BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI II.1. Temperatur Temperatur adalah suatu penunjukan nilai panas atau nilai dingin yang dapat diperoleh/diketahui dengan menggunakan suatu alat yang dinamakan termometer. Termometer adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur dan menunjukkan besaran temperatur. Tujuan pengukuran temperatur adalah untuk : 1. Mencegah kerusakan pada alat-alat tersebut 2. Mendapatkan mutu produksi/kondisi operasi yang di inginkan 3. Pengontrolan jalannya proses II.1.1. Metode pengukuran temperatur Ada 2 (dua) cara mengukur temperatur yaitu : 1. Metoda Pemuaian, yaitu panas yang diukur menghasilkan pemuaian, pemuaian dirubah kedalam bentuk gerak-gerak mekanik kemudian dikalibrasi dengan skala angka-angka yang menunjukkan nilai panas (temperatur) yang diukur. 2. Metoda Elektris, yaitu panas yang diukur menghasilkan gaya gerak listik (Emf). Gaya gerak listrik kemudian dikalibrasi kedalam skala angka-angka yang menunjukkan nilai panas (temperatur) yang diukur.

2 II.1.2. Jenis jenis Alat Ukur Temperatur Secara sederhana, alat ukur temperatur dapat dibagi dalam dua kelompok besar yaitu : 1. Alat ukur temperatur dengan metoda pemuaian, terdiri dari : a. Termometer tabung gelas b. Termometer Bi-metal c. Filled thermal termometer 2. Alat ukur temperatur dengan metode elektris, terdiri dari : a. Termokopel b. Resistance termometer II.1.3. Prinsip kerja termokopel Termokopel bekerja berdasarkan pembangkitan tenaga listrik pada titik sambung dua buah logam yang tidak sama (titik panas/titk ukur). Ujung lain dari logam tersebut sering disebut titik referensi (titik dingin) dimana temperaturnya konstan, seperti pada Gambar 2.1 : Gambar 2.1 Rangkaian Dasar Termokopel

3 Umumnya, termokopel digunakan untuk mengukur temperatur berdasarkan perubahan temperatur menjadi sinyal listrik. Bila antara titik referensi dan titik ukur terdapat perbedaan temperatur, maka akan timbul GGL yang menyebabkan adanya arus pada rangkaian. Bila titik referensi ditutup dengan cara menghubungkannya dengan sebuah alat pencatat maka penunjukan alat ukur akan sebanding dengan selisih temperatur antara ujung panas (titik ukur) dan ujung dingin (titik referensi). Gambar 2.2 Bentuk Fisik Termokopel Pada Gambar 2.2 dapat dilihat bentuk fisik dari sebuah termokopel. Bagian luar termokopel berupa tabung logam pelindung yang berguna untuk menjaga kondisi termokopel agar tidak terpengaruh banyak oleh lingkungan dimana alat tersebut ditempatkan, II.1.4. Fungsi Termokopel Termokopel pada proses ini berfungsi sebagai pendeteksi temperatur pada Holding furnace. Termokopel berupa tranducer yang mendeteksi temperatur pada dapur dan mengubahnya ke besaran listrik yaitu tegangan. Kemudian mengirim

4 sinyal tersebut ke Thermocontroller menerima sinyal tersebut dalam besaran temperatur. Termokopel ini bekerja setiap waktu selama proses berjalan, untuk memberi tahu setiap perubahan ataupun kondisi temperatur pada Holding furnace. II.1.5. Termokopel sebagai sensor panas Termokopel pada dasarnya adalah dua logam penghantar arus listrik dari bahan yang berbeda. Salah satu ujung-ujungnya dilas mati dan ujung yang satunya dibiarkan terbuka untuk sambungan ke lingkaran pengukuran. Sambungan yang di las mati disebut measuring junction sedangkan ujung yang satunya disebut reference junction. Seperti dapat kita lihat pada Gambar 2.3 sebagai berikut : Gambar 2.3. Termokopel II.1.6. Prinsip kerja elemen panas Sumber panas pada Holding furnace berasal dari elemen pemanas yang terdapat pada bagian atap dari dapur tersebut. Dimana kawat yang digunakan pada elemen pemanas listrik ini harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut : 1. Harus tahan lama pada suhu yang dikehendaki 2. Sifat mekanisnya harus cukup kuat pada suhu yang dikehendaki 3. Koefisien muai harus kecil, sehingga perubahan bentuknya pada suhu yang dikehendaki tidak terlalu besar.

5 4. Tahanan jenisnya harus tinggi 5. Koefisien suhunya harus kecil, sehingga arus kerjanya sedapat mungkin konstan. Bahan yang digunakan untuk elemen pemanas ini adalah : 1. Krom Nikel 2. Krom Nikel Besi 3. Krom Nikel Aluminium Bahan tersebut tahan panas karena membentuk lapisan oksida yang kuat pada permukaannya, sehingga tidak terjadi oksida lebih lanjut. Bahan pemanas tersebut juga dapay digunakan dari suhu o C, elemen pemanas yang digunakan di PT. Inalum adalah jenis Krom Nikel. Apabila salah satu elemen pemanas dalam satu fasa terputus, maka dapat dilakukan perhubungan singkat pada elemen tersebut. Sebagai contoh, misalkan elemen nomor 6 atau 7 yang putus maka dapat dilakukan perhubungan singkat secara langsung dari elemen nomor 5 ke elemen nomor 8, seperti terlihat pada Gambar 2.4. Perhubungan singkat elemen nomor 6 saja, ataupun nomor 7 saja tidak dimungkinkan karena letak terminal kedua ujungnya yang saling berseberangan. Gambar 2.4 Elemen Jumping

6 II.2. Sistem Kontrol II.2.1. Pengertian Sistem Kontrol Sistem kontrol ini diperlukan karena dalam proses industri selalu ada besaran besaran tertentu yang harus berada pada kondisi atau keadaan yang khusus. Kondisi yang dimaksud dapat berupa harga yang konstan untuk selang waktu tertentu. Hal hal tersebut tidak dapat dilakukan dengan hanya sekedar melakukan pengukuran saja, tapi sangat diperlukan pengontrolan. Ditinjau dari kata pembentuknya sistem kontrol berasal dari dua kata yaitu sistem dan kontrol. Sistem adalah suatu kesatuan yang terbentuk dari kombinasi beberapa komponen, yang bekerja sama sesuai fungsi masing masing untuk mencapai suatu sasaran atau tujuan yang sama. Kontrol adalah mengendalikan atau mengatur. Dengan demikian dapat diambil suatu kesimpulan bahwa sistem kontrol adalah suatu cara pengendalian sebuah proses dimana ada suatu variabel yang dikontrol atau dimanipulasi untuk mencapai suatu keadaan tertentu. II.2.2 Tujuan Pengontrolan Tujuan utama dari suatu sistem pengontrolan baik dari segi teori dan prakteknya adalah : 1. Mengoptimalkan unjuk kerja dari suatu sistem 2. Memperbaiki kualitas dan menurunkan biaya produksi 3. Memeperbaiki keseragaman produksi 4. Menghemat dalam pemerosesan material 5. Menghemat energi yang dibutuhkan 6. Menghemat peralatan pabrik 7. Meringankan pekerjaan

7 Pengontrolan dapat dilakukan secara manual maupun dengan cara otomatis. Suatu hal yang sederhana untuk menjelaskan perbedaan antara pengontrolan secara manual dengan pengontrolan secara otomatis, karena kedua jenis dari pengontrolan dapat dibedakan sebagai berikut : 1. Bila pada suatu sistem penentu tindakan adalah manusia, maka pengontrolan tersebut dinamakan pengontrolan secara manual. 2. Bila pada suatu sistem penentu tindakan adalah peralatan atau dilakukan oleh peralatan, maka pengontrolan tersebut dinamakan pengontrolan otomatis. Di dalam pengontrolan suatu proses baik itu dengan manual maupun dengan otomatis, dikenal istilah dengan sistem loop terbuka dan pengontrolan dengan sistem loop tertutup. II.2.3 Sistem kontrol loop terbuka Sistem kontrol loop terbuka adalah suatu sistem kontrol dimana keluarannya tidak berpengaruh pada aksi pengaturan. Jadi pada sistem kontrol loop terbuka ini keluaran tidak di ukur ataupun di umpan balikkan untuk dibandingkan dengan masukan acuan. Pada Gambar 2.5 berikut ditunjukkan hubungan masukan dengan keluaran untuk sistem kontrol loop terbuka. Masukan Pengontrol Plant / Proses Keluaran Gambar 2.5 Sistem Kontrol Loop Terbuka

8 Pada setiap pengotrolan loop terbuka, keluarannya tidak dibandingkan dengan masukan acuan. Jadi setiap masukan acuan terdapat suatu kondisi operasi yang tetap. Dengan demikian, ketelitian operasi sangat tergantung pada kalibrasi peralatan. Namun dalam proses industri, pengontrolan dengan sistem loop terbuka ini sangat jarang dipergunakan. II.2.4. Sistem kontrol loop tertutup Sistem kontrol loop tertutup adalah suatu sistem kontrol yang sinyal keluarannya berpengaruh secara langsung pada aksi pengontrolan. Jadi sistem kontrol loop tertutup ini adalah merupakan sistem kontrol dengan menggunakan umpan balik. Pada dasarnya umpan balik ini merupakan hasil proses yang terjadi. Namun karena terjadinya beberapa gangguan yang bersifat merugikan sehingga hasil keluaran tidak sesuai dengan apa yang dikehendaki, maka perlu dibandingkan kembali untuk memulai aksi pengontrolan. Pengontrolan dengan sistem kontrol loop tertutup yaitu dengan membandingkan hasil pengukuran dengan harga yang diinginkan dan menggunakan perbedaaan tersebut untuk memulai aksi guna mengurangi perbedaaan. Prinsip pengontrolan dengan loop tertutup sebenarnya sederhana, yaitu menggunakan umpan balik atau hasil pengukuran yang menggerakkan mekanisme pengontrolan. Hal tersebut dapat ditunjukkan dalam diagram blok yang sangat sederhana seperti pada Gambar 2.6 :

9 Gangguan Masukan Pengontrol Plant/Proses Keluaran Elemen pengukur atau umpan balik Gambar 2.6 Sistem Kontrol Loop Tertutup Prinsip pengontrolan sistem loop tertutup dapat dilakukan dalam banyak kegiatan operasi, seperti pengontrolan temperatur pemanasan, pengontrolan tekanan, pengontrolan tinggi permukaan cairan, dan lain-lain. Untuk mendapatkan hasil yang terbaik, maka perlu mengukur dan mengontrol secara langsung variabel yang menunjukkan keadaan kualitas produksi. Hal seperti inilah yang disebut dengan istilah pengontrolan secara langsung. Bila mengukur atau mengontrol secara langsung sulit dilakukan, maka diperlukan pengontrolan variabel sekunder, misalnya variabel temperatur dan tekanan yang secara langsung berhubungan dengan kualitas. Pengontrolan ini sering disebut pengontrolan secara tidak langsung. Salah satu proses yang memerlukan pengontrolan yang tetap untuk mendapatkan hasil yang maksimal adalah proses pengontrolan temperatur pemanasan. Perlakuan panas adalah suatu proses yang kompleks. Dalam hal sebagian besar, perlakuan panas dapat meningkatkan mutu benda. Keberhasilan perlakuan panas tergantung dari baik tidaknya pengontrolan yang dilakukan dan

10 16 penyimpangan pemanasan harus diusahakan sekecil mungkin karena temperatur yang terlalu kecil atau terlalu besar pada proses pemanasan dapat mengakibatkan penurunan kualitas produk yang dihasilkan.