BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dewasa ini kebutuhan energi di dunia semakin tinggi. Menurut para ahli minyak bumi, bahan bakar fosil diperkirakan akan habis 30 tahun lagi. Perkiraan itu didasari dengan adanya penigkatan permintaan energi rata-rata sebesar 1.6% per tahun dan sekitar 80% kebutuhan energi di dunia dipasok oleh bahan bakar fosil. Data diatas adalah diperoleh sebuah proyeksi dari International Energy Agency (IEA). Untuk menanggulangi ketergantungan energi bahan bakar fosil, manusia berusaha mencari pengganti energi yang terbarukan dan lebih mudah didapatkan, salah satu energi yang sedang dikembangkan di seluruh dunia adalah energi Bioetanol. Bioetanol merupakan energi terbarukan dan merupakan bahan bakar pengganti bensin yang sangat prospektif. Dalam pembuatannya, terdapat beberapa tahapan proses, salah satunya adalah proses distilasi. Distilasi adalah proses pemanasan bahan baku yang memerlukan suhu stabil untuk memisahkan jenis zat sesuai dengan bahan baku yang digunakan yaitu fermentasi buah pisang yang mengandung alkohol. Pada proses distilasi, elemen suhu sangatlah penting. Pada pengendalian manual atau konvensional proses distilasi masih banyak menimbulkan ketidakstabilan suhu atau terjadi banyak kesalahan (error) yang menyebabkan penurunan kualitas hasil produksi bioetanol. Tahap awal pengembangan merancang sistem pengendalian suhu menggunakan mikrokontroler berbasis sistem kendali PID dengan metode Ziegler-Nichols sebagai algoritma kendalinya. Keunggulan dari sistem kendali PID adalah sebuah sistem sederhana yang memiliki kemampuan menyempurnakan akurasi sistem kendali dan lebih cepat dalam mengambil keputusan. Penggunaan sistem kendali PID bertujuan agar sistem distilasi bisa mempertahankan suhu sesuai setpoin yang diberikan sehingga dapat mengurangi nilai error. 1

2 2 Prototipe alat yang dirancang adalah sistem pengendalian suhu secara otomatis menggunakan kendali elektronik standar industri berupa SCR (Silicone Controlled Rectifier) dengan metode pengendalian sistem tertutup dan sensor suhu Thermocouple Type -K. Dengan tujuan agar suatu proses tidak hanya memberikan nilai masukan acuan (setpoint) saja tetapi juga mendapatkan umpan balik sehingga dapat mengendalikan temperatur dengan sistem terbaik dan menerapkan beberapa komponen standar industri di prototype ini. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dijabarkan diatas, maka dapat dirumuskan masalah bagaimana membuat alat pengendali suhu otomatis pada proses pemanasan yang dapat digunakan pada proses distilasi sehingga nilai kesalahan dapat dikurangi dan suhu yang diharapkan dapat terjaga sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah membuat alat pengendali suhu pada pemanas (heater) agar terjadi kestabilan suhu yang terjaga dan mengurangi nilai kesalahan (error) dan dapat diterapkan pada proses distilasi sehingga menghasilkan bioetanol. Dengan mempraktikkan komponen standar industri berbasis pada sensor Thermocouple type K dan kendali output berupa Solid State Relay (SSR/SCR) 1.4 Batasan Masalah Adapun batasan masalah dalam pembuatan Tugas Akhir ini sebagai berikut: a. Titik berat dari Tugas Akhir ini hanya membahas pengendalian suhu berbasis sensor Thermocouple type K diterapkan pada sistem pemanas yang digunakan dalam proses kimia sederhana diantaranya adalah distilasi sederhana yang menghasilkan bioetanol dari bahan fermentasi. b. Menggunakan bahasa pemrograman C (Arduino) untuk mengelola sistem kendali PID dengan metode Ziegler-Nichols. c. Tingkat satuan pembacaan dalam Celcius (C).

3 3 d. Suhu plant dianggap merata di daerah yang diatur suhunya pada saat proses pengendalian pemanasan. e. Proses menggunakan sistem (batch) satu kali proses yaitu sistem tidak akan diganti atau ditambah selama satu kali proses berlangsung. Bahan larutan yang digunakan diasumsikan telah sama dan arah alirannya stabil karena pengendalian suhu difokuskan pada pengaturan pemanasan (heater). 1.5 Metode Penelitian Metode metode penelitian yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Menentukan topik yang akan diangkat dan dilatarbelakangi oleh pengaplikasian pengendalian suhu pemanas pada proses distilasi. 2. Melakukan kajian dan pembelajaran lebih lanjut tentang sistem yang dibahas pada penelitian ini dengan metode: a. Studi literatur, yaitu mempelajari artikel, makalah, jurnal, karya tulis, serta buku-buku yang terkait dengan proses distilasi, kendali PID, sensor suhu, pemanas (heater), mikrokontroler, Arduino, SSR/SCR dan teknologi-teknologi yang mendukung sistem tersebut. b. Konsultasi dengan dosen pembimbing serta berdiskusi dengan orang yang mengerti dalam memahami rancangan sistem dan inovasiinovasi yang dapat diterapkan pada sistem. 3. Membuat perancangan sistem yang terdiri dari tiga bagian, yaitu: a. Perancangan proses distilasi. Pembuatan rancang bangun proses distilasi menggunakan satu tangki distilasi, pemanas (heater), dan pendingin. b. Perangkat Keras (Hardware) Pembuatan rangkaian skematik dan PCB (Printed Circuit Board) sebagai pendukung sistem ini kemudian memasang komponenkomponen elektronika yang diperlukan.

4 4 c. Perangkat Lunak (Software) Pembuatan program yang akan ditanam di dalam modul mikrokontroler dengan menggunakan bahasa pemrograman C (Arduino) sehingga sistem yang ada dapat berfungsi sebagaimana yang diharapkan. 3. Dokumentasi berupa penulisan laporan tugas akhir dilakukan sejak awal pembuatan alat tugas akhir. Hasil laporan tiap bab penyusun merupakan keluaran tertulis dari tiap tahap penelitian. Tahap ini ditutup dengan persentasi sidang tugas akhir. 1.6 Manfaat Penelitian Dari tugas akhir ini diharapkan diperoleh sistem yang mampu mengendalikan suhu dengan stabil agar proses distilasi pada bahan fermentasi buah pisang menghasilkan produk bioetanol yang baik, dan bisa menjadi bahan penelitian pengendalian pemanas pada pembuatan bioetanol. 1.7 Sistematika Penelitian Sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian dan sistematik penulisan. BAB II LANDASAN TEORI Pada bagian ini dijelaskan mengenai terori dan komponen yang digunakan pada sistem, baik komponen elektronik maupun teori yang berkaitan dengan sistem yang diteliti oleh penulis. BAB III METODOLOGI DAN RANCANGAN Dalam bab ini dipaparkan hasil penelitian terdahulu atau teknologi yang mempunyai keterkaitan dengan penelitian yang dilakukan oleh

5 5 penulis. Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan rangkaian perangkat keras dan perangkat lunak sistem yang dibuat. BAB IV HASIL DAN ANALISA Bab ini berisi tentang implementasi (uji coba) sistem yang telah dirancang dalam bentuk nyata baik kinerja hardware ataupun software. Bab ini dijelaskan mengenai proses karakterisasi, pengujian, evaluasi sistem secara keseluruhan serta pembahasan hasil pengujian sistem. BAB V PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan serta saransaran pengembangan penelitian selanjutnya.