BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari, manusia tidak dapat dipisahkan dengan suatu kegiatan pengukuran. Pengukuran dapat diartikan sebagai membandingkan harga variabel yg diukur (belum diketahui) dengan variabel lain yang harganya sudah diketahui dan disepakati. Manfaat dari pengukuran sendiri sangat luas mulai dari yang bersifat indikasi dan pemantauan, hingga yang bersifat transaksional. Dalam dunia industri minyak dan gas atau sering disebut dengan migas maupun industri kimia, rotary vane positive displacement (PD) flowmeter telah lama digunakan sebagai alat ukur aliran yang cukup handal. Melihat demikian luasnya penggunaan rotary vane PD flowmeter sebagai alat ukur aliran fluida terutama di dunia migas dan kimia, maka setiap orang yang berkecimpung dalam dunia instrumentasi sudah seharusnya menguasai jenis field instrument yang satu ini.PD flowmeter termasuk dalam kategori flowmeter yang bekerja menggunakan prinsip operasi volumetric flow. Instrumen ini mengukur volume atau flow rate gerakan fluida dengan membagi suatu fluida ke dalam chamber yang tetap dengan volume yang telah diketahui. Cara kerja instrumen ini dapat dianalogikan seperti ketika mengisi air dari keran menggunakan ember sampai penuh lalu cepat-cepat menggantinya dengan ember yang lain dan volume air dapat diketahui dengan menjumlahkan volume air pada ember-ember tersebut. Suhu merupakan salah satu variabel yang mempengaruhi proses pengukuran flow rate baik untuk fluida gas maupun cair. Sebagai contoh, bensin dengan suhu mula-mula 15°C akan berubah volumenya jika kemudian disimpan pada suhu 30°C karena pengaruh perubahan suhu tersebut mengakibatkan pemuaian volume pada bensin. Demikian juga ketika bensin tersebut disimpan pada suhu di bawah suhu 15°C, maka akan terjadi perubahan volume yang diakibatkan oleh proses penyusutan. Guna mengantisipasi perselisihan yang diakibatkan oleh hal tersebut maka dalam setiap transaksi selalu disertakan
1
2
spesifikasi fluida termasuk di antaranya adalah suhu ketika dilakukan transaksi. Oleh karena itu, diperlukan penelitian yang komprehensif mengenai langkahlangkah mekanisme akuisisi dan kalkulasi data dari rotary vane PD flowmeter dengan menyertakan kompensasi dari variable suhu. 1.2 Rumusan Masalah Bagaimana merancang suatu purwarupa mekanisme akuisisi data rotary vane PD flowmeter dengan kompensasi suhu? 1.3 Batasan Masalah Batasan-batasan masalah pada penelitian ini meliputi suhu standar, spesifikasi model acuan, simulasi aliran, dan sistem pengendalian elemen pemanas sebagai variasi suhu lingkungan. Suhu standar yang banyak digunakan di Amerika (US) adalah 60°F. Satuan internasional (SI) yang paling mendekati nilai suhu tersebut dan paling umum digunakan sebagai acuan adalah 15°C. Oleh karena itu, dalam penelitian ini suhu standar yang digunakan adalah menggunakan satuan internasional yakni 15°C. Spesifikasi rotary vane PD flowmeter yang dijadikan acuan model adalah Smith Meter Rotary Vane PD Meter 2” dari FMC Technologies. Instrumen tersebut dipilih sebagai acuan model karena referensi yang tersedia cukup memadahi jika dibandingkan dengan instrumen dari tipe maupun produsen yang lain. Spesifikasi instrumen yang diperlukan dalam penelitian ini utamanya adalah kecepatan aliran maksimum dan banyaknya fluida yang terukur setiap 1 (satu) putaran penuh dari instrumen tersebut. Penelitian ini difokuskan pada bagian mekanisme akuisisi data purwarupa instrumen hingga program tampilan antar muka. Aliran fluida disimulasikan menggunakan motor DC yang menggerakkan shaft pada purwarupa rotary vane PD flowmeter. Variabel kompensasi kalkulasi data untuk purwarupa instrumen ini dirancang berdasarkan hasil pengukuran suhu. Suhu fluida yang dipengaruhi oleh suhu lingkungan dalam penelitian ini divariasikan dengan menggunakan elemen pemanas yang dikendalikan. Pengendalian pemanas sebagai simulasi perubahan suhu lingkungan menggunakan kontrol on-off sederhana.
3
1.4 Tujuan Tujuan penelitian ini adalah untuk membuat purwarupa mekanisme akuisisi data rotary vane PD flowmeter dengan turut menyertakan suhu sebagai variabel kompensasi pengukuran. Sistem tersebut dibagi menjadi 2 (dua) bagian utama yakni bagian simulasi untuk memperagakan aliran fluida dan perubahan suhu lingkungan serta bagian instrumen yang berfungsi untuk mengambil data dari aliran fluida baik kecepatan alir, volume, maupun suhu yang akan digunakan sebagai variabel kompensasi. Selain itu, sistem ini juga dilengkapi dengan program antar muka sebagai tampilan untuk memantau data volume aliran fluida yang diukur. 1.5 Metodologi Penelitian Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut: 1. Studi pustaka dan referensi, dengan tujuan untuk mengetahui penelitianpenelitian yang terkait dan telah dilakukan sebelumnya. Pustaka terutama terkait
suhu standar dalam perhitungan kompensasi volume fluida,
pengendalian elemen pemanas, dan spesifikasi Rotary Vane PD flowmeter. 2. Konsultasi, dengan tujuan mendapatkan informasi langsung dari sumber terkait. Konsultasi terutama dilakukan dengan dosen pembimbing dan ahli flow measurement Chevron Indonesia Company. 3. Membuat perancangan sistem yang terdiri dari tiga bagian, yaitu: a. Perancangan purwarupa rotary vane PD flowmeter Pembuatan purwarupa rotary vane PD flowmeter menggunakan motor DC sebagai penggerak chamber untuk mensimulasikan aliran fluida b. Perangkat keras (hardware) Pemembuatan rangkaian skematik dan PCB (Printed Circuit Board) sebagai pendukung sistem ini kemudian memasang komponen-komponen elektronika yang diperlukan. c. Perangkat lunak (software) Pembuatan program yang akan ditanam di dalam modul mikrokontroler Arduino UNO dengan menggunakan bahasa pemrograman C beserta
4
program antar muka menggunakan Visual Basic untuk menampilkan data flow rate, volume, beserta hasil perhitungan kompensasi berdasarkan suhu. Program antar muka juga digunakan untuk memasukkan nilai koefisien muai dari fluida yang sesuai. 4. Pengujian rancangan sistem yang telah dibuat dan pengumpulan data serta melakukan perbaikan yang diperlukan pada sistem. 5. Pembahasan terkait kinerja purwarupa yang telah dibuat serta penyusunan kesimpulan akhir berdasarkan hasil analisis yang diperoleh. 1.6 Sistematika Penulisan Secara garis besar laporan skripsi ini terdiri dari tujuh bab yaitu: 1. Bab I Pendahuluan Bab ini berisi uraian mengenai latar belakang masalah yang menjadi dasar dalam penelitian ini, tujuan penelitian,
rumusan masalah pada penelitian, batasan masalah,
metode penelitian
yang dilakukan serta sistematika
penulisan laporan penelitian. 2. Bab II Tinjauan Pustaka Bab ini memberikan paparan tentang hasil penelitian-penelitian terdahulu yang menjadi acuan dilakukannya pengembangan dan inovasi pada penelitian ini. 3. Bab III Landasan Teori Bab ini berisi penjelasan mengenai landasan teori di dalam penelitian ini meliputi: positive displacement flowmeter, sistem kendali, konsep Pulse Width Modulation (PWM), encoder optis, dan koefisien muai. 4. Bab IV Analisis dan Perancangan Sistem Bab ini berisikan tentang penjelasan rancangan dari sistem yang akan dibuat pada penelitian ini, baik perangkat keras (hardware) maupun perangkat lunak (software). 5. Bab V Implementasi Bab ini membahas tentang implementasi ke dalam penelitian ini dari rancangan yang ada di dalam bab Analisis dan Perancangan Sistem.
5
6.
Bab VI Hasil Penelitian dan Pembahasan Bab ini membahas mengenai hasil pengujian sistem yang dilakukan meliputi perangkat keras dan perangkat lunak. Dengan hasil pengujian, dilakukan pembahasan dan analisis per bagian dari sistem.
7. Bab VII Kesimpulan dan Saran Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran-saran sehingga sistem ini dapat dikembangkan lebih lanjut.