BAB I PENDAHULUAN. di pabrik, kebutuhan peralatan kantor, peralatan rumah tangga, traffic light, dan

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Penggunaan mikrokontroler sudah sangat luas digunakan untuk pengendalian di pabrik, kebutuhan peralatan kantor, peralatan rumah tangga, traffic light, dan sebagainya. Hal ini disebabkan mikrokontroler merupakan system mikroprosesor (CPU, ROM, RAM, dan IO) yang terpadu pada sebuah keping chip, selain itu komponennya murah dan mudah di pasaran. Di bidang instrumentasi, adanya mikrokontroler mendorong dilakukannya perubahan dari sistem manual ke sistem otomatis, dari sistem yang membutuhkan banyak komponen ke dalam sistem yang lebih ramping, dari sistem yang rumit ke dalam sistem yang sederhana dan masih banyak keuntungan lain yang diperoleh dengan memanfaatkan mikrokontroler. Banyak peralatan laboratorium yang digunakan saat ini belum memanfaatkan keunggulan mikrokontroler. Salah satu alat yang belum menggunakan mikrokontroler adalah alat pirolisis di laboratorium teknik kimia. Pada penelitian ini, suhu pirolisis perlu dimonitor dan dikontrol menggunakan mikrokontroler sebagai komponen utama, disamping rangkaian elektronika sebagai pengolah isyaratnya serta perangkat lunak lainnya. 1

2 Pirolisis adalah dekomposisi kimia bahan organik melalui proses pemanasan tanpa atau sedikit oksigen atau reagen lainnya, di mana material akan mengalami pemecahan struktur kimia menjadi senyawa yang lebih kecil berat molekulnya. Pirolisis ekstrim yang hanya meninggalkan karbon sebagai residu disebut karbonisasi. Pirolisis merupakan suatu proses penguraian bahan kimia yang hanya menggunakan energi panas (Wampler, 2007). Parameter yang berpengaruh pada proses karbonisasi adalah laju pemanasan (ramp rate), suhu dan waktu proses karbonisasi (holding time). Pirolisis adalah kasus khusus dari thermolysis terkait dengan proses kimia pengkarbonan (charring), dan yang paling sering digunakan untuk bahan organik. Hal ini terjadi secara spontan pada temperatur tinggi seperti dalam kebakaran atau ketika tanaman kontak dengan lava dalam letusan gunung berapi. Secara umum hasil pirolisis berupa gas dan cairan, dan meninggalkan residu padat kaya kandungan karbon. Pada penelitian pembuatan karbon berpori oleh Wahyono (2010) menyimpulkan bahwa semakin tinggi suhu pirolisis maka luas permukaan karbon berpori akan semakin besar. Semakin lambat laju pemanasan/ramp rate maka luas permukaan karbon berpori akan semakin besar. Lamanya holding time/thermal soaking time (waktu proses pirolisis) akan berpengaruh pada proses pembentukan dan pemantapan pori. 2

3 Karena pentingnya laju pemanasan, suhu dan waktu proses pirolisis dalam proses pirolisis, maka proses kendali, pemantauan suhu dan laju pemanasan sangat diperlukan agar dapat menghasilkan produk yang baik dengan proses pirolisis. Diharapkan dengan kemajuan ilmu di bidang elektronika dapat merealisasikan proses pengendalian dan monitoring pada alat pirolisis Perumusan masalah Permasalahan penelitian pada alat pirolisis yang terdapat di Laboratorium Teknologi Polimer Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada menggunakan metode kontrol on/off sehingga dilakukan pengaturan langsung terusmenerus selama proses berlangsung serta masih terjadinya kesulitan dalam monitoring laju pemanasan sesuai dengan nilai yang diinginkan Keaslian penelitian Penelitian tentang proses pembuatan material karbon berpori, dilakukan di Laboratorium Teknologi Polimer Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada menggunakan alat pirolisis oleh Wahyono (2010). Diagram blok alat pirolisis yang digunakan seperti pada Gambar

4 Gambar 1.1. Blok diagram alat pirolisis Pada penelitian oleh Wahyono (2010), proses pirolisis dilakukan pada ruangan pemanasan berukuran 35 cm 20 cm 20 cm. Pengendalian laju pemanasan dan suhu dilakukan dengan metode on/off pemanas secara manual melalui modul digital kontroler dalam rentang waktu tertentu untuk memenuhi target suhu yang diinginkan. Nilai dari suhu proses pirolisis tertampil pada modul digital temperature controller OMRON E5CZ-R2. Dalam penelitian pengendalian suhu yang dilakukan oleh Irwan (2007) pada proses pengeringan dan pemasakan bahan pangan menggunakan fuzzy logic controller dengan pengaturan suhu menggunakan metode pengaturan duty cycle kerja pemanas magnetron dengan TRIAC. Pengendalian suhu maksimal pada penelitian tersebut adalah 100 C. Penelitian yang dilakukan oleh HongLi Zhu dan LiYuan Bai perihal monitoring suhu pada jaringan kabel listrik dengan menggunakan mikrokontroler 4

5 AT89C51 sebagai komponen utama untuk pengumpulan, pemrosesan, penyimpanan serta untuk konversi dan transmisi data. Sistem pertukaran data dari PC ke mesin kontrol pada penelitian ini menggunakan sistem GPRS. Pada penelitian yang dilakukan oleh Huang Wentian dan Li Jinping, pengendalian dan monitoring suhu dilakukan dengan mikrokontroler dan sensor suhu digital DS18B20. Penelitian ini mampu mendeteksi suhu, menyimpan data pemantauan dan kontrol otomatis. Sistem yang dibuat juga dilengkapi alarm jika suhu melampaui batas bawah ataupun batas atas. Pada penelitian yang dilakukan oleh Ding Bo, Xu Lei-Jun, Zhao Bu-Hui perihal desain pemantauan suhu dengan menggunakan IP core yang memiliki waktu respon cepat dan mampu melakukan pemrosesan secara paralel. Pemantauan suhu dilakukan dengan menggunakan chip DS18B20 sebagai objek pengendalian dan juga menerapkan proses inisialisasi serta baca/tulis dengan menggunakan IP core. Proses monitoring suhu juga dilakukan dengan menerapkan sistem multiplexing real-time. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa sistem yang dibuat mampu bekerja dengan baik pada multi channel dan bekerja secara paralel. Pada penelitian ini, akan dilakukan pemantauan suhu dan laju pemanasan hanya pada ruang pemanasan, elemen pemanas sebagai elemen koreksi, thermocouple tipe K sebagai elemen pengukuran, dan perangkat lunak pada PC menggunakan 5

6 LabVIEW 8.2 sebagai elemen kontrol dan penampil grafik hasil dan target proses. Untuk diagram blok sistem pengendalian dan pemantauan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 1.2. Modul Pengkondisi sinyal Thermocouple Ruang Pemanasan Pemanas AC Modul Pengontrol Fasa Modul Kontroler PC Gambar 1.2. Blok diagram sistem pengendalian dan pemantauan pada alat pirolisis Dengan rancangan sesuai blok diagram pada Gambar 1.2 tersebut, maka akan dilakukan pemantauan atau monitoring suhu yang laju pemanasannya telah dikendalikan secara otomatis bantuan perangkat lunak pada PC. Dalam penelitian ini akan dilakukan monitoring suhu dalam pengendalian suhu dan laju pemanasan pada proses pirolisis, dengan nilai suhu pada proses pirolisis diharapkan mencapai nilai 900 C dengan laju pemanasan 1,67 C/menit sampai dengan 10 C/menit Batasan Masalah Penelitian ini difokuskan dalam proses monitoring suhu dan laju pemanasan pada alat pirolisis di Laboratorium Teknologi Polimer Jurusan Teknik Kimia, 6