1 PERANCANGAN SISTEM KONTROL pH BERBASIS SINTESA REAKSI INVARIAN DENGAN MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY PADA STUDI KASUS TITRASI ASAM HCl DAN BASA NaOH (Syaifur Rizal, Hendra Cordova) Jurusan Teknik Fisika – Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih – Sukolilo, Surabaya 60111 ABSTRAK Pengendalian pH merupakan salah satu faktor penting dalam dunia industri yang di dalamnya melibatkan suatu proses kimia. Pengendalian ini bertujuan untuk menjaga nilai pH agar berada pada kisaran nilai yang diinginkan sesuai dengan produk yang akan dihasilkan. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan performansi pengukuran dan pengendalian pH dalam industri kimia, maka perlu dibuat sistem pengendalian yang mampu memberikan performansi yang baik dengan akurasi yang memadai dan tahan terhadap ganguan serta noise. Dalam tugas akhir ini diujikan untuk menggunakan sistem kendali fuzzy. Sedangkan proses titrasi asam HCl dan basa NaOH menggunakan sintesa reaksi invarian. Berdasarkan hasil uji simulasi, dapat diketahui bahwa sistem kendali fuzzy mampu mengendalikan PH pada plant titrasi asam HCl dan basa NaOH. Kata kunci: PH, Fuzzy, HCl, NaOH. I. PENDAHULUAN Pengendalian pH merupakan salah satu faktor penting dalam dunia industri yang di dalamnya melibatkan suatu proses kimia. Pengendalian ini bertujuan untuk menjaga nilai pH agar berada pada kisaran nilai yang diinginkan sesuai dengan produk yang akan dihasilkan. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan performansi pengukuran dan pengendalian pH dalam industri kimia, maka perlu dibuat suatu sistem pengendalian yang mampu memberikan performansi yang baik dengan akurasi yang memadai dan tahan terhadap ganguan. Pada Tugas Akhir ini akan dirancang sebuah pengendalian pH berdasarkan pada metode reaksi invarian yang dikembangkan oleh Gustafsson and Waller, 1983. Reaksi invarian ini telah banyak digunakan di berbagai literatur mengenai perancangan pengendalian pH. Hal ini disebabkan karena pemodelan pH dengan reaksi invarian, mampu untuk memodelkan titrasi asam basa yang sifatnya nonlinier ke dalam bentuk pemodelan matematika yang sesuai dengan kurva reaksi titrasi dari hasil percobaan. Penelitian Tugas Akhir ini bertujuan untuk mendisain proses pengendalian titrasi asam-basa dengan menggunakan pemodelan matematika pada reaksi invarian (Gustafsson and Waller, 1983) sebagai pemodelan reaksi untuk tritrasi pada asam kuat HCl dan basa NaOH. Sedangkan tempat terjadinya reaksi digunakan tangki CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) dimana tangki CSTR ini akan memiliki dua input flow HCl dan NaOH. Kemudian untuk sistem kendalinya akan digunakan logika fuzzy. Dengan sifat kekaburan dari logika fuzzy dibandingkan dengan logikan digital sederhana, logika fuzzy akan dengan mudah mengakomodasi logika manusia dalam proses tunning. Demikian diharapkan kontrol logika fuzzy mampu untuk mengendalikan proses titrasi pH yang bersifat nonlinier dengan tunning yang mudah. Sedangkan sistem yang akan didesain diharapkan mampu bekerja dengan lebih stabil. II. TITRASI ASAM BASA Proses pencampuran larutan asam dan basa yang dilakukan secara bertahap, dalam aspek laboratorium dikenal sebagai proses titrasi. Oleh karena ada empat jenis larutan asam dan basa, yaitu asam kuat, asam lemah, basa kuat, dan basa lemah, maka akan ada empat kemungkinan kombinasi campuran yaitu, asam-basa kuat, asam-basa lemah, asam kuat basa lemah, dan asam lemah basa kuat. Dalam setiap proses titrasi asam-basa akan menghasilkan suatu bentuk grafik reaksi yang disebut dengan kurva titrasi. Kurva titrasi ini dapat digunakan sebagai acuan ketika kita akan melakukan pemodelan pH. Hal ini dikarenakan kurva tersebut menggambarkan pH sebagai fungsi dari perbedaan asam-basa. Secara eksperimen harga pH ditentukan oleh penambahan sejumlah volume dari asam- basa dengan skala harga pH ditentukan oleh perbedaan asam-basa yang ditambahkan. Bentuk kurva titrasi ditentukan oleh partisipasi masing-masing komponen kimia. Secara teoritis kurva titrasi memerlukan pengetahuan tentang konstanta kesetimbangan dan konsentrasi total asam dan basa. Kurva tersebut dapat dibentuk dari kesetimbangan muatan (persamaan elektronetralitas) yang dihitung dari seluruh ion yang bermuatan di dalam suatu larutan. Ion biasanya dibagi menjadi komponen air (ion oxonium dan hidroksida), kurva titrasi menunjukkan
10
Embed
PERANCANGAN SISTEM KONTROL pH BERBASIS SINTESA … · dengan produk yang akan ... (fungsi aktivita ion oxonium) dan konsentrasi asam atau ... komponen-i dari reaksi kimia adalah:
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
PERANCANGAN SISTEM KONTROL pH BERBASIS
SINTESA REAKSI INVARIAN DENGAN MENGGUNAKAN
LOGIKA FUZZY PADA STUDI KASUS TITRASI
ASAM HCl DAN BASA NaOH
(Syaifur Rizal, Hendra Cordova)
Jurusan Teknik Fisika – Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kampus ITS, Keputih – Sukolilo, Surabaya 60111
ABSTRAK
Pengendalian pH merupakan salah satu faktor penting dalam dunia industri yang di dalamnya melibatkan suatu
proses kimia. Pengendalian ini bertujuan untuk menjaga nilai pH agar berada pada kisaran nilai yang diinginkan sesuai
dengan produk yang akan dihasilkan. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan performansi pengukuran dan pengendalian pH
dalam industri kimia, maka perlu dibuat sistem pengendalian yang mampu memberikan performansi yang baik dengan akurasi
yang memadai dan tahan terhadap ganguan serta noise. Dalam tugas akhir ini diujikan untuk menggunakan sistem kendali
fuzzy. Sedangkan proses titrasi asam HCl dan basa NaOH menggunakan sintesa reaksi invarian. Berdasarkan hasil uji
simulasi, dapat diketahui bahwa sistem kendali fuzzy mampu mengendalikan PH pada plant titrasi asam HCl dan basa NaOH.
Kata kunci: PH, Fuzzy, HCl, NaOH.
I. PENDAHULUAN
Pengendalian pH merupakan salah satu faktor penting
dalam dunia industri yang di dalamnya melibatkan suatu
proses kimia. Pengendalian ini bertujuan untuk menjaga
nilai pH agar berada pada kisaran nilai yang diinginkan
sesuai dengan produk yang akan dihasilkan. Seiring
dengan meningkatnya kebutuhan performansi pengukuran
dan pengendalian pH dalam industri kimia, maka perlu
dibuat suatu sistem pengendalian yang mampu
memberikan performansi yang baik dengan akurasi yang
memadai dan tahan terhadap ganguan.
Pada Tugas Akhir ini akan dirancang sebuah
pengendalian pH berdasarkan pada metode reaksi invarian
yang dikembangkan oleh Gustafsson and Waller, 1983.
Reaksi invarian ini telah banyak digunakan di berbagai
literatur mengenai perancangan pengendalian pH. Hal ini
disebabkan karena pemodelan pH dengan reaksi invarian,
mampu untuk memodelkan titrasi asam basa yang sifatnya
nonlinier ke dalam bentuk pemodelan matematika yang
sesuai dengan kurva reaksi titrasi dari hasil percobaan.
Penelitian Tugas Akhir ini bertujuan untuk mendisain
proses pengendalian titrasi asam-basa dengan
menggunakan pemodelan matematika pada reaksi invarian
(Gustafsson and Waller, 1983) sebagai pemodelan reaksi
untuk tritrasi pada asam kuat HCl dan basa NaOH.
Sedangkan tempat terjadinya reaksi digunakan tangki
CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) dimana tangki
CSTR ini akan memiliki dua input flow HCl dan NaOH.
Kemudian untuk sistem kendalinya akan digunakan logika
fuzzy. Dengan sifat kekaburan dari logika fuzzy
dibandingkan dengan logikan digital sederhana, logika
fuzzy akan dengan mudah mengakomodasi logika manusia
dalam proses tunning.
Demikian diharapkan kontrol logika fuzzy mampu
untuk mengendalikan proses titrasi pH yang bersifat
nonlinier dengan tunning yang mudah. Sedangkan sistem
yang akan didesain diharapkan mampu bekerja dengan
lebih stabil.
II. TITRASI ASAM BASA
Proses pencampuran larutan asam dan basa yang
dilakukan secara bertahap, dalam aspek laboratorium
dikenal sebagai proses titrasi. Oleh karena ada empat jenis
larutan asam dan basa, yaitu asam kuat, asam lemah, basa
kuat, dan basa lemah, maka akan ada empat kemungkinan