dalproku

LAPORAN PRAKTIKUM PENGENDALIAN PROSES

PERCOBAAN PENENTUAN FUNGSI HANTAR PADA PENGENDALI (ARAS, TEKANAN, pH)

Hari

: Jum’at Jum’at

Kelompok

: 3

Praktikan

: Puput Wulandari NIM. 1631410112

Tanggal Percobaan

: 6 dan 13 April 2018

PROGRAM STUDI D-III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG 2018 DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ……………………………………………………………….... i DAFTAR TABEL...………………………………………………………..... TABEL... ………………………………………………………..... ii DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………….... ……………………………………………………….... iii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1

Tujuan Percobaan ...…………………………………………………… ... …………………………………………………… 1

1.2

Dasar Teori ............................................... ...................................................................... .............................................. ....................... 1

BAB 2 METODOLOGI DAN DAN HASIL PERCOBAAN PERCOBAAN 2.1

Variabel Percobaan ............................................... ....................................................................... ................................. ......... 8

2.2

Alat dan Bahan …….….………………………………………………

2.3

Gambar Alat ................. ................................................. ........................................................................ ......................... 9

2.4

Prosedur Percobaan .....……………………………………………….. .....………………………………………………..

2.5

Hasil Percobaan ........…………………………………………………. ........…………………………………………………. 13

8

9

BAB 3 HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 3.1

Hasil Perhitungan .............................................. ..................................................................... ..................................... .............. 14

3.2

Pembahasan ……………..……………………………………………. 15

BAB 4 KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA ............................................... ...................................................................... ....................................... ................ 16 APPENDIKS ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… A-1

DAFTAR TABEL Tabel 2.5.1 Data Hasil Percobaan Korelasi Antara Besaran – besaran pada Pengendali Aras ............................................ .................................................................... ................................... ........... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.5.2 Data Hasil Percobaan Korelasi Antara Besaran – besaran besaran pada Pengendali Tekanan ............................................ .................................................................... ................................... ........... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.5.3 Data Hasil Percobaan Korelasi Antara Besaran-besaran pada Pengendali pH Error! Bookmark not defined.

Tabel 3.1.1 Hasil Perhitungan Korelasi Antara Besaran – Besaran – besaran besaran pada Pengendali Aras

Error!

Bookmark not defined.

Tabel 3.1.2 Hasil Perhitungan Korelasi Antara Besaran – besaran pada Pengendali Tekanan ............................................ .................................................................... ................................... ........... Error! Bookmark not defined. Tabel 3.1.3 Hasil Perhitungan Korelasi Antara Besaran – Besaran – besaran besaran pada Pengendali pH Bookmark not defined.

Error!

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.2.1 Diagram kotak sistem pengendali otomatis Error! Bookmark not defined. Gambar 2.3.1 Skema Rangkaian Alat Control Regulation Level (CRL) Error!

Bookmark

not

defined.

Gambar 2.3.2 Skema Rangkaian Alat Pengendali Tekanan (PCT-14) Error!

Bookmark

not

defined.

Gambar 2.3.3 Panel Pengendali Tekanan (PCT-10) Error! Bookmark not defined. Gambar 2.3.4 Skema Rangkaian Alat Pengendali pH Error! Bookmark not defined. Gambar 2.3.5 Panel Pengendali pH ....................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.2.1 Grafik hubungan % PO Dengan Laju Alir Menggunakan Pump Speed

Error!


Gambar 3.2.2 Grafik Hubungan % PO Dengan Laju Alir Menggunakan PC Error!

Bookmark

not defined.

Gambar 3.2.3 Grafik Hubungan % PO Dengan %PV % PV Menggunakan Sistem Tanpa Tangki Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.2.4 Grafik Hubungan % PO Dengan P2 Menggunakan Sistem Tanpa Tangki

Error!


Gambar 3.2.5 Grafik Hubungan % PO Dengan P4 Menggunakan Sistem Tanpa Tangki

Error!


Gambar 3.2.6 Grafik Hubungan % PO Dengan %PV Menggunakan Sistem Dengan Tangki ............................................ .................................................................... ................................... ........... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.2.7 Grafik Hubungan % PO Dengan P2 Menggunakan Sistem Dengan Tangki Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.2.8 Grafik Hubungan % PO Dengan P4 Menggunakan Sistem Dengan Tangki Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.2.9 Grafik Hubungan % PO Dengan Laju Alir Menggunakan Pump Speed P4 Bookmark not defined.

Error!

Gambar 3.2.10 Grafik hubungan % PO dengan laju alir menggunakan PC Error! Bookmark not defined.

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa dapat menentukan Transfer Function (Fungsi Hantar) masing-masing proses pengendali dengan metoda kurva reaksi. 1.2 Dasar Teori

Fungsi alih (transfer function) adalah perbandingan kendali, yakni perbandingan antara keluaran suatu sistem pengendalian terhadap masukannya. Fungsi transfer dapat ditulis dalam bentuk : TF(s) =

C(s) R(s)

dimana C(s) adalah keluaran sistem pengendalian dan R(s) merupakan masukannya Transfer fungsi mendefinisikan karakteristik steady state dan dinamis,atau respon total, dari suatu sistem yang dijelaskan oleh persamaan differensial linear. Fungsi transfer menentukan apakah sistem stabil atau tidak stabil dan apakah responsnya terhadap input non-osilasi berosilasi. Sistem,atau proses, dikatakan stabil ketika outputnya tetap terikat (terbatas) untuk semua masukan yang terbatas.

Gain Process (Kp)

Gain Process adalah bilangan yang menyatakan berapa banyak perubahan output per satuan perubahan dalam input, atau berapa banyak input mempengaruhi output. Gain Process (Kp) juga dapat didefinisikan secara matematis sebagai berikut:

Dead Time

Dead time adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu pengendali untuk merespon suatu input. Dead time akan terlihat seperti garis lurus yang seolah-olah menyatakan bahwa suatu proses tersebut konstan. respon T, (t) terhadap gangguan Ti (t) dan T, (t) akan sama dengan T (t) kecuali bahwa itu akan ditunda beberapa saat. Dead time ditunjukkan secara grafik pada Gambar I.1., atau waktu tunda.

Gambar I.2.1 Kurva waktu proses dengan dead time

Untuk menentukan nilai gain process (Kp), deadtime dan time constant terdapat 3 metode yang akan menghasilkan nilai yang berbeda pula, yaitu: Metode 1

Metode ini menggunakan garis yang bersinggungan dengan kurva reaksi proses pada titik laju perubahan maksimum (ditunjukkan dengan garis singgung yang pali ng tegak). Seperti terlihat pada gambar I.2.2, untuk model order satu dengan dead time atau First Order Plus Dead Time (FOPDT) ini, perubahan respon terjadi pada saat t = t 0. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa garis perubahan kecepatan maksimum memotong titik t = t0 pada awal garis dan pada akhir garis memotong kurva pada t = t 0 + τ. Apabila kurva reaksi digambarkan kembali dengan nilai t0 dan τ tersebut maka akan menghasilkan kurva garis putus-putus (dashed line) pada Gambar I.2.3. Besaran yang disimbolkan dengan t 0 pada gambar I.2 dan I.3 dapat didefinisikan sebagai dead time (τD atau τ p)

Gambar I.2.1 Kurva Reaksi First Order Plus Dead Time

Gambar I.2.3 Model FOPDT metode 1

Metode 2

Metode ini serupa dengan metode sebelumnya, tetapi tidak perlu menunggu respon hingga konstan, hanya sampai pada penentuan titik belok (gambar III.6). Nilai time constant (τp) diperoleh dari hubungan seperti persamaan I.2.4

I.2.4

Sedang nilai t0 (atau τD atau τ p) ditentukan sama seperti metode 1, yaitu waktu ketika respon mulai mengalami perubahan, seperti terlihat pada gambar I.2.4.


Metode 3

Metode 3 ini merupakan metode yang paling presisi dari pada dua metode sebelumnya. Dalam metode 3 ini nilai t 0 ditentukan berdasarkan dua titik pada daerah yang mengalami perubahan kecepatan secara signifikan dalam respon. Kedua titik tersebut adalah t1 ditunjukkan oleh (t 0 +

τ/3) dan t 2 ditunjukkan oleh (t 0 + τ). Untuk titik kedua (t 2) sama dengan metode 2 sedangkan titik pertama (t1) ditentukan berdasarkan persamaan I.2.5. Kedua titik tersebut dapat dilihat pada gambar I.2.5

I.2.5


BAB 2 METODOLOGI DAN HASIL PERCOBAAN

2.1 Variabel Percobaan

Variabel pada percobaan ini adalah sebagai berikut : 1. Pengendali Aras -

%PO 40%-50%

-

Pengaturan %PO dari PC

2. Pengendali Tekanan -

Sistem dengan tangki (%PO 30%-50% dan %PO 60%-90%)

-

Sistem tanpa tangki (%PO 30%-50% dan %PO 60%-90%)

3. Pengendali pH -

Selektor I-FORW (%PO 20%-40)

-

Selektor C-FORW (%PO 20%-40)

2.2 Alat dan Bahan 2.2.1 Alat

1.

Pengendali aras: - Seperangkat CRL (Control Regulation Level) - PC (Personal Computer) - Kompresor - Printer

2.

Pengendali Tekanan: - PCT-14 - PCT-10 - Kompresor - Recorder

3. Pengendali pH - Seperangkat alat pengendali pH - Personal Computer (PC) - Gelas ukur 25 ml 1 buah - Stopwatch 2.2.2 Bahan

1.

Pengendali aras

: Air

2.

Pengendali tekanan : Udara

3.

Pengendali pH

: HCl 0,01 N 10 liter dan NaOH 0,01 2 liter

2.3 Gambar Alat

Gambar 2.3.1 Gambar Rangkaian Alat Control Regulation Level (CRL)

Gambar 2.3.2 Skema rangkaian alat pengendali tekanan (PCT-14) Keterangan gambar : - V1, V2 = Pressure regulator valve

-V7= Relief valve

- V3, V4, V5, V6 = Selector valve

- P1, P2, P3, P4 = Pressure gauge indicator

Gambar 2.3.3 Panel pengendali tekanan (PCT-10)

Gambar 2.3.4 Skema rangkaian alat pengendali pH Keterangan gambar : 1. Mixing tank 0,4 lt

10. Collection Tank

2. Containers with 2 l correction

11.Signal Transmitter pH

3. Solution

12. Feed tank drain valve

4. Solution feed tank 10 lt

13. Collection tank drain valve

5. Peristaltic Pump

14. Sample taking tank 0,15 l

6. Agitator

15. Flow meters

7. Stirrer

16. Personal Computer

8. A / B Solenoid valve

17. Electric apparatus

9. A / B Regulation Tank

18. Printers 19. Main switch

Gambar 2.3.5 Panel pengendali pH

2.4 Prosedur Percobaan 2.4.1 Prosedur Percobaan Korelasi Antara Besaran – besaran pada Pengendali Aras

Prosedur percobaan fungsi hantar pengendali aras adalah s ebagai berikut : A. Persiapan

a.

Periksa kelengkapan alat pengendali level (CRL) dan komputer, pastikan semua kelengkapan sudah terhubung dengan benar

b.

Periksa air yang terdapat di tangki penampung, tambahkan air jika tangki penampung kosong

c.

Tekan tombol “ Main Switch” di CRL pada posisi ON

d.

Hidupkan Personal Computer (PC), buka aplikasi pengendali aras dengan cara klik “File”, pilih “Run”, pilih “Browser”, pilih “C/”, pilih “CRL.exe”, klik “OK”

e.

Klik tab “File”, pilih “New”, pilih menu pengendali “PID”, klik “OK”. Pada menu pengisian parameter, biarkan semua isian yang tertera dan klik “OK”

B. Pengoperasian

a.

Buka valve air keluar tangki, 50% bukaan

b.

Atur tombol pengatur gangguan pada posisi “0”

c.

Atur bukaan valve air masuk (dari PC) pada posisi 30% - 40% (sesuai variabel).

d.

Putar tombol pump kearah PC. Tunggu sampai steady dan catat %level pada display dan tekanan valve.

e.

Berikan perubahan nilai %PO sebesar 10-20% (sesuai variabel) dengan cara mengubah nilai %PO dari PC. Catat perubahan %level pada display tiap interval waktu tertentu dan tunggu hingga steady

f.

Buat kurva %PV vs %PO

C. Mematikan

a.

Pindahkan tombol PC control di CRL pada tulisan “0”, tunggu hingga air pada tangki penampung habis.

b.

Tutup aplikasi pengendali aras.

c.

Matikan PC.

d.

Matik an alat pengendali aras dengan menekan tombol “ Main Switch” pada posisi OFF (lihat gambar III.9 no 1).

2.4.2 Prosedur Percobaan Fungsi Hantar Pengendali Tekanan

Prosedur percobaan fungsi hantar pada pengendali tekanan adalah seba gai berikut : A. Persiapan

a.

Buka main valve udara tekan dan pastikan tidak terjadi kebocoran di sistem pengendali tekanan

b.

Hidupkan alat pengendali tekanan (PCT-14 + PCT- 10) dengan menekan tombol “ Main Switch” pada posisi ON

c.

Untuk sistem dengan tangki buka valve V3 dan V5, tutup valve V4 dan V6. Untuk sistem tanpa tangki buka valve V4 , tutup valve V3 , V5 dan V6

d.

Buka V1 dan V2 atur P1 = 22 psig dengan mengubah V 1 dan atur P3 hingga %PV menunjukkan nilai 100% saat %PO = 0%

e.

Hidupkan recorder dan atur kecepatan kertas recorder sebesar 12 cm/min untuk sistem dengan tangki dan 60 cm/min untuk sistem tanpa tangki

B. Pengoperasian

a.

Atur pengendali pada operasi manual, dengan cara mengatur panel pengendali di PCT10

b.

Atur bukaan valve (%PO) sebagai %PO 1 (sesuai variabel yang diberikan) hingga nilai Process Variable (PV) konstan catat nilai %PV sebagai %PV 1

c.

Jalankan recorder dengan kecepatan yang telah diatur pada tahap persi apan

d.

Setelah stabil, berikan perubahan pada %PO sebesar 20% - 30% sesuai variabel yang diberikan oleh dosen

e.

Amati respon yang terjadi sampai proses kembali steady dan catat nilai %PV sebagai %PV2

C. Mematikan

a.

Matikan alat pengendali tekanan dengan menekan tombol “ Main Switch”

b.

Tutup main valve udara tekan

2.4.3 Prosedur Percobaan fungsi hantar pada pengendali pH

Prosedur percobaan fungsi hantar pada Pengendali pH adalah sebagai ber ikut : a.

Buat larutan NaOH 0.1 N sebanyak 2L, masukkan ke dalam tangki penampung basa

b.

Buat larutan HCl 0.01 N sebanyak 10L, masukkan ke dalam bak penampung

c.

Hidupkan alat pengendali pH (CRpH) dengan menekan tombol “ Main Switch”

d.

Hidupkan Personal Computer (PC), pilih program CRpH, klik tab “File”, pilih “New”, pilih menu pengendali “PID”, klik OK pada tampilan pengisian parameter

B. Pengoperasian

a.

Arahkan selektor kearah “PC” dan “ stirrer ON/OFF switch” kearah “ON” dan selektor “auto/manual ” kearah “ Auto”

b.

Pindah selektor “I 0 C” sesuai kondisi yang ditentukan I untuk aliran bahan masuk asam saja atau air saja C untuk dua aliran bahan masuk (asam dan air)

c.

Pindah selektor “ FORW/REV ” sesuai kondisi yang ditentukan I-FORW untuk aliran asam saja yang masuk ke dalam sistem I-REV untuk aliran air saja yang masuk ke dalam sistem C-FORW

untuk aliran asam yang masuk terlebih dahulu ke dalam sistem

kemudian air C-REV untuk aliran air yang masuk terlebih dahulu ke dalam sistem kemudian asam d.

Atur laju alir air dan asam sesuai kondisi yang ditentukan menggunakan solenoid valve.

e.

Atur % bukaan pompa (%PO) melalui ” pump speed” dan catat sebagai %PO1

f.

Hidupkan pompa larutan basa dengan memposisika n tombol “ Pump ON/OFF setter” kearah ON

g.

Tunggu sampai pH menunjukkan angka yang steady pada alat pengendali pH (lihat display). Catat sebagai %PV1

h.

Atur bukaan pompa akhir dengan memutar tombol “ pump speed ” dan catat sebagai %PO2

i.

Catat perubahan pH tiap interval waktu tertentu dan tunggu sampai steady (lihat display). Catat kondisi akhir sebagai %PV2.

j.

Buat kurva %PV vs %PO

C. Mematikan

a.

Matikan pompa larutan basa dengan memposisikan tombol “ Pump ON/OFF setter” kearah OFF

b.

Matikan “ stirrer ON/OFF switch”

2.5 Hasil Percobaan 2.5 Data Hasil Pengamatan dan Perhitungan

2.5.1 Data Hasil Pengamatan Fungsi Hantar Sistem Pengendali Aras %PO 1= 40 %PO2 = 50 t (s) 0

%PV 6,3

t (s) 105

%PV 7,7

t (s) 210

%PV 9,2

t (s) 315

%PV 10,3

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,4 6,6 6,6 6,6 6,8 6,7 6,7 6,7 6,7 6,7 7,1 7,4 7,4 7,4 7,5

110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205

7,7 7,8 8 8 8,1 8,2 8,2 8,2 8,3 8,5 8,5 8,6 8,6 8,7 8,7 8,8 9 9 9 9

215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310

9,2 9,2 9,4 9,4 9,4 9,5 9,5 9,6 9,6 9,7 9,7 9,9 9,9 10 10 10 10,1 10,1 10,2 10,2

320 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370 375 380 385 390 395 400 405 410 415

10,4 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,6 10,6 10,7 10,7 10,8 10,8 10,9 11 11 11 11 11 11 11

Tabel 2.5.2 Data Hasil Percobaan Fungsi Hantar Sistem Pengendali pH a) Kondisi Selektor: I-FORWD %PO 1 = 20% %PO 2 = 40% Laju alir asam= 4L/menit t (s)

%PV

125

37,42857

255

38,28571

0

36,21429

130

37,42857

260

38,35714

5

35,92857

135

37,42857

265

38,35714

10

35,85714

140

37,64286

270

38,35714

15

36,14286

145

37,5

275

38,28571

20

36,07143

150

37,64286

280

38,42857

25

36,07143

155

37,64286

285

38,42857

30

36,14286

160

37,64286

290

38,5

35

36,21429

165

37,78571

295

38,5

40

36,21429

170

37,5

300

38,57143

45

36,28571

175

37,78571

305

38,57143

50

36,21429

180

37,85714

310

38,57143

55

36,21429

185

37,85714

285

38,57143

60

36,71429

190

37,85714

290

38,71429

65

36,21429

195

37,85714

295

38,71429

70

36,14286

200

37,85714

300

38,71429

75

36,71429

205

38,07143

305

38,71429

80

37

210

38

310

37,85714

85

36,5

215

38

315

38,07143

90

36,92857

220

38,07143

320

38

95

36,64286

225

38,07143

325

38

100

36,78571

230

38,21429

330

38,07143

105

36,85714

235

38,21429

335

38,07143

110

36,71429

240

38,07143

340

38,71429

115

36,64286

245

38,21429

345

38,71429

120

36,64286

250

38,28571

350

38,71429

355

38,71429

360

38,71429

365

38,71429

370

38,71429

375

38,71429

380

38,71429

385

38,71429

390

38,71429

395

38,71429

b) Kondisi Selektor: C-FORWD %PO 1 = 20% %PO 2 = 40% Laju alir asam= 4L/menit t (s)

%PV

0

130

71,57143

265

78

135

72,35714

270

77,85714

5

57

140

72,85714

275

77,85714

10

57,14286

145

73,07143

280

78,14286

15

57,14286

150

73,57143

285

78,28571

20

57,42857

155

74,07143

290

78,28571

25

57,78571

160

74,5

295

78,14286

30

58,07143

165

74,64286

300

78,14286

35

58,35714

170

74,78571

305

78,35714

40

58,57143

175

75,92857

310

78,35714

45

59,14286

180

76,21429

315

78,35714

50

59,71429

185

76,28571

320

78,28571

55

60

190

76,21429

325

78,57143

60

60,28571

195

76,64286

330

78,64286

65

60,71429

200

73,21429

335

78,57143

70

62,14286

205

76,85714

340

78,42857

75

62,85714

210

76,85714

345

78,71429

80

63,57143

215

77,14286

350

78,78571

85

64,14286

220

77,35714

355

78,64286

90

65,71429

225

77,28571

360

78,64286

95

66,42857

230

77,28571

365

78,64286

100

67,14286

235

77,14286

370

78,85714

105

67,78571

240

77,71429

375

78,64286

110

69,14286

245

77,64286

380

78,64286

115

70,21429

250

77,57143

385

78,64286

120

70,07143

255

77,57143

390

78,64286

125

70,85714

260

77,85714

395

78,64286

400

78,64286

Tabel 2.5.3 Data Hasil Percobaan Fungsi Hantar Sistem Pengendali Tekanan Nilai

Dengan Tangki

Tanpa Tangki

%PO 1

30

30

%PO 2

50

50

%PV 1

79,7

79,1

%PV 2

57,5

57,2

%PO 1

60

60

%PO 2

90

90

%PV 1

44,2

44,9

%PV 2

5,2

5,5

Run

1

2

BAB 3 HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

3.1 Hasil Perhitungan

Tabel 3.1.1 Hasil perhitungan percobaan Fungsi Hantar Siste m

Variabel

Metode

Fungsi Transfer

1

Aras

%PO1 = 40 %PO2 = 50

Dengan Tangki %PO1 = 30 %PO2 = 50

Teka nan

Dengan Tangki %PO1 = 60 %PO2 = 90

Tanpa Tangki %PO1 = 30 %PO2 = 50

Tanpa

G(s) =

0,419e

2

G(s) =

3

G(s) =

1

G(s) =

2

G(s) =

3

G(s) =

1

G(s) =

2

G(s) =

3

G(s) =

1

G(s) =

2

G(s) =

3

G(s) =

-22,5

326,25s  1

0,419e

G(t) = 10,67 - 832,067 e-198,75t

-22,5

171,075s  1 1,11 0,155s  1 1,11 0,116s  1 1,11 0,123s  1 1,3 0,108s  1 1,3 0,075s  1 1,3 0,075s  1 1,095 -3

0,33x10 s  1 1,095 

G(t) = 10,67 - 1463,2e-326,25t

-22,5

198,75s  1 0,419e

G(t)

3

5x10 s  1 1,095 -3

4,995x10 s  1

G(t) = 10,67 - 809,20e-171,07t

G(t) = 101,9 + 3,33e -0,15t

G(t) = 101,9 + 2,5752e -0,116t

G(t) = 101,9 + 2,73e-0,123t

G(t) = 5,2 - 4,212e-0,108t

G(t) = 5,2 - 2,925e-0,075t

G(t) = 5,2 - 2,925e-0,075t

G(t) = 101 - 0,1095e-0,005t

G(t) = 101 - 0,1095e-0,005t

G(t) = 101 - 0,1094e-0,00495t

Tangki %PO1 = 60 %PO2 = 90

Asam saja %PO1 = 20 %PO2 = 40

1

G(s) =



G(t) = 5,6 + 1,965e-0,05t

0,05s  1

2

G(s) =

3

G(s) =



1,31

G(t) = 5,6 + 0,18e-0,0046t

0,0046s  1 

1,31

G(t) = 5,6 + 0,1179e-0,003t

0,003s  1

0,1328 e

-0,125

1

G(s) =

2

-0,125 G(s) = 0,1328 e

4,92s  1

G(t) = 2,656 + 37,8339e-4,9t

G(t) = 2,656 - 8,306e-3t

3s  1

3

G(s) =

pH 1 Asam - Air %PO1 = 20 %PO2 = 40

1,31

2

G(s) =

G(s) =

0,1328 e

-0,125

2,28 s  1

1,086 e

G(t) = 2,656 - 7,9827e-0,92t

0 , 476



2,93 (s  1) 1,086 e-0,476

G(t) = 79,9 - 54,47e-2,92

G(t) = 79,9 - 29,86e-1,78

1,78 (s  1) 3

G(s) =

1,086 e

0, 476



1,005 (s  1)

G(t) = 79,9 - 9e-0,765

3.2 Pembahasan 3.2.1 Pembahasan Hasil Percobaan Fungsi Hantar Pada Pengendali Aras

. Gambar 3.2.1 Grafik hubungan %PV dengan waktu pada pengendali aras %PO 40%-50% (Perhitungan)

Gambar 3.2.2 Grafik hubungan %PV dengan waktu pada pengendali aras %PO 40%-50% (Percobaan)

3.2.2 Pembahasan Hasil Percobaan Fungsi Hantar Pada Pengendali Tekanan

Gambar 3.2.4 Grafik hubungan G(t) dengan waktu pada sistem tanpa tangki %PO30%-50% (Recorder)

Gambar 3.2.4 Grafik hubungan G(t) dengan waktu pada sistem tanpa tangki %PO60%-90% (Recorder)

Gambar 3.2.4 Grafik hubungan G(t) dengan waktu pada sistem tanpa tangki %PO60%-90%

Gambar 3.2.4 Grafik hubungan G(t) dengan waktu pada sistem dengan tangki %PO60%-90%


Gambar 3.2.4

Grafik hubungan G(t) dengan waktu pada sistem dengan

tangki %PO30%-50%

.


3.2.3 Pembahasan Hasil Percobaan Fungsi Hantar Pada Pengendali pH

Gambar 3.2.9

Grafik hubungan G(t) dengan t menggunakan system

selektor C-FORWD

Gambar 3.2.9


selektor C-FORWD

Gambar 3.2.9


selektor I-FORWD

Gambar 3.2.9


selektor I-FORWD

BAB 4 KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan telah dilakukan maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut : A. Korelasi Antara Besaran – besaran pada Pengendali Aras 1. Pada pengendali level input (%PO) berbanding lurus dengan output (laju air). Semakin besar bukaan valve, laju alir juga semakin besar. 2. Jenis valve yang digunakan bekerja secara air to open B. Korelasi Antara Besaran – besaran pada Pengendali Tekanan 1. Pada pengendali tekanan %PO berbanding terbalik dengan P4 dan %PV serta berbanding lurus dengan P2 2. Karakteristik alat pengendali tekanan ini adalah valve yang bekerja secara air to close C. Korelasi Antara Besaran – besaran pada Pengendali pH 1. Pada pengendali pH %PO berbanding lurus dengan laju air yang keluar 2. Karakteristik alat pengendali pH ini adalah jenis valve yang termasuk kedalam peristaltik valve

DAFTAR PUSTAKA

Tim Pengendalian Proses. 2018. Modul Ajar Praktikum Pengendalian Proses. Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Malang

Gusena, Warin. Hendra, Cordova. 2013. Rancang Bangun Pengendalian Ph pada Inline Flash Mixing Menggunakan Metode Neural Network Controller. .Jurusan Teknik Fisika. Fakultas Teknologi Industri ITS. Surabaya

APPENDIKS

1. Pengendali aras %PV1 = 6,48 %PV2 = 10,97 dt

= 22,5 s

τ1

= 326,25 s dari grafik

Metode 1

Metode 2 ∆Cs

= %PV2 - %PV1 = 10,97 – 6,48

= 4,49 τ

= 0,632 x ∆Cs = 0,632 x 4,49 = 2,838% = %PV1 + 2,838% = 6,48% + 2,838% = 9,318% ditarik garis pada grafik

τ2

= 198,75 pada grafik

Metode 3 t1

= 0,283 x ∆Cs = 0,283 x 4,49 = 1,27% = %PV1 + 1,27% = 6,48% + 1,27% = 7,75% ditarik garis pada grafik

τ2

= 92,65 pada grafik

t2

= 0,632 x ∆Cs = 0,632 x 4,49 = 2,84% = %PV1 + 2,84% = 6,48% + 2,84%

= 9,32% ditarik garis pada grafik τ3

=

3

(t2 – t1)

2 3

= (306,7 – 92,65) 2 3

= (114,05) 2

= 171,075 menit METODE 1 τ1

= 326,25 → G(s) = Kp e-τDs

Kp

=

∆PV ∆PO 10,67%-6,48%

= G1(s) =

50%-40%

0,419 e-22,5 s 326,25 (S+1)

Definisi G1’(s) = 50-40 G1’(s) = 10 G1’(s) = G1(s) G1’(s)

10 s 0,419 e-22,5 s

=

326,25 S+1

G1(s) =

=

=

0,419 e-22,5 s 326,25 S+1 4,19

e-22,5 s

(

S 326,25 S+1

x

(

s

) x s=

4,19 e-22,5 s S 326,25 S+1

10

)

A B s 326,25 S+1 1 s

+

=A+

Bs 326,25 S+1

Substitusi harga s = 0

4,19 e-22,5 s

(

S 326,25 S+1

)

=A+

B(0) 5x10-3.(0)+1

4,19 =

=

=A

4,19 e-22,5 s

(

S 326,25 S+1 4,19 e-22,5 s S

x 326,25 S+1=

)

=

(

+

)+B

A 326,25 S+1 s

Substitusi harga s = 4,19

A B s 326,25 S+1 1 326,25 S+1

 326,25 S+1 1 ) 326,25 S+1

A((326,25 S+1)(-

e-22,5 s

=

1 326,25 S+1

-

1 ) 326,25 S+1

(-

-1464,557 = -1,367 + B B

= 1464,557-1,367

B

= 1463,19

Inverse Laplace

4,19 e-22,5 s

(

S 326,25 S+1

G1’(s) =

1

4,19 S

+

)

=

4,19 S

+

1463,19 326,25 S+1

1463,19 326,25 S+1

2

3

1. £-1 (G1’(s)) = G1’(t) 2. £-1

4,19 S  = 4,19

3. £-1

1463,19 326,25  = 1463,19e S+1

G(t) = 4,19+1463,19e -326,25t

METODE 2 τ2 G2(s) =

= 198,75 0,419 e-22,5 s 198,75 S+1

Definisi:

-326,25t

+1)

+B

G1’(s) = 50-40 G1’(s) = 10 G1’(s) = G1(s) G1’(s)

=

10 s 0,419 e-22,5 s 198,75 S+1

0,419 e-22,5 s

G1(s) =

198,75 S+1

4,19 e-22,5 s

=

10

x

s A B s 198,75 S+1 1 s

+

) x s=

(

S 198,75 S+1

4,19 e-22,5 s

=

)

(

S 198,75 S+1

Bs

=A+

198,75 S+1


4,19 e-22,5 s

)

(

S 198,75 S+1

4,19

=A+

(

)

S 198,75 S+1 4,19 e-22,5 s

=

S

=

x 198,75 S+1=

(

4,19 e-22,5 s 1

A B s 198,75 S+1 1 198,75 S+1

+

)+B

A 198,75 S+1

Substitusi harga s = -

-

198,75 (0)+1

=A

4,19 e-22,5 s

=

B(0)

s

 198,75 S+1

1

A((198,75 S+1)(-

=

198,75 S+1

-0,9326 = -833,0 + B B

= 0,9326 -833,0

B

= 832,067

) +1)

198,75 S+1

(-

1

)

198,75 S+1

+B

Inverse Laplace 4,19 e-22,5 s

)

(

S 198,75 S+1

G1’(s) =

4,19 S

1

+

4,19

=

S

+

832,067 198,75 S+1

832,067 198,75 S+1

2

3

1. £-1 (G1’(s)) = G1’(t) 2. £-1

4,19 S  = 4,19

3. £-1

832,067 198,75  = 832,067e S+1

-198,75t

G(t) = 4,19+832,067e-198,75t

METODE 3 τ3

= 171,075 0,419 e-22,5 s

G3(s) =

171,075 S+1

Definisi: G1’(s) = 50-40 G1’(s) = 10 G1’(s) = G1(s) G1’(s)

=

10 s 0,419 e-22,5 s 171,075 S+1

G1(s) =

=

=

0,419 e-22,5 s

x

171,075 S+1

4,19

e-22,5 s

(

10 s

) x s=

S 171,075 S+1

4,19 e-22,5 s

(

)

S 171,075 S+1

A B s 171,075 S+1 1 s

+

=A+


Bs 171,075 S+1

4,19 e-22,5 s

)

(

S 171,075 S+1

4,19

(

4,19 e-22,5 s S

=

(

)

A 171,075 S+1 s

Substitusi harga s = -

-

 198,75 S+1

(-

171,075 S+1

1

B

= -816,37 + 7,168

B

= -809,202

Inverse Laplace

4,19 e-22,5 s

)

S 171,075 S+1

G1’(s) = 1

4,19 S

+

2

=

4,19 S

-

809,202 171,075 S+1

809,202 171,075 S+1 3

1. £-1 (G1’(s)) = G1’(t) 2. £-1 3. £-1

)

171,075 S+1

-816,37 = -7,168 + B

(

1

) +1)

171,075 S+1

=

1

+

+B

A((171,075 S+1)(-

4,19 e-22,5 s

A B s 171,075 S+1 1 171,075 S+1

x 171,075 S+1=

)

S 171,075 S+1

=

171,075 (0)+1

=A

4,19 e-22,5 s

=

B(0)

=A+

4,19 S  = 4,19   = 809,202e 809,202

171,075 S+1

G(t) = 4,19+832,067e-198,75t

-171,075t

+B

PENGENDALI PH (ASAM) Penentuan Skala 1 menit = 2,5 cm Mencari τd x menit = 0,3 cm 0,3 cm

τd

=

τd

= 0,12 menit

x

=

2,5 cm

x 1 menit

12,6 cm 2,5 cm

= 5,04 menit - τd = 5,04 – 0,12 menit = 4,92 menit (Metode 1) %PV1 = 36,033% %PV2 = 38,689% METODE 2 %PV1 = 36,033% %PV2 = 38,689% ∆Cs

= %PV2 - %PV1 = 38,689 – 36,033 % = 2,656 %

τ

= 0,632 x ∆Cs = 0,632 x 2,656% = 1,6785% = %PV1 + 1,6785% = 36,033% + 1,6785% = 37,711% ditarik garis pada grafik

τ2

= 3 menit pada grafik

METODE 3 t1

= 0,283 x ∆Cs = 0,283 x 2,656%

= 0,7516% = %PV1 + 0,7516% = 36,033% + 0,7516% = 36,78% t2

= 0,632 x ∆Cs = 0,632 x 2,656% = 1,6785% = %PV1 + 1,6785% = 36,033% + 1,6785% = 37,7%

τ3

=

3 2

(t2 – t1)

3

= (37,7 – 36,78) 2 3

= (0,92) 2

= 1,38 menit METODE 1 τ1

= 4,92 → G(s) = Kp e-τDs

Kp

= =

∆PV ∆PO 38,689% - 36,033% 40%-20%

= 0,1328 G1(s) =

0,1328 e-0,12 s 4,92 (S+1)

……….. (1)


= 3menit 0,1328 e-0,12 s 3 (S+1)

……….. (2)


= 1,38 menit 0,1328 e-0,12 s 0,92 (S+1)

DEFINISI

……….. (3)

G1(s) = G2(s) = G3(s) =

0,1328 e-0,12 s 4,92 (S+1) 0,1328 e-0,12 s 3 (S+1) 0,1328 e-0,12 s 0,92 (S+1)

Definisi: G1(s) = =

=

0,1328 e-0,12 s 4,92 (S+1) 2,656 e-0,12 s

=

(

S 4,92 S+1) 2,656 e

x

20 s A

B

+

s

4,92 (S+1)

=A+

(4,92 S+1)

xS

Bs

-0,12 s

4,92 (S+1)

Substitusi harga s = 0 2,656

(4,92.(0)+1)

B(0)

=A+

4,92.(0)+1

2,656 = A =

=

2,656 e-0,12 s

(

S 4,92 S+1)

=

A s

+

B 4,92 (S+1)

x 4,92 (S+1

2,656 e

-0,12 s

=

S

(

A 4,92 S+1 s

)+B

Substitusi harga s = -1/4,92 2,656 e-0,12 s

=

-1/4,92

(

2,656 4,92.(-1/4,92) +1 -1/4,92

-13,407 = -51,2410 + B B = 37,8339 Inverse Laplace 2,656 e-0,12 s

(

S 4,92 S+1)

G1’(s) =

1

2,656 S

2

+

=

2,656

37,8339 4,92 s+1

3

1. £-1 (G1’(s)) = G1’(t)

S

+

37,8339 4,92 s+1

)

+B

)

2. £-1 3. £-1

2,656  = 2,656 S 37,8339 4,92  = 37,8339 e s+1

Maka G1’(t)

-4,92t

= 2,656 + 37,8339e-4,92t

PENGENDALI TEKANAN (TANPA TANGKI %PO 60-90) Metode 1 V

= 60 cm/menit

X

= 0,3 cm

V

= =

τ1

x t

0,3 cm 60 cm/menit

= 0,005 menit

= 0,005 menit

Metode 2 ∆Cs

= %PV2 - %PV1 = 5,5% - 44,9% = -39,4%

τ2

= 0,632 x ∆Cs = 0,632 x (-39,4%) = -24,9008%

- 24,9008% -39,4%

x 9,4 cm = 5,94 cm = x

0,28 cm = 0,0046 menit 60 cm/menit

t

=

τ2

= 0,0046 menit

Metode 3

τ1

= 0,283 x ∆Cs = 0,283 x (-39,4%) = -11,1502%

- 11,1502% -39,4%

t

=

x 9,4 cm = 2,66 cm = x

0,2 cm = 0,003 menit 60 cm/menit

τ2

= 0,632 x ∆Cs = 0,632 x (-39,4%) = -24,9% = -24,9% + %PV 1 = -24,9% + 44,9% = 19,99%

19,99% 39,4%

x 9,4 cm = 4,76 cm = x

t

=

τ3

=

0,3 cm = 0,005 menit 60 cm/menit 3 2

(t2 – t1)

3

= (0,005 – 0,003) 2

= 0,003 Kp

∆PV

=

∆PO -39,4%

=

30%

= -1,31 METODE 1 τ1 G1(s) =

= 0,005 1,086 e-0,47 s 2,93 (S+1)

……….. (1)


= 1,78 1,086 e-0,47 s 1,78 (S+1)

……….. (2)


= ,005 1,086 e-0,47 s 1,005 (S+1)

……….. (3)

PENGENDALI TEKANAN (TANPA TANGKI %PO 30-50) Metode 1

V

= 60 cm/menit

X

= 0,5 cm

V

= =

x t

0,5 cm 60 cm/menit

= 0,33x10-3 menit

= 0,33x10 -3 menit

τ1

Metode 2 = %PV2 - %PV1

∆Cs

= 57,2% - 79,1% = -21,9%

τ2

= 0,632 x ∆Cs = 0,632 x (-21,9%) = -13,8408%

13,84% 21,9%

x 5,2 cm = 3,28 cm = x

0,3 cm 60 cm/menit = 0,005 menit

t

=

τ2

= 0,005 menit

Metode 3

τ1

= 0,283 x ∆Cs = 0,283 x (-21,9%) = -6,1977%

6,2% 21,9%

x 5,2 cm = 1,47 cm = x

0,1 cm 60 cm/menit = 0,00167 menit

t

=

τ2

= 0,632 x ∆Cs = 0,632 x (-21,9%) = -13,84% = -13,84% + %PV1 = -13,84% + 79,1% = 65,26%

19,99% 39,4%

x 9,4 cm = 4,76 cm = x

t

=

τ3

=

0,3 cm = 0,005 menit 60 cm/menit 3 2

(t2 – t1)

3

= (5 – 1,67) 10 -3 menit 2

= 4,995 x 10 -3 menit Kp

= =

∆PV ∆PO 21,9% 20%

= 1,095 METODE 1 τ1 G1(s) =

= 5x10-3 1,095 5x10-3 (S+1)

……….. (1)


= 5x10-3 1,0

95

5x10-3(S+1)

……….. (2)


G1(s) = G2(s) = G3(s) =

= 4,995x10 -3 1,095 4,995x10 -3 (S+1)

……….. (3)

1,095 5x10-3 (S+1) 1,0

95

5x10-3(S+1) 1,095 4,995x10 -3 (S+1)

Definisi: G1(s) =

1,095 5x10-3 (S+1)

x

20 s

= =

21,9

(

S 5x10-3 S+1) 21,9

(5x10

-3

A

=

s

=A+

S+1)

B

+

5x10-3 (S+1)

xS

Bs 5x10-3 (S+1)


=A+

(5x10 .(0)+1) -3

21,9 = =

B(0) 5x10-3.(0)+1

=A 21,9

(

S 5x10-3 S+1) 21,9 S

=

A

=

s

B

+

(

A 5x10-3 S+1

5x10-3 (S+1)

)

x 5x10-3 (S+1

+B

s

Substitusi harga s = -1 21,9

=

-1

(

A 5x10-3.(-1) +1 -1

)

+B

-21,9 = -0,995A + B -21,9 = -0,995 x 21,9 + B -21,9 = -21,7905 + B B = -0,1095 Inverse Laplace 21,9

=

(

S 5x10-3 S+1)

G1’(s) =

1

21,9 S

-

21,9 S

-

0,1095 5x10-3s+1

0,1095 5x10-3s+1 3

2

1. £-1 (G1’(s)) = G1’(t) 2. £-1 3. £-1

21,9  = 21,9 S 0,1095 0,005s+1  = 0,1095e

Maka G1’(t)

-0,005t

= PV1 + 21,9 - 0,1095e -0,005t = 79,1 + 21,9 - 0,1095e -0,005t = 101 - 0,1095e -0,005t

G2(s) =

1,095 5x10-3 (S+1)

x

20 s

= =

21,9

(

S 5x10-3 S+1) 21,9

(5x10

-3

=

A s

=A+

S+1)

B

+

5x10-3 (S+1)

xS

Bs 5x10-3 (S+1)


(5x10 .(0)+1) -3

21,9 = =

=A+

B(0) 5x10-3.(0)+1

=A 21,9

(

S 5x10-3 S+1) 21,9

=

S

=

A s

B

+

(

A 5x10-3 S+1

5x10-3 (S+1)

)

x 5x10-3 (S+1

+B

s

Substitusi harga s = -1 21,9

=

-1

(

A 5x10-3.(-1) +1 -1

)

+B


(

S 5x10-3 S+1)

G2’(s) =

1

21,9 S

-

=

21,9 S

-

0,1095 5x10-3s+1

0,1095 5x10-3s+1

3

2

1. £-1 (G2’(s)) = G2’(t) 2. £-1 3. £-1

21,9  = 21,9 S 0,1095 0,005s+1  = 0,1095e

Maka G2’(t)

-0,005t

= PV1 + 21,9 - 0,1095e -0,005t = 79,1 + 21,9 - 0,1095e -0,005t = 101 - 0,1095e -0,005t

G3(s) =

1,095 4,995x10 -3 (S+1)

x

20 s

= =

21,9

(

S 4,995x10 -3 S+1) 21,9

(4,995x10

-3

=

A s

=A+

S+1)

B

+

4,995x10-3 (S+1)

xS

Bs 4,995x10-3 (S+1)


(4,995x10 .(0)+1) -3

21,9 = =

=A+

B(0) 4,995x10-3.(0)+1

=A 21,9

(

S 4,995x10 -3 S+1) 21,9

=

S

=

A s

B

+

(

4,995x10-3 (S+1)

)

+B

)

+B

A 4,995x10 -3 S+1 s

Substitusi harga s = -1 21,9 -1

=

(

A 4,995x10-3.(-1) +1 -1


(

S 4,995x10 -3 S+1)

G3’(s) =

1

21,9 S

-

=

21,9 S

-

0,1094 4,995x10-3s+1

0,1094 4,995x10-3s+1

3

2

1. £-1 (G3’(s)) = G3’(t) 2. £-1 3. £-1

21,9  = 21,9 S 4,9950,1094 .10 s+1 = 0,1094e

Maka G3’(t)

-4,995.10³t

-3

= PV1 + 21,9 - 0,1094e -4,995.10³t = 79,1 + 21,9 - 0,1094e -4,995.10³t = 101 - 0,1094e -4,995.10³t

x 5x10-3 (S+1)

dalproku

Recommend Documents