otomatisasi sensor temperatur pada produksi biogas dari limbah ...

OTOMATISASI SENSOR TEMPERATUR PADA

PRODUKSI BIOGAS DARI LIMBAH CAIR PABRIK

KELAPA SAWIT (LCPKS) DENGAN NATIONAL

INSTRUMENT USB - 6001

SKRIPSI

Oleh

TRI PUTRA R.P.

110405094

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

JULI 2016

Universitas Sumatera Utara

OTOMATISASI SENSOR TEMPERATUR PADA

PRODUKSI BIOGAS DARI LIMBAH CAIR PABRIK

KELAPA SAWIT (LCPKS) DENGAN NATIONAL

INSTRUMENT USB - 6001

SKRIPSI

Oleh

TRI PUTRA R.P.

110405094

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

JULI 2016


i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

OTOMATISASI SENSOR TEMPERATUR PADA PRODUKSI BIOGAS

DARI LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) DENGAN

MIKROKONTROLER NATIONAL INSTRUMENT USB - 6001

Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini

adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya

ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima

sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, Juli 2016

Tri Putra R.P.

NIM: 110405124


ii

LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN

Hasil Penelitian yang Berjudul :

OTOMATISASI KENDALI TEMPERATUR PADA PRODUKSI BIOGAS



Benar telah diseminarkan pada Seminar Hasil Penelitian tanggal 15 Juni 2016 dan

telah diperbaiki sesuai dengan koreksi dan usulan yang diberikan.

Diketahui/Disetujui

Dosen Penguji I Dosen Penguji II

Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT Dr. Eng . Ir. Irvan M.Si

NIP. 19720612 200012 1 001 NIP. 19680820 199501 1 001

Koordinator Penelitian Dosen Pembimbing

Ir. Renita Manurung, M.T. Ir. Bambang Trisakti, M.T.

NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19660925 199103 1 003


iii

PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI

Skripsi dengan judul:

OTOMATISASI KENDALI TEMPERATUR PADA PRODUKSI BIOGAS



Dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana

Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui, Medan, Juli 2016

Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing

Ir. Renita Manurung, M.T. Ir. Bambang Trisakti, M.T.

NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19660925 199103 1 003


iv

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas limpahan

rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini

merupakan Skripsi dengan judul “Otomatisasi Sensor Temperatur pada Produksi

Biogas dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) dengan

Mikrokontroler National Instrument USB - 6001”, berdasarkan hasil penelitian

yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas

Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar

sarjana teknik.

Penulis sangat berterima kasih sekali kepada beberapa orang yang banyak

memberikan kontribusi terhadap penyelesaian laporan penelitian ini antara lain:

1. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si, selaku Dosen Penguji II dan Ketua Departemen

Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

2. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T, selaku Koordinator Penelitian Departemen

Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Bambang Trisakti, M.T, selaku Dosen Pembimbing yang telah

memberi bimbingan dan arahan dalam penyelesaian laporan penelitian ini.

4. Bapak Rondang Tambun, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji I.

5. Bapak Dr. T. Husaini S.T., M.Sc yang telah banyak membantu dan memberi

saran dalam penyelesaian laporan penelitian ini, beliau merupakan orang yang

berandil sangat besar dalam penelitian ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu

penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga

skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Juli 2016

Penulis


v

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :

1. Bang Zoeliady yang banyak memberi saran dalam pembuatan dan

perancangan alat – alat pada penelitian ini.

2. Bang Dwi Budi Prasetyo, S.T., dari UKM Robotik “Sikonek” Universitas

Sumatera Utara yang telah banyak membantu dalam penyelesaian penelitian

ini.

3. Ayahanda S.M. Pasaribu dan ibunda S. Purba yang selalu memberikan

dukungan dan doa, abanganda Pdt. Victor Deli Rahmat Pasaribu, S.Th.,

Andika Arihta Pasaribu, A. Md., dan adinda Astina Tio Lestari Pasaribu.

4. Ekuino Simanungkalit selaku partner yang telah bekerjasama selama

penyelesaian penelitian ini.

5. Windi Monica Surbakti selaku orang yang selalu ada untuk penulis.

6. Almh. Festiyani, Alfarodo Silaban, Anita Manullang, Christianto Sitio, Dedy

O.S. Siburian, Fransiscus Raymond Butar – Butar, Gerson Rico Harianja,

Golda C.S. S.T., Imam Bestari Harahap, Iqbal L.N., M.Amri Prayogo,

Muksalmina, Pontius Pardede, Raja Nico Perez Samosir, Randy Arisman

Sitorus, Tongam May Adrivan Sinaga, dan Yosef Carol H. Sianipar.

7. Rekan-rekan yang di Laboratorium Ekologi.

8. Rekan-rekan yang di LPPM USU

9. Teman-teman Teknik Kimia angkatan 2011.

10. Adik - adik Teknik Kimia angkatan 2014 terutama adinda, Monica Natalia

Sihaloho dan Sicilya Ruth Yudhika Hutagalung.


vi

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Tri Putra Roito Pasaribu

NIM : 110405094

Tempat, tgl lahir : Tanjung Morawa, 15 Juni 1993

Nama Orang Tua : S.M. Pasaribu dan S. Purba

Alamat Orang Tua :

Jalan Kebun Sayur, Gg. Smart, Desa Limau Manis,

Dusun XII, Tanjung Morawa

Asal Sekolah :

TK Methodist Tanjung Morawa tahun 1998 – 1999

SD Methodist Tanjung Morawa tahun 1999 – 2005

SMP Methosdist - 1 Medan tahun 2005 – 2008

SMA Santa Maria Medan tahun 2008 – 2011

Pengalaman organisasi/kerja:

1. Anggota Bidang Pendidikan dan Kaderisasi Himpunan Mahasiswa Teknik

Kimia (HIMATEK) FT USU 2014/2015

2. Sekretaris Panitia Apresiasi Penyambutan Mahasiswa Baru (APMB)

Jurusan Teknik Kimia FT USU 2014

3. Ketua Panitia Natal Teknik Kimia USU 2014

4. Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara IV (Persero) Unit Usaha:

Pabatu (PAB) Indonesia tahun 2015


vii

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan rangkaian sistem monitoring dan

sistem perekaman data temperatur berbasis National Instrument USB-6001 serta

mendapatkan Human Machine Interface (HMI) yang sesuai untuk monitoring

temperatur proses konversi LCPKS menjadi biogas pada skala laboratorium

menggunakan perangkat lunak LabView. Penelitian ini terdiri dari dua tahap, yakni:

tahap perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. Pada tahap

perancangan perangkat keras akan menghubungkan mikrokontroler National

Instrument USB-6001 dengan tangki berpengaduk dan laptop/PC. Pada tahap

perancangan perangkat lunak terdiri rancang bangun program LabVIEW. Hasil

penelitian ini menunjukan bahwa komponen-komponen yang sesuai untuk

monitoring proses konversi LCPKS adalah National Instrument USB – 6001,

rangkaian modul TC to DC dan sumber daya 5 volt, serta sensor temperatur yang

digunakan adalah thermocouple tipe K. Untuk design HMI menggunakan LabVIEW

2014 sudah sesuai dengan kebutuhan dengan tampilan grafik dari kondisi temperatur

real time dari tangki berpengaduk dan data logger sudah dapat tersimpan dalam

program Microsoft Excel secara otomatis. Setelah selesai dalam perancangan HMI,

thermocouple yang digunakan dikalibrasi untuk menghasilkan persamaan linear dari

data analog terhadap data temperatur dari termometer digital sehingga diperoleh

persamaan yang akan diinput ke dalam program block diagram LabVIEW yaitu 𝑦 =0,0064𝑥 + 0,2217 dengan nilai R2 adalah 0,993. Kemudian penelitian dijalankan

menggunakan set point 55 oC dengan variasi hysteresis 1, 3, dan 5 oC. Data yang

diperoleh dari penelitian ini kemudian dihitung nilai standar errornya untuk melihat

perbandingan data yang dihasilkan dari setiap variasi hysteresis. Hasil penelitian ini

menunjukkan bahwa data terbaik diperoleh pada data penelitian menggunakan

hysteresis 1oC dari set point temperatur dibandingkan dengan data pada hysteresis

3oC dan hysteresis 5oC.

Kata kunci : Labview, limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS), mikrokontroler,

monitoring, National Instrument USB – 6001


viii

ABSTRACT

The purpose of this research is to obtain monitoring system and temperature

data recording system based on National Instruments USB-6001 and to obtain a

Human Machine Interface (HMI) which is suitable for monitoring the temperature

process of the conversion POME into biogas on a laboratory scale using LabVIEW

software. This study was consisted of two stages, which is : the hardware design and

software design. At the hardware design, the stirred tank and a laptop / PC will be

connected to the microcontroller hardware National Instruments USB-6001. The

software design was consisted of the LabVIEW programming. The results indicated

that the components were suitable for the monitoring process of the conversion

POME were the National Instrument USB - 6001, series TC module to DC and 5 volt

power source, as well as a temperature sensor used is a thermocouple type K. For

HMI design using LabVIEW 2014 was in accordance with the needs with the graphic

display of temperature conditions in real time from a stirred tank and the data logger

was automatically stored in the Microsoft Excel. After completion of the design of

HMI, thermocouple that is used is calibrated to obtained a linear equations of analog

data versus temperature data from a digital thermometer so that the equation to be

inputted into the program LabVIEW block diagram which was y = 0,0064x + 0.2217

with R2 value was 0.993. Afterward, the research was continued using a set point 55

° C with a variation of hysteresis 1, 3, and 5 oC. Data was obtained from this study

then to be calculated the standard error values to compare the data generated from

every variation of hysteresis. The results indicated that the best data on research was

the data obtained using hysteresis 1 oC from the set point temperature compared with

the data on the hysteresis 3 °C and 5 °C.

Keywords : LabVIEW, palm oil mill effluent (POME), microcontroller, monitoring,

National Instrument USB – 6001,


ix

DAFTAR ISI

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN ii

PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI iii

PRAKATA iv

DEDIKASI v

RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR LAMPIRAN xiv

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 5

1.3 TUJUAN PENELITIAN 5

1.4 MANFAAT PENELITIAN 5

1.5 RUANG LINGKUP 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7

2.1 LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT (LCPKS) 7

2.2 PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) 9

2.2.1 Pengolahan Konvensional 9

2.2.2 Pengolahan secara Anaerobik 10

2.3 PARAMETER PENTING DALAM PROSES ANAEROBIK LCPKS 11

2.3.1 Temperatur 11

2.3.2 pH dan Interval Optimum 12

2.3.3 Volatile Fatty Acids (VFA) 12

2.3.4 Amonia 13

2.3.5 Makro dan Mikronutrisi serta Senyawa Beracun 13

2.4 MIKROKONTROLER 14

2.4.1 Penerapan Mikrokontroler dalam Produksi Biogas dari LCPKS 14


x

2.4.1. Perangkat Keras (Hardware) 15

2.4.1. Perangkat Lunak (Software) 16

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 18

3.1 LOKASI PENELITIAN 18

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 18

3.2.1 Bahan-Bahan 18

3.2.2 Peralatan 18

3.3.2.1 Peralatan Utama 18

3.3 TAHAPAN PENELITIAN 19

3.3.1 Tahapan Perangkaian Instrumen 19

3.3.2 Kalibrasi Alat 21

3.3.3. Pelaksanaan Monitoring 23

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 24

4.1 PERANCANGAN TANGKI BERPENGADUK 24

4.2 PERANCANGAN SISTEM MONITORING TEMPERATUR PROSES

MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER NATIONAL INSTRUMENT

USB-6001 26

4.2.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) 26

4.2.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) 27

4.3 ANALISIS HASIL PENGUJIAN SENSOR TERMOKOPEL PADA

MIKROKONTROLER NATIONAL INSTRUMENT USB - 6001 29

4.3.1 Kalibrasi Sensor Termokopel 29

4.3.2 Pengambilan Data Temperatur Proses menggunakan Mikrokontroler 30

4.3.2.1 Pengambilan Data Temperatur Proses menggunakan

Mikrokontroler dengan Hysteresis 1 °C 30





BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 33

5.1 KESIMPULAN 34

5.2 SARAN 35

DAFTAR PUTAKA 36


xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Pengolahan Minyak Sawit 8

Gambar 2.2 Tingkat Pertumbuhan Relatif Mikroorganisme Metanogen 11

Gambar 2.3 Grafik Hubungan Tipe Thermocouple dengan Rentang Suhu 16

Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan 19

Gambar 3.2 Gambaran Sederhana Rangkaian Instrumen 20

Gambar 3.3 Tampilan Measurement and Automation Explorer (MAX) 20

Gambar 3.4 Tampilan Self-Test Measurement and Automation Explorer

(MAX) 21

Gambar 3.5 Flowchart Prosedur Kalibrasi Mikrokontroler 22

Gambar 4.1 Gambar Teknikal 25

Gambar 4.2 Visual Tangki Berpengaduk 25

Gambar 4.3 Skema Rangkaian Hardware Sistem Monitoring Temperatur 26

Gambar 4.4 Rangkaian Hardware Sistem Monitoring Temperatur 27

Gambar 4.5 Tampilan Human Machine Interface (HMI) Monitoring

Temperatur Menggunakan LabView 2014 27

Gambar 4.6 Block Diagram Sistem Monitoring Temperatur

Menggunakan LabVIEW 2014 28

Gambar 4.7 Penyimpana Data Monitoring menggunakan Write to

Measurements File 28

Gambar 4.8 Grafik Kalibrasi Sensor Termokopel 30

Gambar 4.9 Grafik Pengambilan Data Temperatur Proses menggunakan






Gambar L3.1 Visual dari Tangki Berpengaduk 48

Gambar L3.2 Visual dari Pengaduk yang Digunakan 48

Gambar L3.3 Visual dari Baffle yang Digunakan 48

Gambar L3.4 Visual Mikrokontroler National Instrument USB – 6001 48


xii

Gambar L3.5 Visual dari Modul TC to DC dan Sumber Daya 5 Volt 49

Gambar L3.6 Visual Termokopel Tipe K 49

Gambar L3.7 Rangkaian Sistem Monitoring Temperatur Visual Resistor 50


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Rangkuman Hasil Penelitian Pembuatan Sensor Biogas yang

Terdahulu 3

Tabel 2.1 Karakteristik LCPKS Segar 8

Tabel 2.2 Baku Mutu Limbah Cair untuk Industri Minyak Sawit 9

Tabel 2.3 Temperatur Reaksi dan Waktu Tinggal Minimum 12

Tabel 3.1 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian 23

Tabel 4.1 Spesifikasi Tangki Berpengaduk 24

Tabel L1.1 Data Hasil Kalibrasi Termokopel 38

Tabel L1.2 Data Temperatur Rata – Rata Proses Tiap Jam dan Nilai Standar

Deviasi dengan Hysteresis 1 °C 39

Tabel L1.3 Data Temperatur Rata – Rata Tiap Jam dan Nilai Standar Deviasi

Proses Dengan Hysteresis 3 °C 40

Tabel L1.4 Data Temperatur Rata – Rata Tiap Jam dan Nilai Standar Deviasi

Proses Dengan Hysteresis 5 °C 41

Tabel L2.1 Data Temperatur dengan Hysteresis 1 °C Setiap 30 detik pada Jam

Pertama C 44


xiv

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN

L1.1 DATA HASIL KALIBRASI TERMOKOPEL 39

L1.2 DATA TEMPERATUR PROSES YANG DIPEROLEH

MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER 40

L1.2.1 Data Temperatur Rata – Rata Proses Tiap Jam dan Nilai Standar





Deviasi dengan Hysteresis 5°C 42

LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN

L2.1 PERHITUNGAN RANCANGAN TANGKI BERPENGADUK 43

L2.1.1 Tangki Berpengaduk 43

L2.1.2 Pengaduk 44

L2.1.2.1 Turbin Piringan Horizontal 44

L2.1.2.2 Paddle Berdayung 4 44

L2.2 PERHITUNGAN NILAI STANDAR ERROR 45

LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI 47


otomatisasi sensor temperatur pada produksi biogas dari limbah ...

Documents

Transcript of otomatisasi sensor temperatur pada produksi biogas dari limbah ...