Jurnal Teknologi dan Rekayasa Manufaktur JTRM | Vol.
7 | No.
1 | Tahun 2025
ISSN (P): 2715-3908 | ISSN (E): 2715-016X
DOI: https://doi.
org/10.
48182/jtrm.
Monitoring dan Notifikasi Crust Breaker pada Tungku Reduksi Hadi Supriyanto1.
Nuryanti2.
Muhammad Iqbal Imanuddin3* 1,2,3 Teknik Otomasi Manufaktur dan Mekatronika.
Politeknik Manufaktur Bandung Email : iqbalimuhammad10000000@gmail.
Informasi Artikel:
Received:
4 Januari 2024 Accepted:
30 April 2025 Available:
9 Mei 2025
ABSTRAK
Crust Breaker merupakan peralatan pada tungku reduksi aluminium yang berfungsi memecahkan crust pada permukaan electrolyte.
Selama ini pihak operasional mengidentifikasi crust breaker abnormal dengan manual karena belum tersedia alat pendeteksi crust breaker abnomal.
Untuk itu, alat untuk mendeteksi saat terjadi crust breaker abnormal dirancang dengan pembuatan prototype crust breaker dan pengukuran implementasi langsung pada tungku reduksi yang dapat dimonitor secara real time melalui website dan memberikan notifikasi saat terjadi kondisi crust breaker abnormal melalui Telegram, serta menambahkan indikasi lampu dan buzzer pada ruang.
Hasil penelitian menunjukkan penggunaan toggle switch dengan kondisi crust breaker normal mendapatkan respons ratarata pendeteksian 86,54% dan kondisi crust breaker abnormal mendapatkan respons rata-rata pendeteksian 90,51%, serta pengujian implementasi langsung pada tungku reduksi dengan pengaturan waktu di bawah 10 menit, crust breaker memberikan notifikasi aktual tidak menyentuh electrolyte.
Berdasarkan hasil tersebut, pengaturan waktu yang tepat untuk memastikan kondisi crust breaker abnormal yakni Ou10 Kata Kunci:
Crust Breaker .
Monitoring.
Notifikasi.
Telegram
ABSTRACT
Crust Breaker is an equipment in aluminum reduction furnace that functions to break the crust on the electrolyte surface.
So far, the operational team has identified abnormal crust breakers manually because there is no abnomal crust breaker detection tool available.
For this reason, the tool to detect when an abnormal crust breaker occurs is designed by making a prototype crust breaker and measuring the implementation directly on the reduction furnace which can be monitored in real time through the website and providing notifications when abnormal crust breaker conditions occur via Telegram, as well as adding light and buzzer indications in the room.
The results showed that the use of toggle switches with normal crust breaker conditions got an average detection response of 54% and abnormal crust breaker conditions got an average detection response of 90.
51%, as well as direct implementation testing on a reduction furnace with a time setting of less than 10 minutes, the crust breaker provided an actual notification of not touching the electrolyte.
Based on these results, the right time to ensure the condition of the abnormal crust breaker is Ou10 minutes.
polman-bandung.
37 | JTRM
Hadi Supriyanto.
Nuryanti.
Muhammad Iqbal Imanuddin
PENDAHULUAN
Aluminium merupakan salah satu material logam nonferrous yang paling sering digunakan di dunia industri .
Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahanan korosi yang baik, hantaran listrik yang baik dan mempunyai cadangan yang paling berlimpah ke 3 di dunia .
dan dapat dimanfaatkan untuk kaleng minuman, komponen mobil, pesawat dan kereta api .
Kebutuhan aluminium di dalam negeri pada tahun 2022 mencapai 1 juta ton/tahun, untuk produksi di dalam negeri 000 ton/tahun .
Proses peleburan aluminium menggunakan prinsip proses Hall-Heroult .
yang terjadi pada tungku atau pot .
Permasalahan saat ini peralatan di tungku reduksi yaitu crust breaker , berdasarkan data pada tahun 2022 telah terjadi kerusakan 354 kejadian disebabkan karena pihak operasional tidak mengetahui saat terjadi crust breaker abnomal, selama ini pihak operasi menemukannya dengan cara manual yaitu melihat langsung kondisi crust breaker ke tungku dan belum tersedia alat untuk mendeteksi saat terjadi crust breaker abnomal.
Di antara penelitian-penelitian sebelumnya saat kondisi tungku reduksi mengalami anode effect .
yang disebabkan karena permasalahan pada crust breaker menggunakan metode pendeteksian saat crust breaker bekerja melalui tekanan udara .
dan kondisi chisel yang menyentuh dengan cairan electrolyte .
Penggunaan peralatan tambahan pada crust breaker juga dilakukan dengan menambahkan peralatan pressure switch .
untuk mengetahui selisih tekanan udara saat crust breaker aktif lalu memanfaatkan tegangan .
pada tungku melalui chisel saat menyentuh dengan cairan electrolyte.
Pemanfaatan penampungan udara atau chamber .
pada piston rod silinder juga digunakan untuk pemanfaatan crust breaker secara mekanis lalu dikembangkan dengan menambahkan pendeteksian tegangan pada chisel .
Penelitian selanjutnya untuk mengurangi permasalahan elephant leg yang disebabkan karena chisel menyentuh cairan electrolyte dengan membuat modul Bath Sensing Module (BSM) .
Sebagian besar untuk pengendalian crust breaker menggunakan monitoring .
melalui tampilan secara website .
secara real time .
Terkait dengan permasalahan tersebut dilakukan upaya untuk melakukan pembuatan alat untuk membantu pihak operasional agar tidak melakukan pengecekan secara manual dengan memanfaatkan tekonologi monitoring dan notifikasi berbasis website.
Penelitian ini diharapkan dapat mengurangi jumlah kerusakan pada crust breaker sebesar 80% dan menghilangkan 100 % pekerjaan pengecekan manual pada crust breaker di tungku reduksi.
METODOLOGI PENELITIAN
1 Metode Penelitian Dalam pengerjaan suatu karya ilmiah dibutuhkan sebuah metodologi yang digunakan untuk penyelesaian masalah yang ada.
Metodologi sendiri adalah serangkaian kerangka sistematis dalam melakukan penyelesaian masalah dalam penelitian.
Dalam penelitian ini terdapat langkah sebagai mana Gambar 1 berikut.
Identifikas i Masalah Perumusan Masalah Studi Literatur Pembuatan Alat Pengujian Alat Pengumpulan Data Analisis Data Penulisan Laporan 38 | JTRM Monitoring dan Notifikasi Crust Breaker pada Tungku Reduksi Gambar 1 Metode Penelitian Waterfall Tahapan-tahapan yang terdapat pada metode penelitian waterfall Identifikasi Masalah Merumuskan Masalah Studi Literatur Pembuatan Alat Pengujian Alat Pengumpulan Data Analisis Data Penulisan Laporan 2 Diagram Alir Perancangan Sebagaimana metode waterfall.
Gambar 2 menunjukkan alur proses perancangan alat untuk memonitor dan memberikan notifikasi crust breaker pada tungku reduksi.
Perancangan diawali dengan mengidentifikasi masalah agar dapat merumuskan tuntutan sistem yang diperlukan.
Hal tersebut akan meningkatkan alat sesuai dengan fungsi dan permasalahan yang dicarikan solusinya.
Setelah itu, alat tersebut akan diuji untuk memastikan alat tersebut telah mencapai tuntutan sistem sebagaimana Alat yang tidak sesuai akan direvisi kembali dari perancangan sistem.
Gambar 2 Diagram Alir Perancangan 39 | JTRM Hadi Supriyanto.
Nuryanti.
Muhammad Iqbal Imanuddin 3 Identifikasi Masalah Pada penelitian ini untuk pengidentifikasian masalah berdasarkan kondisi yang terjadi pada tungk u reduksi yaitu crust breaker abnormal yang tidak diketahui dengan cepat, maka diperlukan sistem yang dapat mengetahui kondisi crust breaker dengan menggunakan monitoring dan memberikan notifikasi saat terjadi crust breaker abnormal.
4 Analisis tuntutan sistem Pada sistem ini bertujuan untuk memonitor crust breaker yang terdapat pada tungku reduksi, terdapat beberapa hal penting yang perlu digaris bawahi guna untuk keberhasilan pada penelitian ini.
Pada tabel 1 adalah tuntutan yang ingin dicapai pada penelitian ini meliputi beberapa hal yaitu :
Tabel 1 Analisis Tuntutan Sistem Pendeteksian saat crust breaker aktif / bekerja melewati dari batas yang telah ditentukan akan memberikan notifikasi pada aplikasi telegram, lampu indikator dan buzzer jika terjadi crust breaker abnormal.
Data crust breaker yang aktif dikirim ke website bertujuan untuk menampilkan kondisi atau aktivitas dari crust breaker dan solenoid.
Data crust breaker yang abnormal tersimpan di website lalu dapat disajikan dalam bentuk laporan.
5 Analisis Pendeteksian Crust Breaker Analisis pendeteksian crust breaker berasal dari tungku reduksi, karena pada tungku reduksi dialirkan oleh tegangan DC sehingga memiliki tegangan yang terdapat pada cairan elecrolyte, dengan rentang tegangan yang terdapat di dalam tungku.
Gambar 3 merupakan tungku reduksi yang memanfaatkan tegangan dari crust breaker dan katoda bar.
Gambar 3 Pendeteksian Tegangan Crust Breaker 6 Perancangan Sistem Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan maka dibutuhkan perancangan sistem untuk mengetahui aktivitas crust breaker, solenoid dan memberikan notifikasi saat terjadi abnormal pada crust breaker.
Untuk perancangan sistem yang dibutuhkan yaitu perangkat keras ( hardwar.
dan perangkat lunak .
7 Perangkat Keras ( Hardware ) Pada perancangan sistem ini digunakan beberapa perangkat keras sebagai berikut :
Tabel 2 Perangkat Keras No.
40 | JTRM
Nama Perangkat
Laptop
ESP 32
Keterangan Untuk sebagai tampilan dashboard
Jenis mikrokontroller yang digunakan Monitoring dan Notifikasi Crust Breaker pada Tungku Reduksi
FM-7
Solenoid Valve MK3P Catu Daya AC to DC .
VAC ke 5 VDC) JQC-3FF-S-Z Lampu Indikator Buzzer Pot Control Unit Pendeteksi tegangan crust breaker Pendeteksi tegangan solenoid Relay AC 220, terdapat 3 auxiliary contact Sebagai sumber listrik peralatan mikrokontroller Relay DC 5, terdapat 1 auxiliary contact Lampu untuk indikasi crust breaker abnormal Buzzer untuk indikasi crust breaker abnormal Peralatan yang berfungsi untuk memberikan perintah crust breaker bekerja ( existing system ) 8 Gambaran Umum Sistem Sebagaimana tuntutan sistem.
Gambar 4 menunjukkan hubungan antarperangkat keras ( hardwar.
dan perangkat lunak .
untuk membangun sistem monitor dan notifikasi crust breaker pada tungk u ESP32 menjadi pusat penghubung antara sensor dengan relay dan juga memberikan data melalui Selain itu.
ESP32 juga akan mengirimkan notifikasi pada aplikasi Telegram.
Gambar 4 Gambaran Umum Sistem 9 Diagram Alir Proses Gambar 5 menunjukkan alur kerja sistem otomatis untuk pengaturan dan pemantauan solenoid valve yang dikendalikan berdasarkan waktu, dengan integrasi sistem notifikasi melalui Telegram dan pencatatan data melalui Webtools.
Sistem dimulai dengan proses setting device oleh pengguna.
Setelah perangkat diatur, sistem akan memeriksa koneksi internet.
Jika koneksi internet tidak tersedia, proses akan berhenti atau tertunda.
Jika koneksi tersedia, sistem akan melanjutkan ke tahap pengaturan waktu operasional dan notifikasi melalui Telegram.
Pada tahap tersebut, pengguna dapat mengatur batas waktu operasional solenoid valve.
Setelah waktu ditentukan, sistem akan mengaktifkan solenoid pada waktu yang telah dijadwalkan.
Aktivasi ini dilakukan melalui blok kontrol khusus ( Pot Contro.
yang kemudian mengatur status solenoid untuk aktif sesuai pengaturan yang telah ditetapkan.
Selanjutnya, sistem akan terus memantau status solenoid atau Circuit Breaker (CB).
Pemantauan dilakukan secara berkala untuk memastikan bahwa perangkat berfungsi sesuai jadwal.
Jika ditemukan adanya kondisi yang tidak sesuai, sistem akan mengirimkan notifikasi ke pengguna melalui aplikasi Telegram.
Selain itu, indikator lokal seperti lampu indikator atau buzzer akan diaktifkan sebagai tanda peringatan.
Selain notifikasi, sistem ini juga merekam setiap aktivitas dan status ke dalam Webtools.
Data hasil pemantauan dapat disimpan dalam berbagai format, seperti CSV.
PDF, atau Excel, yang memudahkan pengguna untuk melakukan analisis data historis atau pelaporan.
41 | JTRM
Hadi Supriyanto.
Nuryanti.
Muhammad Iqbal Imanuddin Gambar 5 Diagram Alir Proses Perangkat Lunak ( Software ) Pada perancangan sistem ini menggunakan beberapa perangkat lunak sebagaimana Tabel 3 berikut.
Software tersebut diintegrasikan dengan perangkat keras untuk memastikan dapat memberikan kinerja yang optimal.
Tabel 3 Perangkat Lunak Nama Software Arduino IDE XAMPP Database Website Telegram No.
Keterangan Untuk memprogram pada mikrokontroller ESP 32 Untuk pembuatan database Untuk menampilkan kondisi crust breaker dan solenoid Untuk memberikan notifikasi saat terjadi crust breaker abnormal Pembuatan Sistem Alat Pendeteksian Crust Breaker Abnormal Gambar 6 memperlihatkan skema instalasi kabel dari sistem monitoring dan kontrol berbasis mikrokontroler (ESP.
yang terhubung dengan modul relay dan soket relay mekanik.
Sistem ini bertujuan untuk mengendalikan beberapa perangkat seperti solenoid valve atau beban listrik lainnya secara digital.
Instalasi tersebut tersimpan dalam boks panel sebagaimana Gambar 7.
Boks tersebut dirancang untuk melindungi seluruh rangkaian elektronik dan sistem kabel dari faktor eksternal seperti air, debu, atau gangguan fisik lainnya.
42 | JTRM
Monitoring dan Notifikasi Crust Breaker pada Tungku Reduksi
Gambar 6 Pengkabelan Kontrol Crust Breaker
Gambar 7 Panel Pendeteksian Crust Breaker Abnormal
HASIL PENELITIAN
1 Hasil Pengujian Peralatan Pada Toggle Switch Berdasarkan hasil pengukuran pengujian seluruh sistem.
Tabel 4 Hasil Pengujian Toggle Switch Kondisi Normal Crust Breaker Standard Waktu Normal Crust Breaker Aktif Tungku 1 Tungku 2 Tungku 3 Tungku 4 Tungku 5 5 detik 33 detik 34 detik 43 detik 32 detik 4.
26 detik 5 detik 42 detik 32 detik 32 detik 22 detik 4.
38 detik 5 detik 33 detik 23 detik 41 detik 32 detik 4.
25 detik
Ket
43 | JTRM
Hadi Supriyanto.
Nuryanti.
Muhammad Iqbal Imanuddin 5 detik 21 detik 44 detik 21 detik 31 detik 4.
33 detik 5 detik 33 detik 33 detik 22 detik 45 detik 4.
47 detik
86,48
86,64
86,36
Eror
(%)
86,48
Rata-Rata Eror (%) 86,76 86,54 Berdasarkan hasil pengujian pada tabel 4 didapatkan hasil respons waktu dengan standar waktu crust breaker bekerja normal adalah 5 detik berdasarkan sinyal dari pot control unit.
Pada pengujian ini melakukan pengukuran pendeteksian pada bagian input dari kontroler saat mendapatkan sinyal dari toggle switch didapatkan respons waktu peralatan yang diperoleh dengan rata -rata eror 86,54 % dengan melakukan 5 kali pengujian secara berulang.
Tabel 5 Hasil Pengujian Toggle Switch Kondisi Abnormal Crust Breaker Nomor Tungku Setting Time .
Deti.
Setting Time .
Deti.
Setting Time .
Deti.
Status Relay Notifikasi Telegram Tungku 1 20 detik 27 detik 21 detik Aktif Terkirim Tungku 2 13 detik 43 detik 56 detik Aktif Terkirim Tungku 3 32 detik 75 detik 21 detik Aktif Terkirim Tungku 4 16 detik 20 detik 79 detik Aktif Terkirim Tungku 5 59 detik 47 detik 42 detik Aktif Terkirim Eror (%) 88,86 % 88,69 % 93,98 % Rata-Rata Eror (%) Berdasarkan hasil pengujian di atas terdapat 3 pengujian waktu yang berbeda, pada pengujian dengan kondisi crust breaker ini diasumsikan abnormal karena melebihi waktunya, dengan waktu normal dari crust breaker aktif adalah 5 detik di atas waktu tersebut sudah dianggap sebagai abnormal berdasarkan hasil tabel 5 didapatkan rata-rata eror pada 3 pengujian waktu yang berbeda adalah 90.
51% dan kondisi dari relay status dan notifikasi crust breaker abnormal berhasil terkirim.
44 | JTRM
Monitoring dan Notifikasi Crust Breaker pada Tungku Reduksi 2 Hasil Pengujian Peralatan Implementasi di Tungku Reduksi Gambar 8 Pengujian pada Tungku Reduksi Gambar 8 merupakan pengujian langsung untuk mengetahui crust breaker yang abnormal terdapat kotak panel kontrol untuk memonitor aktivitas dari crust breaker dan juga solenoid serta lampu indikator dan buzzer yang terpasang pada panel alarm.
Tabel 6 Hasil Pengujian Crust Breaker Abnormal pada Tungku Reduksi
Setting Waktu 30 Detik
1 Menit 5 Menit 6 Menit 7 Menit 8 Menit 9 Menit 10 Menit 15 Menit 20 Menit Tungku 1
(Kejadian Abnormal ) Tungku 2
(Kejadian Abnormal ) Tungku 3
(Kejadian Abnormal ) Tungku 4
(Kejadian Abnormal ) Tungku 5
(Kejadian Abnormal ) Lampu
Indikator & Buzzer
Aktif
Aktif
Aktif
Aktif
Tidak Aktif
Aktif
Aktif
Tidak Aktif
Tidak Aktif
Tidak Aktif
Notifikasi
Telegram
Terkirim Terkirim Terkirim Terkirim Tdk Terkirm
Terkirim Terkirim Tdk Terkirm
Tdk Terkirm
Tdk Terkirm
Berdasarkan Tabel 6, terdapat kejadian abnormal crust breaker yang sering terjadi pada tungku 3 yaitu pada pengaturan batas waktu 30 detik menghasilkan 56 kejadian abnormal, pada pengaturan batas waktu 1 menit menghasilkan 5 kejadian abnormal, pada pengaturan batas waktu 5 menit menghasilkan 17 kejadian abnormal, pada pengaturan batas waktu 6 menit menghasilkan 12 kejadian abnormal, pada pengaturan batas waktu 8 menit menghasilkan 6 kejadian abnormal dan pada pengaturan batas waktu 9 menit menghasilkan 1 kejadian abnormal, setelah dilakukan observasi secara langsung ditemukan crust breaker yang mengalami elephant leg yaitu terjadinya kondisi penumpukan kerak pada bagian teeth sehingga menyebabkan saat crust breaker dalam kondisi tidak aktif mengakibatkan crust breaker
45 | JTRM
Hadi Supriyanto.
Nuryanti.
Muhammad Iqbal Imanuddin dideteksi abnormal seolah mendapatkan tegangan dari tungku sehingga sistem mendeteksi abnormal.
Berikut pada gambar 9 kondisi crust breaker yang mengalami elephant leg dan kondisi crust breaker menyentuh dengan anoda.
Gambar 9 Elephant Leg pada Crust Breaker dan Crust Breaker menyentuh Anoda 3 Hasil Pengujian Tampilan Website dan Notifikasi Telegram Berdasarkan hasil implementasi dan integrasi software dan hardware, sistem dapat mengirimkan notifikasi melalui Aplikasi Telegram sebagaimana Gambar 10.
Tampilan dashboard pun dapat dirancang dan menampilkan data secara real-time dengan waktu tertentu sebagaimana Gambar 11.
Gambar 10 Notifikasi Telegram Crust Breaker Abnormal
46 | JTRM
Monitoring dan Notifikasi Crust Breaker pada Tungku Reduksi
Gambar 11 Halaman Dashboard Monitoring Crust Breaker
KESIMPULAN
Berdasarkan analisis dan pembahasan data yang telah dilakukan, sistem yang dibuat dengan memanfaatkan pendeteksian tegangan dari tungku reduksi berhasil mendeteksi saat terjadi crust breaker abnormal.
Pada pengujian melalui toggle switch, didapatkan respons rata-rata pendeteksian Crust Breaker normal adalah 86,54% dan pengujian Crust Breaker abnormal yakni 90,51%.
Hasil pengujian implementasi pada tungku reduksi ditemukan pada pengaturan batas waktu di bawah 10 menit crust breaker mengalami elephant leg dan crust breaker menyentuh anoda, sementara kondisi aktual crust breaker tidak menyentuh dengan electrolyte sehingga dikategorikan crust breaker Sedangkan untuk pengujian di atas 10 sampai dengan 20 menit, tidak ditemukan abnormal pada crust breaker yang bersentuhan langsung dengan electrolyte.
Oleh karena itu, pengaturan waktu yang dapat digunakan pada implementasi ini adalah Ou 10 menit.
REFERENSI