Proposal Penelitian Dinamika Proses Sistem Pure Capacity

BAB 2METODOLOGI PENELITIAN2.1 BAHANBahan yang digunakan adalah air kran pada Laboratorium Proses Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta.

2.2 ALATRangkaian alat percobaan dapat dilihat pada gambar 2.1.

fi13

6

10

f2 4

9f12

95

11 5

129

9Keterangan alat:Tangki 1Tangki 2Speed pumpKran umpanKran outputTangki umpan7

Tangki recyclePompa umpanPipa recycleWattmeter Koil 1Koil 2

8

Gambar 2.1: Rangkaian alat sistem pure capacity2.3 CARA KERJAPenelitian ini dilakukan dengan satu percobaan pendahuluan untuk mengetahui parameter-parameter dalam keadaan steady, tiga percobaan utama untuk mengetahui dinamika proses pada sistem pure capacity, dan satu simulasi pemrograman komputer untuk mengetahui respon yang terbentuk pada sistem.1. Percobaan pendahuluan Percobaan pendahuluan dilakukan untuk mengetahui parameter-parameter dalam keadaan steady. Parameter-parameter steady state yang harus diketahui antara lain; gain process pada pompa (Kp), konstanta waktu (p), koefisien valve (Cv), laju aliran masuk tangki 1 (f1), laju aliran masuk tangki 2 (f2), laju aliran keluar tangki 2 (f3), suhu umpan masuk tangki 1 (T1), suhu masuk tangki 2 (T2), suhu keluar tangki 2 (T3), tinggi cairan di tangki 1 (h1), dan tinggi cairan di tangki 2 (h2). Laju aliran masuk tangki 1 dapat dihitung dengan mengalirkan air dari tangki umpan dengan persen bukaan kran yang diukur menggunakan busur. Waktu yang diperlukan air mengalir sepenuhnya dari tangki umpan dicatat. Dilakukan percobaan ini sebanyak 3 kali, sehingga diperoleh hubungan antara persen bukaan kran dan laju aliran masuk tangki 1.Suhu pada tangki 1 dapat dihitung dengan mecelupkan thermometer kedalam tangki 1. Diperoleh suhu awal pada tangki 1 dengan membaca thermometernya.Laju aliran masuk tangki 2 dapat dihitung menggunakan wattmeter untuk mengukur daya pada pompa yang diubah-ubah. Air dari tangki 1 dipompa menuju tangki 2 pada daya tertentu yang tercatat pada wattmeter. Saat seluruh air masuk ke tangki 2, diukur waktu yang diperlukan. Percobaan ini dilakukan sebanyak 3 kali, sehingga diperoleh hubungan antara daya pompa yang tertera pada wattmeter dan laju aliran masuk tangki 2.Untuk mengukur laju aliran keluar pada tangki 2 menggunakan cara yang hampir sama dengan cara mengukur laju aliran masuk tangki 1. Air dari tangki 2 dialirkan ke tangki recycle dengan mengatur persen bukaan kran. Ketika semua air masuk ke tangki recycle, diukur waktu yang diperlukan. Percobaan ini dilakukan sebanyak 3 kali, sehingga diperoleh hubungan antara persen bukaan kran dengan laju aliran keluar tangki 2.Tinggi cairan pada tangki 1 dan tangki 2 pada keadaan steady dapat diketahui dengan mengatur setiap laju aliran masuk dan keluar tangki sehingga didapat aliran yang steady state. Apabila sistem telah mencapai keadaan steady, dilanjutkan dengan mengukur tinggi cairan pada tangki 1 dan tangki 2.2. Percobaan dinamisPercobaan dinamis merupakan percobaan utama dari penelitian ini. Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui perubahan dinamik yang terjadi pada ketinggian atau level cairan pada tangki 1 dan tangki 2 apabila diberi gangguan berupa laju aliran umpan atau kecepatan pompa pada aliran masuk tangki 2.Pertama-tama, air pada tangki umpan dialirkan menuju tangki 1 dengan bukaan kran yang lebih besar/kecil sebagai gangguan. Dari tangki 1 air dipompa menuju tangki 2 dengan laju aliran konstan atau sama dengan laju aliran masuk tangki 2 pada keadaan steady. Suhu tangki 1 dan tangki 2 dijaga konstan. Persen bukaan kran keluar tangki 2 juga dijaga konstan, sehingga laju aliran keluar tangki 2 sama dengan saat keadaan steady. Terjadi perubahan level pada tangki 1 dan tangki 2. Perubahan level pada kedua tangki dicatat setiap waktu tertentu.Untuk percobaan dinamis yang ke-2, air pada tangki umpan dialirkan menuju tangki 1 dengan bukaan kran dan suhu pada tangki 2 yang dijaga konstan. Dari tangki 1 air dipompa menuju tangki 2 dengan laju aliran konstan atau sama dengan laju aliran masuk tangki 2 pada keadaan steady. Tetapi suhu pada tangki 1 dengan suhu yang di ubah sebagai gangguan.Untuk percobaan dinamis yang ke-3, air pada tangki umpan dialirkan menuju tangki 1 dengan dengan bukaan kran yang dijaga konstan atau sama dengan laju aliran masuk tangki 1 saat keadaan steady dan suhu di tangki 2 dijaga kosntan tetapi suhu pada tangki 1 divariasikan sebagai ganguan. Dari tangki 1 air dipompa menuju tangki 2 dengan laju aliran konstan atau sama dengan laju aliran masuk tangki 2 pada keadaan steady. Persen bukaan kran keluar tangki 2 juga dijaga konstan, sehingga laju aliran keluar tangki 2 sama dengan saat keadaan steady. Terjadi perubahan level pada tangki 1 dan tangki 2. Perubahan level pada kedua tangki dicatat setiap waktu tertentu.Untuk percobaan dinamis yang ke-4, air pada tangki umpan dialirkan menuju tangki 1 dengan bukaan kran yang konstan atau sama dengan laju aliran masuk tangki 1 saat keadaan steady. Suhu tangki 1 dan tangki 2 dijaga konstan. Dari tangki 1 air dialirkan ke tangki 2 dengan kecepatan pompa yang lebih besar/kecil sebagai gangguan. Persen bukaan kran keluar tangki 2 dijaga konstan atau sama dengan laju aliran keluar tangki 2 pada keadaan steady. Perubahan level pada kedua tangki dicatat setiap waktu tertentu.Pipa recycle diperlukan untuk mengalirkan air pada tangki apabila terjadi overflow saat berlangsungnya percobaan.

2.4 DIAGRAM ALIRUntuk mencapai tujuan penelitian ini, dilakukan beberapa tahapan yang disajikan dalam bentuk diagram alir.

Mulai

Peneraan wattmeter pada pompaPengaturan bukaan valvePercobaan pendahuluan

Parameter steady stateKp, p, Cv, , f1, f2, f3, T1, T2, T3 h1, h2Percobaan dinamis

Variabel pengganggu: input (fi) dan daya pompa (m) serta suhu (T)

Pengamatan laboratorium

Respon dinamisData laboratoriumModel matematika

Software (Microsoft Excel dan Scilab)Analisis kestabilan menggunakan metode Nyquist atau Bode

SelesaiNyquist PlotBode Diagram

Gambar 2.2: Diagram alir proses