BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Terapi oksigen hiperbarik atau hyperbaric oxygen therapy adalah terapi medis dimana pasien berada dalam suatu ruangan udara bertekanan tinggi (hyperbaric chamber) dan menghirup 100% oksigen yang mana tekanan oksigen tersebut lebih tinggi daripada tekanan udara atmosfir (hingga mencapai 3 ATA) (Oktaria, 2009). Awalnya, terapi ini hanya ditujukan kepada para penyelam terutama angkatan laut yang menderita decompression sickness. Seiring dengan berjalannya waktu, penggunaan HBOT pun semakin meluas seperti untuk mengobati luka bakar, luka pasca operasi, vertigo, stroke, dan lain-lain. Bahkan saat ini, terapi ini mulai banyak digunakan untuk membantu penyembuhan luka akibat diabetes (Oktaria, 2009). Hal tersebut sangat sesuai dengan kondisi masyarakat Indonesia yang mana jumlah penderita diabetesnya menempati peringkat 7 dunia (IDF, 2014). Dan pemakaiannya semakin populer sebagai terapi kebugaran tubuh serta untuk kecantikan yang bertujuan memberikan efek tampil awet muda (Oktaria, 2009). Di Indonesia, jumlah alat HBOT dapat dikatakan sangat terbatas. Hal ini mengingat hanya beberapa rumah sakit besar di wilayah tertentu yang memilikinya seperti di RS PT Arun, Aceh; RSAL Dr Midiyatos, Tanjung Pinang; RSAL Dr Mintohardjo, Jakarta; RS Pertamina Cilacap; RS Panti Waluyo, Solo; Lakesla TNI AL, Surabaya; RSU Sanglah, Denpasar; RS Pertamina Balikpapan; RS Gunung Wenang, Manado; RSU Makasar; RSAL Halong, Ambon; dan RS Petromer, Sorong (Oktaria, 2009). Terbatasnya alat HBOT diduga karena sebagian besar alat terapi ini masih diimpor dari luar negeri dan harganya sangat mahal. Padahal kontribusi terapi HBOT kepada kesehatan masyarakat luas telah terbukti ampuh sebagai terapi penunjang (selain terapi obat oleh dokter). Hal ini 1
menunjukkan bahwa alat HBOT sangat mendesak untuk dapat diproduksi dan dikembangkan secara mandiri. Pada umumnya, alat HBOT yang banyak dijumpai terdiri dari chamber, sistem kontrol, kompresor, dan tabung oksigen. Dari berbagai komponen yang ada, chamber merupakan komponen yang paling penting untuk diperhatikan. Terdapat dua jenis chamber, yaitu monoplace chamber dan multiplace chamber. Pada monoplace chamber, ruangan hiperbarik hanya digunakan untuk terapi satu orang pasien (Mortensen, 2008). Terapi dilaksanakan dengan memasukkan 100% oksigen ke dalam ruangan tersebut. Dalam hal ini, pasien dapat bernafas dengan bebas tanpa menggunakan masker. Sedangkan pada multiplace chamber, ruangan hiperbarik digunakan untuk lebih dari satu orang pasien dengan masing-masing pasien menggunakan masker atau penutup kepala (helm) untuk keperluan suplai oksigen bertekanan (Mortensen, 2008). Kebanyakan alat HBOT tipe multiplace yang ada di rumah sakit adalah bersifat non-transportable atau tidak bisa dipindahkan. Oleh karena itu, diperlukan adanya kemampuan hyperbaric chamber yang transportable sehingga terapi ini dapat dilakukan di luar rumah sakit bila terdapat pasien yang memiliki keadaan darurat. Untuk dapat mengembangkan hyperbaric chamber transportable maka diperlukan beberapa kajian guna memperoleh suatu desain ruangan hiperbarik yang repersentatif. Adapun kajian tersebut meliputi kekuatan konstruksi pada bentuk chamber, tingkat kenyamanan pasien, serta proses manufaktur dari bentuk ruangan hiperbarik. Perancangan desain awal chamber tipe multiplace sebelumnya telah dilakukan oleh Putro (2015) dalam tugas akhirnya yang mana juga merupakan salah satu rangkaian dari kegiatan penelitian skema RAPID 2014. Kegiatan penelitian berkelanjutan ini dilakukan selama 3 tahun dan terbagi menjadi 3 step. Adapun Road map atau skema penelitian RAPID 2014 dapat dilihat pada gambar di bawah ini. 2
Gambar 1.1 Road Map Penelitian RAPID HBOT Pada tugas akhir ini, penelitian masih difokuskan pada step 1 pada bagian sistem Finite Element Design Simulation dengan mengembangkan dan memodifikasi desain awal chamber (Preliminary II) yang dirancang oleh Putro (2015). Pengembangan dan modifikasi kali ini lebih menitikberatkan pada bentuk kerangka profil atau penguat chamber yang terdapat pada Desain Preliminary II yang mana masih menggunakan jenis profil H yang tersedia di pasaran. Hal ini dilakukan guna mengurangi bobot chamber yang diduga akibat penggunaan kerangka profil H itu sendiri sehingga perlu dilakukan modifikasi dengan menggunakan profil yang di-custom. Meskipun akan menambah beban pada proses manufaktur, akan tetapi jika ditinjau dari sisi harga akan relatif lebih murah jika dibandingkan dengan profil yang tersedia di pasaran. Pembuatan profil kerangka baja dengan pengerjaan custom dipandang sangat efisien karena dapat menghemat angka pengeluaran untuk pembelian material. Hal ini sangat penting karena suatu desain atau rancangan yang sempurna tidak hanya 3
mempertimbangkan kekuatan dan keamanan, akan tetapi juga mempertimbangkan nilai ekonomis dalam pembuatannya. Selain itu, ukuran dari baja profil juga dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan.. Secara keseluruhan, chamber mempunyai bentuk yang kompleks. Melihat tingkat kompleksitas yang tinggi serta keterbatasan perhitungan dan alat dalam melakukan analisis, diperlukan tool untuk memecahkan permasalahan analisis yang dimaksud untuk penyelesaian yang lebih efisien. Adapun analisis menggunakan software Finite Element Analysis (FEA) Simulia Abaqus 6.11. 1.2 Rumusan Masalah Seperti yang telah disebutkan di atas, bahwa penggunaan kerangka profil baja H pada Preliminary Desain Chamber dipandang masih terlalu berat untuk hyperbaric chamber yang bersifat transportable. Oleh karena itu, diperlukan suatu modifikasi dan custom-isasi terhadap kerangka profil baja yang akan digunakan untuk chamber sehingga diharapkan menghasilkan suatu chamber dengan bobot yang ringan. Sehingga, rumusan permasalahan yang akan dipecahkan melalui penelitian ini adalah: 1. Diperlukan modifikasi rancangan ruangan hiperbarik dengan kerangka profil baja yang kuat dan ringan untuk support chamber sehingga mengoptimalkan penggunaan material (ekonomis). 2. Desain konstruksi yang dibuat memiliki kemudahan dalam manufaktur (manufacturability). 3. Diperlukan suatu investigasi numerik dalam menganalisis kekuatan chamber untuk menahan tekanan internal mengingat desain konstruksi yang sangat kompleks. 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam tugas akhir ini meliputi: Studi numerik dilakukan pada suatu desain ruangan hiperbarik multiplace yang berbentuk rectangular (penampang persegi). Kapasitas ruangan hiperbarik yang dirancang adalah untuk 6 pasien dan 1 perawat. 4
Kajian numerik FEA menggunakan bantuan paket software Simulia Abaqus. Tekanan internal yang bekerja pada chamber maksimum 3 ATA (3 kali atmosfir normal) dengan faktor keamanan 2. Hasil simulasi FEA ditampilkan dalam bentuk gambar berupa kontur tegangan yang terjadi pada chamber kemudian membandingkan tegangan maksimum yang terjadi serta bobot chamber. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah: Memperoleh suatu desain chamber yang teruji kuat dan aman dalam menahan tekanan terapi saat dioperasikan. Menghasilkan desain chamber yang juga memiliki bobot seringan mungkin sehingga dapat menghemat penggunaan material (lebih ekonomis) dan mudah untuk dipindahkan. Menghasilkan desain chamber yang memiliki kemudahan dalam manufaktur (manufacturability). Membandingkan hasil desain chamber dari yang sebelumnya berdasarkan kekuatan dan bobot yang dimiliki. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah memperoleh suatu desain hyperbaric chamber dengan bobot yang lebih ringan dari yang sebelumnya dan memiliki kemudahan manufaktur serta teruji aman untuk menahan tekanan maksimum 3 ATA. 5
1.6 Sistematika Penulisan Tugas akhir ini disusun dalam enam bab sebagai berikut: 1. Bab I Pendahuluan Berisi latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan. 2. Bab II Tinjauan Pustaka Menguraikan penelitian-penelitian mengenai sejarah alat HBOT, desain alat HBOT yang sudah ada, desain awal hiperbarik chamber yaitu Preliminary I dan Preliminary II. 3. Bab III Landasan Teori Memberikan gambaran tentang teori terapi oksigen hiperbarik, pemilihan material, faktor keamanan, perancangan manual rectangular chamber, persamaan dasar pada metode elemen hingga, serta pengenalan software komputasi metode elemen hingga. 4. Bab IV Metodologi Penelitian Metodologi penelitian berisi tentang sistematika perancangan, perancangan ruangan hiperbarik dan prosedur perancangan menggunakan software komputasi metode elemen hingga (FEM). 5. Bab V Hasil dan Pembahasan Membahas hasil simulasi desain chamber dan perbandingannya dengan hasil desain yang sudah dibuat sebelumnya (Preliminary II) 6. Bab VI Penutup Berisi kesimpulan penelitian dan saran untuk penelitian selanjutnya. 6