dibuat dengan teliti untuk memastikan bahwa debu beserta air hujan yang tertangkap dapat dialirkan seluruhnya melalui sistem filtrasi.
Filter Stabilisation Chamber berfungsi untuk menciptakan suatu kondisi yang sama pada filter sehingga diperoleh berat filter yang relatif sama sebelum
dan sesudah aplikasi di lapangan. Kondisi yang diharapkan yaitu dengan menciptakan suhu yang stabil dalam ruang stabilisation chamber. Untuk
memenuhi kebutuhan suhu tersebut digunakan heater sebagai sumber panas yang dikontrol dengan suatu unit pengontrolan suhu.
Sistem penopang dustfall canister berfungsi sebagai pemegang dustfall canister pada saat pengukuran di lapangan. Selain berfungsi sebagai penopang
canister, juga berfungsi sebagai sarana untuk mengalirkan air hujan yang telah tersaring pada canister.
4.3. Rancangan Struktural
Dalam perancangan, pemilihan bentuk, dimensi, dan bahan yang digunakan merupakan hal yang sangat penting karena berdampak langsung pada kinerja alat
atau mesin yang dirancang. Secara umum alat ukur debu jatu terdiri dari empat bagian utama, yaitu: rumah filter, canister, stabilisation chamber dan struktur
penopang dustfall canister. 1. Rumah Filter
Rumah filter berbentuk lingkaran yang terbuat dari water mur 1 inchi dengan tempat filter berdiameter 2 inchi. Rumah filter merupakan tempat untuk
meletakkan filter. Susunan dari filter yang digunakan yaitu kasa aluminium, filter dan pengaman filter yang terbuat dari plastik. Penyusunan filter dalam
rumah filter perlu dilakukan untuk menghindari terjadinya kerusakan filter pada saat pengujian di lapangan. Bahan yang dibutuhkan untuk membuat
rumah filter tersebut adalah: a. Water mur ukuran 1 inchi
b. Kasa aluminium c. Plastik pengaman filter
d. Ring karet.
diinginkan. Dengan kata lain, istilah ‘loop tertutup’ berarti menggunakan aksi umpan balik untuk memperkecil kesalahan sistem Ogata, 1970. Pemilihan
sistem kontrol suhu berbasis PID ini didasarkan pada kemampuan kerja kontrol yang lebih stabil sehingga sensitifitas atau kecepatan responnya menjadi lebih
besar. Bahan yang dibutuhkan dalam perancangan filter stabilisation chamber ini adalah:
a. Thermocontroller [Autonic Tipe TZN4S – 14R] b. Thermocouple tipe K Sensor Suhu
c. Ruang Chamber [akrilik 5 mm] dan metal [Panel listrik ukuran 30 cm x 40 cm x 20 cm]
d. Heater Tubular [300 Watt220 Volt] e. Relay [Omron 10A250V Tipe MK2P-I]
f. Box Rangkaian Aluminium ukuran 20 cm x 17 cm x 9 cm g. Papan PCB
h. Terminal Listrik [600V25A; 6 Point] i. Saklar “on – off” [2A220V]
j. Kabel [Kabel cooper 2.5 450750 Volt, Kabel Power 0.75mm
2
] k. Mur dan baut.
Gambar 7 Alur logika rangkaian sistem kontrol suhu pada stabilisation chamber Modifikasi dari Ogata 1970
4. Sistem Penopang Dustfall Canister Desain rangka alat pengukur debu jatuh ini dibuat dengan model kaki
tiga tripod. Hal ini dimaksudkan agar rangka tetap ringan dan kuat menopang beban di atasnya. Rangka ini harus kuat untuk menopang plat pengukur debu
dan bak penampungan air. Model lain yang dapat dibuat yaitu dengan menggunakan bipa paralon 1 inchi. Pipa tersebut berfungsi memegang canister
yang terhubung langsung di bagian atas pipa. Untuk memudahkan aplikasi di
50 100
150 200
250 300
350 400
450
Jan Feb
Mar Apr
Mei Jun
Jul Ags
Sep Okt
Nov Des
Cu rah
H u
ja n
m m
Bulan
200 400
600 800
1000 1200
2 4
6 8
10
V o
lu m
e A
ir m
l
Waktu Jam
Kertas Filter Biasa Kertas Whatman 1
Kertas Whatman 42
200 400
600 800
1000
5 10
15 20
25 30
V o
lu m
e A
ir m
l
Waktu Jam
Kertas Filter Biasa Kertas Whatman 1
Kertas Whatman 42
karena corong plastik yang digunakan tidak tahan terhadap benturan pada saat transportasi di lapangan.
Model kedua yang digunakan terbuat dari bahan polimer yang lebih kuat dan tebal. Canister model yang kedua ini memiliki diameter permukaan 16.5 cm
dengan tinggi 33 cm serta volume 2.2 liter. Untuk mengetahui volume optimal dari corong dalam menampung air hujan maka dilakukan perbandingan antara
curah hujan harian maksimum di suatu daerah dengan volume canister yang dibuat. Curah hujan yang diambil yaitu curah hujan Kota Bogor yang diasumsikan
sebagai curah hujan tertinggi di Indonesia. Curah hujan harian tertinggi yang pernah terjadi berdasarkan data curah hujan Stasiun Klimatologi Dramaga yaitu
24.7 mmhari. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa canister tersebut akan penuh terisi dengan air hujan selama kurang lebih dua setengah hari. Hasil
perhitungan tersebut merupakan hasil perhitungan dengan asumsi bahwa air hujan yang tertampung dalam canister tidak mengalir. Namun, disain canister hasil
rancangan hanya akan melewatkan air hujan yang tertampung dalam canisiter. Jadi untuk pengukuran di lapangan, canister tersebut tidak akan penuh terisi oleh
air hujan. Hasil perhitungan tersebut dianggap dapat mewakili volume optimum dari canister yang telah dibuat. Hasil pengujian juga menunjukkan hasil
pengukuran yang sama dengan corong biasa namun memiliki bentuk yang lebih baik dan struktur yang lebih kuat.
Perkembangan model canister terus dilakukan. Model canister yang kedua, secara teknis sudah dapat digunakan untuk melakukan pengambilan contoh uji
sampling debu jatuh di lapangan. Namun yang menjadi kendala selanjutnya yaitu dimensi dari dustfall canister tersebut. Dustfall canister dengan diameter
permukaan 16.5 cm dan dan tinggi 33 cm dianggap terlalu besar sehingga dalam hal transportasi ke lokasi sampling memerlukan tempat yang cukup besar. Oleh
karena itu dibuat dustfall canister model yang ketiga. Dustfall canister model ketiga tersebut tetap terbuat dari bahan polimer namun dimensinya lebih kecil.
Dimensi dari dustfall canister tersebut yaitu memiliki diameter permukaan 12 cm dengan tinggi 29 cm. Hasil pengujian di lapangan menunjukkan data pengukuran
dustfall dengan menggunakan canister model kedua dan ketiga memberikan hasil pengukuran yang seragam.
0.0 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
1.2
F - 01 F - 02
F - 03
K a
d a
r D
e b
u J
a tu
h To
n k
m
2
b ln
Kode Filter
0.0 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
1.2
F - 04 F - 05
F - 06
K a
d a
r D
e b
u J
a tu
h To
n k
m
2
b ln
Kode Filter
5.3. Disain Filter Stabilisation Chamber
Filter Stabilisation Chamber dirancang sebagai sebuah ruang kecil chamber yang berfungsi untuk menstabilkan kondisi filter yang diaplikasikan
dalam dustfall canister. Filter Stabilisation Chamber untuk pengukuran debu jatuh dirancang menggunakan sistem kontrol loop tertutup closed loop. Sistem
loop tertutup adalah sistem kontrol yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung terhadap pengontrolan. Sistem ini merupakan salah satu jenis
pengontrolan dimana besaran keluaran memberikan efek terhadap besaran keluaran sehingga besaran yang dikontrol dapat dibandingkan dengan besaran
yang diinginkan. Sedangkan sistem kontrol suhu yang digunakan berbasis PID Proportional, Integral, Derivative. Pemilihan sistem kontrol berbasis PID ini
didasarkan pada kemampuan kerja kontrol yang lebih stabil sehingga sensitifitas atau kecepatan responnya menjadi lebih besar. Sensor suhu yang digunakan yaitu
termokopel tipe K. Pemilihan sesnsor tersebut didasarkan pada thermocontroller yang digunakan sudah mendukung pembacaan sensor suhu jenis tersebut.
Termokopel tipe K merupakan sensor suhu elektrik dengan rentang suhu antara -200
O
C - 1350
O
C. Sensor suhu tersebut diletakkan di dalam ruang chamber untuk pembacaan kondisi suhu dalam chamber tersebut.
Disain awal Stabilisation Chamber terbuat dari bahan akrilik acrylic. Pemilihan material akrilik ini didasarkan pada kemudahan dalam membentuk
ruangan dari material tersebut. Sistem pengontrolan suhu dalam ruang pengering filter sudah berlangsung dengan baik. Set point suhu yang digunakan dalam
penelitian ini adalah 35
o
C dan 40
o
C. Set point 35
o
C merupakan suhu beberapa derajat lebih tinggi dibandingkan dengan suhu udara ambien di kota-kota di
Indonesia. Pengamatan kestabilan suhu dalam ruang chamber dilakukan tiap 1 menit selama 1 jam. Respon pengontrolan suhu berlangsung dengan baik. Hal ini
ditunjukkan oleh peningkatan suhu yang berlangsung dengan stabil dimana suhu dalam ruang stabilisasi tersebut tidak jauh melebihi set point suhu rancangan.
Hasil pengujian Stabilisation Chamber yang terbuat dari material akrilik ini memiliki kelemahan. Material ini tidak tahan terhadap suhu mendekati 40
o
C. Selama pengujian berlangsung rak tempat sampel melengkung akibat menerima
panas yang berlebihan. Oleh sebab itu, untuk menghindari resiko terjadinya
30 32
34 36
38 40
42
10 20
30 40
50 60
S u
h u
o
C
Waktu Menit
Set Point : 35 C Set Point : 40 C
debu jatuh yaitu filter jenis Whatman 41 dengan diameter pori 20-25 µm. Kertas filter Whatman 1 dan Whatman 41 memiliki karakteristik yang sama. Kertas
filter tersebut terbuat dari bahan selulose. Filter yang digunakan untuk pengambilan contoh uji debu jatuh ditimbang
dengan menggunakan timbangan dengan ketelitian 0.0001 gram. Suhu yang digunakan dalam pengkondisian filter tersebut yaitu suhu 35
o
C. Penimbangan filter dilakukan setiap satu 1 jam selama enam 6 jam. Hasil penimbangan filter
selama berada dalam ruang stabilisasi sebelum dilakukan pengukuran di lapangan menunjukkan adanya penurunan berat filter. Berat filter menurun secara
signifikan setelah dimasukkan kedalam ruang stabilisasi selama 1 jam pertama. Berat filter setelah 1 jam pertama tidak menunjukkan perubahan yang berarti atau
dengan kata lain, perubahan berat sangat kecil. Hasil penelitian menunjukkan bahwa filter yang digunakan untuk pengukuran debu jatuh di lapangan sebaiknya
dimasukkan terlebih dahulu ke dalam ruang stabilisasi Stabilisation Chamber selama kurang lebih 1 hingga 1.5 jam.
Pengukuran debu jatuh dilakukan di sebuah pekarangan di Kelurahan Margajaya, Kota Bogor, Jawa Barat dengan menempatkan alat penangkap debu
dustfall canister selama tujuh 7 hari di lapangan. Lokasi penempatan alat penangkap debu jatuh di Margajaya tersebut merupakan kawasan pemukiman
penduduk yang relatif jauh dari jalan raya. Setelah 7 hari filter kemudian diambil dan ditimbang guna mengetahui konsentrasi debu jatuh di lokasi tersebut. Filter
yang baru diperoleh di lapangan tidak dapat langsung ditimbang karena kondisinya relatif basah. Hal ini juga untuk menghindari terbangya kembali debu
yang telah tersaring di filter tersebut. Hasil penimbangan setelah dimasukkan ke dalam ruang stabilisasi menunjukkan adanya penurunan berat filter yang
signifikan setelah 2 jam. Dari hasil tersebut diketahui bahwa berat filter sudah relatif stabil setelah dimasukkan kedalam ruang stabilisasi selama 3 jam.
