Gauge dan Indikator

GAUGE DAN INDIKATOR

Pengertian umum suatu instrumentasi adalah penggunaan, pemakaian suatu peralatan untuk membaca, mengukur, mengolah, dan menganalisa nilai (data) suatu proses.

Sebagai salah satu bagian dari instrumentasi, pendeteksian/ pembacaan dan pengukuran ini melibatkan penggunaan sensor dan tampilan (display) sampai penggunaan alat pengubah lainnya (tranduser) supaya nilai/ data suatu proses dapat dibaca/ diolah.

Pada penjelasan ini, hanya membahas pengukuran jenis proses secara langsung (visual), yaitu: tekanan, suhu, dan tinggi cairan (liquid level).

1. Pressure gauge

Pressure gauge berfungsi sebagai alat ukur tekanan. Dipasang pada pipa, tanki, atau separator untuk mengukur/ membaca nilai tekanan proses. Nilai satuan ukur yang biasa dipakai di lapangan adalah psi (pound/in2) dan water column (in H2O).

Saat membuka/ menutup sebuah kerangan (valve), pastikan ketahui nilai tekanan dari proses agar terhindar dari kecelakaan. Dan jika ingin hendak melakukan pengosongan (bleeding) sebuah separator, tanki atau pipa, pastikan pressure gauge harus menunjukkan nilai 0 psi, sebelum meneruskan pekerjaan membuka separator tanki atau pipa tersebut.

Pemasangan dan pemilihan pressure gauge :

• Batasan (Range) operasi kerja

Pemilihan batasan kerja maksimum adalah ± 2 (dua) kali tekanan operasi normal.

Contoh: Tekanan operasi normal adalah 50 psi, maka pilihlah pressure gauge dengan batasan 0 – 100 psi.

• Getaran (vibration)

Getaran suatu proses dapat diredam dengan menggunakan gauge yang berisi cairan khusus. Cairan yang biasa dipakai adalahglycerin/silicone oil.

Contoh: Gauge yang dipasang pada discharge line pompa.

Pelindung thermal (thermal protection)

Pada aplikasi suhu sangat ekstrim (misal: steam), harus digunakan syphon atau pigtail berisi air yang dipasang antara gauge dengan fluida proses.

Suhu udara operasi normal

–40 sd. 70o C untuk jenis kering

–25 sd. 65o C untuk jenis berisi cairan

Pulsation effect

Osilasi proses dimana penunjukan tekanan naik-turun dengan cepat, dapat dikurangi dengan memakai snubber/ pulsation dampener.

Contoh: Pemasangan gauge pada discharge line pompa piston.

Gauge valve

Selalu terpasang sebagai isolator untuk kemudahan penggantian/ perawatan.

Penanganan pressure gauge :

Tidak dianjurkan untuk pemakaian berpindah-pindah (sering dipasang dan dilepas).

Simpan di dalam kotak tersendiri, jangan dicampur dengan perkakas lain agar tidak merusak kaca dan komponen di dalamnya

Ganti/tukar pressure gauge jika tidak menunjukkan 0 psi ketika dilepas. Hal ini untuk keselamatan pekerja dan juga menghindari kesalahan pembacaan.

2. Temperature gauge

Digunakan untuk mengukur temperatur, juga dikenal sebagai thermometer. Satuan ukurnya adalah derajat Celcius (o C) atau derajat Fahrenheit (o F).

Pemilihan batasan (range) kerja maksimum untuk sensor bimetallic adalah ± 2 (dua) kali temperatur normal operasi dan temperatur maksimum tidak boleh melebihi 75% skala penuh (full scale). Jika batasan ini dilanggar maka logam bimetallic akan kehilangan sifat lentur dan akurasinya.

Thermowell harus dipasang pada aplikasi untuk mencegah terjadinya kontak langsung antara sensor temperatur (bulb) dengan fluida bersuhu tinggi, bertekanan tinggi, korosif, dan abrasif. Thermowell juga memberikan kemudahan pada teknisi untuk mengganti gaugetanpa perlu mematikan proses.

Pada pemilihan thermowell perlu diperhatikan sifat/ jenis fluida dimana temperature gauge akan digunakan. Untuk aplikasi fluida korosif biasa digunakan material dari stainless steel.

Pada aplikasi suhu tinggi (misal: distribusi steam), perhatikan temperature gauge ketika membuka aliran dari pipa bersuhu tinggi menuju pipa bersuhu rendah atau sebaliknya. Suhu kedua pipa harus disamakan dengan membuka valve sedikit demi sedikit untuk menghindari guncangan yang diakibatkan oleh bertemunya suhu panas dengan suhu dingin. Bila hal ini terjadi dapat mengakibatkan pecahnya pipa.

3. Tank gauge

Ada 2 (dua) metoda pengukuran tinggi liquid secara langsung di dalam tangki dan ini berlaku untuk tanki terbuka dan tanki tertutup bertekanan rendah.

Float cable

Yaitu sebuah pelampung (floating) yang diikat pada seutas kabel baja ke luar tanki. Indikator dengan pemberat di luar tangki menunjukkan ketinggian cairan dan terbaca pada skala.

Sight glass

Adalah sebuah tabung transparan yang terbuat dari gelas atau plastik yang dipasang diluar tangki. Jika level liquida di dalam tanki berubah, maka perubahan ini akan terlihat melalui sight glass.

Satuan ukur yang umum dipakai adalah feet (ft) dan inch (in)

Tank gauge sangat penting dan umum digunakan di stasiun pengumpul. Pada beberapa aplikasi, tinggi cairan harus dimonitor dalam tangki untuk menghindari terjadinya limpahan (spill). Pada aplikasi yang lain, terkadang tidak diizinkan berada di atap tanki untuk mengukur level. Hal ini bertujuan untuk menghindari pecahnya tanki karena konstruksi atap tanki yang lemah atau adanya korosi.

Sumber : www.ekoharsono.wordpress.com

Control Valve (Jenis Control Valve & Actuator)

CONTROL VALVE

Sebelumnya sudah sedikit dibahas mengenai valve dan actuator-nya. Pada seri ini akan dibahas lebih lanjut tentang jenis-jenis control valve, aplikasi dan instalasinya, serta berbagai aksesori yang berkaitan dengan penggunaannya.

Secara umum control valve terbagi atas dua tipe berdasarkan gerakan buka tutupnya, yaitu :

1. Sliding Stem, dikenal karena gerakan (buka-tutup) stem secara linear. 

Contoh: control valve jenis globe.

2. Rotary, dikenal karena gerakan (buka-tutup) stem memuntir 90o. 

Contoh: control valve jenis ball dan butterfly.

Semua control valve yang akan kita bahas di sini dipergunakan pada aplikasi on/off dan throttling. On/off artinya valve hanya bekerja pada kondisi membuka atau menutup (fully open atau fully closed). Sedangkan throttling adalah gerakan valve mengikuti kebutuhan proses yang dikontrolnya (modulating).

1. Sliding stem valve

Globe valve adalah jenis control valve yang bekerja secara sliding stem. Aplikasi globe valve umumnya untuk liquida bersih (tidak berpasir), gas, dan steam pada temperatur dan tekanan moderat.

Jenis sliding stem valve adalah :

• Globe valve dengan trim cage

Dipakai secara luas pada pengaturan laju alir. Mudah dalam perawatan dan pemilihan flow characteristic dengan banyak pilihan cage.

• Globe valve dengan single atau double port trim

Dipakai pada aplikasi mengandung padatan (solid) atau abrasif.

• Globe valve dengan angle body

Dipakai pada tekanan drop yang tinggi seperti pada pressure control. Juga sekaligus berfungsi sebagai elbow pada piping system.

• Globe Valve 3-way

Digunakan sebagai selector untuk mengalihkan/mencampur aliran.

Keuntungan :

• Kemampuan throttling yang bagus (bahkan pada flow raterendah) 
• Kemampuan menahan kebocoran (shut off) yang bagus 
• Aplikasi luas (air, steam, dan gas) 
• Pilihan karakteristik aliran (pada jenis cage trim) 

Kekurangan :

• Bobot yang berat untuk size yang sama dengan valve jenis lain
• Harga mahal
• Pressure drop yang tinggi (juga cenderung noisy)

2. Rotary valve

Valve yang bekerja secara rotary umumnya berukuran lebih kecil dan ringan. Jarak membuka/menutup (travel) yang pendek dan hanya sedikit gesekan di permukaan, membuatnya lebih tahan terhadap kebocoran internal.

Ball valve

Ball valve menggunakan sejenis bola berongga untuk mengatur laju alir fluida. Tersedia dalam jenis vee-ball (dengan karakteristik equal percentage) dan complete sphere ball.

Pada jenis 3-way valve dapat digunakan sebagai pengalih dan pencampur aliran. Caranya dengan merubah posisi ball terhadap portinlet dan outlet sesuai kebutuhan ( Dibawah hanya memperlihatkan 2 konfigurasi yang umum). Pemakaian 3-way valve di lapangan terutama pada automatic well testing.

Keuntungan : 

• Harga dan perawatan murah
• Aplikasi tekanan dan temperatur tinggi
• Kapasitas besar 
• Menggunakan actuator dengan torsi kecil 

Kekurangan :

• Ball dapat terkikis oleh media abrasif dan laju alir yang tinggi
• Kurang bagus untuk aplikasi throttling pada karakteristik aliran tertentu  

Butterfly Valve

Butterfly valve memanfaatkan sebuah disc (cakram) sebagai alat pengatur aliran fluida. Valve ini membutuhkan actuator yang lebih kuat karena letak disc tepat menghalangi laju alir fluida.

Keuntungan :

• Kompak, ringan
• Harga paling murah dan mudah dalam perawatan
• Bagus untuk throttling pada kapasitas tinggi
• Shut off bagus (pada jenis resilient seat) 

Kekurangan :

• Disc dapat terkikis oleh media abrasif
• Posisi disc berada pada aliran fluida, tidak cocok untuk aliran full flow atau ketika melakukan pigging
• 
  

Karakteristik Aliran

Karakteristik aliran (flow characteristic) sebuah control valve adalah hubungan antara bukaan valve (travel) dengan flow rate pada tekanandrop konstan seperti yang diperlihatkan pada dibawah.

Ada 3 karakteristik aliran sebuah valve seperti berikut:

1. Quick Opening

Bukaan (travel) yang kecil memberikan kenaikan yang besar pada flow rate. Digunakan pada proses yang membutuhkan flow rateseketika dalam jumlah besar seperti safety system dan metering.

2. Linear

Bukaan valve berbanding lurus dengan flow rate. Digunakan pada aplikasi dimana pressure drop pada valve cenderung konstan seperti pada level control dan flow control loop.

3. Equal Percentage

Kebalikan dari quick opening – bukaan valve yang besar, hanya memberikan penambahan flow rate yang kecil. Digunakan pada proses yang membutuhkan pressure drop yang besar pada valve, seperti temperature dan pressure control.

Dampak kesalahan pemilihan valve dengan karakteristik aliran yang sesuai akan menyebabkan:

Gangguan akurasi pada aplikasi metering (untuk jenis flow meter tertentu, seperti: vortex dan turbine.

Kontrol proses menjadi tidak stabil.

Klasifikasi Kebocoran (Shut off class)

Control valve didesain bergerak secara throttle dan on/off. Ketika dalam posisi menutup, valve diharapkan mempunyai suatu kemampuan untuk membendung fluida (shut-off capability). Kemampuan shut-off ini berbeda-beda berdasarkan :

1. Jenis valve
2. Desain seat
3. Material seat
4. Kekuatan actuator
5. Jenis fluida yang melaluinya

Ada 6 kelas kebocoran yang didefinisikan oleh ANSI/FCI 70-2-1976 seperti yang terlihat pada tabel berikut :

Leakage Class	Maximum Leakage Allowable	Test Medium	Test Pressure	Testing Procedures Required for Establishing Rating
	x	x	x	No test required
II	0.5% of rated capacity	Air or water at 50 – 125o F	45 – 60 psig or maximum operating differential whichever is lower	45 – 60 psig or maximum operating differential whichever is lower
		(10 – 52oC)
III	0.1% of rated capacity	As above	As above	As above
IV	0.01% of rated capacity	As above	As above	As above
V	0.0005 ml per minute of water per inch of port diameter per psi differential	Water at 50 to125oF (10 to 52oC)	Maximum service pressure drop across valve plug not to exceed ANSI body rating	Maximum service pressure drop across valve plug not to exceed ANSI body rating
VI	Not to exceed amounts shown in the table above	Air or nitrogen at 50 to 125o F (10 to 52oC)	50 psig or max rated differential pressure across valve plug whichever is lower	Actuator should be adjusted to operating conditions specified with full normal closing thrust applied to valve plug seat

Yang paling banyak digunakan adalah dua kelas, yaitu: Class IV dan Class VI. Class IV dikenal sebagai “metal-to-metal“, yaitu plug danseat terbuat dari metal sehingga laju kebocoran (leakage rate) lebih besar, karena tidak dapat menutup dengan sempurna. Class VI juga dikenal sebagai “soft seat”, yaitu valve plug atau seat atau keduanya terbuat dari sejenis material lentur (resilient) seperti teflon.

ACTUATOR

Pada seri sebelumnya kita sudah mengenal jenis-jenis actuator, yaitu: pneumatic (diaphragm & piston), electric, dan hydraulic. Fungsinya adalah memberikan daya dorong untuk menggerakkan valve serta memastikan posisi valve tetap pada posisinya ketika dalam keadaan terbuka atau tertutup (shut off). Berikut akan dibahas lebih detail mengenai masing-masing actuator tersebut.

Pneumatic Diaphragm Actuator

Actuator jenis pneumatic diaphragm adalah jenis actuator paling populer dan paling banyak digunakan. Desain yang sederhana, harga murah, dan mudah dalam perawatan membuatnya masih dipakai hingga saat ini.

Pada jenis normally open mudah dikenali dengan supply inlet udara berada di atas diaphragm. Ketika udara masuk, kenaikan tekanan udara pada ruangan ini akan menekan diaphragm. Selanjutnya diaphragm mendorong pegas dan menggerakkan stem ke arah bawah.

Sebaliknya pada jenis normally closed, supply inlet udara berada di bawah diaphragm. Ketika udara masuk, kenaikan tekanan udara akan mendesak diaphragm. Selanjutnya diaphragm mendorong pegas dan menggerakkan stem ke arah atas. Ketika kehilangan tekanan pada diaphragm, pegas akan mendorong stem kembali ke posisi awalnya.

Keuntungan :

• Harga murah
• Dapat bekerja throttling tanpa membutuhkan positioner
• Menggunakan tekanan supply rendah 
• Mudah dalam perawatan 
• Fail-safe action yang pasti   

Kekurangan :

• Kemampuan dorong (torsi) terbatas
• Ukuran besar dan bobot yang berat
• 
  

Pneumatic Piston Actuator

Actuator jenis ini mempunyai daya dorong lebih besar dibandingkan pneumatic diaphragm. Komponen utamanya adalah semacam piston yang didorong oleh air supply untuk menggerakkan stem. Pada single acting piston, supply udara dari positioner menekan piston berpegas. Ketika udara dilepaskan, pegas akan mendorong piston kembali ke posisi semula (fail-safe position). Pada double acting piston, tekanan udara dari positioner menggerakkan piston dari kedua arah secara bergantian. Arah gerakan stem mengikuti tekanan yang lebih kecil (unbalanced) diantara kedua ruang bertekanan di belakang piston.

Electric Actuator

Digunakan pada aplikasi dimana tidak tersedia air compressor. Komponen utamanya adalah sebuah motor listrik yang memutar gear maju/mundur agar stem bergerak. Dilengkapi dengan handwheel agar operator dapat membuka/menutup valve secara manual. Pada awalnya electric actuator hanya didesain untuk aplikasi on/off. Namun saat ini sudah dilengkapi dengan kontrol motor yang lebih maju, sehingga dapat dipakai pada aplikasi throttling, serta dikombinasikan dengan spring (pegas) hingga mempunyai fail-safe mode.

Hydraulic Actuator

Actuator jenis ini paling sedikit aplikasinya di lapangan; digunakan untuk menggerakkan valve berukuran sangat besar yang membutuhkan daya dorong besar (misal: valve pada main steam line). Umumnya bekerja menggunakan spring & piston seperti gambar berikut:

Flow Measurement (pemilihan flow meter)

Pengukuran aliran fluida (flow metering) adalah kebutuhan yang kritikal pada sebuah industri. Hasil pengukuran menjadi sangat penting karena jika terjadi kesalahan pada jalur penjualan, dapat mengakibatkan kerugian secara finansial.

Pada kebanyakan pengukuran aliran liquida, flow rate ditentukan dengan mengukur kecepatan liquida atau perubahan energi kinetiknya. Kecepatan (velocity) tergantung pada selisih tekanan (DP) yang melalui pipa. Karena luas penampang pipa sudah diketahui, kecepatan rata-rata (average velocity) dapat memberi indikasi flow rate. Hubungan yang menentukan flow rate liquida dapat dituliskan sbb :

Faktor-faktor lain yang mempengaruhi flow rate adalah viscosity dan density, serta gesekan dari liquida yang bersentuhan dengan dinding pipa.

PEMILIHAN FLOW METER

Pertanyaan yang paling sering muncul di lapangan adalah; Apakah flow meter yang terpasang sudah sesuai dengan kebutuhan?

Pertimbangan pertama dalam memutuskan pemakaian flow meter dan jenis fluida yang sesuai, dapat dilihat pada tabel dibawah. Berdasarkan tabel tersebut ada beberapa kriteria yang harus dipertimbangkan, seperti :

• Jenis fluida
• Kondisi proses
• Performance requirement
• Electrical area classification dan safety
• Kondisi instalasi dan kebutuhan maintenance
• Ekonomis

1. Jenis fluida

Pastikan jenis fluida yang dilalui apakah: liquida, gas/steam, atau dua fasa. Perhatikan juga apakah clean, dirty atau slurry, corrosive ataunon-corrosive.

2. Kondisi proses

Kondisi yang harus dipertimbangkan adalah :

• Kondisi operasi normal dan kondisi extreme
• Flow rate minimum dan maksimum
• Sifat fisik fluida seperti viscosity dan adanya partikel padat atau udara
• Pressure dan temperature
• Sifat dynamic fluida yang dikenal dengan bilangan Reynolds

Kinerja sebuah flow meter juga tergantung pada parameter tanpa satuan yang disebut bilangan Reynolds. Bilangan ini didefinisikan sebagai rasio antara gaya inersia liquida terhadap gaya yang menahannya (drag force). Hubungan ini dituliskan sbb :

Bentuk aliran turbulent dan laminar

Berdasarkan bilangan Reynold-nya, flow dapat dibagi 3, yaitu :

• Laminar jika Re < 2000 , dimana bentuk aliran tenang dan tidak dipengaruhi oleh dinding pipa (wall roughness)
• Turbulent jika Re > 10000, bentuk aliran pecah membentuk pusaran-pusaran asimetrik
• Transition jika 2000 < Re < 10000, dimana terjadi peralihan dari laminar menuju turbulent. Bentuk aliran adalah flat parabolic geometry dan disebut juga plug flow.

Sebagian besar flow meter bekerja pada region laminar dan turbulent. Dengan mengetahui bilangan Reynold-nya sedapat mungkin dapat dihindari flow meter bekerja pada region transition.

3. Performance requirement

Kinerja (performance) flow meter ditentukan oleh accuracy, repeatability, linearity, flow range (rangeability) dan resolution.

Accuracy

Akurasi adalah ukuran seberapa dekat hasil pengukuran terhadap actual flow. Biasanya dinyatakan dalam percent of full scale.

Contoh:

Jika diketahui sebuah flow meter mempunyai accuracy ± 3%, maka indikasi flow rate terhadap actual rate pada laju 1000 gpm adalah: 1000 – (3% x 1000) = 970 gpm dan 1000 + (3% x 1000) = 1030 gpm. Jadi range akurasinya berada antara 970 – 1030 gpm.

Repeatability

Repeatability adalah kemampuan dari flow meter untuk memberi indikasi reading yang sama (konsistensi). Biasanya juga dinyatakan dalam percent of full scale. Pada spesifikasi vendor, nilai ini diperoleh dari pengujian di shop pabrik pembuat untuk range, pressure,temperature, dan viscosity fluida tertentu (misal: udara, air, atau solvent).

Linearity

Linearity adalah perbandingan sinyal output terhadap flow rate. Sinyal output dapat linear atau tidak, tergantung pada prinsip operasi flow meter yang dipakai. Sebagai contoh, sinyal output dari primary element sebuah DP flow meter tidak linear terhadap flow rate, namun akar kwadrat-nya linear dengan flow rate. Sehingga sinyal “raw” yang dihasilkan oleh DP flow meter harus di konversi menggunakan alat khusus untuk memperoleh bentuk linear. Linearity pada turbine meter dapat dicontohkan sebagai kurva garis lurus antara perubahan nilai k-factor terhadap flow rate.

Flow range (Rangeability)

Setiap flow meter mempunyai range maksimum dan minimum. Rasio dari nilai ini sering juga disebut turndown ratio.

Contoh: Jika sebuah flow meter mempunyai turndown 40:1 dan dioperasikan pada range maximum 1000 gpm. Turndown ratio = 1000 gpm/40 = 25 gpm

Artinya flow meter tersebut dapat melakukan pengukuran dengan akurat pada saat reading menurun hingga 25 gpm. Jika kurang dari 25 gpm, maka akurasinya akan berkurang. Semakin besar nilai turndown semakin bagus, namun sesuaikan dengan range kebutuhan spesifik di lapangan.

Resolution

Resolution adalah ukuran perubahan terkecil dari total flow yang dapat ditampilkan pada display flow meter.

4. Kondisi instalasi dan kebutuhan maintenance

Pertimbangkan bagaimana flow meter dan aksesorinya di-install serta kebutuhan akan maintenance serta kalibrasi. Ketersediaan spare parts dan vendor support juga faktor yang penting. Adakalanya sebuah flow meter sangat cocok untuk kondisi proses, namun terdapat kendala instalasi (karena harus sering dilakukan shutdown atau membutuhkan space yang luas) maka pemilihan flow meter tersebut harus ditinjau ulang.

Pada akhirnya pemilihan flow meter dan instalasinya harus dapat diterima oleh operator pemakai serta kesiapan teknisi maintenanceyang akan merawatnya.

5. Electrical area classification dan safety

Peralatan meter dan aksesorinya harus dipasang di lapangan sesuai dengan aturan dari: NEC (national electrical code), API RP 500, dan API RP 505. Keselamatan pekerja/teknisi juga harus diperhatikan jika instalasi dilakukan pada temperature dan pressure tinggi.

6. Ekonomis

Harga sebuah flow meter menjadi pertimbangan termasuk di dalamnya installation cost. Biaya instalasi ini bervariasi tergantung pada lokasi meter, metoda instalasi, pemasangan komponen tambahan (aksesori), dan kebutuhan power supply.

Sumber : http://ekoharsono.wordpress.com

Piping and Instrumentation Diagram

P&ID

Piping dan Instrumentation Diagram (P&ID) merupakan skema dari ,jalur pipa, equipment, instrumentasi, control system,dari suatu sistem proses yang terdapat di Oil Refinery, Chemical Plant, Paper Mill, Cement Plant, dll. Simbol-simbol yang terdapat dalam P&ID mewakili peralatan seperti actuator, sensor-sensor dan kontroler. P&ID menjelaskan secara detail mengenai flow process (Diagram Alir), terkecuali parameter-parameter seperti temperatur, tekanan, dan besarnya arus tidak dapat dijelaskan dalam P&ID. Alat-alat process seperti valve (katup), instrument,dan Saluran pipa diidentifikasikan dengan kode. Kode-kode tersebut berdasarkan ukuran, jenis cairan yang dialirkan, jenis sambungan pipa (Seperti dengan menggunakan Boltatau Flang), dan keadaan Status Valve (Normally Close atau Normally Open).

Diagram P&ID pada suatu Process System

P&ID dapat digambarkan dengan tangan (gambar biasa diatas kertas) atau dengan menggunakan komputer. Software dalam membuat P&ID untuk PC atau Mac, antara lain dapat menggunakan Microsoft Visio (PC), Omni Grafle (Mac), atau menggunakan software yang didesain untuk P&ID yaitu Cadworx P&ID dari COADE

Beberapa software P&ID ini tidak menunjukan ukuran aktual dan posisi dari peralatan-peralatan seperti sensor, valve, dan equipment, akan tetapi untuk menampilkan sebuah diagram hubungan dari suatu sistem process yang disimpan sebagai data elektronik dan dapat dilihat di PC. Software Cadworx P&ID dapat menyimpan Database dan menghasilkanReport equipment table list dari komponen-komponen / instrument yang terdapat dalam P&ID suatu process. Pada bagian berikutnya dari artikel ini kita akan membuat suatu P&ID dengan menggunakan software Cadworx P&ID

Representasi dari Line Process pada P&ID

Line Symbol

Line Symbol digunakan untuk menggambarkan hubungan antara unit-unit yang berbeda dalam sistem yang dikontrol. Tabel berikut di bawah ini merupakan Line Simbol yang pada umumnya sering digunakan.



Tabel 1. Line Symbol

Dari table 1, Piping line merupakan proses utama dimana pipa mengalirkan bahan kimia yang diidentifikasikan dengan menggunakan kode. Simbol line lainnya menjelaskan bagaimanasystem terhubung antara satu proses dengan proses lainnya,serta signal yang digunakan dalam sistem instrumentasi, seperti electrical signal,pneumatic signal,data, dll.

Gambar 1

Kode-kode yang terdapat pada Piping Line menunjukan Diameter Pipa, Fluid Service, material, dan isolasi. Diameter pipa dalam Inch. Fluid service memberi keterangan jenis fluida yang dialirkan. Material memberikan informasi mengenai bahan pembuat pipa. Sebagai contoh CS untuk Carbon Steel atau stainless steel SS.

Pengunaan kode-kode pada Process Line sebagai contoh gambar 1, pada aliran pipa no 39 menunjukan pipa dengan diameter 4 Inch, dengan Fluid Service mengalirkan bahan kimia ‘N’, berbahan material CS (Carbon Steel) , dan tanpa insulasi (“No Insulation”)

Simbol untuk Valves

Simbol untuk Valves Actuator

Simbol untuk Fitting dan Representasi

Simbol untuk Equipment

Instrumentation Symbol

Kode-kode Instrumentasi yang tertera di P&ID adalah sebagai berikut, huruf pertama mengidentifikasikan parameter yang dikontrol, huruf selanjutnya mengidentifikasikan tipe perangkat control

Berdasarkan contoh diagram P&ID di atas, FT101, huruf pertama F mempunyai arti kode (berdasarkan kode ISA) yaitu Flow. Huruf kedua T mempunyai arti Transmitter,kode FT101 dapat diartikan sebagai Flow Transmitter,Lingkaran menunjukan FT101 terpasang (mounted)di Field Area, yang dihubungkan oleh electric signal (Garis putus-putus). Pada FIC101, berarti (Flow Indicator Controller), simbol berupa kotak dan lingkaran menunjukan FIC101, terletak diShared Control / Shared Displays dan dapat diakses oleh operator

Huruf Pertama	Parameter yang dikontrol
A	Analysis
C	Conductivity
D	Density
E	Voltage
F	Flow Rate
I	Current
L	Level
M	Moisture(Humidity)
P	Pressure or Vacuum
T	Temperature
V	Viscosity

Huruf Selanjutnya	Tipe Peralatan Kontrol
A	Alarm
C	Controller
I	Indicator
T	Transmitter
V	Control Valve
E	Element
IC	Indicator Controller
FC	Ratio Controller
R	Recorder
HS	Hand Switch
HV	Hand Valve
Q	Totalizer
IQ	Indicating Totalizer
XV	Solenoid Valve
Y	Calculation
FY	Ratio Callculation
SL	Switch Low
SH	Switch High
AL	Alarm Low
ALL	Alarm Low Low
AH	Alarm High
AHH	Alarm High High

Berdasarkan ANSI/ISAs S5.1-1984 (R 1992) Instrumentation symbols and identification standard.

CADWORX P&ID

Software CADWorx P & ID, merupakan software yang khusus dirancang untuk keperluan pembuatan Proses Instrumentasi Diagram (P & ID). Sebagai program berbasis AutoCAD,Software ini menggunakan teknologi terbaru dari Autodesk berupa objek (ObjectARX). Menudan tools pada software ini memudahkan dalam mengambarkan P&ID secara sistematis, sistem editing yang lebih efektif, membuat proses perancangan lebih cepat dengan tetap mempertahankan konsistensi, dan keakuratan data.

CADWorx P & ID support dengan program AutoCAD 2005 – 2008, dan semua produk Autodesk, meliputi produk Autodesk Mechanical Desktop (MDT), Arsitektur Desktop (ADT), Map 3D dan Land Desktop (LDD).

Sumber : www.adibaduts.wordpress.com

Flow Measurement (Differential Pressure type)

Ada banyak jenis flow meter yang digunakan di industri. Pada umumnya semua flow meter tersebut dapat kita kelompokkan ke dalam: differential pressure (DP), positive displacement (PD), mechanical, electronic, dan mass meter.

Kita akan membahas jenis Differential Pressure (DP) flow meter

DIFFERENTIAL PRESSURE (DP) FLOW METER

Differential pressure (DP) flow meter adalah yang paling banyak digunakan. Diperkirakan hampir 50% flow rate fluida di seluruh dunia diukur menggunakan metoda ini.

Prinsip operasi DP flow meter berdasarkan pada pemikiran bahwa pressure drop diantara meter adalah sebanding dengan kwadrat dari flow rate. Pengukuran pressure drop sendiri dilakukan dengan menggunakan primary element, yang menyebabkan perubahan energi kinetik pada pipa. Jenis primary element ini diantaranya: orifice plate, venturi tube, pitot tube, dan annubar. Selanjutnya secondary element mengukur DP yang terjadi dan mengeluarkan sinyal (read out) setelah dikonversi ke actual flow.

1. Orifice meter

Orifice adalah primary element yang paling populer. Orifice terbuat dari selembar plat baja dengan sebuah lubang yang besarnya tertentu. Tebal orifice berkisar dari 0.060 – 0.500 inch tergantung besar pipa. Orifice plate dipasang dengan cara diselipkan diantara 2 buah flange. Pressure tap pada kedua sisi flange berfungsi untuk mendeteksi selisih tekanan yang terjadi. Akurasi meter umumnya berkisar antara ±0.5 hingga ±5%.

- Orifice bore

Ada 3 jenis orifice yang dikenal luas, yaitu: concentric, eccentric, dan segmental.

Concentric adalah yang paling umum dipakai pada clean fluids. Sangat cocok untuk aplikasi pengukuran gas, steam, clean hydrocarbon dan chemical.

Eccentric design digunakan pada pengukuran liquida mengandung gas. Letak lubang secara eccentric memberikan jalan agar gas dapat lewat dengan bebas.

Segmental design digunakan pada pengukuran liquida mengandung solid. Posisi lubang di bawah akan memberikan keleluasaan partikel solid melewatinya.

- Orifice edge

Ada dua jenis sudut lubang orifice (edge) yang umum dipakai, yaitu sharp edge dan quadrant edge.

Sharp edge tanpa perlakuan khusus dapat dipakai untuk aliran dua arah.

Jenis sharp edge juga ada yang di bavelled (diberi sudut 45o) jika tebal orifice >1/8 in, atau diameter orifice Quadrant edge dipakai untuk fluida dengan viskositas tinggi seperti slurry atau heavy crude, dimana biasanya bilangan Reynold < 10,000.

- Orifice plate specification

Spesifikasi pelat orifice di syaratkan oleh API MPMS, Chapter 14.3/AGA Report No. 3 (1992). Beberapa syaratnya sebagai berikut:

- Material: Orifice terbuat dari “zero corrosion material” umumnya stainless steel (304SS, 316SS), monel, atau jenis logam campuran lain tergantung service

- Ketebalan pelat: Minimum dan maksimum tergantung pada ukuran pipa, tapi minimum-nya adalah 1/8 inch

- Roughness: Kekasaran permukaan pelat tidak boleh melebihi 50 micro-inches

- Upstream edge: Orifice tidak boleh memiliki sisi lubang yang tumpul atau tertakik

- Beta ratio: Yaitu rasio antara lubang orifice terhadap besar pipa. Umumnya berkisar antara 0.25 – 0.75.

- Orifice fitting

Untuk menahan orifice agar terpasang dengan baik pada pipa umumnya memakai flange. Kebutuhan akan maintenance (pembersihan/ penggantian pelat orifice) tanpa harus melakukan shutdown adalah awal lahirnya orifice fitting. Beberapa orifice fitting yang dikenal adalah :

• Senior fitting
• Junior fitting
• Simplex fitting

Membuka pelat orifice ketika pipa sedang dilalui fluida dapat dilakukan jika memakai senior fitting. Junior fitting dipakai pada aplikasi yang mempunyai bypass line. Simplex fitting hampir sama dengan junior, bedanya adalah pengangkatan orifice plate dapat langsung dilakukan dengan tangan kosong (tanpa alat engkol seperti pada senior dan junior fitting).

- Secondary elements

Secondary element berfungsi sebagai berikut :

• Melakukan konversi pengukuran DP ke bentuk sinyal digital atau electrical
• Mengirimkan sinyal ke tempat tertentu
• Melakukan recording

Dalam aplikasi secondary element ini dapat berupa sebuah chart recorder atau DP transmitter yang akan dibahas pada bab tersendiri.

- Pressure tap

Perbedaan tekanan upstream dan downstream orifice disalurkan melalui tap pada pipa (pipe tap) atau flange (flange tap). Jarak tap untuk kedua sistem adalah sbb:

Flange tap : 1” upstream dan downstream
Pipe tap : 2.5D upstream dan 8D downstream (D=diameter pipa)
Kedua tap harus berukuran sama dan disalurkan memakai tubing berukuran ¼” untuk clean service, dan minimum 0.4” untuk steam service.

2.  Venturi tube

Venturi tube menggunakan prinsip Bernouli untuk merelasikan hubungan antara fluid velocity dengan pressure. Kenaikan fluid velocity melalui sebentuk throat pada diameter tertentu, akan menimbulkan selisih tekanan (rP) untuk mendapatkan flow rate.

Keuntungan menggunakan venturi tube diantaranya :

• Tidak ada komponen bergerak (berputar)
• Pressure loss minimal
• Sesuai untuk pressure/temperature tinggi
• Dapat dipakai pada fluida korosif

3. Flow nozzle

Flow nozzle adalah variasi dari venturi tube. Umumnya dipakai untuk aplikasi steam/vapor pada kecepatan tinggi (Reynolds number >50000). Selisih tekanan (DP) terjadi dari bagian sensor yang memiliki inlet berbentuk eliptikal dan outlet berbentuk nozzle. Umumnya berukuran >2 inchi, dengan akurasi 1-2%. Pressure tap dipasang pada 0.5D downstream dan 1D upstream.

4. Pitot Tube dan Annubar

Flow meter jenis ini dipakai pada pipa-pipa berukuran lebih besar untuk aplikasi gas, steam, dan liquida bersih. Bekerja berdasarkan selisih tekanan antara ujung pitot tube yang menghadap aliran terhadap tekanan di sekeliling aliran. Selisih tekanan ini menghasilkan nilai square root mengukur flow.

Annubar adalah gabungan beberapa pitot tube (multiple ported pitot tube), untuk menghasilkan kecepatan aliran rata-rata.

Akurasi pitot tube/annubar berkisar antara 5 – 10% (lebih rendah dari pada orifice dan venturi). Kombinasi akurasi dengan transmitter dapat mencapai ± 2% untuk kecepatan aliran yang uniform.

Keuntungan

• Pressure loss sangat rendah
• Kemudahan instalasi (umumnya tidak membutuhkan flange)
• Biaya relatif rendah

Kekurangan

• Reynolds number minimum berdasarkan diameter pipa adalah 10000
• Karena memiliki sensing port menghadap flow yang rawan penyumbatan, maka hanya dapat dipakai pada clean fluid

Instalasi

Secara umum persyaratan instalasi adalah 24D upstream dan 4D downstream (jika flow meter dipasang pada downstream control valve). Jarak straight pipe yang lebih panjang akan memberikan akurasi yang paling baik.

Sumber : www.ekoharsono.wordpress.com