Pengukuran
tekanan udara memegang peranan yang sangat penting dalam bidang industri. Pada
saat ini banyak industri yang memanfaatkan konsep tekanan dalam proses industri.
Oleh karena itu, pengukuran diperlukan dalam pemantauan dan pengendalian suatu
proses.
Salah satu
contoh pengaplikasian pengontrolan tekanan udara dalam bidang industri
diterapkan pada boiler. Boiler merupakan peralatan untuk
membuat air mendidih yang uapnya akan dimanfaatkan untuk berbagai keperluan.
Air di dalam boiler
dipanaskan oleh panas dari hasil pembakaran bahan bakar (sumber panas
lainnya) sehingga terjadi perpindahan panas dari sumber panas tersebut ke air
yang mengakibatkan air tersebut menjadi panas atau berubah wujud menjadi uap. Air
yang lebih panas memiliki berat jenis yang lebih rendah dibanding dengan air
yang lebih dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis air di dalam boiler.
Air yang memiliki berat jenis yang lebih kecil akan naik, dan sebaliknya air
yang memiliki berat jenis yang lebih tinggi akan turun ke dasar. Uap panas atau
steam pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas
ke suatu proses. Jika air dididihkan sampai menjadi steam, volumenya
akan meningkat.
Dalam pembangkit listrik,
untuk memutar turbin dibutuhkan uap yang sifatnya kering yang dikenal sebagai
“superheating steam”. Hal ini disebabkan apabila uap mengandung butir-butir air
akan merusak sudu-sudu turbin. Untuk membuat uap kering, maka uap jenuh
dimasukkan kedalam “superheater” beberapa tingkat tergantung kebutuhan. Super
heater adalah heat exchanger yang ditambahkan dan diletakkan dalam ruang bakar
untuk menghasilkan uap kering.
Selanjutnya untuk meningkatkan
efisiensi boiler beberapa peralatan ditambahkan yaitu “economizer”, beberapa
fan dan peralatan lainnya. Pengetahuan tentang perpindahan panas yaitu
konduksi, konveksi dan radiasi dibutuhkan untuk melakukan perhitungan dalam
rekayasa boiler.
Proses Tekanan
Udara pada Prototip Boiler
Dalam
mendapatkan model kendali dari suatu proses dapat dilakukan dengan menerapkan
hukum kesetimbangan energi yaitu: “Laju akumulasi energi di dalam tangki = Laju
energi yang masuk - Laju energi yang keluar”.
C
= DP(t) / Dt = Pwq1(t) – Pvq2(t)
C : kapasitansi
tangki
dP : perubahan
pressure steam (kg/m2)
dt : perubahan
waktu (detik)
q1 : flow air
masuk (m3/s)
q2 : flow uap
air keluar (m3/s)
P w : masa jenis air
(kg/m3)
Pv : masa jenis uap air (kg/m3)
