DASAR KOMPUTER

1
Bab 2 Obyektif dan Keuntungan Pengendalian
Ir. Abdul Wahid, MT.
Departemen Teknik Kimia FTUI
2
Tujuan Pembelajaran
Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat
melakukan hal-hal berikut.

• Mengenal contoh-contoh dari tujuh (7) obyektif
  pengendalian pada proses-proses kimia
• Menghitung indikator dari variabilitas pada
  variable proses
• Dapat menghitung dampak ekonomi dari variabilitas

3
Kerangka Kuliah
Kerangka Kuliah

• Tujuh (7) Obyektif Pengendalian
• 1. Kesalamatan (safety)
• 2. Proteksi lingkungan
• 3. Proteksi peralatan
• 4. Operasi yang lancar
• 5. Kualitas produk
• 6. Profit
• 7. Memonitor dan mendiagnosis
• Ukuran variabilitas
• Dampak ekonomi dari variabilitas
• Workshop

4
CONTOH PROSES FLASH SEPARATION
Mari kita diskusikan proses ini
Vapor product
T6
P1
T5
Feed Methane Ethane (LK) Propane Butane Pentane
T1
P ? 1000 kPa T ? 298 K
T2
F1
F4
T3
L1
F2
F3
Liquid product
A1
Process fluid
Steam
L. Key
5
Tujuh Obyektif Pengendalian
Beri contoh
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
6
Tujuh Obyektif Pengendalian
Tekanan tinggi di dalam drum adalah bahaya
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
7
Tujuh Obyektif Pengendalian
Beri contoh
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
8
Tujuh Obyektif Pengendalian
To flare
Tidak pernah melepas hidrokarbon ke atmosfir
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
9
Tujuh Obyektif Pengendalian
Beri contoh
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
10
Tujuh Obyektif Pengendalian
Tidak ada aliran yang dapat merusak pompa
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
11
Tujuh Obyektif Pengendalian
Beri contohnya
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
12
Tujuh Obyektif Pengendalian
Selalu menjaga kelancaran laju produksi
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
13
Tujuh Obyektif Pengendalian
Beri contoh
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
14
Tujuh Obyektif Pengendalian
Mencapai L.Key dengan menyesuaikan pemanasan
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
15
Tujuh Obyektif Pengendalian
Beri contoh
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
16
Tujuh Obyektif Pengendalian
Gunakan pemanasan semurah mungkin
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
17
Tujuh Obyektif Pengendalian
Beri contoh
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
18
Tujuh Obyektif Pengendalian
Hitung dan plot parameter kunci, misal, UA.
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
UA
waktu
19
Tujuh Obyektif Pengendalian
Ketujuh-tujuhnya harus dicapai. Gagal untuk
melakukan yang demikian akan berakibat operasi
yang tidak menguntungkan atau lebih buruk lagi,
tidak selamat.
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis
20
Sistem Pemanasan Rumah
Identifikasi fitur-fitur yang seharusnya
dimasukkan dalam sistem pengendalian untuk
mencapai ketujuh obyektif pengendalian a.
Safety b. Environmental Protection c.
Equipment Protection d. Smooth Operation e.
Product Quality f. Profit g. Monitoring
21
7 Obyektif Sistem Pemanasan Rumah
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis

• Ada beberapa aspek yang akan dibutuhkan untuk
  memastikan operai yang aman
• Furnace akan memerlukan flame detector, yang akan
  mematikan gas bila nyalanya berlebihan.
• Sistem air akan memiliki sebuah flow meter untuk
  menjamin sirkulasi air dingin kalau tidak ada,
  furnace bisa overheat.
• Ruangan seharusnya memiliki detektor asap dan
  karbon dioksida jika terjadi salah fungsi

22
7 Obyektif Sistem Pemanasan Rumah
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis

• Untuk melindungi lingkungan, furnace bisa
  dioperasikan pada kondisi yang pas sehingga
  menghindari produksi NOx (suhu nyala rendah).
  Juga, penggunanaan fuel bisa diminimisasi,
  sehingga mereduksi produksi GHG

23
7 Obyektif Sistem Pemanasan Rumah
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis

• Untuk melindungi peralatan, sistem memerlukan
• Sebuah flow meter untuk menjamin sirkulasi air.
  Jika aliran ini berhenti, pembakaran akan
  berhenti untuk melindungi furnace dari overheating

24
7 Obyektif Sistem Pemanasan Rumah
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis

• Sebuah daerah mati (dead band) akan diterapkan
  untuk membantu operasi yang lancar. Dead band ini
  memerlukan perubahan suhu yang cukup sebelum
  status furnace berubah (on/off). Ini akan
  mencegah terlalu seringnya switch disebabkan oleh
  perubahan suhu yang sangat kecil dalam ruangan

25
7 Obyektif Sistem Pemanasan Rumah
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis

• Sasaran sistem pemanasan rumah adalah menjaga
  suhu ruang dalam daerah suhu yang menyenangkan.
• Suhu rata-rata seharusnya berada pada suhu yang
  diinginkan dan dead band seharusnya cukup kecil
  sedemikian rupa sehingga berada pada daerah suhu
  yang menyenangkan

26
7 Obyektif Sistem Pemanasan Rumah
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis

• Agar bisa memaksimalkan profit (dalam kasus ini,
  meminimisasi pengeluaran), konsumsi fuel perlu
  diminimisasi pada set point suhu yang diberikan. 
  
• Untuk mencapai ini, peralatan untuk mengatur
  udara berlebih perlu dipasang, karena pemanasan
  dengan udara ekstra (tidak digunakan untuk
  pembakaran) cenderung ineffisiensi. Hati-hati,
  terlalu sedikit udara bisa berbahaya!

27
7 Obyektif Sistem Pemanasan Rumah
1. Kesalamatan (safety) 2. Proteksi
lingkungan 3. Proteksi peralatan 4. Operasi
yang lancar 5. Kualitas produk 6. Profit 7.
Memonitor dan mendiagnosis

• Untuk memonitor kinerja sistem, sangat berguna
  untuk membandingkan konsumsi fuel per derajat
  hari.  Beberapa peralatan ukur akan dibutuhkan
  untuk mengumpulkan data yang diperlukan.
• Kenaikan yang signifikan pada harga ini akan
  mengindikasikan kehilangan efisiensi. Kita akan
  menggabungkan data untuk menentukan akar
  penyebabnya

28
Menentukan Kondisi Operasi Pabrik

• Daerah operasi yang mungkin harus didefinisikan
• Prinsip fisika semua konsentrasi ? 0
• Keselamatan, proteksi lingkungan dan peralatan
• Kapasitas peralatan aliran maksimum
• Kualitas produk
• Operating window (feasible operating region)
  daerah yang memuaskan semua batasan (operasi)
• Soft constraint pelanggaran sedikit batasan
• kualitas produk rendah
• mengurangi umur peralatan
• diijinkan tapi dihindari
• Hard constraint pelanggaran batas kritis
• bisa merusak peralatan
• tidak diijinkan dalam kondisi apapun

29
Menentukan Kondisi Operasi Pabrik
Suhu dioperasikan sangat dekat (tanpa melebihi)
batasan maksimum

• Suhu reaktor
• minimum tidak ada reaksi
• maksimum kerusakan logam, banyak sekali reaksi
  samping

30
Menentukan Kondisi Operasi Pabrik
Penting sekali untuk mengendalikan udara
berlebih. Defisiensi oksigen akan
berakibat kondisi yang berbahaya. Bahan bakar
yang tidak bereaksi berada di ruang bakar,
kalau bertemu udara lain akibatnya bisa meledak.

• Rasio bahan bakar dan udara
• sedikit sekali udara sedikit bahan bakar yang
  dibakar -- DIBUANG
• udara berlebihan mengurangi suhu nyala --
  mengurangi PERPINDAHAN PANAS

31
Menentukan Kondisi Operasi Pabrik

• Memperluas analisis lebih dari satu dimensi,
  misal suhu dan aliran produk
• Operasi terbaik maksimum suhu dan aliran (bagian
  pojok kanan atas)
• Secara pasti ini tidak bisa dicapai, karena ???
• Lingkaran kecil menunjukkan variasi yang kecil
  pada kedua variabel

GANGGUAN
OPERASI TERBAIK
32
Manfaat Pengendalian Proses
Saat kita mengendalikan sebuah proses, kita
mengurangi variabilitas dari variabel-variabel
kunci untuk mencapai tujuh obyektifnya.
Tanpa feedback control
33
Manfaat Pengendalian Proses
Saat kita mengendalikan sebuah proses, kita
mengurangi variabilitas dari variabel-variabel
kunci untuk mencapai tujuh obyektifnya.
Lihat skalanya!
Dengan feedback control
Variabilitas dipindahkan dari controlled variable
ke manipulated variable!
34
Manfaat Pengendalian Proses
Saat kita mengendalikan sebuah proses, kita
mengurangi variabilitas dari variabel-variabel
kunci untuk mencapai tujuh obyektifnya.
Statistik apa yang dapat kita hitung dari data
ini?
Bagaimana kita menghubungkan variabilitas dengan
kinerja proses?
35
Manfaat Pengendalian Proses
Kinerja proses efisiensi, yield, laju produksi,
dsb. Itu mengukur kinerja untuk mencapai
obyektif pengendalian.
Hitung kinerja proses menggunakan distribusi,
bukan harga rata-rata dari variabel kunci!
36
Contoh Manfaat mengurangi variabilitas pada
reaktor kimia
A
Sasaran Memakasimalkan konversi etana umpan tapi
tidak melebihi 864oC Mana operasi, A or B, yang
lebih baik dan jelaskan kenapa.
B
37
Contoh Manfaat mengurangi variabilitas pada
reaktor kimia
Sasaran Memakasimalkan konversi etana umpan tapi
tidak melebihi 864oC Mana operasi, A or B, yang
lebih baik dan jelaskan kenapa.
38
(No Transcript)
39
Tugas 1

• Dikumpulkan
• Tugas
• Memotret peralatan pengendalian
  (sensor/transmitter, controller, control valve)
  dan proses pada peralatan PRESSURE CONTROL di
  Lab. POT
• Membuat sketsa peralatan PRESSURE CONTROL di Lab.
  POT
• Menjelaskan alur proses pengendalian pada
  peralatan tersebut

40
BAB 2 SASARAN DAN MANFAAT - WORKSHOP 1
Menentukan satu contoh untuk setiap bagian dari
tujuh kategori obyektif pengendalian
Umpan mengalir melalui pipa dan dipanaskan dengan
pembakaran bahan bakar
Flue gas
feed
product
fuel
udara
41
BAB 2 SASARAN DAN MANFAAT - WORKSHOP 2
Dua contoh proses menunjukkan manfaat mengurangi
variabilitas, fired heater reactor dan boiler.
Diskusikan beda antara dua contoh itu. Dapatkah
anda memikirkan contoh lain yang menunjukkan
setiap prinsip tersebut?
Squeeze down the variability
42
BAB 2 SASARAN DAN MANFAAT - WORKSHOP 3
Pada dua contoh flash drum dan fired heater,
pengukuran suhu sangat penting. Gambarkan
beberapa metode untuk mengukur suhu dan
rekomendasikan yang sangat cocok untuk contoh
flash drum.
How hot is it?
43
BAB 2 SASARAN DAN MANFAAT PENGENDALIAN
Saat saya menyelesaikan bab ini, saya ingin dapat
melakukan hal-hal berikut.

• Mengenal contoh-contoh dari tujuh (7) obyektif
  pengendalian pada proses-proses kimia
• Menghitung indikator dari variabilitas pada
  variable proses
• Dapat menghitung dampak ekonomi dari variabilitas

• Banyak perbaikan, tapi kita perlu beberapa studi
  lagi!
• Baca textbook
• Tinjau catatannya, khususnya tujuan pembelajaran
  dan workshop
• Uji coba nasihat-nasihat belajar mandiri
• Alaminya, kita seharusnya punya tugas
  (assignment)!

44
BAB 2 SUMBER PEMBELAJARAN

• Home page
• - Instrumentation Notes
• - Interactive Learning Module (Bab 2)
• - Tutorials (Bab 1/2)

45
BAB 2 NASIHAT UNTUK BELAJAR MANDIRI
1. Diskusikan pentingnya konsistensi kualitas
dalam keputusan anda untuk memesan makanan,
pakaian, dsb. 2. Gambar PI dari proses distilasi
diberikan di buku Woods, D. Process Design and
Engineering Practice, Prentice-Hall, 1995 (page
2-65). Tentukan sedikitnya satu contoh setiap
obyektif untuk proses ini. Evaluasi disain
kontrol yang diberikan, apa itu mencapai obyektif
anda? 3. Tenukan contoh-contoh proses dalan buku
ajar sebelumnya dan tentukan keuntungan untuk
masing-masing variabilitas yang dikurangi.
Dapatkah anda menyediakan harga kuantitatif untuk
manfaat ekonominya?