automatic backwash - · pdf filemensimulasikan dinamika dari sistem automatic backwash pada...

Oleh : Nur Rahmah Awaliyah

Dosen Pembimbing: Dr. Ir. Totok Soehartanto, DEA

SEMINAR TUGAS AKHIR

Perancangan Automatic Backwash

pada Tangki Sand Filter di IPA 1 PDAM Gresik

LATAR BELAKANG (1)

LUMPUR TERFILTER

Penyaringan tidak optimal

PERLU

BACKWASH

LATAR BELAKANG (2)

Akibat kesalahan Waktu Pelaksanaan Backwash

Backwash terlalu dini

Air bersih dari reservoar terbuang

1. 2.

Terlambat Backwash

Tangki sand filter Over Flow

LATAR BELAKANG (3)

Backwash lebih dari 1 tangki sand filter pada saat yang bersamaan

OVERFLOW pada Clarifier dan Level air Reservoar BERKURANG

PERMASALAHAN

• Bagaimana merancang sistem Automatic Backwash pada 4(empat) tangki sand filter di IPA 1 PDAM Gresik.

• Bagaimana mensimulasikan dinamika dari sistem Automatic Backwash pada tangki sand filter di IPA1 PDAM Gresik dengan menggunakan SIMULINK.

TUJUAN

• Akan dilakukan perancangan sistem Automatic Backwash pada tangki sand filter di IPA 1 PDAM Gresik.

• Akan dilakukan pemodelan dinamik dari sistem Automatic Backwash pada tangki sand filter di IPA 1 PDAM Gresik.

BATASAN MASALAH (1)

• Keempat tangki sand filter dianggap identik. • Hambatan air (R) dimodelkan secara analogi seperti sebuah

resistor yang mempresentasikan hambatan yang dialami oleh air di dalam tangki sand filter .

• Diasumsikan fluktuasi level air di dalam tangki sand filter diakibatkan oleh tingkat kekeruhan air yang masuk.

• Tingkat kejenuhan air di dalam tangki sand filter ditunjukkan dengan level permukaan air dalam tangki sand filter.

• Sistem pengendalian bekerja atas dasar informasi level permukaan air dalam tangki sand filter yang aktif.

• Urutan prioritas backwash saat terjadi permintaan backwash dari 2 atau lebih tangki sand filter secara bersamaan adalah tangki sand filter 1, tangki sand filter 2, tangki sand filter 3, kemudian tangki sand filter 4.

BATASAN MASALAH (2)

• Hasil perancangan berupa simulasi. • Simulasi dilakukan untuk proses backwash dengan lama

waktu filtrasi tetap untuk satu kali running.

• Input nilai hambatan air (R) adalah input yang diberikan sebelum dilakukan simulasi.

• Pemrograman yang disusun pada logic solver adalah pemrograman untuk mengatur urutan proses backwash pada masing-masing tangki sand filter dan mengatur sistem antrian backwash apabila terdapat 2 atau lebih tangki sand filter yang jenuh pada waktu yang bersamaan dengan waktu awal backwash yang sama.

MULAI

Pemodelan tangki sand filter

Perancangan sistem automatic backwash

Pengujian dan analisa

penyusunan laporan

SELESAI

Studi literatur dan studi lapangan

Perancangan logic solver

Penyusunan Wiring Diagram sistem Automatic Backwash

Simulasi dengan Simulink

SAND FILTER

Reservoar Udara

Reservoar Clarifier

Drainage

Saringan Besi dan Nozzle

Liquid Level Control Relay RM4L

Keadaan Elektroda Output RM4L

Tidak dikenai fluida 0 mA

Dikenai Fluida Max. 8 mA

Logic Solver

Logic solver adalah instrumen untuk menerima sinyal input dari sensor, membuat keputusan yang tepat berdasarkan keluaran dari sinyal sensor, serta menghasilkan sinyal output yang sesuai. Sinyal output dari logic solver bekerja berdasarkan logika atau program yang didefinisikan sendiri oleh pengguna. Bentuk fisik logic solver dapat menggunakan semacam piranti elektronik yang mampu diprogram, seperti relay, mikrokontroller, atau programmable logic controller (PLC).

BACKWASH

• Pengosongan tangki

• Scouring • Rinsing • Filtrasi

BACKWASH

Harus dilakukan tepat saat tangki sand filter jenuh dan Langkah-langkah backwash harus dilakukan sesuai standar.

PEMODELAN TANGKI SAND FILTER

t

H AQoutQin .

t

H A

R

Qin Qin .

Reservoar Udara

Reservoar Clarifier

Drainage

Qin Qout

R

Nilai R diperoleh: R=1+0.0011133u

dengan u adalah besar sinyal input (masukan) R yang kita berikan saat dilakukan simulasi

H

WIRING DIAGRAM MODEL TANGKI SAND FILTER PADA SIMULINK

PEMODELAN SENSOR

LIQUID LEVEL CONTROL RELAY

SENSOR

H air Output

sensor 1

Output

sensor 2

Output

sensor 3

Output

sensor 4

< Hx 0 mA 0 mA 0 mA 0 mA

>=Hx 1 mA 2 mA 4 mA 8 mA

Keadaan Elektroda Output RM4L

Tidak dikenai fluida 0 mA

Dikenai Fluida Max. 8 mA

PEMODELAN SENSOR

Nilai C untuk TSF 1  1 mA TSF 2  2 mA TSF 3  4 mA TSF 4  8 mA

PERANCANGAN LOGIC SOLVER

Penjumlahan Output

Keempat Sensor

Jumlah nilai di-hold

Selama waktu tertentu

MATLAB

Function

Tangki 1

MATLAB

Function

Tangki 2

MATLAB

Function

Tangki 3

MATLAB

Function

Tangki 4

Pengosongan

Selama

5 menit

Scouring

Selama

2 menit

Rinsing

Selama

5 menit Logic Solver

logicsolver.pdf

Jumlah keluaran sensor Tangki yang jenuh

1 Tangki 1

2 Tangki 2

4 Tangki 3

8 Tangki 4

3 Tangki 1 dan 2

5 Tangki 1 dan 3

9 Tangki 1 dan 4

6 Tangki 2 dan 3

10 Tangki 2 dan 4

12 Tangki 3 dan 4

7 Tangki 1,2, dan 3

11 Tangki 1, 2, dan 4

13 Tangki 1,3, dan 4

14 Tangki 2,3, dan 4

15 Tangki 1,2,3, dan 4

PERANCANGAN LOGIC SOLVER

Tangki Sand Filter 1 Selalu menempati urutan

Backwash pertama MATLAB Function 1

Tangki Sand Filter 2

menempati urutan

Backwash pertama

menempati urutan

Backwash kedua

MATLAB

Function 2

Tangki Sand Filter 3

menempati urutan

Backwash pertama

menempati urutan

Backwash kedua

MATLAB

Function 3

menempati urutan

Backwash ketiga

Urutan

backwash Valve

Keadaan

Normal

Keadaan

Berlawanan

Mengalami Keadaan

Berlawanan pada menit ke-

1 Input Buka Tutup t0 s.d. t0 +12

Output Buka Tutup t0 s.d. t0 +12

Drainage Tutup Buka t0 s.d. t0 +5 dan

t0 +7 s.d. t0 +12

Udara Tutup Buka t0 + 5 s.d t0 +7

Backwash Tutup Buka t0 +7 s.d. t0 +12

2 Input Buka Tutup t0 +12 s.d. t0 +24

Output Buka Tutup t0 +12 s.d. t0 +24

Drainage Tutup Buka t0 +12 s.d. t0 +17 &

t0 +19 s.d. t0 +24

Udara Tutup Buka t0 + 17 s.d t0 +19

Backwash Tutup Buka t0 +19 s.d. t0 +24

3 Input Buka Tutup t0 +24 s.d. t0 +36

Output Buka Tutup t0 +24 s.d. t0 +36

Drainage Tutup Buka t0 +24 s.d. t0 +29 dan

t0 +31 s.d. t0 +36

Udara Tutup Buka t0 + 29 s.d t0 +31

Backwash Tutup Buka t0 +31 s.d. t0 +36

4 Input Buka Tutup t0 +36 s.d. t0 +48

Output Buka Tutup t0 +36 s.d. t0 +48

Drainage Tutup Buka t0 +36 s.d. t0 +41 &

t0 +43 s.d. t0 +48

Udara Tutup Buka t0 + 41 s.d t0 +43

Backwash Tutup Buka t0 +43 s.d. t0 +48

SISTEM AUTOMATIC BACKWASH

Wiring Diagram Sistem Automatic Backwash

Tangki sand filter Sensor Level

Logic Solver Valve ON-OFF (5 buah untuk setiap tangki)

backwash.pdf

PENGUJIAN MODEL TANGKI SAND FILTER

4.4

1.8

Sinyal Uji

Respon

SINYAL UJI pada LOGIC SOLVER

300

HASIL PENGUJIAN LOGIC SOLVER

Out 1 LS

valve input tangki 1 

nol pada menit ke 300 - 312

Out 4 LS

valve scouring tangki 1 

1 pada menit ke 305 - 307

Out 5 LS

Valve backwash tangki 1 

1 pada menit ke 307 - 312

Out 3 LS

valve drainage tangki 1 

1 pada menit ke 300 - 305

dan menit ke 307 - 312

SINYAL UJI SISTEM AUTOMATIC BACKWASH

(300,480)

PENGUJIAN AUTOMATIC BACKWASH

valve input tangki 1 

Menutup pada menit ke 300 - 312

valve scouring tangki 1 

membuka pada menit ke 305 - 307

Out 5 LS

Valve backwash tangki 1 

membuka pada menit ke 307 - 312

valve drainage tangki 1 

buka pada menit ke 300- 305

dan menit ke 307 - 312

Level Air pada Tangki

4.4

1.81.8

KESIMPULAN

• Telah dirancang sistem Automatic Backwash dengan menggunakan Logic Solver.

• Proses backwash dilakukan selama 12 menit dengan rincian: 5 menit pengosongan tangki, 2 menit scouring, dan 5 menit rinsing.

• Apabila terdapat 2 atau lebih tangki sand filter yang perlu backwash, maka dilakukan antrian.

• Valve yang membuka pada saat pengosongan tangki sand filter adalah valve drainage, valve yang membuka pada saat scouring adalah valve udara, valve yang membuka pada saat rinsing adalah valve drainage