BAB III PERANCANGAN DAN REALISASASI SISTEM 3.1 Sistem Secara Keseluruhan Dalam hal Transduser adalah suatu piranti yang dapat mengubah suatu energi ke bentuk energi yang lain. Bagian masukan dari transduser disebut sensor, karena bagian ini dapat mengindera suatu kuantitas fisik tertentu dan mengubahnya menjadi bentuk energi yang lain. Perancangan sistem untuk mendeteksi kadar air pada EDC adalah menggunakan transduser dengan SpectraExact (2500). Transduser ini memang didesain khusus untuk cairan dan gas kimia. Transduser ini sudah terpasang dan digunakan lebih dari 5 tahun.mekipun terhitung sudah lama digunakan transduser ini masih sangat handal. Belakangan ini dari pabrikan mengeluarkan fersi terbaru dari SpectraExact (2500), namun secara umum fungsi dan kinerja transduser tersebut masih sama.sebagus dan secanggih apapun suatu alat, pasti membutuhkan komponen penunjang lainya agar dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. Dalam hal ini piranti atau komponen yang digunakan untuk menunjang pengukuran oleh transduser adalah filter dan flow meter. Transduser SpectraExact (2500) sudah terpasang lebih dari 5 tahun dan menjalankan fungsinya sebagai alat ukur dengan baik. Namun ada kalanya terjadi error hasil pengukuran oleh transduser. Setelah dilakukan pengamatan dan analisa ternyata penyebab error tersebut diperkirakan karena arus aliran dari sample EDC yang tidak stabil dan masih adanya udara yang ikut larut didalamnya.untuk mengatasi hal ini pertama kali yang dilakukan adalah memasang flow meter pada 31
32 jalur sebelum masuk ke transduser. Tujuan dari pemasangan flow meter ini adalah untuk mengatur dan membatasi kecepatan aliran suatu cairan sehingga dapat diketahui secara pasti berapa volume yang dihasilkan tiap satuan waktu. Selain itu juga menjaga agar transduser lebih tahan lama dalam penggunaanya. Transduser tersebut sangat sensitif terhadap perubahan aliran. Disamping aliran yang tidak stabil, error yang sering terjadi disebabkan karena adanya udara yang ikut tercampur dalam cairan. Udara sangat mengganggu dalam proses pengukuran cairan, karena cahaya infra merah yang terpancar seharusnya mengenai cairan, ini justru mengenai udara yang tingkat konsentrasi sangat berbeda sehingga menghasilkan pengukuran yang tidak sebenarnya. Untuk mengatasi hal yang demikian, maka dirancang sebuah filter yang terpasang di jalur sebelum cairan masuk kedalam flow meter. Filter tersebut akan memisahkan antara udara dan cairan. Udara yang masajenisnya lebih ringan akan berada diatas sehingga terdorong naik ke permukaan. Ruang kosong bekas udara tadi akan terisi oleh cairan yang berada disekitarnya, sehingga keluaran dari filter berupa cairan murni yang sudah tidak tercampur lagi dengan udara. Baru kemudian cairan murni tersebut diatur aliranya oleh flow meter supaya alirannya selalu stabil dan menghasilkan pengukuran yang baik 3.2 Diagram Blok Sistem Pada perencanaan sistem yang akan dilakukan memberikan solusi atas sering terjadiya error pada hasil pengukuran transduser. Hasil pengukuran transduser dikatakan salah apabila tidak samadengan hasil pengujian laboratorium. Apabila terjadi kesalahan seperti hal ini, maka lagkah awal yang dilakukan adalah
33 mengkalibrasi transduser.kalibrasi normal transduser ini adalah setiap dua minggu sekali, tapi kalau terjadi penyimpangan antara hasil pengukuran dan hasil pengujian laboratorium, maka sesegera mungkin dilakukan kalibrasi ulang. Pada perencanaan ini maka dibuatlah diagram blok seperti berikut. Tangki Timbun Filter Flow meter Transduser Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Secara Keseluruhan Tangki timbun merupakan tempat penyimpanan EDC. Isi tangki akan selalu dianalisa berapa banyak kadar air yang terkandung didalamnya. Dari tangki timbun dialirkan sample melalui pipa kecil menuju filter untuk disaring dan dibuang gelembung- gelumbung udara yang tercampur. Setelah sample melewati filter, kemudian mengalir menuju flow meter untuk diatur kecepatan alirannya. Setelah sample melewati flow meter baru kemudian dianalisa dan diukur oleh trasnduser. Apabila hasil pengikuran tidak sesuai dengan yang diinginkan, maka sample akan dikembalikan ke tangki timbun untuk dilakukan pengolahan hingga kadar air yang terkandung sesuai dengan kebutuhan.
34 3.3 Cara Kerja Sistem Secara Keseluruhan SpectraExact (2500) merupakan salah satu transduser yang berfungsi sebagai alat ukur kadar air pada cairan kimia yaitu EDC. Karena fungsi utamanya adalah alat ukur, maka hasil pengukuran harus sangat akurat dan presisi sesuai dengan kondisi yang sebenarnya.cara kerja dari perancangan sistem ini secara garis besar adalah menyaring udara yang tercampur, mengatur dan membatasi kecepatan aliran EDC sehingga dapat diketahui secara pasti berapa volume yang dihasilkan tiap satuan waktu. EDC merupakan salah satu hasil produksi PT. Penta Daya Sarana setelah melalui beberapa kali proses destilasi. Jumlah produksi sangat banyak, sehingga sangat diperlukan otomatisasi dalam mengontrol mineral dan bahan kimia lainnya yang terkandung didalamnya. Salah satunya adalah kandungan air. Semakin kecil air yang terkandung pada EDC semakin bagus kualitasnya. Transduser untuk mengukur kadar air tesebut adalah SpectraExact (2500). Karena produki sangat banyak tidak memungkinkan semua diukur oleh transduser, maka hanya dibutuhkan sedikit sample. Sample dialirkan melalui pipa berukuran kecil. Sample tersebut mengalir dari atas ke bawah menuju Transduser. Meskipun tidak di pompa secara langsung sample EDC mengalir cukup deras sesuai dengan tekanan yang ada pada tangki tempat penimbunan. Ukuran pipa sebagai jalur untuk aliran sample tidak boleh terlalu besar dan kecil. Meskipun kelihatan sangat sederhana, namun itu sangat menentukan aliran sample. Apabila ukuran pipa telalu besar, maka akan banyak ruang kosong yang tidak terisi penuh oleh EDC, yang menyebabkan akan adanya gelembung udara yang ikut tercampur. Sedangkan apabila ukuran pipa terlalu kecil akan menyebabkan kurang
35 lancarnya aliran sample dan bisa mengakibatkan penyumbatan apabila banyak lekukan tidak teratur pada pipa. Maka dari itu ukuran pipa harus diperhatikan karena sangat menentukan hasil. Ukuran pipa yang digunakan adalah 0.5 inchi yang dipasang langsung dibagian bawah tangki penimbunan, setelah mendekati transduser ukuran pipa diperkecil lagi menjadi 0.25 inchi. Hal ini bertujuan agar tekanan aliran pada pipa jalur sample tetap tinggi sesuai dengan tekanan tangki, sehingga seluruh permukaan pipa terisi dengan EDC. Untuk mengurangi kemungkinan adanya gelembung udara yang masih tercampur dengan sample maka pipa jalur sample diperkecil lagi dengan tidak mengurangi tekanan yang ada pada tangki. Gambar 3.2 Tangki Timbun Karena masih mengandalkan tekanan dari tangki yang terkadang naik turun, maka aliran sample yang menuju transduser juga mengikuti sesuai dengan kondisi tekanan tangki. Hal tersebut diperkirakan yang membuat data analisa perhitungan
36 transduser juga naik turun tidak stabil. Untuk mengatasi hal yang demikian, maka dipasanglah flow meter yang berfungsi untuk mengatur, membatasi laju aliran sesuai dengan kebutuhan dan mengetahui volume yang dihasilkan tiap satuan waktu. Gambar 3.3 Flow Meter Pemasangan flow meter tidak sepenuhnya dapat mengatasi masalah yang sering terjadi, yaitu adanya gelembung gelembung udara yang masih ikut tercampur pada sample EDC. Hal ini karena tekanan pada tangki yang selalu tidak stabil, naik turun sesuai dengan tekanan input menuju tangki. Untuk mengurangi gelembunggelembung udara selain dengan pemasangan pipa secara bertingkat, juga di lakukan pemasangan filter sebelum pada input flow meter. Filter terbuat dari bahan PVC yang tahan terhadap EDC. Filter disini memisahkan antara udara dengan EDC, karena masa jenis udara lebih ringan dibandingkan dengan masa jenis EDC, sehingga filter akan membuang udara dan hanya akan meloloskan EDC untuk di batasi lagi laju
37 alirannya oleh flow meter. Karena gelembung- gelembung udara sudah tidak ada lagi dan aliran sample juga sudah stabil maka transduser dapat menganalisa dan menghitung kadar air yang terkadung pada EDC dengan tepat dan akurat. Di bawah ini adalah flow meter yang digunakan dalam perancangan sistem. Gambar 3.4 Filter Udara Aplikasi dari flow meter dan filter yang telah terpasang dengan transduser dan siap digunakan untuk pengukuran. Agar sambungan yang digunakan fleksibel dengan ruangan yang sangat sempit, maka digunakan tubing PVDF yang terbuat dari bahan plastik, tetapi kuat terhadap temperatur dan preasure tinggi. Berikut ini adalah gambar dari beberapa komponen yang telah terangkai dengan sederhana. Gambar 3.5 Filter Udara Dengan Flow Meter
38 3.4 Cara Kerja Single Beam Infrared Servomex 2500 SpectraExact (2500) merupakan salah satu transduser yang berfungsi sebagai alat ukur kadar air pada cairan kimia yaitu EDC. Karena fungsi utamanya adalah alat ukur, maka hasil pengukuran harus sangat akurat dan presisi sesuai dengan kondisi yang sebenarnya. Pada transduser menggunakan infrared untuk mendeteksi kadar air yang terkandung pada EDC serta thermocouple untuk mengetahui suhu media yang sedang diukur. Pancaran sinar infrared ini dibangkitkan dengan menggunakan tegangan 20 volt DC. Prinsip utama transduser ini bisa mengukur kadar air adalah jumlah partikel sinar infrared yang dipancarkan oleh transmiter harus sama ketika diterima oleh receifer. Massa jenis EDC adalah 1,2 g/cm 3 sedangkan massa jenis air adalah 1 g/cm 3. Karena massa jenis kedua media ini tidak sama, jadi viskositas keduanya juga tidak sama. Viskositas tersebut yang menguraikan atau menghalangi pancarn sinar infrared. Apabila jumlah partikel yang diterima oleh receiver tidak sama dengan yang dipancarkan oleh transmiter, maka akan menghasilkan beda potensial. Beda potensial inilah yang dimanfaatkan untuk mengetahui seberapa besar kadar air yang terkandung pada media. Saat transmiter memancarkan sinarnya maka arus yang dihasilkan adalah 4~20 ma. Sedangkan thermocouple digunakan untuk mengetahui seberapa besar suhu liquit yang sedang diukur. Suhu ini hanya sebatas indikator pada display, apabila terlalu kecil dan besar akan memberikan alarm. Setelah kembali stabil, maka dengan sendirinya alarm tersebut akan hilang.
39 Gambar 3.6 Transmiter dan receifer infrared Gambar di atas adalah transmiter dan receifer dari infrared yang berupa dua buah lingkaran yang terbuat dari bahan kaca. Transmiter selalu memancarkan sinar, sehingga apabila ada perubahan nilai dari hasil pengukuran maka disaat itu juga ada indikasi pada display transduser. Di bawah ini adalah salah satu contoh display pada saat transduser bekerja. Gambar 3.7 DisplayPengukuran Transduser
40 3.5 Kalibrasi Transduser Kalibrasi merupakan proses verifikasi bahwa suatu akurasi alat ukur sesuai dengan rancangannya. Kalibrasi biasa dilakukan dengan membandingkan suatu standar yang terhubung dengan standar nasional maupun internasional dan bahanbahan acuan tersertifikasi. Kalibrasi, pada umumnya merupakan proses untuk menyesuaikan keluaran atau indikasi dari suatu perangkat pengukuran agar sesuai dengan besaran dari standar yang digunakan dalam akurasi tertentu. Tujuan dari kalibrasi ini adalah memperkecil kesalahan akibat penggunaan transduser secara terus menerus. Karena selalu digunakan, maka akan terjadi penyimpangan terhadap hasil pengukuran meskipun penyimpangannya itu sangat kecil. Kalibrasi diperlukan untuk: 1) Perangkat baru 2) Suatu perangkat setiap waktu tertentu 3) Suatu perangkat setiap waktu penggunaan tertentu (jam operasi) 4) Ketika suatu perangkat mengalami tumbukan atau getaran yang berpotensi mengubah kalibrasi 5) Ketika hasil pengamatan dipertanyakan, karena tidak sesuai engan hasil pengujian laboratorium Demikian dengan transduser SpectraExact (2500) yang kegunaanya untuk mengukur kadar air yang terkandung pada EDC. Cara kalibrasi transduser ini adalah dengan menggunakan sample yang telah diketahui berapa besar kandungan airnya yaitu 0 ppm sebagai batas bawah atau sering disebut zerro, dan 100 ppm sebagai
41 batas atas pengukuran atau disebut span. Apabila transduser sudah dikalibrasi, maka hasil pengukuran menjadi lebih akurat.