Rancang Bangun Sistem Monitoring Dengan Metode SPC (Statistical Process Control) Secara On-Line Pada Plant Bioreaktor Anaerob Kontinyu

Transkripsi

1 Rancang Bangun Sistem Monitoring Dengan Metode SPC (Statistical Process Control) Secara On-Line Pada Plant Bioreaktor Anaerob Kontinyu Oleh: ARIYANTO NRP Dosen Pembimbing: Katherin Indriawati ST, MT NIP JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011

2 LATAR BELAKANG Monitoring dibutuhkan untuk mengetahui kondisi dari proses Besaran fisis didalam bioreaktor anaerob kontinyu lebih mudah berubah dibandingkan bioreaktor batch. Metode Statistical process control merupakan metode yang dapat digunakan untuk memonitor suatu proses secara statistik.

3 PERMASALAHAN bagaimana merancang dan membuat sistem monitoring secara on-line dengan menggunakan metode SPC pada plant boireaktor anaerob.

4 TUJUAN Menghasilkan sistem monitoring secara online dengan menggunakan metode SPC pada plant bioreaktor anaerob kontinyu yang dapat memberikan informasi tentang kondisi operasi bioreaktor.

5 BATASAN MASALAH Variabel yang diukur adalah ph dan laju aliran biogas. Metode SPC yang digunakan adalah grafik kontrol individual. Pengukuran laju aliran biogas menggunakan prinsip perubahan ketinggian dalam 1 jam.

6 Diagram Alir Penelitian

7 Pembuatan sensor ph Menggunakan Metode Potensiometrik Alat dan bahan Jembatan Garam Rangakaian Minimum sistem Catu daya Elektroda Rangkaian Filter

8 Cara Kerja sensor ph Jembatan Garam 3 Rangakaian Minimum sistem 6 Catu daya Elektroda 5 Rangkaian Filter

9 Pembuatan Sensor LajuAliran Gas Alat dan bahan 1. Sensor Ultrasonik 2. Gelas ukur 250 ml 3. Bak penampung air 4. Selang plastik Cara kerja sensor 1. Semua peralatan disusun seperti pada gambar 2. Kondisi awal gelas ukur terisi penuh oleh air 3. Selang plastik salah satu ujungnya dimasukkan kedalam gelas ukur dan ujung satunya tersambung dengan bioreaktor 4. Sensor ultrasonik dipasang menghadap permukaan air dari bak penampung. 5. Biogas hasil biorektor akan mengalir melalui selang plastik menuju gas kolektor/gelas ukur. 6. Pada gelas ukur udara akan mendorong air, sehingga air akan mengalir menuju bak penampung dan volume bak pun akan bertambah 7. Sensor ultrasonik akan membaca perubahan ketinggian permukaan air bak tiap 1 jam, dan menghitung volumenya dengan mengalikan luasan dari bak penampung. volume bak penampung akan dibandingkan dengan volume gelas ukur.

10 Flow chart Program Mikrokontroler

11 FlowChart Program Labview

12 User Interface dari Labview

13 Graphics of process dari Labview

14 Block diagram monitoring

15 Karakteristik Statis sensor ph Linieritas - linear dengan nilai R² = Range : Sensitivitas : 3 ADC/0,1pH - Span Output = Omax Omin = 9 5 = 14 - Span input = = 112

16 Data Validasi sensor ph ph meter ph labview Error

17

18 Karakteristik Statis sensor Laju biogas Linieritas - Linear dengan nilai R² = Range : ml/jam - Sensitivitas : 2,12 ml/jam per 0.1 mm - Span Output = Omax Omin = = 250 ml/jam - Span input = = 1.17 cm.

19 Data validasi sensor jarak volume gelas ukur (ml/menit) Volume bak penampung (ml/menit) V= 14.9cm * 14.3cm * Xcm error error

20 Perhitungan nilai RMSE sensor laju aliran

21 Karakteristik Dinamis sensor ph Sensor ph akan mengalami time konstan pada waktu 1500 s

22 Karakteristik Dinamis sensor ph Sensor laju aliran biogas akan mengalami time konstan pada waktu 40 ms

23 Sistem Monitoring DenganSPC Data laju aliran biogas No Laju Biogas (ml/jam) No Laju Biogas (ml/jam)

24 Probability Density Function f(x) x Histogram Pearson 5 Distribusi dari data laju aliran biogas adalah Pearson 5. Penentuan distribusi dengan menggunakan software Easyfit Distribusi diatas masih mendekati distribusi normal

25 Penentuan Nilai Batas x = σ = 6.53 UCL = x + 3σ LCL = x - 3σ Batas atas = UCL = Batas bawah = LCL = -5.51

26 Penentuan Nilai Batas USL = ph 7,5 LSL = ph 6,5 Batas atas = 7,5 + 0,1 = 7,6 Batas bawah = 6,5-0,1 = 6,4

27 Grafik kontrol untuk ph Grafik kontrol untuk ph tidak terjadi out of control meskipun pada percobaan ph bioreaktor diberi gangguan dengan substrat dengan ph 5,6

28 Grafik kontrol untuk laju aliran biogas Pada grafik kontrol terlihat bahwa, laju gas semula berada dirange kendali, setelah diberi gangguan, dengan cara memasukkan gas kedalam gas kolektor hingga melebihi batas atas. Sehingga akan terjadi out of control, dan direspon oleh indikator alarm dengan lampu menyala.

29 Indikatoralarm menyalasaatterjadiout of control