau
persen dari span. Set point adalah 4 ft akan mempertahankan level
5 ft cairan yang ada didalam tangki. Set point 50% juga akan
mempertahankan 5 ft cairan didalam tangki.
Gambar 2.5. Proses Level Sederhana
Adalah penting bahwa tidak semua kontroler dapat mendisplaikan
dan menggunakan set point dalam skala satuan engineering.
Kontroler elektronik analog dan pneumatik menggunakan set point
dalam skala persen. Hanya beberapa kontroler digital yang
menggunakan set point dalam satuan engineering.
Operator harus tahu span variabel yang dikontrol jika ia perlu tahu
nilai engineering nyata dari set point dan juga proses variabel.
Dalam suatu hal, nilai set point atau nilai yang diinginkan proses
pada lup kontrol dirancang untuk dipertahankan.

73. 73
5.4.4 Transmiter
Transmtter adalah merupakan instrument yang merubah besaran
yang dihasilkan oleh sensing element (sensor) menjadi suatu sinyal
standar agar dapat dimengerti oleh instrument lainnya (controller,
recorder).
5.4.5 Controller
Controller adalah instrument yang fungsinya membandingkan
process variable yang sedang berjalan terhadap set variable dan
hasilnya digunakan sebagai dasar perhitungan control output yang
bersarnya berdasarkan aksi dan mode pengontrolnya, sinyal control
output digunakan sebagai dasar koreksi atas deviasi yang
diterimanya.
Aksi controller adalah :
· Direct action, artinya adalah apabila terdvapat kenaikan
input (PV) melebihi set variable (SV), maka output controller
(mv) akan naik.
· Reverse action, artinya adalah apabila terdvapat kenaikan
input (PV) melebihi set variable (SV), maka output controller
(mv) akan turun.
Sedangkan mode kontroler adalah :
· Proportional (P) Control
· Proportional + Integral (PI) Control
· Proportional + Integral + Derivative (PID) Control
Sinyal control output (mv) digunakan sebagai penggerak final
control element (Control Valve).
5.4.6 Final Control Element
Final control element adalah element akhir dari suatu system
pengendalian yang fungsinya mengkoreksi perbedaan antara process

74. 74
variable (PV) terhadap set variable (SV) berupa gerakan naik-turun
(buka-tutup) valve sesuai sinyal yang diterimanya dari kontroler.
Ditinjau dari gerakan valve-nya, aksi control valve terdiri dari :
· Air To Open (ATO), yaitu apabila control valve menerima
sinyal dari controller sebesar 3 15 psi gerakannya akan
mengakibatkan bertambahnya aliran yang melewatinya.
· Air To Closed (ATC), yaitu apabila control valve menerima
sinyal dari controller sebesar 3 15 psi gerakannya akan
mengakibatkan berkurangnya aliran yang melewatinya.
5.4.7 Proses
Adalah merupakan variabel yang dikendalikan dalam suatu system
pengendalian.
Ada empat variabel proses yang biasa dikendalikan di dalam suatu
system pengendalian diantaranya adalah berupa tekanan
(Pressure), temperature (Temperature), laju aliran (Flow) dan
tinggi permukaan fluida (Level).
5.5 ELEMEN-ELEMEN SISTEM PENGENDALIAN
Dalam suatu sistem kontrol sekurang kurangnya terdapat 5 macam
elemen utama yang membentuk system kontrol yaitu :
1. Sensing element (Sensor), adalah elemen yang pertama kali
merasakan adanya variable proses dan kemudian merubahnya ke
dalam bentuk gerakan mekanik atau sinyal electric yang sesuai
dengan besarnya varibel yang dideteksinya.
2. Proses, adalah sebutan variabel proses yang dikontrol/
dikendalikan.
3. Transmitter, berfungsi untuk merubah nilai variabel proses yang
dirasakan oleh sensor menjadi bentuk signal standard dan
ditransmisikan ke dalam instrument lainnya (controller,
recorder) yang besarnya tergantung dari jenis transmitter-nya

75. 75
yaitu 4-20 mA atau 1-5 Vdc (untuk transmitter elektrik) atau 3-15
psi (untuk transmitter pneumatic)
4. Elemen Pengatur (Controller), adalah elemen pengatur
memanfaatkan signal error yang dihasilkan untuk kemudian
digunakan sebagai dasar untuk memberikan memberikan
perintah perbaikan yang akan dilakukan oleh elemen pengontrol
akhir (final control element).
5. Elemen Kontrol Akhir (Final Control Element), dapat berupa
control valve, motor, pompa yang menerima dan melaksanakan
signal instruksi yang diberikan oleh controller untuk
mempertahankan nilai variabel proses pada nilai setpoint-nya.
Kelima macam elemen tersebut dapat dihubungkan satu sama lain
baik secara hubungan terbuka (open loop) maupun tertutup (closed
loop). Istilah open loop dan closed loop akan mempermudah kita
dalam memahami sistem kontrol manual dan otomatis.
Gambar 2.9. Elemen pengendalian level

76. 76
Pada gambar di atas tampak bahwa di dalam pengendalian level
terdiri dari elemen-elemen pengendalian, yaitu :
FT : adalah merupakan singkatan dari Flow Transmitter, yang di
dalamnya terdapat sensor (diaphragma) yang mendeteksi
perbedaan tekanan (differential pressure) antara high level
dengan low level dan hasilnya berupa keluaran sinyal standar
yang sesuai dengan beda tekanan yang dirasakannya.
LIC : adalah merupakan singkatan dari Level Indicator Control.
LV : adalah merupakan singkatan dari Level Valve yang berupa final
control element (control valve) dengan aksi reverse.
Gambar 2.10. Elemen-elemen sistem pengendalian aliran
Untuk melihat letak masing-masing elemen pengendalian digunakan
diagram kotak, pada gambar 2.11. ditampilkan diagram kotak sistem
pengendalian secara otomatis. Di dalam diagram kotak sistem

77. 77
pengendalian otomatis terdapat elemen proses, elemen pengukuran
(sensing elemen dan transmitter), elemen controller (control unit)
dan final contol elemen (control valve).
5.6 CONTROL LOOP
Apabila dilihat dari bentuk Control loop dibagi dalam dua kategori,
yaitu: open dan closed loop.
Perbedaan utama antara kedua contol loop adalah adanya proses
koreksi (feedback) pada tipe closed loop, sedangkan pada open loop
tidak terdapat proses koreksi tersebut, sehingga tidak ada
mekanisme yang menghubungkan produk yang terjadi dengan input
yang dikehendaki.
5.6.1 PENGENDALIAN LOOP TERBUKA (OPEN LOOP CONTROL SYSTEM)
Sistem pengendalian loop terbuka (open loop control system), atau
sering juga disebut sebagai sistem pengendalian umpan balik maju
(feed forward control) adalah sistem pengendalian yang keluarannya
tidak akan dapat mempengaruhi aksi dari pengendaliannya. Jadi pada
sistem pengendalian loop terbuka keluarannya tidak diukur atau
diumpan balikkan untuk dibandingkan dengan masukannya dan sistem
tersebut biasanya bekerja pada manual control. Untuk lebih jelasnya
dapat dilihat pada gambar 2.11. berikut ini.
Gambar 2.11. Sistem pengendalian loop terbuka

78. 78
5.6.2 PENGENDALIAN LOOP TERTUTUP
Sistem pengendalian loop tertutup atau sering juga disebut sebagai
sistem pengendalian umpan balik (feed back control) adalah
merupakan sistem pengendalian yang sinyal keluarannya mempunyai
pengaruh langsung pada aksi pengendaliannya. Pada sistem
pengendalian loop tertutup ini terdapat signal kesalahan penggerak,
yang merupakan selisih antara signal masukan dan signal umpan balik
(yang berupa signal keluaran dari proses yang dikendalikan) yang
diumpan balikkan ke arah masukan untuk memperkecil kesalahan dan
membuat harga keluaran akan mendekati dengan harga yang
diinginkan. Atau dengan kata lain, pada aksi umpan balik digunakan
untuk memperkecil kesalahan sistem dan sistem tersebut biasanya
bekerja pada automatic control. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat
pada gambar 3.2 berikut ini.
Gambar 3.2. Sistem pengendalian loop tertutup
Metoda pengendalian tertutup (close loop control) antara lain
adalah:
1. Feed back control system
2. Feed forward control system
3. Cascade control system

79. 79
Feed Back Control System
Feedback control termasuk kategori single loop control. Feedback
loop mengirimkan hasil pengukuran ke controller untuk
dibandingkan dengan nilai setpoint. Jika proses variabel tidak
sama dengan setpoint, controller akan bereaksi untuk
menyamakannya.
Feedback control paling banyak dipakai di industri. Keuntungan
utamanya adalah dapat mengontrol semua proses secara langsung.
Kekurangannya adalah error harus terjadi sebelum dapat
dikoreksi.
Berikut adalah aplikasi feedback control:
1. Pressure control loop
Pressure control loop bereaksi berdasarkan kecepatan. Loop
dapat merespon perubahan dari beban (load) atau mengontrol
aksi secara cepat atau lambat. Kecepatan pengontrolan ini
ditentukan oleh volume dari proses fluid. Contohnya pada
sebuah sistem penyimpanan gas yang besar (gas storage
facilities) pergerakan controller cenderung lebih lambat
dibandingkan dengan sistem yang bervolume kecil.
Gambar 3.3. Pressure control loop

80. 80
2. Flow control loop
Secara umum flow control loop dikenal sebagai fast loop
yang merespon perubahan dengan segera. Oleh karena itu flow
control equipment harus mempunyai sampling dan response
time yang cepat.
Gambar 3.4. Flow control loop
Flow control cenderung sensitif sehingga menimbulkan fluktuasi
atau noise pada sinyal control. Untuk mengkompensasi noise,
sebagian besar flow transmitter memiliki pengaturan
damping yang berfungsi untuk mem-filter noise.
Karena temperatur dari proses fluida mempengaruhi density,
pengukuran temperatur juga disertakan dalam pengukuran
flow, dan kompensasi temperatur ini di masukkan dalam
kalkulasi flow.
3. Level control loop
Perubahan kecepatan aliran liquida pada level control loop
umumnya disebabkan oleh ukuran dan bentuk proses vessel
(tangki). Contohnya: tangki yang besar akan membutuhkan
waktu yang lebih lama untuk diisi dibandingkan tangki kecil.

81. 81
Faktor lain adalah flow rate input dan outflow. Tank overflow
kadangkala menjadi masalah yang harus dihindari sehingga
digunakan redundant control system.
Gambar 3.5. Level control loop
4. Temperature control loop
Karena membutuhkan waktu untuk mengubah temperatur fluida
proses, temperature loop umumnya lambat. Control strategi
feedforward sering dipakai untuk menaikkan kecepatan respon
temperature control loop. Final control element pada
temperature control loop biasanya fuel valve menuju sebuah
burner atau steam valve untuk aplikasi heat exchanger.
Adakalanya fluida yang lebih dingin (air dingin) dicampurkan ke
proses (mix) untuk mengontrol temperatur.