BAB I PENDAHULUAN Pada Bab berikut ini akan dijabarkan mengenai latar belakang, permasalahan, pendekatan masalah yang diambil, tujuan dan manfaat yang akan dicapai,beserta sistematika laporan dari penelitian Tugas Akhir ini. 1.1 Latar Belakang Di workshop instrumentasi akan dibangun miniplant heated water circulation yang bersifat portabel. Sebelum miniplant tersebut dibuat maka perlu dilakukan study dinamika aliran air dan dinamika temperatur. Dinamika aliran air dan diamika temperatur itu berdasarkan pada Proses Flowsheet Diagram yang merupakan desain awal perancangan miniplant heated water circulation ini. Untuk itu maka diperlukan pemodelan matematika yang diturunkan berdasar pada hukum kesetimbangan massa dan energi serta teori kontrol volume. Perhitungan matematik hukum kesetimbangan massa dan energi inilah yang nantinya digunakan sebagai dasar simulasi pada software HYSYS agar mencapai spesifikasi output yang diinginkan. Setelah itu dilakukan penurunan model matematik dari setiap komponen pada simulator berdasarkan hukum kesetimbangan. Hasil penurunan model matematik dari setiap komponen ini yang nantinya digunakan sebagai penentuan parameter dan spesifikasi dari setiap komponen pada simulator HYSYS. Penggunaan software HYSYS disebabkan karena HYSYS merupakan software yang sudah umum digunakan pada simulator perancangan proses. Hal ini karena HYSYS software virtual plant yang mampu mensimulasikan proses mendekati keadaan sebenarnya. Selain itu software ini juga dapat 1
2 mensimulasikan sistem pengendalian dan sistem safety yang berupa presuere safety valve sehingga plant dapat bekerja sesuai dengan yang ditetapkan dan menjaga agar tangki yang terdapat heater di dalamnya memiliki presure yang tetap terjaga dan tidak melebihi nilai yang sudah ditetapkan. Setelah simulator miniplant HYSYS tersebut terbentuk maka dibutuhkan sebuah unit kontrol untuk mengatur kerja plant agar plant tersebut dapat berjalan mencapai spesifikasi output yang diinginkan. Miniplant heated water circulation tersebut terdapat pengendalian bertingkat (level air dan aliran air) di dalam tangki vertikal yang dipanasi dengan sebuah heater. Pengaturan laju aliran disini digunakan untuk menjaga level pada tangki vertikal konstan sesuai dengan set point. Pada tangki vertikal proses pemanasan air dilakukan oleh heater. Air tersebut dipanaskan agar mencapai spesifikasi output yang diharapkan yaitu sebesar 100 C. Pemanasan pada tangki vertikal ini tidak bisa langsung menghasilkan output sesuai dengan yang diinginkan karena spesifikasi daya dari heater yang bernilai kecil yaitu 15000 J/s. Proses pemanasan ini terjadi secara kontinyu hingga mencapai suhu yang diinginkan. Pada tangki vertikal ini juga dilengkapi dengan pressure safety valve yang berfungsi untuk mengeluarkan steam, agar tekanan dalam tangki dapat dijaga sesuai dengan yang diinginkan. Keluaran dari tangki vertikal dipasang pompa yang berfungsi untuk memopakan fluida menuju kedalam tangki horisontal. Tangki horisontal tersebut mempunyai pengendalian level dan berfungsi sebagai storage. Pengendalian level pada tangki horisontal juga menggunakan pengendalian PI seperti pada tangki vertikal. Setelah itu tangki horisontal terdapat pompa yang fungsinya untuk mengalirkan fluida kembali ke tangki vertikal untuk kembali ke proses awal sampai mencapai suhu yang diinginkan sebesar 100 C.
3 Perancangan simulator miniplant tersebut selanjutnya akan diterapkan ke dalam sebuah miniplant yang diintegrasikan dengan Distributed Control System (DCS). Hal ini merupakan rencana jangka panjang dari penelitian yang akan dibuat di Workshop Instrumentasi Teknik Fisika ITS. 1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, maka dirumuskanlah permasalahan yang akan dipecahkan dalam Tugas Akhir ini. Adapun untuk rumusan permasalahannya adalah sebagai berikut: 1) Bagaimana menurunkan model dinamik pipa, pompa,control valve, dan vessel dengan menggunakan hukum kesetimbangan. 2) Bagaimana membuat simulator sistem pengendalian pada simulator miniplant heated water circulation agar dapat mendukung jalannya proses sehingga dapat mencapai output produk yang diinginkan. 3) Bagaimana menganalisa performansi proses pada simulasi HYSYS. 1.3 Batasan Masalah 1) Ukuran dan dimensi dalam simulator miniplant tersebut ditentukan oleh peneliti berdasarkan hasil penurunan model matematik. 2) Penentuan nilai variabel awal yang ada pada simulator miniplant nilainya ditentukan oleh peneliti yang meliputi laju aliran, presure,komposisi zat, dan temperatur. 3) Perancangan kontroler dalam simulasi ini hanya digunakan unuk menjalankan proses, sedangkan variabel yang akan dikontrol adalah level dan
4 temperatur pada tangki vertikal serta level pada tangki horisontal. 4) Spesifikasi dari equipment yang ada simulator yang meliputi control valve, relief valve, pipa dan pompa nilainya ditentukan oleh peneliti. 5) Spesifikasi output yang diinginkan dari tangki vertikal adalah berupa fluida panas dengan suhu 100 C. 1.4 Tujuan Tujuan dalam tugas akhir kali ini adalah merancang simulator proses pada heated water circulation dengan menggunakan software HYSYS. 1.5 Sistematika Laporan Laporan penelitian Tugas Akhir ini akan disusun secara sistematis dibagi dalam beberapa bab, dengan perincian sebagai berikut: BAB I Pendahuluan Bab ini berisikan penjelasan latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian dan sistematika laporan. BAB II Tinjauan Pustaka Pada bab ini membahas secara singkat teori-teori yang terkait dalam penulisan Tugas Akhir. BAB III Metodologi Penelitian Dalam bab ini akan dijelaskan mengenai langkahlangkah yang harus dilalui untuk mencapai tujuan dan simpulan akhir dari penelitian. Produk akhir dari tahap ini adalah perhitungan dan model yang siap untuk disimulasikan dan dianalisa.
5 BAB IV Pengujian dan Analisa Hasil Simulasi Bab ini merupakan tindak lanjut dari Bab III, dimana dari simulasi yang didapatkan baik berupa grafik maupun tabulasi, dilakukanlah analisa-analisa serta pembahasan yang berorientasi pada tujuan penelitian yang telah ditetapkan. BAB V Kesimpulan dan Saran Bab ini berisi tentang kesimpulan pokok dari seluruh rangakain penelitian yang telah dilakukan dan saran yang dapat dijadikan sebagai pengembangan penelitian selanjutnya.
6 ( Halaman ini sengaja dikosongkan )