v3i2.
https://pub.
id/sainsdata Sains Data Jurnal Studi Matematika dan Teknologi ISSN 2986-903X Kendali Suhu Otomatis pada Proses Distilasi Batang Sereh menggunakan Metode PID Achmad Kusairi Sam1*.
Ahmad Sahru Romadhon2.
Vivi Tri Widyaningrum3.
Denisa Putri Ayu Lestari4 1,2,3,4 Teknik Mekatronika Universitas Trunojoyo Madura.
Indonesia Jl.
Raya Telang.
Kec.
Kamal.
Kabupaten Bangkalan.
Jawa Timur 69162 *Email : kusairisam@trunojoyo.
ac,id DOI: https://doi.
org/10.
52620/sainsdata.
Abstrak Kebutuhan manusia dengan bahan bakar tidak akan bisa dipisahkan dan akan selalu bertambah kebutuhannya.
Jika kebutuhan akan bahan bakar terus berlanjut, krisis bahan bakar di masa depan tidak dapat dihindarkan.
Ketergantungan manusia pada bahan bakar fosil mendorong pengembangan energi terbarukan, salah satunya melalui proses distilasi.
Namun, suhu tabung distilasi dan kondensor harus dikontrol dengan ketat untuk memastikan efisiensi proses.
Suhu yang terlalu tinggi pada tabung distilasi ( lebih dari 90 AC) dapat menurunkan kualitas hasil penyulingan, sedangkan suhu air hasil sirkulasi kondensor sebesar 25 AC untuk mendukung proses kondensasi yang optimal.
Dengan demikian solusi yang diberikan adalah dengan merancang kendali suhu otomatis pada proses distilasi.
Penelitian ini menggunakan autonics TC4S sebagai regulator temperatur dari proses distilasi yang dihubungkan dengan sensor RTD dan pada kondensor menggunakan sensor suhu DS18B serta pompa DC.
Suhu pada distilasi akan dijaga kestabilannya pada rentang suhu 85 AC - 90 AC, sedangkan pada air hasil sirkulasi kondensor jika suhu mencapai 35 AC maka akan didinginkan hingga mencapai suhu 25 AC.
Hasil pada akan membandingkan hasil distilasi menggunakan metode dan tanpa metode .
Setelah dilakukan pengujian hasil menunjukan bahwa kuantitas minyak yang dihasilkan dengan metode sebesar 500 ml, sedangkan tanpa metode 170 ml.
Parameter PID yang digunakan sebesar Kp 0,1.
Ki 2,1, dan Kd 0.
4 pada TC4S dan Kp 7.
Ki 2, dan Kd 4 pada sensor DS18B20.
Kata kunci: Distilasi.
Kondensor.
TC4S.
Sensor DS18B20.
Sensor RTD.
PID.
PENDAHULUAN
Berdasarkan data dari Kementrian ESDM RI, konsumsi energi tertinggi berasal dari bahan bakar fosil dengan tingkat konsumen hampir mencapai 95%.
Sekitar 50% dari tingkat konsumsi tersebut berasal dari Bahan Bakar Minyak (BBM).
Data Kementerian ESDM RI juga menjelaskan, pada tahun 2036 batu bara akan mengalami kepunahan dikarenakan saat ini Indonesia hanya memiliki cadangan batu bara sekitar 7,3Ae8,3 miliar ton.
Demikian pula dengan cadangan minyak bumi yang sekarang tinggal 4,7 miliar barel dan diprediksi akan habis pada tahun 2028.
Bahkan untuk bahan bakar gas diperkirakan akan lebih cepat lagi habis yaitu pada tahun 2027 (Wiratmaja, 2.
Distilasi merupakan proses pemurnian campuran cair berdasarkan titik didih, yang dalam penelitian ini digunakan untuk menghasilkan minyak sereh sebagai bahan bakar terbarukan.
Keberhasilan proses distilasi sangat dipengaruhi oleh kestabilan suhu dan tekanan uap, karena kedua faktor ini menentukan kualitas molekul yang dihasilkan.
Suhu yang optimal, yakni dalam rentang 85Ae90AC, menjadi kunci utama keberhasilan proses, di mana tekanan uap turut meningkat seiring bertambahnya suhu.
Untuk menjaga efisiensi dan stabilitas suhu, digunakan pengontrol suhu otomatis yang mengatur intensitas api pada kompor secara dinamis, memastikan suhu tidak melebihi batas optimal dan menjaga proses berjalan dengan baik (Fitrah, et al.
Alat ini menggunakan temperature controller Autonics TC4S dengan algoritma PID untuk mengontrol suhu distilasi, dilengkapi sensor RTD yang mengubah suhu menjadi resistansi listrik dan motor servo driven valve untuk mengatur bukaan gas LPG saat pembakaran.
Suhu air hasil kondensasi diukur menggunakan sensor DS18B20, dengan sirkulasi air yang diatur melalui pompa DC yang menghubungkan dua ember sebagai This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.
0 International License A 2025 Author .
https://pub.
id/sainsdata Sains Data Jurnal Studi Matematika dan Teknologi ISSN 2986-903X sistem pendingin.
Metode PID digunakan untuk menjaga suhu distilasi sesuai titik didih dan memastikan kondensor tetap dingin.
Alat ini diharapkan dapat membantu masyarakat mengembangkan energi terbarukan dengan proses distilasi yang lebih efisien (Novfowan, et al.
Tinjauan Pustaka Distilasi Distilasi adalah metode pemisahan campuran berdasarkan perbedaan titik didih dan tekanan uap.
Pada distilasi, campuran heterogen terdiri dari satu fasa yang diproses melalui menara distilasi vertikal, terdiri dari kondensor di atas, reboiler di bawah, dan plate/tray/packing sepanjang menara.
Proses distilasi melibatkan penguapan dan pengembunan berulang melalui pertukaran panas di kondensor, reboiler, dan kontak uap-cair.
Bahan hasil fermentasi dipanaskan hingga menguap, kemudian didinginkan di kondensor menjadi cairan.
Menara distilasi terbagi menjadi dua bagian utama: enriching section di bagian atas untuk mencuci cairan dari komponen kurang volatil, dan stripping section di bagian bawah untuk memisahkan volatil melalui penguapan parsial di reboiler (Budiman, 2.
Temperature Control TC4S Temperature control adalah perangkat yang membaca data dari sensor, membandingkannya dengan nilai setpoint, dan menghasilkan deviasi untuk perhitungan metode kontrol, seperti ON-OFF.
PI.
PD, atau PID.
Temperature control TC4S membutuhkan daya 24VAC dan mendukung sensor tipe RTD (JPT 100.
CU 100, ) serta thermocouple (K.
E, dll.
Perangkat ini mendukung aktuator seperti relay electromechanics untuk ONOFF dan solid-state relay (SSR) untuk metode ON-OFF.
PI, dan PID.
Output kontrol meliputi sinyal ON-OFF, siklus, atau fase, dengan kemampuan menampilkan set value (SV) dan process value (PV) (Tadeus, 2.
Sensor DS18B20 DS18B20 adalah sensor suhu digital dengan ketelitian 9Ae12 bit, rentang pengukuran suhu -55AC hingga 125AC, dan tegangan kerja 3Ae5,5V.
Sensor ini memiliki kode unik 64-bit pada setiap chip, memungkinkan penggunaan skala besar dengan satu kabel tanpa komponen tambahan.
DS18B20 mendukung fitur alarm dan identifikasi sensor dengan suhu di luar batas, serta tersedia dalam dua jenis casing standar dan anti air (Suryana, 2.
Sensor RTD Sensor suhu RTD berfungsi mengubah suhu menjadi resistansi listrik yang meningkat sebanding dengan kenaikan suhu.
Sensor ini memiliki keunggulan akurasi tinggi, respons cepat, dan perubahan sinyal yang linier, meskipun harganya relatif mahal dan jangkauannya terbatas.
Dengan daya tahan tinggi dan ketahanan suhu yang baik, sensor RTD cocok digunakan dalam kontrol suhu distilasi (Setiamukti, et.
METODE
Desain Mekanik Perancangan sistem kontrol ini dirancang berdasarkan relevansi dan kegunaan komponen yang Perancangan ini dibuat berdasarkan keefektifan dan responsivitas pada sistem penggunaan alat.
Desain alat ini ditunjukkan pada Gambar 1.
https://pub.
id/sainsdata Sains Data Jurnal Studi Matematika dan Teknologi ISSN 2986-903X Gambar 1.
Desain Mekanik Rangkaian Utama Sistem Rangkaian elektronika merupakan rangkaian yang terdiri dari komponen elektronik individual dan dihubungkan oleh kabel konduktif yang dapat dilalui arus listrik (Irvani, et.
Rangkaian ini dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2.
merupakan rangkaian utama sistem distilasi sedangkan Gambar 2.
merupakan rangkaian utama system kondensor Gambar 2 .
Rangkaian Utama Sistem Distilasi Gambar 2 .
Rangkaian Utama Sistem Kondensor v3i2.
https://pub.
id/sainsdata Sains Data Jurnal Studi Matematika dan Teknologi ISSN 2986-903X Flowchart Pengendalian Sistem Kendali Suhu Otomatis Berikut merupakan flowchart pada system yang akan mempermudahkan Langkah-langkah yang harus Pada penelitian ini ada beberapa flowchart yang dijadikan acuan untuk memahami jalannya alat dengan masing-masing kegunaannya.
Gambar 3.
merupakan flowchart keseluruhan sistem, sedangkan gambar 3b merupakan flowchart PID pengendalian suhu distilasi dan gambar 3c flowchart PID pengendali Mulai Input bahan yang akan didestilasi Kompor
Baca sensor
RTD
Suhu
= 85 C
PID pengendali suhu destilasi
Yes
Baca
DS18B20
Suhu kondensor
= 35 C
PID pengendali suhu kondensor Yes Minyak Sereh Selesai Gambar 3 .
Flowchart keseluruhan sistem Gambar 3 .
Flowchart PID pengendalian suhu Gambar 3 .
flowchart PID pengendali kondensor v3i2.
https://pub.
id/sainsdata Sains Data Jurnal Studi Matematika dan Teknologi ISSN 2986-903X
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengoperasian Alat Temperature Control TC4S berfungsi untuk mengatur suhu pada proses distilasi (Autonics, n.
Pada sistem distilasi ini.
Arduino UNO berperan sebagai pemroses data dari hasil pembacaan sensor (Aziz & MaAoarif, 2.
Komponen Servo Driven Control Valve MG996R digunakan untuk mengatur buka tutup aliran gas LPG yang menuju kompor gas (Dwi & Hanifah, 2.
Sensor Resistance Temperature Detectors (RTD) berfungsi untuk mendeteksi suhu pada tabung distilasi (Omega Engineering, n.
), sedangkan sensor DS18B20 digunakan untuk mengukur suhu cairan pendingin pada kondensor (Sulaiman & Kurniawan, 2.
Modul Driver Motor L298N digunakan untuk mengatur kecepatan pompa dalam rangka menjaga suhu larutan pendingin pada kondensor tetap stabil (Nugroho & Hidayatullah, 2.
Pompa DC berfungsi untuk mengatur perpindahan air antara ember pertama dan ember kedua secara bolak-balik.
Seluruh komponen mendapat pasokan tegangan listrik dari power supply, yang kemudian disesuaikan oleh modul step down agar sesuai dengan kebutuhan masing-masing komponen.
Parameterparameter kontrol dari proses distilasi ditampilkan melalui LCD (Liquid Crystal Displa.
untuk memudahkan pemantauan sistem (Prasetyo & Cahyadi, 2.
Gambar 4.
Hasil Alat Sensor suhu DS18B20 akan dihubungkan pada ember kecil yang menerima air dari proses kondensor.
Sedangkan TC4S akan dihubungkan dengan sensor RTD.
Ketika suhu pada distilasi sudah tinggi maka servo akan bergerak dan mengecilkan api.
Seiring berjalannya waktu air pada kondensor akan semakin panas dan sensor suhu DS18B20 akan mendeteksi perubahan suhu, yang akan menyalakan pompa pada ember besar sehingga air dingin pada ember besar akan berpindah pada ember kecil dan suhu kondensor kembali rendah.
Pengujian Sensor DS18B20 Sensor DS18B20 ini digunakan untuk mendeteksi kenaikan suhu yang terjadi pada air dari sirkulasi Sensor ini akan diletakkan pada ember kecil, yang Dimana saat air ember kecil panas sensor akan mengirim sinyal pada pompa DC dan akan menggerakan air dingin sehingga suhu kondensor kembali rendah.
Pada Tabel 1 merupakan hasil pengujian dari sensor DS18B20.
https://pub.
id/sainsdata Sains Data Jurnal Studi Matematika dan Teknologi ISSN 2986-903X Tabel 1.
Kalibrasi Sensor DS18B20 Waktu Suhu Air (AC) 46,56 41,38 37,94 37,63 34,63 33,38 31,44 31,12 31,19 30,87 30,19 29,31 28,75 28,44 28,19 27,69 27,25 26,81 26,19 25,87 25,69 25,31 25,12 24,94 24,87 24,62 Oc Error Set Point Error (%) 21,56 16,37 12,94 12,63 9,63 8,38 6,44 6,13 6,19 5,88 5,19 4,31 3,75 3,44 3,19 2,69 2,25 1,81 1,19 0,88 0,69 0,31 0,12 0,94 0,87 0,62 Pengujian TC4S Dalam pengujian TC4S ini setpoint yang ditentukan adalah 85 AC jadi servo akan bergerak ketika suhu sudah mencapai setpoint dan mendapatkan data yang sesuai banyak dilakukan pengkalibrasian untuk mendapatkan hasil yang terbaik berikut data yang dihasilkan dari pengujian akan ditampilkan pada Tabel 2.
Tabel 2.
Pengujian TC4S Waktu A Sudut Servo SSR is ON (Heatin.
sudut servo: 0 SSR is ON (Heatin.
sudut servo: 0 SSR is ON (Heatin.
sudut servo: 0 SSR is ON (Heatin.
sudut servo: 0 SSR is ON (Heatin.
sudut servo: 0 SSR is ON (Heatin.
sudut servo: 0 SSR is ON (Heatin.
sudut servo: 0 SSR is ON (Heatin.
sudut servo: 0 SSR is ON (Heatin.
sudut servo: 0 SSR is ON (Heatin.
sudut servo: 0 SSR is ON (Heatin.
sudut servo: 83 Suhu Distilasi https://pub.
id/sainsdata Sains Data Jurnal Studi Matematika dan Teknologi ISSN 2986-903X Pengujian Tanpa Metode PID Sebelum pengujian dengan metode PID, dilakukan pengujian tanpa PID selama 70 menit untuk mengidentifikasi potensi masalah pada alat dan sebagai acuan pembanding.
Data diambil secara manual dan hasilnya disajikan dalam Tabel 3, menjelaskan setiap 10 menit perkembangan selama proses berlangsung.
Tabel 3.
Pengujian Sistem Tanpa PID No.
Waktu 1-10 menit 10-20 menit 20-30 menit 30-40 menit 40-50 menit 50-60 menit 60-70 menit Keterangan Pada menit awal proses distilasi Suhu tabung distilasi 29.
6AC dan masih dalam tahapan Ada sedikit kenaikan pada suhu namun belum terlihat signifikan hanya 29.
9AC pada 10-14 menit proses berjalan, namun saat mencapai menit ke 15 mulai terlihat ada kenaikan suhu.
Panas distilasi mulai tinggi sehingga suhu naik menjadi 53.
8AC lalu pada menit ke 25 sudah mencapai 85 derajat sehingga besarnya api di kompor dikecilkan.
Namun karena pemanasan pada tabung distilasi belum tersebar merata suhu pada tabung distilasi masih naik turun.
Hasil tetesan minyak sereh yang dikeluarkan dari proses kondensasi masih tetesan kecil.
Dikarenakan besar api dikecilkan pada menit ke 30 ini suhu distilasi turun cukup jauh dari setpoint yang Ditentukan menjadi 67.
3AC sehingga api kompor kembali dibesarkan tetapi dalam dua menit suhu mengalami kenaikan yang cepat hingga mencapai 85AC.
Karena kenaikan suhu terjadi begitu cepat tersebut besaran api kompor dikecilkan Kembali namun suhu tidak juga kunjung turun karena pemanasan pada tabung distilasi sudah.
Lebih merata sehingga pada kondisi ini walaupun besaran api kecil, suhu distilasi tetap bertahan tinggi.
Setelah proses berjalan selama 30 menit, suhu air kondensor mulai panas sehingga tempat penampungan air untuk sistem sirkulasi air kondensor di beri tambahan es batu agar suhu air kembali dingin.
Pada menit ke 40 ini besaran api pada kompor harus selalu di monitor.
Saat kondisi ini pun titik cair hasil dari proses kondensasi mulai terlihat.
Ketika proses sudah berjalan 45 menit suhu distilasi dan besaran api pada kompor mulai intens untuk diperhatikan.
Saat menit ke 50 ini besaran api diturunkan hingga paling terkecil sehingg suhu turun menjadi 9AC.
Jadi pada menit ke 50 ini walaupun besaran api sudah mengecil tetapi suhu masih tetap Pada kondisi ini tetesan cairan hasil kondensasi sudah terlihat namun masih tetesan kecil sehingga hasil tetesan pada proses ini sedikit.
Pada pengujian dengan sistem PID ini didapatkan dua data dari masing-masing sistem.
Suhu distilasi dapat distabilkan pada 85 AC - 90 AC.
Pada pengujian ini status servo on ketika sudut 0 derajat dan off ketika sudutnya 83 derajat.
Ketika suhu tabung distilasi sudah mencapai 85 AC servo off dan api mengecil, sudut servo akan on kembali setelah beberapa detik dan begitu seterusnya dengan tujuan agar suhu stabil pada suhu 85 AC-90 AC.
Berikut pada Gambar 5 merupakan grafik hasil pengujian pada distilasi.
Gambar 5.
Grafik Pengujian dengan PID Pada Distilasi v3i2.
https://pub.
id/sainsdata Sains Data Jurnal Studi Matematika dan Teknologi ISSN 2986-903X Pengujian Sistem Dengan PID Grafik sistem PID menunjukkan sumbu X sebagai suhu (AC) dan sumbu Y sebagai waktu .
Pada awal pemanasan, suhu meningkat bertahap dan stabil, lalu naik tajam setelah 400 detik mendekati setpoint, mencerminkan kontrol PID yang beradaptasi untuk mencapai target.
Respon berjenjang menunjukkan keseimbangan antara kecepatan dan kestabilan, sementara peningkatan tajam mengindikasikan upaya PID mempercepat pencapaian suhu target.
Gambar 6 menampilkan parameter respons sistem PID pada distilasi.
Gambar 6.
Parameter Respon Sistem pada Distilasi.
Lalu pada percobaan sistem pada kondensor didapatkan dengan metode PID bahwa pompa DC menyala ketika suhu air sudah mencapai 35 AC dan mati kembali saat suhu air mencapai 25 AC.
Pada pengujian ini sudah dapat dipastikan bahwa suhu kondensor selalu dingin untuk mencegah overheating pada sistem.
Berikut pada Gambar 7 merupakan grafik hasil pengujian pada kondensor.
Gambar 7.
Grafik Pengujian dengan PID Pada Kondensor Grafik respon sistem PID menunjukkan sumbu X sebagai suhu (AC) dan sumbu Y sebagai waktu .
Suhu awal stabil di 31AC, menandakan sistem PID belum merespons agresif.
Seiring waktu, suhu perlahan meningkat saat PID mulai merespons setpoint.
Gangguan sempat menurunkan suhu, snamun sistem kembali menyesuaikan dan mencapai setpoint.
Grafik ini menunjukkan respons awal yang lambat, diikuti penyesuaian Gambar 8.
menampilkan parameter respons sistem PID pada distilasi.
https://pub.
id/sainsdata Sains Data Jurnal Studi Matematika dan Teknologi ISSN 2986-903X Gambar 8.
Respon Sistem Kondensor
KESIMPULAN
Dari pengujian dan penelitian yang telah dilakukan pada alat Kendali Suhu Otomatis Pada Proses Distilasi dan Kondensasi Pemurnian Batang Sereh Menggunakan PID Control dapat disimpulkan Sistem kendali suhu menggunakan sensor RTD sebagai pembaca suhu dan sensor dihubungkan pada autonics untuk mengaktifkan servo ketika suhu distilasi telah mencapai 85AC.
Alat juga mampu mengendalikan sirkulasi air pada kondensor mampu meningkatkan hasil hingga 82,5% dibandingkan dengan hasil sebelum suhu pendingin pada kondensor dikendalikan.
Dari hasil kuantitas minyak sereh yang didapatkan pada pengujian tanpa metode 170 ml sedangkan pada pengujian dengan metode didapatkan 500 ml.
Kedua hasil tersebut telah membuktikan bahwa pengkontrolan suhu otomatis mempengaruhi hasil kuantitas dari proses distilasi.
Pada penelitian selanjutnya disarankan menggunakan Autonics jenis TK4S karena fiturnya lebih lengkap, lalu mengganti sensor DS18B20 karena sensor DS18B20 sangat sensitive terhadap getaran.
DAFTAR PUSTAKA