BAB III METODE PENGUJIAN - lontar.ui.ac.id Alat ini digunakan untuk menghitung jumlah partikel yang ada di ... ingin digunakan untuk memasukan asap rokok maka pada suction alat ini

BAB III

METODE PENGUJIAN

3.1 Penelitan

Untuk mencapai tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini maka

dilakukan pengujian untuk mengukur kadar asap yang dapat disepositkan

menggunakan alat ini. Percobaan yang dilakukan adalah mengukur kadar asap

yang keluar dari ujung test section dengan perbedaan temperatur antara plat

panas dan plat dingin yang berbeda-beda. Perbedaan temperatur antara plat

panas dan plat dingin yang diuji yaitu 0°, 10°, 20°, 30° ,40° ,50° ,dan 60°,

percobaan hanya dilakukan sampai ∆T 60° hal ini dikarenakan keterbatasan alat

Untuk mencapai ∆T 60° maka suhu yang harus dicapai pada plat panas adalah

90°. Apabila suhu tersebut ditingkatkan lagi dikhawatirkan akan merusak alat.

3.2 Metode pengukuran kadar asap

Dalam penelitian ini ada beberapa metode pengukuran asap yang telah

dilakukan. Metode-metode tersebut adalah :

3.2.1 Air sampling dengan menggunakan filter paper

Metode ini dilakukan dengan cara melewatkan udara yang ingin di uji

ke filter paper yang mempunyai porositas tertentu. Namun sebelumnya filter

yang masih baru ditimbang terlebih dahulu menggunakan timbangan yang

mempunyai ketelitian cukup tinggi. Dan setelah pengambilan sampling udara,

filter tersebut ditimbang kembali untuk mendapatkan berat partikel yang

tertangkap oleh filter tersebut. Namun kendala ketika memakai alat ini

dikarenakan prosesnya yang cukup lama. Dan untuk mendapatkan suplai asap

rokok terus-menerus secara konstan juga merupakan hal yang sulit. Unttuk

mendapatkan kondisi yang sama dari beberapa percobaan juga sulit dikarenakan

suplai asap rokok untuk setiap percobaan pasti ada perbedaan.

27 Universitas Indonesia

Karakterisasi thermal precipitator..., Abidzar Ramadhana, FT UI, 2008

28

Gambar 3.1 Filter Paper

3.2.2 Aerosol Particle Counter

Alat ini digunakan untuk menghitung jumlah partikel yang ada di

suatu sampel udara berdasarkan diameter partikelnya. Jadi hasil dari pengujian

manggunakan alat ini adalah misalnya untuk diameter partikel 0.5 μm dalam

suatu ruangan berjumlah 100.000 partikel. Alat yang digunakan dalam

pengujian ini adalah Handheld Particle Counter merk Kanomax model 3887

Namun ketika dilakukan pengujian terhadap penelitian ini didapatkan bahwa

alat tersebut tidak mampu untuk mengukur sampel udara yang keluar dari alat

ini. Dari hasil analisa didapatkan bahwa alat tersebut di desain untuk

pengukuran udara yang bersih. Alat ini biasa digunakan untuk mengukur

kualitas udara pada cleanroom. Sedangkan untuk mendapatkan kondisi awal

diperlukan pengukuran untuk asap rokok yang cukup pekat.

Universitas Indonesia


29

Gambar 3.2 Handheld Particle Counter merk Kanomax model 3887

3.2.3 CO2 meter NDIR

Dari hasil percobaan menggunakan CO2 meter didapatkan kadar CO2

yang ada di dalam suatu ruangan berupa ppm. Alat yang di coba dalam

penelitian kali in adalah TES 1370 NDIR CO2 meter Namun ketika di

aplikasikan untuk pengujian alat thermal precipitator ini tidak bisa

mendapatkan hasil pengujian yang diinginkan karena belum tentu di dalam asap

roko yang pekat terdapat kadar CO2 yang banyak pula.

Gambar 3.3 TES 1370 NDIR CO2 meter



30

3.2.4 Gas Sensor

metode merupakan metode yang paling cocok untuk diaplikasikan

dalam pengukuran kadar asap rokok. Gas sensor merupakan suatu alat yang bisa

diaplikasikan untuk mengukur kadar asap. Karena alat ini mempunyai

sensitivitas yang cukup tinggi apabila terdapat kandungan asap di udara. Sensor

yang digunakan yaitu Figaro TGS 2600 sensor ini di desain untuk mendeteksi

indoor air pollutant seperti polusi dari asap rokok. Sensor ini memiliki Sensor

ini akan memiliki hambatan yang berubah-ubah sesuai dengan kadar gas yang

di deteksinya. Semakin tinggi kadar gas maka hambatan yang ada di dalam

sensor tersebut akan menurun.

Untuk mendapatkan data mengenai kadar dari udara yang di deteksi

menggunakan sensor ini maka dibutuhkan microcontroller sebagai penyalur

daya dan juga penerima signal dari sensor. Microcontroller menerima signal

berupa voltase dari sensor. Voltase di proses di dalam alat ini dan ditampilkan

di LCD dalam bentuk Rgas/Rudara.

Untuk mendapatkan nilai kadar asap dalam ppm. Nilai Rgas/Rudara

tadi dijadikan acuan untuk mencari nilai ppmnya di dalam grafik.



31

gambar 3.4 grafik Rs/Ro vs gas concentration

(sumber : TGS 2600 data sheet)

dari grafik dapat dilihat bahwa semakin kecil hambatan pada sensor

maka itu menunjukan bahwa kadar asap yang ada di udara juga semakin tinggi.

3.2.4.1 Skema pemasangan sensor pada alat

Dalam penelitian ini perlu dilakukan pengukuran kadar asap sebelum

dan sesudah test section. Oleh karena itu sensor diletakan pada box penampung

asap untuk mendapatkan kadar asap yang sama dari setiap percobaan. Sebuah

sensor lagi diletakan di ujung test section untuk mengukur perbedaan kadar asap

di setiap percobaan. Pengujian dilakukan untuk mengetahui perbedaan kadar

asap yang keluar dari ujung test section dalam kondisi perbedaan temperatur

anatara dua plat sejajar berbeda-beda. Berikut merupakan skema pemasangan

sensor pada peralatan thermal precipitator ini.



32

Gambar 3.5 skema pemasangan sensor pada alat

Keterangan untuk gambar 3.2 :

1. Box penampung

2. Inlet

3. Outlet

4. Test section

5. Sensor TGS 2600

6. Microcontroller

7. LCD

Pemasangan sensor pada ujung test section ditempatkan pada sebuah

kotak acrylic agar hasil pengukuran tidak terlalu terpangaruh oleh udara sekitar.

Sehingga data tersebut juga lebih akurat. Pada ujung test section juga diberi fan

hal ini dimaksudkan agar asap yang keluar dari ujung test section tidak

terakumulasi pada box acrylic tersebut.



33

gambar 3.6 pemasangan sensor pada bagian outlet

3.3 Peralatan Uji

Agar alat thermal precipitator ini dapat bekerja dengan baik maka

keseluruhan bagian dari sistem-sistem yang ada harus bekerja dengan baik. Alat

ini terditi dari 4 sistem utama yaitu :

1. sistem input

2. sistem proses

3. sistem pendingin

4. sistem untuk pengambilan data

3.3.1 Sistem input

Sistem berfungsi untuk mengahasilkan asap dan menampungnya

sebelum dilakukan pengujian. Sistem ini juga berfungsi untuk mengalirkan asap

yang telah ditampung sehingga bisa melewati test section sistem ini terdiri dari

beberapa komponen yaitu :



34

1. Box Penampung Asap

Box ini berukuran 15 x 15 x 15 cm, dengan menggunakan bahan dari

acrylic yang diharapkan dapat terlihat kondisi asap di dalam box ini dan tidak

terdapat suatu kebocoran sekecil apapun Terdapat dua buah lubang pada box ini

yaitu lubang inlet dan outlet dimana keduanya telah dilengkapi dengan katup.

2. Smoke Generator

Alat ini mempunyai dua fungsi yaitu untuk menghisap rokok dan

memasukan asapnya ke dalam box penampung. Dan juga untuk memasukan

udara segar kedalam box ketika sedang dilakukan pengujian. Alat ini

merupakan modifikasi dari alat pembuat gelembung pada aquarium. Apabila

ingin digunakan untuk memasukan asap rokok maka pada suction alat ini

dipasang rokok sehingga rohong ddihisap menggunakan alat ini dan asapnya

ditiupkan ke box penampung. Apabila ingin digunakan untuk memasukan udara

segar maka rokok dilepas sehingga yang dihisap oleh alat ini hanya udara

sekitar.

3. Smoke / partikel

Smoke yang diambil adalah asap rokok yang dimasukkan melalui inlet.

Asap rokok ini diharapkan bisa terkumpul di box penampung sebelum

digunakan untuk percobaan. Setelah terkumpul dan dipastikan tidak ada

kebocoran maka selanjutnya box tersebut ditiupkan udara segar oleh smoke

generator sehingga asap bisa mengalir melewati test section dengan kecepatan

tertentu.

3.2.2 Sistem Proses

Pada bagian inilah efek dari gaya thermophoretic bekerja. System ini

terdiri dari beberapa komponen yaitu :



35

1. Pelat Stainless

Pelat ini digunakan untuk kerangka / dinding media uji coba. Dipilih

bahan ini karena mampu menghantarkan panas cukup baik dengan harga yang

relatif murah dan mudah untuk dibentuk.

2. Heater

Heater yang dipilih dalam pembuatan media ini adalah heater pelat,

karena distribusi panasnya paling baik dan merata untuk permukaan pelat yang

rata. Pada pengujian ini untuk mendapatkan perbedaan temperatur yang

diinginkan maka heater inilah yang di ubah-ubah temperaturnya. Pengaturan

temperatur pada heater dapat dilakukan dengan cara merubah- ubah voltase

pada voltage regulator. Berikut merupakan grafik hubungan antara voltase dan

temperatur heater.

Pengukuran Temperatur Heater

0.0020.0040.0060.0080.00

100.00120.00140.00160.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Voltase X 10 (V)

Tem

pera

tur (

ºC)

gambar 3.7 hubungan antara voltase dan temperature pada heater

3.2.3 Sistem Pendingin

Sistem ini berfungsi untuk mejaga bagian plat dingin agar pada suhu

yang konstan. Hal ini dikarenakan jarak antara plat panas dan plat dingin yang

sangat dekat sehingga panas dari plat panas pasti akan merambat ke plat dingin.



36

Sistem ini menggunakan air sebagai media pendinginnya. Bagian-bagian pada

system ini yaitu:

1. Box Penampung Air

Box ini berukuran 18 x 18 x 20 cm, dengan menggunakan bahan dari

acrylic. Fungsinya untuk menampung air yang digunakan untuk pendinginan

test section

2. Alat Penukar Panas

Alat ini berbentuk kotak dengan ukuran 25 x 7.5 x 2.5 dan memiliki

bagian inlet dan outlet. Jenis pendinginan yang dilakukan disini adalah konveksi

paksa. Air di box penampung dipompakan ke bagian inlet. Air akan kontak

langsung dengan plat dingin dan akan keluar melalui outlet dan kembali ke box

penampung air.

3. Pompa

Pompa ini berfungsi untuk mengalirkan air yang ada di box

penampung ke alat penukar pans.

3.2.4 Sistem Pengambilan Data

Sistem ini berfungsi untuk mengukur kadar asap rokok yang ada pada

box penampung dan juga untuk mengukur kadar asap yang keluar di ujung test

section.

1. Sensor gas

Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi kadar asap rokok yang ada di

udara dimana hambatan di dalam sensor akan berubah-ubah sesuai kadar asap

rokok yang ada.

2. Microcontroller

Microcontroller berfungsi untuk menerima sinyal yang diberikan oleh

sensor lalu memproses dan menampilkan hasilnya di LCD.



37

3.3 Spesifikasi alat

Untuk memperjelas mengenai peralatan yang dipakai, berikut

merupakan spesifikasi dari alat-alat yang digunakan.

3.3.1 Acrylic Box (penampung asap)

o Dimension = 150 x 150 x 150 mm

o Volume = 2197 cm³

o Thickness = 10 mm

o Specification = 1 outlet + 1 inlet.

3.3.2 Acrylic Box (penampung air)


o Volume = 4896 cm³

o Thickness = 10 mm

3.3.3 Acrylic Box (penukar panas)


o Thickness = 3 mm

o Specification = 1 outlet + 1 inlet.

3.3.3 Smoke Generator

o Merk = aquila

3.3.4 Pompa

o Merk = mercury

o Type = Submersible Pump

o Power = 10 W

o Flow rate = 700 liter/jam

o Head = 0,9 meter

3.3.5 Voltage Regulator

o Merk = OKI

o Model = TDGC-2000

o Input = 220VAC 50/60 Hz



38

o Output = 0~250 V

o Capacity = 2000VA

3.3.6 Heater

o Type = Plate Heater

o Size = 60 x 60 x 15 mm

o Input = 24 VAC 2000A

o Temperature = max ±300°C

3.3.7 Test Section

o Overall Dimension = 1000 x 130 x 90 mm

o Material = Stainless Steel Plate 1.2mm thickness

o Gap between plate = 5 mm

o Volume test section = 250 cm³

3.3.8 Non-contact Thermometer

o Merk = Raytek MiniTemp

o Model = MT4

o Measurement Method = Infrared

o Temp. Range = -18~275°C

3.3.9 Gas sensor

o Merk = figaro

o Model = TGS 2600

o Detection Range = 0 ~ 30 ppm of H2

o Voltage = 5.0 ± 0.2 V DC/AC

o Sensor Resistsnce = 10k ~ 90kΩ in air



39

3.4 BOUNDARY CONDITION

Sebelum memulai penelitian, menentukan sifat fisik dari fluida udara.

Pada tabel 3.2 dijelaskan mengenai sifat fisik udara sebagai fluida, maksudnya

adalah udara pada suhu 27OC (300 K) dan ketinggian di atas permukaan laut.

Tabel 3.2 Sifat fisik udara untuk simulasi No Parameter Simbol Nilai Satuan

1 Massa jenis ρ 1.183 Kg/m3

2 Suhu udara T 300 K

3 Viskositas μ 1.853e-05 N.s/m2

4 Konduktivitas Thermal k 0.02614 W/m.K

5 Koefisien Tekanan Cp 1003 J/kg.K

Sumber : Essential Eng Information & Data, Mc Graw-Hill, 1991

3.4.1 Partikel Smoke

Penentuan partikel dilihat dari kehidupan sehari-hari yang paling

mendekati dan mudah untuk didapatkan. Dalam penelitian ini menggunakan

partikel smoke (tobacco smoke), karena partikel jenis aerosol ini cukup

banyak dan mudah untuk didapatkan. Adapun spesifikasi dari partikel uji

sebagai berikut :

Tabel 3.3 spesifikasi partikel uji

No Parameter Nilai Satuan

1 Jenis Aerosol Smoke

2 Nama Aerosol Tobacco Smoke

3 Diameter partikel 0,01 ~ 1 μm

4 Density 1,1 g/cm3

5 Molecular mass 162,23 g/mol

6 Boiling point 247 oC



40

3.4.2 Volume Smoke

Dalam penelitian ini digunakan smoke dengan volume full pada box

penampung. Untuk menjaga kestabilan volume smoke dalam setiap

percobaan. Maka dilakukan pengukuran untuk mengetehui kadar asap di

dalam box penampung. Proses memasukan smoke ke dalam box

menggunakan smoke generator. Untuk mengalirkan smoke juga menggunakan

alat yang sama namun rokok dilepas dari bagian suction alat.

3.5 SETTING ALAT THERMAL PRECIPITATOR

Sebelum pengambilan data perlu dipersiapkan beberapa hal sehingga

dalam proses pengambilan data bisa akurat.

3.5.1 Pemasangan / assembly unit

Proses ini merupakan awal dari pembuatan alat thermal precipitator.

Sistem input, sistem pendingin yang sudah jadi dipasangkan pada rangka,

demikian juga dengan test section dan heater merupakan satu kesatuan dalam

suatu rangkaian.

3.5.2 Pemasangan perlengkapan

Perlengkapan yang harus dipasang pada thermal precipitator antara lain :

a. Smoke generator

b. Pompa air

c. Gas sensor

d. Voltage Regulator dan Heater

e. Voltage Adaptor dan Fan

f. Thermometer control

Setelah semua bagian terpasang dengan baik, maka perlu dilakukan

pengecekan ulang untuk memastikan semua sambungan ataupun perlengkapan

elektronik terhubung dengan baik. Langkah-langkah pengujian meliputi :



41

1. Menyalakan sumber listrik dan memastikan semua bisa berfungsi dengan

baik.

2. Nyalakan pompa air untuk mendinginkan test section.

3. Setting temperatur heater dengan mengatur tegangan pada voltage

regulator. Atur berapa temperatur yang diinginkan dengan memutar tuas,

terdapat beberapa nilai voltage yang diawali dari 25 ~ 250 dan nilai tiap

skala adalah 5 volt. Pengaturan temperatur dilakukan secara bertahap

dengan memutar tiap 10 skala sampai didapatkan temperatur yang

diinginkan. Kenaikan temperatur ini dilakukan bertahap agar material

pelat maupun kaca yang berada di sampingnya tidak mendapatkan

perubahan temperatur secara mendadak, dikhawatirkan bisa menyebabkan

kaca pecah. Perbedaan temperatur antara pelat atas dan pelat bawah yang

diinginkan adalah sebesar 0o, 10o, 20o, 30o, 40o, 50o,, 60o

4. Masukkan asap rokok (smoke) melalui inlet valve pada box penampung,

dengan cara menyalakan rokok dan memasangnya pada bagian suction

smoke generator. pastikan outlet valve terbuka. Karena apabila valve

outlet tertutup maka akan kesulitan ketika memasukkan asap rokok. Hal

ini disebabkan box penampung tertutup rapat sehingga tidak ada udara

yang keluar sebagai kompensasi dari asap rokok yang dimasukkan.

Masukan asap sampai didapatkan kadar yang ditentukan, ukur

menggunakan gas sensor Dalam pengambilan data, dibutuhkan kondisi

volume box penampung terisi penuh oleh asap.

5. Letakan gas sensor pada ujung test section. Smoke generator tetap

dinyalakan namun rokok dilepas dari bagian suctionya. Sehingga yang

ditiupkan ke dalam box penampung asap hanya udara segar. Mulai

lakukan pencatatan terhadap kadar gas yang keluar pada bagian outlet test

section. Pencatatan dilakukan setiap 30 detik dan dilakukan sampai udara

yang keluar dari test section benar-benar bersih.



42

3.6 TEKNIK PENGUJIAN

Pengujian dilakukan secara bertahap. Diawali dengan pengambilan

data pada kondisi tidak ada perbedaan panas antara dua plat (ΔT=0). Dan

dilanjutkan dengan ΔT=10, ΔT=20, ΔT=30, ΔT=40, ΔT=50, ΔT=60 Untuk

setiap gradien temperatur diambil datanya untuk mengetahui waktu yang

dibutuhkan sampai udara yang keluar dari test section benar-benar bersih.

Format pengambilan data adalah sebagai berikut :

Tabel 3.4 format pengambilan data

Menit Second Rgas/Rair ppm 30 1 60 90 2 120 150 3 180 210 4 240 270 5 300 330 6 360



BAB III METODE PENGUJIAN - lontar.ui.ac.id Alat ini digunakan untuk menghitung jumlah partikel yang ada di ... ingin digunakan untuk memasukan asap rokok maka pada suction alat ini

Documents