BAB II

RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR

Resistance Temperature Detector (RTD) atau dikenal dengan Detektor

Temperatur Tahanan adalah sebuah alat yang digunakan untuk menentukan nilai atau

besaran suatu temperatur/suhu dengan menggunakan elemen sensitif dari kawat

platina, tembaga, atau nikel murni, yang memberikan nilai tahanan yang terbatas

untuk masing-masing temperatur di dalam kisaran suhunya. Semakin panas benda

tersebut, semakin besar atau semakin tinggi nilai tahanan listriknya, begitu juga

sebaliknya. PT100 merupakan tipe RTD yang paling populer yang digunakan di

industri.

Resistance Temperature Detector merupakan sensor pasif, karena sensor ini

membutuhkan energi dari luar. Elemen yang umum digunakan pada tahanan

resistansi adalah kawat nikel, tembaga, dan platina murni yang dipasang dalam

sebuah tabung guna untuk memproteksi terhadap kerusakan mekanis. Resistance

Temperature Detector (PT100) digunakan pada kisaran suhu -200 0C sampai dengan

650 0C.

II.1. Penggunaan dan Prinsip Kerja RTD (PT100) pada Crystalizer Tank

Pada proses pengkristalan/ pendinginan minyak, RTD (PT100) digunakan

untuk mengukur dan mengatur penurunan suhu dari minyak RBDPO (Refined

Bleached Deodorized Palm Oil). Suhu minyak RBDPO yang masuk (setelah melalui

proses pemanasan pada unit Heat Exchanger) ke dalam tangki Crystalizer adalah 70

0C. Sedangkan suhu yang ingin dicapai agar minyak dapat menjadi butir-butiran

Universitas Sumatera Utara

kristal stearin adalah 13 0C, untuk produk minyak goreng Avena. Pada gambar 2.1

dibawah, dapat dilihat hasil akhir dari minyak RBDPO yang sudah menjadi butiran-

butiran kristal stearin.

Gambar 2.1. Minyak yang Sudah Mengkristal

Dalam proses penurunan suhu minyak ini digunakan air sebagai pendingin.

Air pendingin ini berasal dari cooling tower (dengan suhu 28-30 0C) dan dari mesin

water chiller (dengan suhu 7-10 0C). RTD (PT100) dipasang pada tangki crystalizer

(untuk mengawasi penurunan suhu dari minyak) dan dipasang pada saluran pipa

masukan air pendingin ke dalam tangki crystalizer (untuk mengatur debit air dan

perubahan penggunaan air cooling menjadi air chilling).

Prinsip kerja dari RTD (PT100) yang digunakan untuk pengukuran minyak

ini adalah, ketika RTD pada tangki crystalizer menerima panas dari minyak, maka

panas tersebut akan dikonversikan oleh RTD ke dalam bentuk besaran listrik yaitu

tahanan. Panas yang dihasilkan berbanding lurus dengan tahanan dari jenis elemen

logam platina yang ada pada sensor RTD, kemudian bentuk tahanan tersebut

diterima oleh Tranduser kemudian tranduser merubahnya menjadi sinyal fisi dan

mengirimnya ke TRC.

Slurry Man Hole

Universitas Sumatera Utara

SET POINT

IN + OUT

Gambar 2.2. Blok Diagram RTD (PT100) untuk Pengukuran Suhu Minyak dan

Pengaturan Air Pendingin

Pada gambar 2.2 dapat dijelaskan sebagai berikut. Setelah temperatur diset

pada temperatur yang diinginkan maka TRC (Temperature Recorder Control)

memberi perintah kepada control valve. Control valve berfungsi untuk

mengendalikan nilai input temperatur agar sesuai dengan set poin, yaitu dengan cara

menutup atau membuka katup secara otomatis sehingga aliran minyak di tangki

crystallizer dapat di control, RTD (PT100) akan mengukur temperatur tersebut dan

mengirimkannya ke tranduser, untuk mengubah sinyal elektrik ke sinyal pneumatic

lalu di kirimkan besaran sinyal tersebut ke input TRC untuk di bandingkan dengan

set point.

Pada tipe RTD (PT100) ini, jika suhu yang dibaca adalah 0°C berarti tahanan

yang dihasilkan oleh RTD dan diterima oleh Tranduser adalah 100Ω, begitu juga jika

suhu 100°C berarti tahanan yang dihasilkan oleh RTD dan diterima TRC adalah

138,5 Ω.

VALVE

CRYTALIZER

RTD TRANSDUCER

TRC

Universitas Sumatera Utara

Perbandingan antara suhu dengan tahanan yang dibaca, dapat juga dihitung

dengan menggunakan persamaan, yaitu :

Rt = R0 ( 1 + At + Bt2 )

Rt

R0

A

B

T

=

=

=

=

=

Tahanan listrik pada temperatur t 0C (Ohm)

Tahanan listrik pada temperatur 0 0C (Ohm) = 100Ω (PT100)

3.9083 x 10 -3

-5.775 x 10 -7

Suhu

Contoh :

1. t = 0

Rt = ?

Rt = 100 [ 1 + (3,9083 x 10-3 x 0) + (-5,775 x 10-7 x 02) ]

Rt = 100 [ 1 + 0 + 0 ]

Rt = 100 Ω

2. t = 13,5

Rt = ?

Rt = 100 [ 1 + (3,9083 x 10-3 x 13,5) + (-5,775 x 10-7 x 13,52) ]

Rt = 100 [ 1 + 0,0527 – 0,000105 ]

Rt = 105,25 Ω

3. t = 100

Rt = ?

Rt = 100 [ 1 + (3,9083 x 10-3 x 100) + (-5,775 x 10-7 x 1002) ]

Rt = 100 + 39,083 – 0,5775

Rt = 138,50 Ω

Universitas Sumatera Utara

Sedangkan RTD yang berada pada pipa saluran masukan air pendingin ke

tangki crystallizer, terinterkoneksi dengan Control Valve, yang akan mengatur debit/

jumlah dari aliran air pendingin. RTD untuk air pendingin ini juga berfungsi untuk

menentukan pergantian dari air pendinginan yang menggunakan air dari Cooling

Tower, menjadi air pendingin dari Water Chiller.

Pada proses pengkristalan ini digunakan juga agitator yang berfungsi untuk

mengaduk isi dari crystalizer tank agar suhu minyak menjadi homogen. Kecepatan

putar dari motor pada agitator ini juga diatur dengan menggunakan inverter

(mengatur kecepatan putaran dengan merubah frekuensi dari motor).

II.2. Konstruksi dan Pemasangan RTD (PT100)

Pada Gambar 2.3 dan Gambar 2.4 dapat dilihat bentuk fisik dan konstruksi

dari Resistance Temperature Detector (PT100). Dari konstruksi RTD tersebut dapat

dilihat pada bagian perasa/sensor yang berbahan platina terhubung oleh penghubung

kabel utama, yang diisolasi oleh fiber glass atau bahan keramik.

RTD (PT100) yang digunakan pada tangki Crystalizer ada 2 jenis, dengan

panjang yang berbeda. Salah satu diantaranya di pasang pada tangki dan yang

lainnya dipasang pada saluran air pendingin.

Berikut ini adalah spesifikasi dari RTD (PT100) yang digunakan :

RTD PT100

BRAND : YOKOGAWA INDUSTRIES

MODEL : TR10-AAA3CDSJCB000

L : 400mm. 2 X PT100/A/3 (RTD OIL)

L : 120mm. 2 X PT100/A/3 (RTD WATER)

RANGE : -200 +650 0C

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.3. Resistance Temperature Detector (PT100)

Gambar 2.4. Konstruksi RTD

Pada Gambar 2.5, Gambar 2.6, dan Gambar 2.7 dapat dilihat pemasangan

RTD (PT100) untuk pengukuran suhu minyak dan pengukuran suhu air pada tangki

crystalizer. Pemasangan dari RTD untuk pengukuran suhu minyak sebaiknya

ditempatkan pada bagian bawah pada tangki crystalizer, karena minyak yang berada

di dalam tangki bersuhu homogen/sama.

Apabila diletakkan pada bagian samping dari tangki, dikhawatirkan untuk

pengukuran suhu minyak akan terganggu karena berdekatan dengan coil-coil/ saluran

air pendingin yang berada di dalam tangki crystalizer tersebut.

Sarung Pelindung

Bahan Isolasi Termometer Resistan Kabel Utama

Penghubung ke Kabel Utama

Universitas Sumatera Utara

RTC

Gambar 2.5. Pemasangan RTD untuk Minyak dan Air pada Crystalizer Tank

Gambar 2.6. Pemasangan RTD (PT100) pada Tangki Crystalizer

Gambar 2.7. Pemasangan RTD (PT100) pada Pipa Air Pendingin

RTD (Oil)

P4

AGITATOR

CRYSTALIZER TANK

CV

RTD (Water)

V4

V5 Air Masuk dari Cooling Tower

Air masuk dari Water Chiller

Air Keluar

Universitas Sumatera Utara

II.3. Kelebihan dan Kekurangan dari RTD (PT100)

Dalam penggunaannya, RTD (PT100) juga memiliki kelebihan dan

kekurangan.

Kelebihan dari RTD (PT100) :

a. Ketelitiannya lebih tinggi dari pada termokopel.

b. Tahan terhadap temperatur yang tinggi.

c. Stabil pada temperatur yang tinggi, karena jenis logam platina lebih stabil

dari pada jenis logam yang lainnya.

d. Kemampuannya tidak akan terganggu pada kisaran suhu yang luas.

Kekurangan dari RTD (PT100) :

a. Lebih mahal dari pada termokopel.

b. Terpengaruh terhadap goncangan dan getaran.

c. Respon waktu awal yang sedikit lama (0,5 s/d 5 detik, tergantung kondisi

penggunaannya).

d. Jangkauan suhunya lebih rendah dari pada termokopel. RTD (PT100)

mencapai suhu 650 0C, sedangkan termokopel mencapai suhu 1700 0C.

II.4. Tipe-Tipe RTD

Resistance Temperature Detector (RTD) yang banyak digunakan pada

industri adalah jenis Platinum Resistance Temperature Detector. Itu semua

ditetapkan oleh JIS C 1604 di Jepang.

Terdapat dua tipe dari RTD, tipe pertama adalah PT100 yang telah

disesuaikan dengan standar internasional, dan tipe kedua adalah JPT100 yang telah

Universitas Sumatera Utara

disesuaikan dengan standar Jepang. Keduanya tidak dapat dipertukarkan karena

perbandingan dari nilai tahanan pada 100 0C dan 0 0C (R100/R0) adalah berbeda.

Tabel 2.1. Tipe dari Platinum Resistance Temperature Detector

Tipe R100/ R0 Kelas Tingkat Arus

Operating Temperature

Range Lead Wire System

PT100 1,3850 Kelas A Kelas B

1 mA 2 mA 5mA*

L M H

-200 s/d 100 0C 0 s/d 350 0C 0 s/d 650 0C

2 – wire* 3 – wire 4 – wire

JPT100 1,3916 Kelas A Kelas B

1 mA 2 mA 5mA*

L M H

-200 s/d 100 0C 0 s/d 350 0C 0 s/d 650 0C

2 – wire* 3 – wire 4 – wire

Note : “ * ” Tidak digunakan pada kelas A

Banyak juga Resistance Temperature Detector di negara lain yang telah

disesuaikan dengan IEC Standard. Di Inggris dan Jerman, standarnya sama persis

dengan IEC Pub 751.

Singkatan :

JIS : Japanese Industrial Standars

IEC : International Electrotechnical Commission

ASTM : American Society for Testing and Materials

II.5. Pemeliharaan (Maintenance)

Pemeliharaan sangatlah penting untuk keselamatan dan menjaga keakurasian

pengukuran temperatur dan juga pengontrolan/pengaturan. Walaupun metode

pemeliharaan berbeda-beda tergantung pada pengoperasian, maka disarankan untuk

mengikuti cara berikut ini :

a. Cara pengaturan pemeliharaan dalam bekerja.

b. Pemberian tambahan pengetahuan dan training kepada para pekerja.

c. Keamanan dari para pekerja.

d. Standarisasi dari pemeliharaan.

Universitas Sumatera Utara

e. Ketelitian pengontrol dari pemeriksaan peralatan.

f. Persiapan dan manajemen dari data pemeliharaan.

Pemeliharaan dan inspeksi dari pemakaian sensor temperatur sangat

bergantung pada cara penginstalasian dan maksud penggunaannya, mereka tidak bisa

ditanggani secara sama. Metode umum berikut dapat dijadikan masukan :

a. Pemeriksaan dan pemeliharaan harian

Sensor temperatur tidak akan memberikan informasi tentang suhu jika

hubungannya tidak terkoneksi dengan baik. Kita juga tidak mengetahui jika terjadi

kerusakan/ naik-turunnya suhu secara tidak normal pada RTD. Oleh sebab itu,

sebaiknya diletakkan sensor temperatur lainnya didekat RTD tersebut, seperti

penggunaan Temperature Gauge yang dapat langsung dibaca dan juga sebagai

pembanding pembacaan temperatur, yang diletakkan pada tangki crystalizer

sehingga dapat dilihat sehari-hari di lapangan.

b. Konfirmasi kondisi pekerjaan di lapangan

Tipe dan jenis dari sensor temperatur bergantung pada apa yang akan diukur

dan dimana akan digunakan. Sebaiknya kondisi tempat kerja/tempat terpasangnya

RTD tidak berubah. Jika terjadi perubahan sebaiknya dikonfirmasikan bahwa

temperatur yang digunakan masih sama. Jika tidak sama sebaiknya diganti dengan

temperatur yang sama dengan yang ada di lapangan, sehingga cocok dengan kondisi

yang ada.

c. Konfirmasi nilai arus normal

Resistance Temperature Detector memiliki arus yang mengikutinya ke

elemen untuk pengukuran pada tiap nilai tahanan. Nilai dari arus normal ini harus

dijaga dalam rangka memberikan tingkat ketelitian yang berkelanjutan. Jika arus

Universitas Sumatera Utara

normal tersebut berubah, maka akan ada perubahan panas di dalamnya dan akan

terjadi kesalahan dalam pengukuran. Sebaiknya arus normal dapat terjaga.

d. Pembersihan dan pemeriksaan tabung proteksi

Debu, kotoran dan yang lainnya ketika masuk ke dalam tabung proteksi akan

menyebabkan kesalahan dalam pengukuran. Bersihkan secara periodik. Tabung

proteksi dipasang untuk melindungi sensor temperatur terhadap gangguan

pengukuran atmosfir.

Sebaiknya dipastikan bahwa itu tidak pernah berkarat atau teroksidasi dan bebas dari

ganguan mekanikal. Ketika memindahkan sensor temperatur untuk melakukan

pemeriksaan, sebaiknya diperhatikan bahwa tidak ada benda asing yang masuk ke

dalam tabung proteksi.

Kemudian sebaiknya dibersihkan bagian dalamnya jika perlu. Sebaiknya

diperhatikan bahwa tidak ada air yang berada di dalam tabung proteksi yang akan

menyebabkan banyak masalah.

e. Inspeksi daerah instalasi dan kondisi lapangan

Terkadang Resistance Temperature Detector terpasang menggunakan skrup

atau sambungan pipa. Tergantung dari cara penggunaannya, beberapa sensor

mungkin digunakan pada getaran mekanikal pada pompa, pembangkit listrik, atau

pengunaan pada pengukuran cairan.

Ganguan-ganguan dari luar ini akan mengakibatkan penyempitan pada komponen.

Ketika kondisi sudah memuncak, material atau sambungan las akan rusak, dan

akhirnya udara luar akan masuk, atau cairan akan keluar.

Dapat diperhatikan pada kondisi sensor temperatur, yang mana dapat diperiksa

secara visual/dilihat.

Universitas Sumatera Utara

f. Pemeriksaan berkala

Walaupun sensor temperatur bekerja dengan baik, sebaiknya dipindahkan/

dikeluarkan kemudian buat perbandingan dengan standar termometer dua atau tiga

kali dalam setahun, jika itu memungkinkan.

Universitas Sumatera Utara