PRINSIP KERJA CONDUCTIVITY SENSOR DALAM PENGUKURAN DAYA HANTAR LISTRIK SUATU FLUIDA ( APLIKASI PT. RIAU ANDALAN PULP AND PAPER )

Transkripsi

1 PRINSIP KERJA CONDUCTIVITY SENSOR DALAM PENGUKURAN DAYA HANTAR LISTRIK SUATU FLUIDA ( APLIKASI PT. RIAU ANDALAN PULP AND PAPER ) OLEH : Nama : JOKO MALIS NIM : Karya Akhir Ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan PROGRAM DIPLOMA - IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

2 PRINSIP KERJA CONDUCTIVITY SENSOR DALAM PENGUKURAN DAYA HANTAR LISTRIK SUATU FLUIDA ( APLIKASI PT. RIAU ANDALAN PULP AND PAPER ) OLEH : Nama : Joko Malis NIM : Karya Akhir Ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan PROGRAM DIPLOMA - IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Sidang pada tanggal 20 Desember 2008 di depan penguji : 1. Ir. Syarifuddin Siregar : Ketua Penguji Ir. H. Mansyur, Msi : Anggota Penguji Ir. Nasrul Abdi, MT : Anggota Penguji... Diketahui oleh : Disetujui oleh : Ketua : Pembimbing Karya Akhir : Ir. Nasrul Abdi, MT Ir. A. Rachman Hasibuan Nip Nip

3 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya akhir ini. Tidak lupa pula penulis ucapkan ribuan terima kasih kepada Ayahanda dan Ibunda tercinta yang tak pernah letih mengasuh, membesarkan, memberi dukungan moral maupun materil dan selalu menyertai Ananda dengan do a sampai Ananda menyelesaikan Karya Akhir Ini. Dalam proses penyusunan karya akhir ini, penulis telah mendapat bimbingan dan arahan dari berbagai pihak, maka untuk bantuan yang di berikan baik materil, spiritual, informasi maupun administrasi. Oleh karena itu sepantasnya penulis mengucapakan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting M.Eng selaku Dekan fakultas Teknik. 2. Bapak Ir. Nasrul Abdi MT. selaku Ketua Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik. 3. Bapak Ir. A. Rachman Hasibuan selaku dosen pembimbing dalam penyusunan karya akhir ini. 4. Bapak Ir. M. Zulfin, MT selaku Dosen Wali. 5. Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknologi Instrumentasi Pabrik yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, khususnya angkatan 2003 yang telah banyak membantu penulis.

4 Akhir kata tak ada gading yang tak retak, karena keterbatasan waktu dan kemampuan, penyusun menyadari bahwa dalam pembuatan Karya Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan maupun kesalahan. Untuk itu penyususn membuka diri atas segala kritik dan saran yang bersifat membangun agar dapat di diskusikan dan di pelajari bersama demi kemajuan wawasan ilmu pengetahuann teknologi. Semoga karya akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, Desember 2008 Penyusun

5 DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... i ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... viii BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1. Latar Belakang... 1 I.2. Tujuan Karya Akhir... 3 I.3. Batasan Masalah... 3 I.4. Metode Pembahasan... 3 I.5. Sistematika Pembahasan... 4 BAB II LANDASAN TEORI... 6 II.1 Arus Listrik... 6 II.2. Kuat Arus, Rapat Arus dan Penghantar... 6 II.2.1. Kuat Arus... 6 II.2.2. Rapat Arus... 8 II.2.3. Penghantar... 9 II.3. Konduktivitas II.3.1. Konduktivitas Elektrik II.3.2. Konduktivitas Termal... 20

6 II.4. Perbedaan Larutan Berdasarkan Daya Hantar Listrik (Konduktivitas) II.5. Pengelompokkan Larutan Berdasarkan Jenisnya II.6. Sifat Koligatif Larutan BAB III PROSES PEMBUATAN PULP Chip Storaging Conveyor Digester Brown Stock Washing, Screening & O2 Delignification Bleaching Plant Area Pulp Machine Chemical Plant Chemical Recovery Power Boiler Turbine Generator Water Treatment Effluent Treatment BAB IV PRINSIP KERJA CONDUCTIVITY SENSOR IV.1. Conductivity Sensor IV.2. CONDUCTIVITY TRANSMITTER IV.3. DCS (Distributed Control System) IV.4. Heat Exchanger... 59

7 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan V.2. Saran DAFTAR PUSTAKA... 68

8 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gerakan Elektron pada Medium (a) Vakum, (b) Cairan atau Gas... 8 Gambar 2.2 Struktur Pita Energi Gambar 2.3 Konduktivitas (a) cairan atau gas, (b) logam, (c) semikonduktor Gambar 2.4 Grafik Hubungan Konduktivitas dengan Konsentrasi Gambar 2.5 Sel Konduktivitas dengan Sensor Platina Gambar 2.6 Sensor Konduktivitas Tanpa Elektroda Gambar 2.7 Hantaran Listrik Melalui Larutan HCl Gambar 3.1 Bagan Proses Pembuatan Pulp Gambar 4.1 Conductivity Sensor dengan dua elektrode type TB Gambar 4.2 Conductivity Transmitter Gambar 4.3 Heat Exchanger Gambar 4.4 Skema keerpasangan Conductivity Sensor Gambar 4.5 Skema kerja sensor... 63

9 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Bahan Semikonduktor dan nilai Gap Tabel 2.2. Konduktivitas berbagai material Tabel 2.3. Konstanta sel dan rentang ukur konduktivitas Tabel 2.4. Konduktivitas Termal Tabel 2.5 Perbandingan larutan elektrolit dan larutan non elektrolit Tabel 2.6 Sifat larutan (a) elektrolit kuat, (b) elektrolit lemah, (c)non elektrolit Tabel 4.1 Batas pengukuran conductivity sensor tipe TB Tabel 4.2 Measurement Range of conductivity transmitter... 58

10 ABSTRAK Pada dunia industri penggunaan peralatan instrumentasi merupakan hal yang sangat penting dalam proses operasi produksi suatu pabrik. Sejalan dengan kemajuan dan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin pesat pada saat ini, manusia selalu berusaha untuk menemukan atau menciptakan suatu peralatan yang dapat mempermudah pekerjaan teknik pengukuran untuk suatu proses. Untuk itu peralatan tersebut harus dapat menghasilkan pengukuran dengan optimal. Beberapa parameter yang menjadi dasar bahan pengukuran dalam jalannya proses yaitu tekanan (pressure), suhu (temperature), tinggi permukaan (level), aliran (flow) dan lain sebagainya. Salah satu aplikasi dari keempat alat instrumentasi tersebut adalah pengukuran konduktivitas listrik pada suatu fluida dengan menggunakan suatu sensor yang biasa disebut Conductivity Sensor. Sensor ini juga berguna untuk mendeteksi kebocoran zat kimia pada suatu proses. Data yang diperoleh dari pengukuran oleh sensor di lapangan berupa sinyal analog yaitu arus dengan nilai 4-20 ma. Sinyal ini selanjutnya dikirim ke bagian transmitter untuk dikonversikan menjadi nilai konduktivitas dari fluida yang diukur. Nilai ini selanjutnya ditampilkan pada layar yang terdapat pada bagian depan transmitter sehingga operator di lapangan dapat mengetahui besarnya konduktivitas fluida yang diukur tersebut. Dari transmitter data tersebut dikirim ke ruang DCS (Distribution Control System), sehingga data di lapangan dapat juga dibaca oleh operator yang ada pada ruang DCS.