tinjauan pustaka - repository.ipb.ac.id · secara umum penyebab pencemaran udara ada 2 macam,...
TRANSCRIPT
7
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pencemaran Udara
Udara bersih adalah udara kering yang berada di atmosfer yang ditemukan
pada wilayah pedesaan atau udara yang berada di atas samudra yang jauh dari
sumber polusi. Udara merupakan campuran beberapa macam gas yang
perbandingannya tidak tetap, tergantung pada suhu udara, tekanan udara dan
lingkungan sekitarnya. Udara yang bersih dan kering disusun oleh zat-zat berikut
(Wardhana 2004):
Nitrogen (N2) = 78.09 % volume
Oksigen (O2) = 20.94 %
Argon (AR) = 0.93 %
Karbon dioksida (CO2) = 0.032 %
Udara di alam tidak pernah ditemukan bersih tanpa polutan sama sekali.
Beberapa gas seperti Sulfur Dioksida (SO2), Hidrogen Sulfida (H2S), dan Karbon
Monoksida (CO) selalu dibebaskan ke udara sebagai produk sampingan dari
proses-proses alami seperti aktivitas vulkanik, pembusukan sampah tanaman,
kebakaran hutan, dan sebagainya. Selain disebabkan polutan alami tersebut, polusi
udara juga dapat disebabkan oleh aktivitas manusia. Polutan yang berasal dari
kegiatan manusia secara umum dibagi dalam 2 kelompok besar yaitu polutan
udara primer (mencakup 90 % jumlah polutan udara seluruhnya) dan polutan
udara sekunder (BPLHD Jabar 2007).
Pencemaran udara adalah masuknya atau dimasukkannya zat, energi dari
komponen pencemar lain ke dalam udara ambien oleh kegiatan manusia sehingga
mutu udara ambien turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara
ambien tidak dapat memenuhi fungsinya (PP 41 Tahun 2009). Kehadiran bahan
atau zat-zat asing di dalam udara dalam jumlah tertentu serta berada di udara
dalam waktu yang cukup lama dapat mengganggu kehidupan manusia, hewan dan
tumbuhan. Semakin meningkatnya pembangunan secara pesat khususnya di
bidang industri dan teknologi serta semakin meningkatnya jumlah kendaraan
bermotor yang menggunakan bahan bakar fosil (minyak) menyebabkan udara
disekitar (udara ambien) menjadi makin tercemar oleh gas-gas buangan hasil
pembakaran.
Secara umum penyebab pencemaran udara ada 2 macam, yaitu:
a. Faktor internal (secara alamiah), contohnya :
1. Debu yang beterbangan akibat tiupan angin
2. Abu (debu) yang dikeluarkan akibat dari letusan gunung berapi berikut gas-
gas vulkanik
3. Proses pembusukan sampah organik.
b. Faktor eksternal (karena kegiatan manusia), contohnya:
1. Hasil pembakaran bahan bakar fosil
2. Debu/serbuk dari kegiatan industri
3. Pemakaian zat-zat kimia yang disemprotkan ke udara.
Pencemaran udara pada suatu tingkat tertentu dapat merupakan campuran dari
satu atau lebih bahan pencemar, baik berupa padatan, cairan atau gas yang yang
masuk ke udara dan kemudian menyebar ke lingkungan sekitarnya (Wardhana
2004).
2.2. Komponen Pencemar Udara
Udara di daerah perkotaan yang mempunyai banyak kegiatan industri dan
teknologi serta lalu-lintas yang padat, udaranya relatif sudah tidak bersih lagi.
Udara di daerah industri kotor karena terkena bermacam-macam pencemar. Dari
beberapa macam komponen pencemar udara, yang paling banyak berpengaruh
dalam pencemaran udara adalah komponen-komponen berikut ini:
1. Karbon Monoksida (CO)
2. Nitrogen Oksida (NO2)
3. Belerang Oksida (SO2)
4. Hidro Karbon (HC)
5. Partikel (Particulate)
Komponen pencemar udara diatas dapat mencemari udara secara sendiri-
sendiri, atau dapat pula mencemari udara secara bersamaan. Jumlah komponen
pencemar udara tergantung pada sumbernya.
9
2.3. Partikel (Particulate)
Sumber utama partikel adalah cerobong asap dan gas buang kendaraan
bermotor. Partikel-partikel ini tinggal di udara dalam beberapa hari. Partikel yang
kecil dapat bertahan selama berminggu-minggu di udara. Sedangkan partikel yang
besar segera jatuh dekat dengan sumbernya (Sastrawijaya 2000).
Partikulat merupakan partikulat-partikulat kecil padatan dan droplet cairan.
Beberapa partikulat dalam berbagai bentuk dapat melayang di udara. Hasil
penelitian menunjukkan bahwa lumpur merupakan fraksi yang dominan dalam
debu yang berkisar antara 27-63% dari debu. Selain itu terdapat cukup banyak
logam berat seperti Pb, Zn, Cd, Ni, dan Co. Logam berat ini berasal dari emisi
kendaraan bermotor dan transportasi udara. Bentuk dan komponen penyusun
partikulat tersebut dapat dilihat pada Tabel 2 (Modaish 1997).
Tabel 2 Bentuk dan komponen penyusun partikelNo Komponen Bentuk1 Karbon2 Besi Fe2O3, Fe3O4
3 Magnesium MgO4 Kalsium CaO5 Aluminium Al2O3
6 Sulfur SO2
7 Titanium TiO2
8 Karbonat CO3-
9 Silikon SiO2
10 Fosfor P2O5
11 Kalium K2O12 Natrium Na2O13 Lain-lain
Sumber: BPLHD Jabar (2007)
Sifat kimia masing-masing partikulat berbeda-beda, akan tetapi secara fisik
ukuran partikulat berkisar antara 0.0002 – 500 mikron. Pada kisaran tersebut
partikulat mempunyai umur dalam bentuk tersuspensi di udara antara beberapa
detik sampai beberapa bulan. Umur partikulat tersebut dipengaruhi oleh kecepatan
pengendapan yang ditentukan dari ukuran dan densitas partikulat serta aliran
(turbulensi) udara. Secara umum kenaikan diameter akan meningkatkan kecepatan
pengendapan. Kenaikan diameter sebanyak 10,000 kali menyebabkan kecepatan
pengendapan sebesar 6 juta kalinya. Partikulat yang berukuran 2 – 40 mikron
(tergantung densitasnya) tidak bertahan terus di udara dan segera mengendap.
Partikulat yang tersuspensi secara permanen di udara juga mempunyai kecepatan
pengendapan, tetapi partikulat-partikulat tersebut tetap di udara karena gerakan
udara (BPLHD Jabar 2007).
Menurut Wardhana (2004), partikel adalah pencemar udara yang dapat
bersama-sama dengan bahan atau bentuk pencemar lainnya. Partikel dapat
diartikan secara murni sebagai bahan pencemar udara dalam bentuk padatan.
Dalam pengertian yang lebih luas dalam kaitannya dengan masalah pencemaran
lingkungan, pencemaran partikel dapat meliputi berbagai macam bentuk, mulai
dari bentuk yang sederhana sampai dengan bentuk yang rumit atau kompleks yang
kesemuanya merupakan bentuk pencemaran udara. Partikel di udara meliputi
berbagai macam bentuk yang dapat berupa keadaan-keadaan berikut ini:
a. Aerosol, adalah istilah umum yang menyatakan adanya partikel yang
terhambur dan melayang di udara
b. Fog atau kabut, adalah aerosol yang berupa butiran-butiran air yang berada di
udara
c. Smoke atau asap, adalah aerosolyang berupa campuran antara butiran padatan
dan cairan yang terhambur melayang di udara.
d. Dust atau debu, adalah aerosol yang berupa butiran padat yang terhambur dan
melayang diudara karena adanya hembusan angin
e. Mist, artinya mirip dengan kabut. Penyebabnya adalah butiran-butiran zat cair
yang terhambur dan melayang di udara (bukan butiran air)
f. Fume, artinya mirip dengan asap hanya saja penyebabnya adalah aerosol yang
berasal dari kondensasi uap panas
g. Plume adalah asap yang keluar dari cerobong asap suatu industri (pabrik)
h. Haze, adalah setiap bentuk aerosol yang mengganggu pandangan di udara.
i. Smog adalah bentuk campuran antara smoke dan fog.
j. Smaze adalah campuran antara smoke dan haze.
Pencemaran partikel adalah istilah untuk campuran partikel padat dan
tetesan cair yang ditemukan di udara. Beberapa partikel seperti debu, kotoran,
jelaga maupun asap dapat dilihat dengan mata telanjang. Partikel kasar
mempunyai diameter berkisar antara 2.5 sampai 10 µm sedangkan partikel halus
memiliki diameter kurang dari 2.5 µm (Sami 2006).
11
Pencemaran partikel yang berasal dari alam seringkali dianggap wajar.
Kalaupun terjadi gangguan terhadap lingkungan yang mengurangi tingkat
kenyamanan hidup maka hal tersebut dianggap sebagai musibah bencana alam.
Partikel sebagai pencemar udara mempunyai waktu hidup, yaitu pada saat partikel
masih melayang-melayang sebagai pencemar diudara sebelum jatuh ke bumi.
Waktuhidup partikel berkisar antara beberapa detik sampai beberapa bulan.
Sedangkan kecepatan pengendapannya tergantung pada ukuran partikel, massa
jenis partikel serta arah dan kecepatan angin yang bertiup. Partikel yang sudah
jatuh ke bumi dapat melayang-layang lagi ke udara apabila tertiup angin yang
kencang (Wardhana 2004).
Sumber pencemaran partikel akibat kegiatan manusia sebagian besar berasal
dari pembakaran batubara, proses industri, kebakaran hutan dan gas buangan alat
transportasi. Di negara-negara industri, pemakaian batubara sebagai bahan bakar
merupakan sumber utama pencemaran partikel.
Berbagai proses alami mengakibatkan penyebaran partikulat di atmosfer,
misalnya letusan gunung berapi dan hembusan debu serta tanah oleh angin.
Aktivitas manusia juga berperan dalampenyebaran partikulat, misalnya dalam
bentuk partikulat-partikulat debu dan asbes dari bahan bangunan, abu terbang dari
proses peleburan baja, dan asap dari proses pembakaran tidak sempurna, terutama
dari batu arang. Sumber partikulat yang utama adalah dari pembakaran bahan
bakar kendaraan dan diikuti oleh proses-proses industri.
Terdapat hubungan antara ukuran partikulat polutan dengan sumbernya.
Partikulat yang berdiameter lebih besar dari 10 mikron dihasilkan dari proses-
proses mekanis seperti erosi angin, penghancuran dan penyemprotan, dan
pelindasan benda-benda oleh kendaraan atau pejalan kaki. Partikulat yang
berukuran diameter 1 – 10 mikron biasanya termasuk tanah, debu, dan produk-
produk pembakaran dari industri lokal dan pada tempat-tempat tertentu juga
mencakup garam laut.
Partikulat yang berukuran antara 0.1 – 1 mikron terutama merupakan
produk-produk pembakaran dan aerosol fotokimia. Partikulat yang mempunyai
diameter kurang dari 0.1 mikron belum diidentifikasi secara kimia, tetapi diduga
berasal dari sumber-sumber pembakaran. Konsentrasi partikulat dinyatakan dalam
satuan mikro gram per meter kubik (µg/m3).
Untuk mengubah dari µg/m3 menjadi ppm dengan basis volume, diperlukan
data mengenai berat molekul partikulat tersebut. Karena komposisi partikulat
bervariasi, maka sulit untuk menentukan berat molekulnya.
Menurut BPLHD Jabar (2007) secara umum partikel yang mencemari udara
dapat merusak lingkungan, tanaman, hewan dan manusia. Partikel-partikel
tersebut sangat merugikan kesehatan manusia. Pada umumnya udara yang telah
tercemar oleh partikel dapat menimbulkan berbagai macam penyakit saluran
pernafasan atau pneumokoniosis.
a. Dampak Pada Tanaman
Pengaruh partikulat terhadap tanaman terutama adalah dalam bentuk
debunya,dimana debu tersebut jika bergabung dengan uap air atau air hujan
gerimis akan membentuk kerak yang tebal pada permukaan daun, dan tidak dapat
tercuci dengan air hujan kecuali dengan menggosoknya. Lapisan kerak tersebut
mengganggu proses fotosintesis pada tanaman karena menghambat masuknya
sinar matahari dan mencegah pertukaran CO2 dengan atmosfer. Akibatnya
petumbuhan tanaman menjadi terganggu. Bahaya lain yang ditimbulkan dari
pengumpulan partikulat pada tanaman adalah kemungkinan bahwa partikulat
tersebut mengandung komponen kimia yang berbahaya bagi hewan yang
memakan tanaman tersebut (Wieringa 1997)
b. Dampak Pada Manusia
Polutan partikulat masuk ke dalam tubuh manusia terutama melalui sistem
pernapasan. oleh karena itu pengaruh yang merugikan langsung terutama terjadi
pada sistem pernafasan. Faktor yang paling berpengaruh terhadap sistem
pernafasan terutama adalah ukuran partikulat, karena ukuran partikulat yang
menentukan jauhnya penetrasi partikulat ke dalam sistem pernafasan dan
menentukan letak penempelan atau pengendapan partikel tersebut. Partikel yang
berukuran lebih dari 5 mikron tertahan di saluran nafas bagian atas, sedangkan
partikel berukuran 3 sampai 5 mikron tertahan pada saluran pernafasan bagian
tengah. Partikel yang berukuran lebih kecil, 1 sampai 3 mikron, masuk ke dalam
13
kantong udara paru-paru, menempel pada alveoli. Partikel yang lebih kecil lagi,
berukuran kurang dari 1 mikron ikut keluar saat nafas dihembuskan (Zhang 2005).
Tabel 3 Partikel-partikel logam yang berbahaya bagi kesehatan
No Elemen Sumber Pengaruh
1 Nikel
Minyak diesel, minyakresidu, batu arang, asaptembakau, bahan kimia dankatalis, baja dan logam lain
Kanker paru-paru (sebagaikarbonil)
2 BeriliumBatu karang, industri tenaganuklear
Keracunan akut dan khronis,kanker
3 Boron
Batu arang, bahanpembersih, kedikteran,industri gelas dan industrilain
Tidak beracun kecuali dalambentuk boran
4 Germanium Batu arang Keracunan ringan
5 ArsenikBatu arang, petroleum,deterjen,Pestisida
Kemungkinan kanker
6 Selenium Batu arang, SulfurKarang gigi, karsinogenikpada tikus, penting padamamalia pada dosis rendah
7 Tirarium Batu arang, petroleumKarsinogenik terhadap tikusjika kontak dalamwaktulama
8 MerkuriBatu arang, baterai elektrik,industri lain
Kerusakan syaraf dankematian
9 VanadiumPetroleum, kimia dan katalis,baja, dan logam lain
Tidak berbahaya padakonsentrasi yang pernah ada
10 KadmiumBatu arang, peleburan seng,pipa air, asap tembakau
Penyakit jantung danhipertensi pada manusia,mengganggu metabolismeseng dan tembaga
11 Antimoni Industri Memperpendek umur tikus
12 TimbalBuangan mobil (dari bensin),cat (sebelum 1948)
Kerusakan otak,konvulsi,gangguan tingkahlaku, kematian
Sumber: BPLHD Jabar (2007)
Partikulat-partikulat yang masuk dan tertinggal di dalam paru-paru mungkin
berbahaya bagi kesehatan karena tiga hal penting, yaitu:
a. Partikulat tersebut mungkin beracun karena sifat-sifat kimia dan fisiknya.
b. Partikulat tersebut mungkin bersifat inert (tidak bereaksi) tetapi jika tertinggal
di dalam saluran pernafasan dapat mengganggu pembersihan bahan-bahan lain
yang berbahaya.
c. Partikulat-partikulat tersebut mungkin dapat membawa molekul-molekul gas
yang berbahaya, baik dengan cara mengabsorbsi atau mengadsorpsi, sehingga
molekul-molekul gas tersebut dapat mencapai dan tertinggal di bagian
paruparu yang sensitif. Karbon merupakan partikulat yang umum dengan
kemampuan yang baik untuk mengabsorbsi molekul-molekul gas pada
permukaannya (BPLHD Jabar 2007).
Partikulat-partikulat yang beracun biasanya tidak terdapat dalam jumlah
banyak di atmosfer, kecuali aerosol asam sulfat. Tabel 3 memperlihatkan berbagai
partikulat logam yang berbahaya yang biasanya terdapat dalam jumlah sangat
kecil, tetapi konsentrasi tersebut dapat meningkat karena aktivitas manusia.
Pneumokoniosis adalah penyakit saluran pernafasan yang disebabkan oleh
adanya partikel (debu) yang masuk atau mengendap di dalam paru-paru. Penyakit
pneumokinosis banyak jenisnya, tergantung dari jenis partikel (debu) yang masuk
atau terhisap ke dalam paru-paru. Jenis penyakit pneumokinosis yang banyak
dijumpai di daerah yang memiliki banyak kegiatan industri dan teknologi adalah,
Silikosis, Basinosis, Asbestosis, Antrakosis dan Beriliosis (BPLHD Jabar 2007).
c. Dampak Pada Sinar Matahari dan Iklim
Partikulat yang terdapat di atmosfer berpengaruh terhadap jumlah dan jenis
radiasi sinar matahari yang dapat mencapai permukaan bumi. Pengaruh ini
disebabkan oleh penyebaran dan absorbsi sinar oleh partikulat. Salah satu
pengaruh utama adalah penurunan visibilitas. Sinar yang melalui objek ke
pengamat akan diabsorbsi dan disebarkan oleh partikulat sebelum mencapai
pengamat, sehingga intensitas yang diterima dari objek dan dari latar belakangnya
berkurang(BPLHD Jabar 2007).
Akibatnya perbedaan antara kedua intensitas intensitas sinar tersebut hilang
sehingga keduanya (objek dan latar belakang) menjadi kurang kontras atau kabur.
Penurunan visibilitas ini dapat membahayakan, misalnya pada waktu mengendarai
kendaraan atau pesawat terbang. Jumlah polutan partikulat bervariasi dengan
manusia atau iklim. Pada musim gugur dan salju, sistem pemanas didalam rumah-
rumah dan gedung meningkat sehingga dibutuhkan tenaga yang lebih tinggi yang
mengakibatkan terbentuknya lebih banyak partikulat.
15
Iklim dapat dipengaruhi oleh polusi partikulat dalam dua cara. Partikulat di
dalam atmosfer dapat mempengaruhi pembentukan awan, hujan dan salju dengan
cara berfungsi sebagai inti dimana air dapat mengalami kondensasi. Selain itu
penurunan jumlah radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi karena
adanya partikulat dapat mengalami kondensasi. Selain itu penurunan jumlah
radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi karena adanya partikulat dapat
mengganggu keseimbangan panas pada atmosfer bumi. Suhu atmosfer bumi
ternyata menurun sedikit sejak tahun 1940, meskipun pada beberapa abad terakhir
ini terjadi kenaikan kandungan CO2 di atmosfer yang seharusnya mengakibatkan
kenaikan suhu atmosfer. Peningkatan refleksi radiasi matahari oleh partikulat
mungkin berperan dalam penurunan suhu atmosfer tersebut(BPLHD Jabar 2007).
2.4. Pemantauan Kualitas Udara Ambien
Kualitas udara merupakan fenomena yang dinamis dan komplek mengingat
lingkupnya yang luas dan banyaknya faktor penentu. Kondisi yang dinamis pada
lapisan atmosfer merupakan gambaran kualitas udara dan dipengaruhi oleh
beberapa faktor yaitu :
1. perubahan laju emisi pada sumber
2. perubahan kondisi iklim (meteorologi) dan topografi yang berperan dalam
pengenceran, proses reaksi zat-zat kimia, dan pengendalian penghilangan
beberapa zat pencemar (BPLHD Jabar 2007).
Suatu survei pemantauan yang dirancang untuk mengetahui karakteristik
kualitas udara di suatu daerah dapat menjadi komplek karena memerlukan
ketersediaan data untuk menjelaskan kondisi dinamis kualitas udara.
Belakangan ini pemantauan kualitas udara ambien menjadi bagian penting
dari kegiatan penyusunan status pencemaran lingkungan suatu daerah yang
merupakan bahan untuk kebijakan pengelolaan lingkungan di wilayah tersebut.
Hal ini menjadikan survei kualitas udara semakin komplek dan memerlukan
perencanaan yang matang agar dicapai sasarannya. Suatu perencanaan survei yang
komprehensif dan pengaturan manajemen yang baik sangat diperlukan karena
pemantauan memerlukan biaya yang besar, waktu yang cukup lama, keterampilan
personel dan kehandalan paralatan analisa.
Suatu perencanaan pemantauan kualitas udara diawali dengan penentuan
sasaran dari pemantauan tersebut. Sasaran pemantauan sangat diperlukan karena
akan menentukan lingkup pemantauan seperti parameter yang dipantau, faktor
eksternal, tingkat presisi, metode pengambilan contoh uji, periode pemantauan
dan metode analisa di laboratorium (Lodge 1988).
Suatu perencanaan survei kualitas udara perlu mempertimbangkan beberapa
hal. Prosedur untuk perencanaan suatu survei pengambilan contoh uji kualitas
udara terdiri dari (BPLHD Jabar 2007) :
1. Sasaran survei
2. Parameter yang akan diukur
3. Lokasi titik pengambilan contoh uji
4. Jadwal pengambilan contoh uji
5. Metode pengambilan/pengukuran
6. Peralatan pengambilan contoh uji
7. Kalibrasi peralatan
8. Metode dokumentasi data
9. Analisis Data
Skema desain survei pemantauan kualitas udara dapat dilihat padaGambar 2
Penentuan lokasi pengambilan contoh uji debu jatuh (dustfall) harus bebas
dari gangguan langsung dari cerobong asap. Jika pengambilan contoh dilakukan
di daerah pemukiman, alat tidak boleh ditempatkan dekat dari dinding vertikal
atau atap.Alat ukur jatuh harus berada pada ketinggian 1.5 sampai 2.5 m dari
permukaan tanah untuk menghindari adanya percikan tanah yang masuk ke dalam
kolektor debu.Untuk menghindari kesalahan yang tidak diinginkan, digunakan
perbandingan yaitu dengan memasang dua buah alat pada lokasi pengambilan
contoh uji (SNI 13-4703 1998; Nadaffi et al. 2006).
2.5. Perancangan Alat (Produk)
Menurut Harsokoesomo (2000), perancangan dan pembuatan produk
merupakan bagian yang sangat besar dari semua kegiatan teknik yang ada.
Kegiatan perancangan dimulai dengan didapatkannya persepsi tentang kebutuhan
manusia, kemudian disusul oleh penciptaan konsep produk, disusul kemudian
dengan perancangan, pengembangan dan penyempurnaan produk, kemudian
diakhiri dengan pembuatan dan distribusi produk.
Keberadaan produk di dunia ini ditempuh melalui tahap-tahap siklus
kehidupan yang terdiri dari identifikasi kebutuhan produk, tahap perancangan dan
pengembangan produk, tahap pembuatan dan pendistribusian produk, tahap
pemakaian atau pemanfaatan produk, dan tahap pemusnahan produk ketika
produk sudah tidak dapat menjalankan fungsinya lagi.
Dalam proses merancang, seorang perancang memerlukan pengalaman dan
pengetahuan tentang proses perancangan serta semua pengetahuan yang terkait
dengan produk dan pembuatan produk yang sedang direncanakan seperti, fisika,
mekanika, ilmu material, dan lain-lain. Merancang produk untuk memenuhi
kebutuhan manusia adalah problem perancangan yang memerlukan pemecahan.
Pemecahan problem perancangan adalah solusi yang berupa produk tersebut.
Solusi dari suatu problem perancangan dapat tidak hanya sebuah saja, melainkan
dapat berupa solusi yang semuanya benar dalam arti memenuhi kebutuhan
manusia (Harsokoesomo 2000).
Menurut Harsokoesomo (2000), proses perancangan suatu produk
berlangsung melalui kegiatan-kegaiatan yang berurutan, yaitu:
a. Fase analisis masalah, penyusunan spesifikasi dan perencanaan proyek
b. Fase perancangan konsep produk
c. Fase perancangan produk
d. Fase evaluasi produk hasil rancangan dan
e. Fase penyusunan dokumen untuk pembuatan produk.
19
2.6. Sistem Kontrol
Sistem kontrol adalah proses pengaturan/pengendalian terhadap satu atau
beberapa basaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga atau
dalam suatu rangkuman harga (range) tertentu. Dalam istilah lain disebut juga
teknik pengaturan, sistem pengendalian atau sistem pengontrolan. Kontrol
otomatik di industri dikenal aksi kontrol dua posisi atau on-off, PID dan PID
autotunning (Pakpahan 1994).
Pada sistem kontrol dua posisi, elemen penggerak hanya mempunyai dua
posisi tetap, yang dalam beberapa hal benar-benar merupakan posisi on dan off.
Kontrol dua posisi atau on-off relatif sederhana dan murah, oleh karenanya
banyak digunakan dalam industri maupun rumah. Pada kontrol dua posisi, sinyal
keluaran kontroller akan tetap pada harga maksimum dan minimumnya,
bergantung pada tanda sinyal kesalahan penggerak, positif atau negatif. Daerah
harga sinyal kesalahan penggerak antara posisi ‘on dan off’ disebut celah
diferensial yang menyebabkan keluaran kontroller tetap pada harga sekarang
sampai sinyal kesalahan penggerak bergeser sedikit dari harga nol. Pada beberapa
kasus, celah diferensial ini disebabkan oleh gesekan yang tidak diinginkan dan
kelambanan gerak, namun sering diinginkan adanya celah diferensial untuk
mencegah oposisi mekanisme “on-off” yang terlalu sering (Ogata 1995).
Kontrol PID adalah gabungan kontrol Proporsional, Integral dan Derivative
yang mempunyai keunggulan dibandingkan dengan masing-masing dari tiga aksi
kontrol tersebut. Perbaikan kualitas pada sistem proportional diberikan oleh
kontrol PID (proportional + integral + derivative), yang mulai dicoba di industri
proses. Kehadiran komponen integral telah berhasil menghilangkan ciri offset
yang timbul pada kontroller proportional, karena itu komponen ini juga dikenal
sebagai ‘auto-reset’. Sedangkan kehadiran komponen ‘derivative’ memberikan
konstribusi kepada kecepatan dicapainya kondisi mantap. Dari persoalan-
persoalan yang muncul dalam sistem pengontrolan telah ditemukan banyak solusi
yang dapat dipenuhi dari sistem kontrol dengan kontroller PID. Pada tahun 1942
Ziegler dan Nicholas mengemukakan suatu metode praktis bagaimana memilih
ketiga parameter kontroller tersebut hingga diperoleh unjuk kerja yang optimal.
Namun demikian kompleksitas dinamika sistem serta gangguan menyebabkan
persoalan ‘PID tunning’ tetap merupakan persoalan yang aktual hingga kini
(Tjokronegoro 1994).
Menurut Pakpahan (1994), salah satu pengelompokan sistem kontrol adalah
kontrol jaringan tertutup (closed-loop). Sistem ini merupakan salah satu
pengontrolan dimana besaran keluaran memberikan efek terhadap besaran
keluaran sehingga besaran yang dikontrol dapat dibandingkan dengan besaran
yang diinginkan.
Menurut Ogata (1995), bahwa sistem loop tertutup adalah sistem kontrol
yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung terhadap pengontrolan.
Jadi, sistem loop tertutup adalah sistem kontrol berumpan balik. Sinyal kesalahan
terhadap penggerak merupakan selisih antara sinyal masukan dan sinyal umpan
balik (yang dapat berupa sinyal keluaran atau suatu fungsi sinyal keluaran dan
turunannya), diumpanakan ke kontroller untuk memperkecil kesalahan dengan
membuat agar keluaran sistem mendekati harga yang diinginkan. Dengan kata
lain istilah loop tertutup berarti menggunakan aksi umpan balik untuk
memperkecil kesalahan sistem.
Suatu kelebihan sistem loop tertutup adalah penggunaan umpan balik yang
membuat respon sistem relatif kurang peka terhadap gangguan eksternal dan
perubahan internal pada parameter sistem. Jadi mungkin dapat digunakan
komponen-komponen yang relatif kurang teliti dan murah untuk mendapatkan
pengontolan yang teliti (Ogata 1995).
Implementasi praktis teori kontrol optimal di industri proses hingga saat ini
masih dirasakan belum berarti, sementara produk kontroller elektronik telah
beredar semakin baik. Konstribusi komputer digital dirasakan jauh lebih cepat
menguasai produk-produk kontroller yang beredar dipasar. Autotuning PID
controller adalah salah satu produk yang saat ini telah tersedia. Suatu konsep
sistem kontrol dengan parameter kontroller yang dapat selalu menyesuaikan
dengan perubahan parameter proses dikenal sebagai kontrol adaptif. Dengan
konstribusi komputer, kini banyak produk kontroller digital PID yang dilengkapi
fasilitas algoritma untuk melakukan estimasi parameter kontroller secara on-line.
Autotuning controller adalah salah satu produknya (Ferdinand 1994).