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).

17

Gambar 2 Skema desain survei pemantauan kualitas udara (BPLHD Jabar 2007)

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).