LAPORAN RESMI PRAKTIKUM PENGENDALIAN PROSES Penentuan Fungsi Hantar ( T r ansfer nsfer F unc unctti on) Sistem Pengendali pH
Disusun oleh : 1. Alifia Rian P.
NIM. 1641420082
2. Bunga Rajhana R.G.
NIM. 1641420079
3. Emma Ismi H.
NIM. 1641420038
4. Mohammad Adi S.Y.A.
NIM. 1641420072
5. M. Hidayatulloh
NIM. 1641420014
6. Muhammad Yusuf R.
NIM. 1641420053
7. Nur Alfiatuz Z.
NIM. 1641420035
8. Prizqi Prakoso
NIM. 1641420065
9. Safitri Ekawati
NIM. 1641420080
10. Virly Septira A.
NIM. 1641420043 Kelompok: 3
DOSEN PEMBIMBING Cucuk Evi Lusiani, S.T., M.T.
JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG 2018
1. Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah: 1. Menentukan transfer function(fungsi hantar) masing-masing proses dengan metode kurva reaksi 2. Skema Kerja
Skema kerja untuk percobaan ini adalah sebagai berikut:
Percobaan 1 : Fungsi Hantar Pompa Peristaltik Pengendali pH A. Persiapan Hidupkan alat CRpH dengan menekan tombol “main switch”
Hidupkan PC, pilih program CRpH, klik tab “file”, pilih “new”, pilih menu pengendali PID, klik OK
B. Pengoperasian Cuci sensor pH, kemudian keringkan sensor pH
Celupkan sensor pH pada larutan buffer pH 4
Klik tab “start” bersamaan dengan mengarahkan tombol “PC commutator” pada tulisan “PC”
Lihat grafik yang muncul pada layar PC sampai keadaan steady
Pindahkan sensor pH ke dalam buffer pH 9
Lihat perubahan yang terjadi pada grafik dan tunggu hingga keadaan steady
Setelah selesai simpan hasil percobaan
C. Mematikan Arahkan tombol “pump ON/OFF setter” pada posisi “OFF”
Tutup program CRpH & matikan PC
Matikan alat pengendali pH dengan menekan tombol “main switch”
Percobaan 2 : Fungsi Hantar Proses Pengendali pH A. Persiapan Buat larutan NaOH 0.1 N sebanyak 2L, masukkan ke dalam tangki enam un basa
Buat larutan HCl 0.01 N sebanyak 10L, masukkan ke dalam bak enam un
Hidupkan alat CRpH dengan menekan tombol “main switch”
Hidupkan PC, pilih program CRpH, klik tab “file”, pilih “new”, pilih menu pengendali PID, klik OK
B. Pengoperasian Arahkan selektor ke arah “PC” dan “stirrer ON/OFF switch”
Pindah selektor ke arah “Impulse Commutator”
Atur laju alir asam menjadi 4 ml/jam
Tunggu sampai pH menunjukkan angka yang steady
Atur %PO hingga nilai PV=SP
Atur bukaan pompa akhir dengan menekan tombol “manual pump speed setter”
Klik tombol “start” pada PC bersamaan dengan mengarahkan tombol “auto/manual re ulation” ke arah “manual”
Lihat grafik yang muncul pada layar PC beserta perubahan yang terjadi sampai keadaan steady
C. Mematikan Arahkan tombol “auto/manual regulation” ke arah “auto”
Matikan “stirrer ON/OFF switch”
Tutup program CRpH & matikan PC
Matikan alat pengendali pH dengan menekan tombol “main switch”
3. Hasil Percobaan
Hasil dari percobaan ini dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 3.1 Hasil pengamatan untuk variable % PO 3-4 waktu 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
pH 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.87 4.87 4.89 4.89 4.9 4.91 4.89 4.89 4.89
Tabel 3.2 Hasil pengamatan untuk variable % PO 3-5 waktu 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
pH 5.06 5.06 5.06 5.06 5.06 5.06 5.08 5.08 5.1 5.11 5.13 5.14 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15 5.15
Tabel 3.3 Hasil pengamatan untuk variable % PO 4-5 waktu 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110
pH 5.27 5.27 5.27 5.27 5.27 5.21 5.25 5.27 5.25 5.26 5.26 5.2 5.24 5.24 5.23 5.24 5.23 5.24 5.24 5.24 5.24 5.24
Tabel 3.4 Hasil pengamatan untuk variable % PO 4-6 waktu 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
pH 5.26 5.26 5.26 5.26 5.26 5.27 5.28 5.29 5.31 5.32 5.33 5.34 5.34 5.34 5.34 5.34
Hasil percobaan ini juga dapat dibuat grafik hubungan antara Waktu dan % pH seperti pada gambar berikut:
%PO 3-4 4.92 4.9 4.88 4.86 4.84 4.82 4.8 4.78 0
10
20
30
40
50
60
70
80
Gambar 3.1 Grafik Hubungan antara Waktu dan % pH pada Pengendali pH (%PO 3-4)
%po 3-5 5.16 5.14 5.12 5.1
5.08 5.06 5.04 0
20
40
60
80
100
120
Gambar 3.2 Grafik Hubungan antara Waktu dan % pH pada Pengendali pH (%PO 3-5)
%po 4-5 5.28 5.26 5.24 5.22 5.2 5.18 0
20
40
60
80
100
120
Gambar 3.3 Grafik Hubungan antara Waktu dan % pH pada Pengendali pH (%PO 4-5)
%po 4-6 5.36 5.34 5.32
5.3 5.28 5.26 5.24 0
20
40
60
80
100
Gambar 3.4 Grafik Hubungan antara Waktu dan % pH pada Pengendali pH (%PO 4-6)
Data Perhitungan dengan menggunakan Metode 1 dan 3
%PO 3-4
a. Metode 1 Δoutput
-
Kp =
-
t0 = 25 s
Δinput
=
0.67 10
= 0.067
- τ=7s b. Metode 3
Δoutput
Kp =
-
t1 = 0.283xΔCs = 0.283x0.67 = 0.1896
-
t2 = 0.632xΔCs = 0.632x0.67 = 0.423
-
τ = (t2-t1) = (0.423-0.1896) = (0.234) = 0.351 s
-
t0 = t2- τ = 0.423-0.351 = 0.072 s
Δinput
=
0.67
-
10
= 0.067
3
3
3
2
2
2
%PO 3-5 a. Metode 1 Δoutput
-
Kp =
-
t0 = 25 s
Δinput
=
0.65 20
= 0.0325
- τ = 32 s b. Metode 3 Δoutput
Kp =
-
t1 = 0.283xΔCs = 0.283x0.65 = 0.184
-
t2 = 0.632xΔCs = 0.632x0.65 = 0.411
Δinput
=
0.65
-
20
= 0.0325
3
3
3
2
2
2
-
τ = (t2-t1) = (0.411-0.184) = (0.227) = 0.3405 s
-
t0 = t2- τ = 0.411-0.3405 = 0.0705 s
%PO 4-6 a. Metode 1 Δoutput
-
Kp =
-
t0 = 20 s
Δinput
=
0.57 20
= 0.0285
- τ = 32 s b. Metode 3 Δoutput
Kp =
-
t1 = 0.283xΔCs = 0.283x0.57 = 0.161
-
t2 = 0.632xΔCs = 0.632x0.57 = 0.36
-
τ = (t2-t1) = (0.36-0.161) = (0.199) = 0.298 s
-
t0 = t2- τ = 0.36-0.298 = 0.062 s
Δinput
=
0.57
-
20
= 0.0285
3
3
3
2
2
2
4. Pembahasan
Pada percobaan penentuan fungsi hantar (transfer function) dimana fungsi hantar mempunyai 2 unsur gain yaitu steady state gain dan dynamic gain. Pada penentuan fungsi hantar pengendali pH (CRpH) termasuk dalam dynamic gain karena dalam prosesnya terdapat unsur keterlambatan (log). Pada percobaan ini dilakukan untuk menentukan fungsi transfer sistem pengendali pH dan membandingkan grafik respon yang diperoleh dari perhitungan metode dengan grafik eksperimen. Pada percobaan ini yang diamati adalah %PO sebagai inputnya dan %PV sebagai outputnya, dimana %PO pada pengendalian pH adalah peristaltic valve yang mengalirkan NaOH pada tangki menuju mixing tank yang akan dicampur dengan HCl sehingga campuran akan menghasilkan pH yang semakin naik hingga stabil. Bukaan valve atau %PO yang digunakan yaitu pump speed 3-4, 3-5, 4-5, dan 4-6. Pada awal percobaan dilakukan kalibrasi alat yang bertujuan untuk memastikan bahwa hasil pengukuran yang dilakukan akurat dan konsisten dengan instrumen lainnya. Setelah itu dilakukan proses pencampuran asam dan basa hingga nilai pH yang terbaca pada display dilihat hingga konstan/stabil. Selama menunggu stabil, data dicatat setiap 5 detik. Kemudian
didapat hasil percobaan seperti yang sudah terlampirkan diatas. Lalu diperoleh grafik input dan grafik output pada setiap bukaan valve yang berbeda. Pada bukaan valve (%PO) 3-4, didapat Kp sebesar 0,067, τ = 7s dan t0 = 25s dengan metode 1, kemudian dengan metode 3 didapat nlai τ sebesar 0,351s dan t0 sebesar 0,072s. Pada bukaan valve (%PO) 3-5, didapat Kp sebesar 0,067, τ = 7s dan t0 = 25s dengan metode 1, kemudian dengan metode 3 didapat nlai τ sebesar 0,3405s dan t0 sebesar 0,0705s.Selanjutnya dilakukan kembali dengan bukaan valve awal sebesar 4. Pada bukaan valve (%PO) 4-6, didapat Kp sebesar 0,0285, τ = 32s dan
t0 = 20s dengan metode 1,
kemudian dengan metode 3 didapat nlai τ sebesar 0,298s dan t0 sebesar 0,062s. Gain (Kp) merupakan faktor pengali dari inputan, sebagaai contoh pada (%PO) 3-4 didapatkan nilai (Kp) sebesar 0,067 atau bisa dikatakan inputan akan terbaca pada responnya sebesar 0.067 kali dari besaran Kp. Selain gain juga dapatkan nilai τ dan t0 pada metode 1 lebih besar dibandingkan dengan nilai τ dan t0 yang didapatkan pada metode 3. Perbandingan nilai ini menunjukkan bahwa penentuan time cnstant dan dead time pada metode 3 lebih baik dari metode 1. Memungkinkan %error yang terbentuk juga akan semakin kecil. 5. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Nilai Kp pada saat %PO 3-4 adalah 0,067; %PO 3-5 adalah 0,0325; %PO 4-6 adalah 0,0285 2. Nilai yang didapatkan pada metode 3 lebih kecil dibandingkan dengan metode 1. Hal ini menunjukkan metode 3 merupakan metode penentuan dead time dan time constant yang lebih baik dibanding 2 metode lain 6. DaftarPustaka
Bishop,C.T.(1955),OligosaccharidesofXylosefromWheatStrawHemicellulose,NationalRes earch Council, Ottawa. Brunner,G(2008),“Near CriticalandSupercriticalWater.PartI:HydrolyticandHydrothermalPr ocesses”,TheJournalofSupercriticalFluids,Vol.47,hal.373-381. Arai,K(2002),“SupercriticalFluidMolecularInteraction,PhysicalPropertiesandNewAppli cation.”Springer,Berlin.
