Laporan Praktek Kerja Lapangan Pt Semen Padang 2018

LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN DI PT SEMEN PADANG

PERANAN LENSA CEMBUNG TERHADAP PANCARAN CAHAYA PADA ALAT DUST EMISI DI INDARUNG V

DESTI LAILA KURNIA 140340003

PROGRAM STUDI FISIKA JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2017

KATA PENGANTAR

Puji syukur berkat rahmat Allah SWT. yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Praktek Keerja Lapangan dipabrik Indarung V PT. Semen Padang dimulai tanggal 17 Juli 2017 sampai 01 September 2017. Laporan ini disusun dengan tujuan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan mata kuliah Praktek Kerja Lapangan Jurusan Fisika Program Studi Fisika, Universitas Negeri Padang tahun 2017. Banyak hal dan pengaalaman baru yang penulis dapatkan selama pelaksanaan Praktek Kerja Lapangan ini, disamping menambah pengetahuan dan wawasan juga menambah pengalaman bekerja pada suatu instansi sebagai wahana adaptasi terhadap kondisi lapangan kerja sebenarnya dikemudian hari. Dalam menyelesaikan laporan ini, penulis banyak mendapat bantuan dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Allah Subhanahu Wata’ala yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya dalam penulisan laporan Praktek kerja Lapangan ini. 2. Kepada kedua orang tua yang selalu mendoakan dan mendukung setiap langkah yang penulis tempuh dalam pendidikan. 3. Bapak Nuralib, ST selaku Kepala Biro Jaminan Kualitas dan Pelayanan Teknis Laboratorium Quality Ansurance PT Semen padang 4. Buk Sisri Handayani,

selaku Kepala Bidang Kualitas Bahan Jaminan Kualitas dan

Pelayanan Teknis Laboratorium Quality Ansurance PT Semen padang 5. Bapak Darwas, selaku Kepala Urusan Lab Bahan Penunjang Jaminan Kualitas dan Pelayanan Teknis Laboratorium Quality Ansurance PT Semen padang 6. Bapak Sadri Hedusman, A.Md.T selaku Pembimbing Lapangan di Jaminan Kualitas dan Pelayanan Teknis Laboratorium Quality Ansurance 7. Seluruh Karyawan Jaminan Kualitas dan Pelayanan Teknis Laboratorium Quality Ansurance PT Semen padang, khususnya area Lab Bahan Penunjang Jaminan Kualitas dan Pelayanan Teknis bang Derry, bang Riski serta karyawan yang tidak dapat i

disebutkan namanya satu persatu, terima kasih banyak karena telah menerima penulis di kantor PLI Indarung V khususnya Automasi serta meluangkan waktunya untuk membimbing dan berbagi ilmunya kepada penulis. 8. Teman teman seperjuangan Kerja Praktek di PT. Semen Padang (Vitria, Nila, dan Ilfan). Semoga setiap pengalaman dan ilmu yang kita dapatkan dapat bermanfaat di masa depan. 9. Seluruh pihak yang membantu dalam pelaksanaan kerja praktek di PT. Semen Padang dan menyelesaikan laporan kerja praktek di Automasi Pemeliharaan Listrik dan Instrumen Indarung V PT. Semen Padang.

Penulis menyadari bahwa Laporan Praktek Kerja Lapangan ini bukanlah tanpa kelemahan, untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar laporan ini lebih baik di masa depan. Akhir kata, semoga para pembaca laporan praktek kerja lapangan ini bermanfaat bagi pembacanya. Padang, Agustus 2017

Penulis

ii

DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR…………………………………………………………….……………..i DAFTAR ISI…………………………………………………………………………………….iii DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………………………iv DAFTAR TABEL……………………………………………………………………………….v BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang……………………………………………………………..………………….1 1.2 Tujuan…………………………………………………………………………………………3 1.3 Waktu dan Tempat Pelaksanaan………………………………………………………………4 1.4 Batasan Masalah…………………………………………………………………..…………..4 1.5 Metodologi Penulisan…………………………………………………………………..……..4 1.6 Sistematika Penulisan……………………………………………………………….…….…..5 BAB II TINJAUAN PERUSAHAAN 2.1 Sejarah Singkat PT. Semen Padang………………………………………………..………….7 2.2 Visi dan Misi Perusahaan………………………………………………………………..…….9 2.3 Struktur Organisasi PT. Semen Padang………………………………………………..…….10 2.4 Produksi PT. Semen Padang………………………………..…………………..……………13 2.5 Jenis Semen…………………………………………………………………………………..23 BAB III SISTEM KELISTRIKKAN PT. SEMEN PADANG 3.1 Sistem Kelistrikakan PT. Semen Padang…………………………………………………….29 3.2 Sistem Instrumentasi PT. semen Padang…………………………………………………….38

iii

BAB IV PERANAN LENSA CEMBUNG TERHADAP PANCARAN CAHAYA PADA ALAT DUST EMISI DI INDARUNG V 4.1 Dust Emisi Menggunakan Durag D-R 290……………..…………………………………...40 4.2 Penyelarasan Transceiver Dengan Receiver…..……………………………………………..52 4.3 Super Wide Band Diode…………..…………………………………………………………58 4.4 Cahaya…………………………………………………………………………………….....57 4.5 Sensor Photoelement…………………………………………………………………….…..66 4.6 Optik………………………………………………………………………………...……….67 4.7 Lensa Cembung………………………...……………………………………………………70 4.8 Prinsip Pengukuran Transmisi Dan Opacity………………………………………………...80 4.9 Prinsip Pengukuran Kepadatan (Density)………………………………………………..….82 4.10 Peran Lensa Cembung pada Alat……………………………………………..……………88

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan…………………...……………………………………………………………...91 5.2 Saran…………………………………………………………………………………………92 DFTAR PUSTAKA……………………………………………………………………………93 LAMPIRAN

iv

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Proses Basah……………………………….…………..……………………………….…..13 Gambar 2.2 Proses Kering…………………………………….…………………………………….…..14 Gambar 2.3 : Penambangan batu silica……………………………………………………………..….16 Gambar 2.4 : Produksi Raw Mill………………………………………………………….…………..…18 Gambar 2.5 : Pembakaran Pada Kiln………………………………………………………….…….…20 Gambar 2.6 : Semen Mill…………………………………………………………………..………….….21 Gambar 2.7 : Proses Pengepackan Semen……………………………………………………….…….22 Gambar 2.8 : Diagram Proses Pembuatan Semen………………………………………….….……..23 Gambar 3.1.Skema Energi Listrik PT. Semen Padang…………………………………………….….30 Gambar 3.2.Skema Energi Listrik Pembangkit Sendiri PT. Semen Padang……………...……….33

Gambar 4.1 : Transceiver dan Reflektor DURAG D-R 290 di Indarung V……………………….41 Gambar 4.2 : Bagian-bagian dari Komponen Sistem DURAG D-R 290……………………...……41 Gambar 4.3 : Display Stack yang terukur pada parameter sistem……………….…………………42 Gambar 4.4 : Tempat letaknya Transceiver dari bagian luar………...……………………………..43 Gambar 4.5 : Transceiver bagian dalam………………………………………………….……………44 Gambar 4.6 : Cermin pada reflector…………………………………………………………………….45 Gambar 4.7 : Purge Air Unit……………………………………………………………………………..46 Gambar 4.8 : Optics Diagram D-R 290…………………………………………………..…………….48

v

Gambar 4.9 : Keselarasan transceiver terhadap reflector……….…………………………………..52 Gambar 4.10 : Prinsip pemancaran cahaya ……………………………………………….………….52 Gambar 4.11 : Superlumenanscens LED……………………………………………………………….54 Gambar 4.12 : Cahaya yang terlihat dari celah Transceiver………………………………………..59 Gambar 4.13 : Photoelement pada DURAG D-R 290…………………………………………..……66 Gambar 4.14 : Pembiasan pada lensa cembung tebal dan lensa cembung tipis………………….69 Gambar 4.15 : Berkas cahaya yang dibiaskan mengumpul di satu titik……………………………70 Gambar 4.16 : Jarak benda lebih besar 2F2………………………………...…………………………71 Gambar 4.17 : Benda diletakkan diantara 2F2 dan F2……………….……………………………….71 Gambar 4.18 : Benda diletakkan dititik F2……………………………………………………………..72 Gambar 4.19 : Benda diletakkan diantara F2 objek dan pusat lensa……………………………….73 Gambar 4.20 : Lensa cembung ganda, cembung datar, dan cembung cekung…………………….74 Gambar 4.21 : Pemantulan cahaya terhadap lensa cembung…………………………………….…77 Gambar 4.22 : Grafik hubungan transmisi dan density………………………………………………80

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 : List KebutuhanListrik PT. Semen Padang………………………………………………………………………….….29

Tabel 4.1 : Panjang gelombang, Frekuensi, dan Tingkat Energi Foton untuk warna pada Spektrum cahaya tampak……………………………………………………………………..58 Tabel 4.2 : Indeks bias pada medium yang berbeda……………………..……………………………67 Tabel 4.3: Nilai Opacity dan Density di Indarung V pada Bulan Juni………….…………….……80 Tabel 4.4 : Nilai cahaya transmisi yang kembali dan koefisien medium dari nilai opacity dan density……………………………………………...…………………………………………88

vii

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Praktek Kerja Lapangan (PKL) adalah salah satu mata kuliah yang terdapat

pada program studi Fisika Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Padang (FMIPA UNP). Melalui mata kuliah ini diharapkan mahasiswa dapat mengembangkan kemampuan, etos kerja serta terlatih untuk menghadapi masalah yang terdapat dilapangan baik itu masalah dibidang ilmu pengetahuan yang dimiliki maupun masalah dibidang pekerjaan. PKL dilakukan pada instansi-instansi atau perusahaan yang berbadan hukum resmi, yang telah direkomendasikan oleh Ketua Jurusan Fisika dan dekan FMIPA. Instansi atau perusahaan yang dipilih harus sesuai dengan kelompok bidang kajian mahasiswa yang bersangkutan. Hal ini bertujuan untuk memperkuat konsep serta dapat mengaplikasikan secara nyata teori-teori yang telah diperoleh di perguruan tinggi. Untuk itu Universitas Ngeri padang khusunya Jurusan Fisika dengan Program Studi Fisika mengirimkan mahasiswa yang telah memiliki persyaratan untuk melakukan Paktek Kerja Lapangan. Praktek kerja lapangan ini dilaksanakan di PT. Semen Padang. Dimana sebagai salah satu perusahaan terbesar di Indonesia, khususnya di Sumatera yang bergerak dalam pembuatan semen, PT. Semen Padang telah ikut memberikan kesempatan

1

dalam memajukan pendidikan dalam pengembangan para pelajar atau mahasiswa yang melaksanakan Praktek Kerja Lapangan. Pada kesempatan ini, Praktek Kerja Lapangan dilaksankan di Biro Pemeliharaan Listrik dan Instrumentasi Indarung (PLI) V PT. Semen Padang. Penempatan ini ditempatkan oleh perusahaan. Disini mahasiswa dapat melihat, mengamati, mempelajari dan dapat merasakan dunia pekerjaan serta dapat mengaplikasikan ilmu yang didapat di perguruan tinggi secara langsung di lapangan. Biro Pemeliharaan Listrik dan Instrumentasi Indarung V PT. Semen Padang memiliki satu sistem pengukuran dan pengontrolan yang lengkap dalam melaksanakan aktivitas perusahaan. Yang mana setiap aktivitas sistem tersebut selalu dalam pengawasan yang maksimal demi kelancaran produksi perusahaan. Di Biro pemeliharaan Listrik dan Instrumen Indarung V ini terdapat alat yang mampu mendeteksi dan memonitoring konsentrasi debu dari hasil pembakaran yang sisalurkan memalui cerobong pengeluaran, alat tersebut ialah Dust Emisi. Di PLI Indarung V alay Dust Emisi ini menggunakan tipe DURAG D-R 290. Dust Emisi (DURAG D-R 290) ini mampu mendeteksi banyaknya konsentrasi debu hasil pembakaran yang terkontaminasi dengan udara pada cerebong keluaran. Pada dasarnya alat ini banyak menggunakan prinsip optic serta kemampuan sensor yang telah dikonversikan untuk menghitung banyak density dan opacitinya. Oleh karena itu, penulis tertarik mengangkat judul laporan praktek kerja lapangan ini yaitu “Pengaruh Sprektrum Terhadap Benda Translusen Pada Dust Emisi Menggunakan DURAG D-R 290 di Indarung V ” .

2

1.2

Tujuan Tujuan dilaksanakannya Praktek Industri (PI) di PT. Semen Padang adalah.

1. Tujuan Umum a. Mengenali dan mendapatkan pengetahuan melalui pengalaman langsung, guna melengkapi pengetahuan teoritis yang telah diperoleh sebelumnya di bangku perkuliahan agar menjadi pengetahuan yang lengkap dan utuh. b. Mengetahui profil PT. Semen Padang serta proses kerja apa saja yang terjadi di PT Semen Padang tersebut. c. Mengetahui proses pembuatan semen, alat yang digunakan untuk proses pembuatan semen, sistem kerja peralatan produksi, pengunaan alat-alat pengujian, dan pengendalian kualitas selama proses produksi berlangsung di Pabrik Indarung V PT. Semen Padang . d. Mengetahui mekanisme ataupun system kerja secara keseluruhan serta dapat terlibat secara langsung bersama pekerja lapangan di PT Semen Padang.

2.

Tujuan Khusus

a. Mengetahui secara umum mengenai alat Dust Emisi. b. Mengetahui kegunaan dari alat tersebut. c. Mengetahui secara langsung prinsip kerja Dust Emisi. d. Serta mengetahui bagaiman pengaruh spektrum cahaya terhadap benda translusen seperti debu. 1.3

Waktu dan Tempat Pelaksanaan

3

Praktek Kerja Lapangan ini dilaksanakan pada : Waktu

: 17 Juli 2017 s/d 01 September 2017

Tempat

: Pemeliharaan Listrik dan Instrumen Indarung V PT. Semen Padang (Khususnya di Bagian Automasi)

1.4

Batasan Masalah Batasan Masalah yang di ambil oleh penulis, yaitu : a) Membahas mengenai prinsip pemantulan cahaya terhadap lensa cembung dan pendeteksiannya melalui sensor LDR yang digunakan oleh alat Dust Emisi (DURAG D-R 290). b) Membahas mengenai besar spectrum yang digunakan oleh suatu sumber cahaya yang berasal dari Super Wide Band Diode.

1.5

Metodologi Penulisan Metode penulisan yang digunakan

dalam penulisan laporan Praktek Kerja

Lapangan ini adalah: a.

Studi literatur, yaitu dengan melakukan pembelajaran dari buku-buku ataupun instruksi manual yang terkait dengan masalah yang dibahas.

b.

Tinjauan lapangan, yaitu melakukan pengamatan dan pengambilan data terhadap objek yang diteliti.

c.

Diskusi.

d.

Pembahasan.

e.

Menyimpulkan hasil pembahasan yang berupa laporan. 4

1.6

Sistematika Penulisan Sistematika yang digunakan dalam penulisan laporan praktek kerja lapangan ini

adalah sebagai berikut:

BAB I

PENDAHULUAN Berisi

tentang

latar

belakang

pelaksanaan

Pengalaman

Lapangan Industri, tujuan pelaksanaan, tempat dan waktu pelaksanaan, batasan masalah, metedologi penulisan, dan sistematika penulisan. BAB II

TINJAUAN UMUM PT. SEMEN PADANG Berisi tentang sejarah PT. Semen Padang, perkembangan kapasitas produksi, kegiatan operasi PT. Semen Padang, mencakup kegiatan eksplorasi dan produksi, sarana penunjang operasi, misi perusahaan dan struktur organisasi PT. Semen Padang.

BAB III

SISTEM KELISTRIKAN DAN INSTRUMENTASI PT. SEMEN PADANG Sistem Kelistrikan PT. Semen Padang, Sistem Instrumentasi PT. Semen Padang

5

BAB IV

PEMBAHASAN Berisi pembahasan tentang Dust Emisi menggunakan tipe DURAG D-R 290, teori pendukung, prinsip kerja, dan pengaruh spectrum terhadap benda translusen.

BAB V

PENUTUP Berisi kesimpulan dan saran dari dari penulisan Laporan Praktek Kerja Lapangan, agar dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan dalam upaya peningkatan dan pengembangan di masa yang akan datang.

6

BAB III SISTEM KELISTRIKAN DAN INSTRUMENTASI PT. SEMEN PADANG

3.1

Sistem Kelistrikan PT. Semen Padang PT. Semen Padang yang terdiri dari lima pabrik dan pertambangan, dalam operasionalnya menggunakan energi listrik yang cukup besar. Sebagian besar energi listrik tersebut digunakan untuk proses produksi. Selain itu juga digunakan untuk penerangan dan kantor pusat. Total energi listrik yang dibutuhkan oleh PT. Semen Padang sekitar 91,2 MW yang terdiri dari 1,2 MW untuk operasional non pabrik dan sekitar 90,0 MW untuk operasional pabrik. No

Pabrik

Daya (MW)

1

Pabrik Indarung I

2,1

2

Pabrik Indarung II

12

3

Pabrik Indarung III

13,2

4

Pabrik Indarung IV

26,4

5

Pabrik Indarung V

34,5

6

Tambang

1,8

7

Non Pabrik

1,2

Total

91,2

Tabel 3.1.List KebutuhanListrik PT. Semen Padang

Energi listrik yang dikonsumsi oleh PT. Semen Padang pada awalnya disuplai oleh pembangkit sendiri berupa PLTA dan PLTD. Seiring dengan perkembangan pabrik dan kemajuan teknologi, maka kebutuhan tenaga listrik meningkat dengan cepat yang tidak dapat dipenuhi oleh pembangkit sendiri. Untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik tersebut, maka PT. Semen Padang melakukan kerja sama (kontrak) dengan PT. PLN (Persero). a.

Perusahaan Listrik Negara (PLN) Konsumsi daya listrik PT. Semen Padang yang dikontrak dari PLN saat

ini sebesar 90 MVA digunakan untuk menjalankan peralatan pada Pabrik Indarung II, III, IV, V kebutuhan tambang dan kebutuhan non pabrik. Untuk itu PLN mensuplai tenaga listrik dari Ombilin dan Solok I yang disalurkan melalui transmisi tegangan tinggi 150 kV. Untuk keandalan sistem, maka suplai tersebut telah diinterkoneksikan agar suplai tidak terputus jika terjadi gangguan pada salah satu suplai tenaga tersebut. Untuk memudahkan pelayanan listrik pada PT. Semen Padang, maka PLN mendirikan dua gardu induk, yaitu :

Gambar 3.1.Skema Energi Listrik PT. Semen Padang

30

1)

Gardu Induk Indarung (GI Indarung)/GI PLN GI Indarung digunakan untuk mensuplai kebutuhan daya listrik

pada Pabrik Indarung II sampai dengan Pabrik Indarung IV (kecuali Kiln Ind IV) dan tambang. GI Indarung memiliki kapasitas terpasang sebesar 2x30 MVA yang berasal dari saluran transmisi 150 kV dan 2x220 MVA dari saluran transmisi 20 kV digunakan sebagai cadangan atau back up bilamana kapasitas terpasang 2x30 MVA dari saluran transmisi 150 kV mengalami gangguan. Sebelum didistribusikan tegangan listrik sebesar 150 kV dariGI Indarung diturunkan menjadi 6,3 kV dengan menggunakan trafo step down 150 kv/6,3 kV untuk kapasitas terpasang 2x30 MVA dan 20

kV/6,3

kV

untuk

kapasitas

terpasang

2x30

MVA.

Untuk

mendistribusikan energi listrik tersebut GI Indarung memiliki 13 feeder, yaitu : 

Feeder I

Lime Stone Crusher



Feeder II

Silica Crusher



Feeder III

Raw Mill Indarung II



Feeder IV

Raw Mill Indarung III



Feeder V

Cement Mill Indarung II



Feeder VI

Cement Mill Indarung III



Feeder VII

Raw Mill Indarung IV



Feeder VIII

Spart



Feeder IX

Kiln Indarung III

31



Feeder X

Cement Mill Indarung IV



Feeder XI

Kiln Indarung II



Feeder XII

Indarung I, Tambang



Feeder XIII

Pada Panel PLTD II

2)

Gardu Induk PT. Semen Padang (GI PTSP) GI PT. Semen Padang memiliki kapasitas terpasang sebesar 3x30

MVA yang berasal dari saluran transmisi 150 kV. GI PT SP hanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik Pabrik Indarung V, yaitu meliputi Raw Mill & Coal Mill Dept, Kiln Dept, dan Cement Mill Dept dan Tambang. Seperti halnya GI Indarung, sebelum didistribusikan tegangan listrik sebesar 150 kV dariGI PTSP diturunkan menjadi 6,3 kV menggunakan trafo step down 150 kV/6,3 kV dengan kapasitas 3x30 MVA. Pengaturan tegangan listrik dilakukan dengan sistem OLTC (On Load Tap Changer) secara otomatis maupun secara manual, yang bertujuan untuk menstabilkan tegangan 6,3 kV yang keluar dari sisi sekunder trafo. Untuk mendistribusikan tenaga listrik tersebut, GI PTSP memiliki 12 feeder, yaitu : 

Feeder XIV



Feeder XVVertical Mill I 348.1

Raw Mill 158

32

b.



Feeder XVI

Vertical Mill I 348.2



Feeder XVII

LS dan SS to Storage 5TB1



Feeder XVIII

ESP Dept. 428



Feeder XIX

CCR dan Kiln Dept. 731



Feeder XX

Cooler Dept. 448



Feeder XXI

Raw Mill R4



Feeder XXII

Coal Mill Dept. 468



Feeder XXIII

Cement Mill I Dept. 548.1



Feeder XXIV

Cement Mill II Dept. 548.2



Feeder XXV

Cement Silos Dept. 628

Pembangkit Sendiri Sumber tenaga listrik sendiri yang dimiliki oleh PT. Semen Padang hanya

menyediakan kebutuhan listrik bagi Kiln Dept. Indarung IV, Kantor Pusat, Rumah Sakit, Emergency/Inching Kiln Dept. Indarung II/III dan Kiln Dept. Indarung V. Sedangkan kebutuhan listrik untuk unit-unit lainnya, seperti Raw Mill dan kebutuhan pabrik diambil dari PLN. Berdasarkan tenaga pembangkitnya, maka pembangkit sendiri yang dimiliki oleh PT. Semen Padang terdiri dari : PLTA

Kuranji Rasak Bunga

P.S 24,3 MW

4 Unit Generator Set 2 Unit Generator Set

PLTD I

6 Unit Generator Set

PLTD II

3 Unit Generator Set

PLTD

33

Gambar 3.2.Skema Energi Listrik Pembangkit Sendiri PT. Semen Padang 1)

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) a) PLTA Rasak Bunga PLTA Rasak Bunga memperoleh sumber air dari Sungai Lubuk Peraku dan Sungai air Baling. Kedua sumber air ini bertemu pada Dam Air Baling untuk diarahkan ke kanal yang panjangnya sekitar 1,5 km menuju bak penampungan sebagai tempat pengendapan pasir dan kerikil. Kemudian dari bak penampungan ini air tersebut diteruskan ke rumah pembangkit (Power House) terdiri dari turbin dan generator. PLTA Rasak Bunga memiliki dua generator dengan kapasitas terpasang 2x690 kVA dengan tegangan yang dibangkitkan 3 kV. b) PLTA Batu Busuk/Kuranji PLTA Kuranji memperoleh sumber air dari Sungai Padang Jernih dan Sungai Padang Keruh yang bertemu pada Dam Patamuan untuk diarahkan ke kanal yang panjangnya sekitar 3,2 km menuju bak penampungan. PLTA Kuranji memiliki 4 generator dengan kapasitas terpasang 3x690 kVA dengan tegangan yang dibangkitkan 3 kV dan 1x5000 kVA dengan tegangan yang dibangkitkan 6 kV.

34

2)

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) PLTD adalah suatu cara untuk membangkitkan tenaga listrik,

dimana generatornya mendapatkan energi mekanik dari mesin diesel. Energi ini diperoleh dari pembakaran bahan bakar/minyak diesel. Bahan bakar yang digunakan adalah solar, dengan pemakaian sebanyak 80 ton/hari. Mesin diesel yang digunakan ada 2 tipe, yaitu : a.

Type L (In-Line Engine)

b.

Type V (Vee Engine)

Prinsip kerja kedua tipe ini hampir sama, hanya saja terdapat perbedaan pada konstruksinya. Pada Type L, silindernya disusun sebaris dan masing-masing silinder berdiri tegak pada tiap barisnya. Sementara itu, pada mesin diesel Type V silindernya disusun dua buah tiap baris dengan susunan membentuk huruf V. Berikut ini adalah keuntungan mesin diesel Type V dibandingkan dengan Type L : a.

Ukurannya lebih kecil

b.

Daya yang dihasilkan lebih besar

c.

Getaran (vibrasi) lebih rendah

PT. Semen Padang memiliki dua buah Pembangkit Listrik Tenaga Diesel, yaitu:

35

a) PLTD (Pabrik Indarung I) PLTD I menggunakan mesin diesel Type L, yang terdiri dari enam unit generator dengan kapasitas terpasang 3x640 kVA, 1x2000 kVA dan 2x3000 kVA, dengan tegangan yang dibangkitkan sebesar 3 kV. b) PLTD (Pabrik Indarung II) PLTD II menggunakan mesin diesel Type V, yang terdiri dari tiga unit generator dengan kapasitas terpasang 3x6250 kVA dan tegangan yang dibangkitkan sebesar 6,3 kV. Unit PLTD di PT. Semen Padang ini, di-start dengan cara kompresi udara. Teknis kerja yang digunakan adalah antara 15 – 30 kg/cm2. Start mesin diesel ini menggunakan rangkaian pembantu yang memanfaatkan energi listrik dari PLTA. Tenaga listrik yang dibangkitkan oleh PLTA dan PLTD dikirim dan dikumpulkan pada rel utama Indarung I dan rel utama Indarung II sebelum didistribusikan ke beban. c.

Pendistribusian Energi Listrik ke Beban Secara umum tegangan suplai untuk keperluan pabrik dibagi atas 2, yaitu: 1)

Tegangan Tinggi (High Tension) Yaitu tegangan yang dihasilkan oleh pembangkit, baik pembangkit

sendiri maupun dari PLN. 2)

Tegangan Rendah (Low Tension)

36

Untuk melayani beban digunakan bus bar tegangan tinggi dan tegangan rendah. Bus bar yang digunakan untuk melayani beban terbuat dari tembaga dengan bentuk lempengan yang dipasang sepanjang HTDB, MDB dan MCC serta dilengkapi oleh isolator. a) HTDB (High Tension Distribution Board) Untuk melayani beban bertegangan tinggi berupa trafo dan motor, maka pada masing-masing departemen digunakan HTDB 6,3 kV yang tersusun atas beberapa cubicle yang dilengkapi dengan peralatan proteksi baik incoming maupun beban. b) MDB (Main Distribution Board) Beban bertegangan rendah sebesar 380 V dilayani melalui MDB dengan suplai dari HTDB yang diturunkan melalui trafo 6,3 kV/380 V. Beban dari MDB adalah berupa MCC dan motor bertegangan rendah dengan kapasitas daya 75 kW sampai dengan 315 kW. MDB terdiri dari beberapa section yang berisikan peralatan proteksi untuk beban, baik motor maupun MCC. c) MCC (Motor Control Centre) MCC digunakan untuk melayani beban berupa motor dengan daya kecil dari 90 kW, welding dan penerangan. MCC terdiri dari beberapa komponen yang berisikan peralatan proteksi untuk masing-masing beban.

37

Sementara itu, untuk menghubungkan dan memutuskan suplai tegangan ke beban digunakan CB (Circuit Breaker). Jenis yang banyak digunakan adalah jenis OCB, VCB dan SF6. Oil, Vacum dan SF6 merupakan sarana yang digunakan untuk meredam spark (loncatan bunga api) yang terjadi saat CB memutuskan arus yang tinggi.

3.2

Sistem Instrumentasi PT. Semen Padang Sistem instrumentasi tidak terlepas dari masalah pengontrolan. Sistem kontrol merupakan perlengkapan yang sangat penting dalam proses produksi modern. Keberadaan sistem kontrol dalam proses produksi berpengaruh langsung terhadap kualitas dan kuantitas produksi. Dengan adanya sistem kontrol, kondisi peralatan di lapangan dapat dimonitor sehingga apabila terjadi gangguan, sistem kontrol akan mengindikasikan gangguan tersebut pada Operating Station. Dengan demikian, sistem kontrol dapat menjaga agar proses produksi dapat berjalan secara optimal. Secara garis besar, sistem kontrol di PT. Semen Padang dibagi atas 2 : a.

Sistem Kontrol Manual (Individual System Control) Pada sistem ini belum dikenal pengendalian alat secara terpadu/terpusat

pada satu tempat. Sistem ini menggunakan rangkaian kontrol yang sederhana. Masing-masing peralatan dioperasikan secara manual oleh operator lapangan.

38

b.

Sistem Kontrol Otomatis Pada sistem ini, semua peralatan di dalam pabrik dikontrol oleh satu

ruang pusat pengendali atau Central Control Room (CCR). Pengontrolan dilakukan dengan menggunakan interlocking system. Suatu alat yang diinterlock dapat berjalan apabila telah memenuhi syarat operasi yang benar. Persyaratan ini meliputi alat-alat yang mendukung peralatan yang diinterlock. Sistem interlocking yang digunakan di pabrik ada 2 macam : 1)

Operasional Interlock Yaitu interlocking yang terjadi dalam proses. Jika ada gangguan

dalam aliran proses, maka seluruh peralatan utama dalam proses akan berhenti. 2)

Safety Interlock Yaitu interlocking yang digunakan untuk mengamankan peralatan

dari kerusakan terutama gangguan panas pada bearing, winding temperatur dan vibrasi pada peralatan. Jika gangguan yang timbul melewati batas setting maka peralatan tersebut akan berhenti dan peralatan yang juga akan berhenti akibat adanya operasional interlock.

39

BAB IV PERANAN LENSA CEMBUNG TERHADAP PANCARAN CAHAYA PADA ALAT DUST EMISI DI INDARUNG V 4.1 DUST EMISI Menggunakan DURAG D-R 290 4.1.1 Pengertian Dust Emisi Dust emisi terbagi atas dua kata yaitu “Dust” dan “Emisi”. Debu (Dust) adalah partikel padat yang berukuran sangat kecil yang dibawa oleh udara. Partikelpartikel kecil ini dibentuk oleh suatu proses disintegrasi atau fraktur seperti penggilingan, penghancuran atau pemukulan, terhadap benda padat. Selain itu debu juga didefenisikan sebagai padatan halus yang tersuspensi diudara yang tidak mengalami perubahan secara kimia ataupun fisika dari bahan padatan asli. Sedangkan “Emisi” adalah zat, energy atau komponen lain yang dihasilkan dari suatu kegiatan yang masuk atau dimasukkannya kedalam udara yang mempunyai potensi sebagai unsur pencemaran. Jadi Dust Emisi adalah sisa atau buangan hasil pembakaran yang berbentuk partikel-partiel padat yang berukuran sangat kecil yang dibawa oleh udara. Dust Emisi ini berfungsi untuk membaca berapa banyak debu yang keluar berdasarkan hasil pembakaran yang dikeluarkan melalui cerobong keluaran. Di Indarung V Dust Emisi ini mengguanakan tipe DURAG D-R 290, seperti pada gambar

40

Reflector

Transceiver

Gambar 4.1 : Transceiver dan Reflektor DURAG D-R 290 di Indarung v 4.1.2 Bagian-bagian dari Dust Emisi (DURAG D-R 290)

Gambar 4.2 : Bagian-bagian dari Komponen Sistem DURAG D-R 290

41

1. Control unit, D-R 290 AZ (stack display) Or D-R 290 AW (evaluation unit) Terdiri dari sisipan elektronik (D-R 209 AZ) yang terpasang pada terminal (D-R 290 AZ). Berfungsi sebagai power supplay untuk transceiver dan mendisplay unit dari nilai yang terukur pada parameter sistem. Tampilan ini dikirimkan melalui transceiver menuju ruang control. Ini berfungsi untuk mengoperasikan sistem tanpa DR 290 AZG dan hanya mengontrol unit ruang display (Control Room Display Unit).

Gambar 4.3 : Display Stack yang terukur pada parameter sistem

2. Transceiver, D-R 290 MK Transceiver atau pemancaran cahaya D-R 290 MK merupakan bagian yang dapat mentransmisikan cahaya ke reflector dan menerima cahaya dari reflector. Transceiver D-R 290 MK ini berisi sumber cahaya Super Wide Band Diode menuju detector.

42

Gambar 4.4 : Tempat letaknya Transceiver dari bagian luar

Gambar 4.5 : Transceiver bagian dalam

Transceiver terdiri dari beberapa bagian, yaitu ;

43

a. Sumber cahaya. Sumber

cahaya

ini

berasal

dari

Super

Wide

Band

Diode

atau

Superluminanscent Light Emitting Diode. b. Lensa splinter yang menggunakan lensa cembug. Lensa cembung ini akan menyerap cahaya yang datang di satu titik dan akan di biaskan menuju cermin pada reflector. c. Comparison Normal. Merupakan pembanding cahaya yang di pantulkan dengan cahaya yang kembali yang akan dibandingkan dengan hasil detector dari photoelement. d. Photoelement Merupakan pendeteksi cahaya transmisi yang kembali dan cahaya yang kembali akan dibandingkan dengan cahaya yang dipnatulkan. e. Main Circuit Board Merupakan rangkaian mengubah tahanan dari sensor photoelement menjadi arus listrik dengan menggunakan tranduser. Tranduser merupakan bagian untuk besaran fisiska/kimia menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu. 3. Reflector, D-R 290 R1 or R2 Reflector ini akan memantulkan secara otomatis cahaya yang mengenai cermin. Ini berarti cahaya menyentuh reflector dikembalikan sejajar dengan cahaya yang masuk (kembali ke transceiver). Reflektor R1 berasal dari bahan schotchlite (sejenis bahan plstik yang cukup lentur) dan digunakan untuk jarak suatu sambungan

44

kesambungan yang lain hingga jarak 7,4 ft(2.25 m). Reflector R2 adalah sebuah kaca yang biasa digunakan dari jarak 5,7 ft (1,75 m) sampai 46 ft (14 m). Pada reflector terdapat cermin yang dapat mementulkan cahaya yang diterimanya.

Cermin pada reflektor

Gambar 4.6 : Cermin pada reflektor 4. Mountig flange, D-R 280 E Digunakan untuk memonitori didalam cerobong. Pada keadaan yang berbeda digunakan flens yang berbeda dengan menyesuaikan pada flens (sambungan) yang tersedia. 5. Purge Air Unit, D-R 290 GN Purge air unit atau unit pembersih udara, sejenis blower sentripugal, dengan satu digunakan dibagian transceiver dari stack dan yang satu di sisi reflector. Bila lebih besar dari flens stack standar yang digunakan blower yang lebih besar bisa diguakan. Biasanya blower ini dipasang dibawah transceiver atau reflector digunakan untuk membersihkan kaca atau kalibrasi pada transceiver dan reflector.

45

Gambar 4.7 : Purge Air Unit 6. Costumer Supplied or Data longger System Tempat perekaman data yang telah diubah dalam bentuk grafik dan biasanya digunakan untuk merekam data telah terukur. 7. Weather Protective Covers for Measurement Head and Reflector Ini merupakan kotak besar dengan penutup yang bersegel untuk melindungi tumpukan komponen opacity dari cuaca. Biasanya system udara pembersih dipasang di bagian bawah transceiver atau reflector untuk sistem bantuan suatu sistem.

46

8. Weater Hood for Purge Air System Untuk membersihkan system udara. Ini sebagai pilihan untuk digunakan. 9. Fail Safe Shutter 280 MA Jika dalam keadaan normal jendela akan menutup saat kehilangan daya atau kehilangan udara bersih. Ini akan mencegah kerusakan dari tumpukan gas kesistem opacity. 10. Fail-safe Shutter electronics D-SK 290 AE Ini adalah bagian untuk pembersihan aliran udara dan untuk menjalankan motor yang berfungsi untuk membuka dan menutup katup lensa saat diinstruksikan.

4.1.3

Prinsip Kerja Dust Emisi (DURAG D-R 290) Transceiver memancarkan berkas cahaya yang berasal dari Super Wide

Band Diode, sejenis diode yang prinsipnya hampir serupa dengan diode laser. Pemancaran cahaya yang diberikan oleh Super Wide Band Diode atau superluminescent LED ini berupa cahaya lurus yang hanya berfokus pada satu titik. Pada titik tersebut terdapat suatu lensa cembung yang dapat menyerap cahaya menuju titik fokus dan berkas cahaya tersebut mengumpul dititik fokus karena lensa cembung juga disebut dengan lensa konvergen yaitu lensa positif yang dapat mengumpulkan cahaya.

47

Berkas cahaya yang melewati tumpukan atau saluran dipantulkan ke reflektor. Sinar cahaya yang dipantulkan akan kembali dan jumlah cahaya yang kembali akan dideteksi oleh photoelement. Partikel debu yang dilewati akan menyerap dan menyebarkan sinar cahaya yang ditransmisikan sehingga cahaya yang dikembalikan akan kurang dari pada cahaya yang ditransmisikan.

Gambar 4.8 : Optics Diagram D-R 290 D-R 290 beroperasi sesuai dengan prinsip auto collimation (mengumpulkan cahaya secara automatis). Sinar cahaya melalaui jalur pengukuran dua kali. Sistem ini mengukur dan mengevaluasi pengurangan sinar yang disebabkan oleh debu di jalur pengukur.

48

Dua fitur utama yang memisahkan DURAG D-R 290 dari desainnya adalah Super Wide Band Diode dan desain optik detektor tunggal. Super Wide Band Diode dengan respon spektral 400 nm sampai 700 nm dimodulasi tanpa bagian yang bergerak. Modulasi ini mencegah pengaruh dari sumber cahaya lainnya seperti sinar matahari. Sumber cahaya meminimalkan efek perubahan ukuran partikel saat mengukur konsentrasi debu. Kalibrasi filter yang biasanya digunakan diukur pada kisaran 400 nm sampai 700 nm. Sumber cahaya spektrum yang luas akan memberi pengukuran filter ini lebih akurat bila dibandingkan dengan sistem LED pita sempit. Optik digunakan untuk memastikan sinar yang homogen. Cahaya ini kemudian dipecah oleh Beam splitter untuk membentuk cahaya pengukuran dan cahaya perbandingan. Sinar cahaya pengukuran melewati partikel debu, memancarkankan cahayanya ke cermin pada reflektor, dari cermin reflector ini akan dipantulkan kembali menuju lensa dan akan dideteksi oleh photoelement. Karena dasar untuk semua monitor opacity adalah pengukuran transmisi (jumlah cahaya yang diterima dibagi dengan jumlah cahaya yang ditransmisikan), sangat penting agar tidak cahaya yang diterima saja diukur secara akurat, tapi juga cahaya yang ditransmisikan. Setiap 2 menit jalur cahaya pengukuran ditutup dan hanya jalur cahaya perbandingan yang dilalui. Perbandingan sinar cahaya diukur untuk menentukan jumlah cahaya yang ditransmisikan. Jalur cahaya perbandingan ini menggunakan sumber cahaya yang sama dengan jalur cahaya yang diukur, melewati beam splitter (pemecah cahaya), dan diukur dengan detektor yang sama yang

49

digunakan untuk mengukur sinar dari reflektor pengukuran. Dengan menggunakan desain optik ini, terjadi perubahan jumlah cahaya dari sumbernya, kontaminasi dari pecahan cahaya didetektor akan mempengaruhi kedua jalur cahaya (perbandingan dan pengukuran) dengan jumlah yang sama dan tidak ada kesalahan yang akan diterjadi pada pengukuran opacity. Siklus kendali dimulai secara berkala untuk memastikan pengoperasian sistem yang tepat. Selama siklus ini, DURAG D-R 290 secara otomatis mengukur dan menampilkan data dari hasil pengukuran. Jika perlu, nilai yang diukur selanjutnya akan diperbaiki untuk diperiksa sesuai dengan nilai yang diharapkan. Jika koreksi melebihi nilai yang telah ditentukan, sinyal alarm akan muncul. Pemancaran cahaya dari Super wide Band Diode atau suprlumenansce LED dapat diilustrasikan sebagai berikut : Penyimpanan besar cahaya yang dipancarkan awal

Photoelement Cerobong Keluaran

R e f l e c t o r

SWBD atau SLED Lensa Cembung

50

51

4.2 PENYELARASAN TRANSCEIVER DENGAN RECEIVER Transceiver dan reflektor saling sejajar dengan memutar stelan pada masing-masing flens atau sambungan. Namun ini tidak dapat dilakukan saat sistem terhubung dan sistem opacity sedang berjalan. Hal ini disebabkan karena kesejajaran penglihatan ditransceiver menggunakan cahaya dari SLED yang tidak akan beroperasi sampai sistem dinyalakan. Setelah sistem dinyalakan dan kalibrasi (yang dimulai secara otomatis saat power-up), system dapat beroperasi. Untuk menyelaraskan transceiver, melalui kesejajaran penglihatan di transceiver. Pastikankan cahaya yang mengenai reflektor terlihat sejajar lurus dengan transceiver. Kemudian dengan mengeratkan pada flens transceiver, gerakkan transceiver pada arah horizontal dan vertikal sampai ke reflektor berpusat pada flens dari sisi kesejajaran. Penyesuaian harus dikuatkan pada ke titik bahwa transceiver atau reflektor. Fokus hanya perlu disesuaikan dengan panjang jalur dari sambung ke sambungan. Untuk menyelaraskan reflektor, lepaskan kaiatan pertama dari reflektor dan buka dari sambungan udara pembersih bawah tabung bagian dalam sambungan udara pembersih dan lihat cahaya dari transceiver. Sesuaikan letak reflector berdasarkan penglihatan dari celah atau lubang kecil pada transceiver. Pada alat ini reflector bersifat auto collimating atau dapat mengumpulkan cahaya secara automatis. Sehingga secara automatis reflector akan sejajar dengan transceiver.

52

Gambar 4.9 : Keselarasan transceiver terhadap reflektor Transceiver dan reflektor dipasang saling berhadapan. Menggunuakan prinsip auto collimation (penyerapan sinar secara automatis), sinar akan melintasi jarak yang akan diukur dua kali. Sinar cahaya kehilangan intensitas terhadap konsentrasi partikel udara. Sinar cahaya memiliki diameter lebih besar dari permukaan reflektor. Hal ini membuat keselarasan lebih mudah dan mengurangi kesalahan pengukuran disebabkan oleh kemungkinan pergeseran akibat panas pada flens pemasangan transceiver atau reflektor.

53

Gambar 4.10 : Prinsip pemancaran cahaya

4.3 SUPER WIDE BAND DIODE 4.3.1 Pengertian Super Wide Band Diode Super Wide Band Diode ini merupakan jenis dioda pemancar cahaya superluminescent yang hampir serupa dengan dioda laser, yang didasarkan pada sambungan pn yang digerakkan secara elektrik bila bias maju maka menjadi aktif dan menghasilkan emisi yang diperkuat pada rentang panjang gelombang yang luas. Panjang gelombang puncak dan intensitas SLED bergantung pada komposisi bahan aktif dan pada level injeksi saat ini. SLED dirancang untuk memiliki amplifikasi lolos tunggal yang tinggi. Keunikan dari dioda superluminescent LED (SLED) adalah kombinasi antara laser diode daya output dan kecerahan dengan spektrum optik seperti LED yang luas. Kombinasi semacam itu bertujuan untuk menghasilkan daya optic yang tinggi.

54

Super Wide Band Diode dengan respon spektral sepanjang 400 nm sampai 700 nm dengan sensitifitas 555 nm untuk mata manusia dan dimodulasi tanpa bagian yang bergerak. Modulasi ini mencegah pengaruh dari sumber cahaya lainnya seperti sinar matahari.

Gamba 4.11 : Superlumenanscens LED

4.3.2

Prinsip Kerja Super Wide Band Diode

Bila tegangan maju listrik diberikan, arus injeksi di wilayah aktif SLED aktif. Seperti kebanyakan perangkat semikonduktor, SLED terdiri dari bagian positif (p-doped) dan bagian negatif (n-doped). Arus listrik akan mengalir dari p-section ke n-section dan melintasi daerah aktif yang terjepit di antara p dan n-section. Selama proses ini, cahaya dihasilkan melalui pembawa muatan positif (lubang) dan negatif (elektron) dan kemudian diperkuat sepanjang gelombang SLED.

55

Sambungan pn dari bahan semikonduktor dari SLED dirancang sedemikian rupa sehingga elektron dapat memiliki banyak kemungkinan keadaan (pita energi) dengan energi yang berbeda. Oleh karena itu, rekombinasi elektron menghasilkan cahaya dengan berbagai frekuensi optik, yaitu cahaya broadband (cahaya dengan frekuensi yang luas). Dari segi daya keluaran, kinerja SLED bisa jadi dijelaskan relatif baik dengan model sederhana yang tidak memperhitungkan efek spektral dan mempertimbangkan distribusi densitas pembawa yang seragam di daerah aktif SLED. Jumlah atau paket energi terkecil yang dapat dipancarkan atau diserap oleh atom atau patikel dapat membentuk radiasi elektromagnetik disebut kuantum. Energi foton berbanding lurus dengan frekuensi cahaya.

E  h.v Pada DURAG D-R 290 ini, sumber cahaya yang digunakan oleh transceiver berasal dari Super Wide Band Diode atau Seperluminanscens LED. SLED ini memancarkan cahaya dengan panjang gelombang antara 400 nm sampai 700 nm dengan sensitivitas 555 nm yang berada di tentang warna hijau. SLED ini akan memancarkan cahaya seperti prinsip laser yang hanya terfokus pada satu titik. Nilai khas untuk modul SLED adalah untuk BW antara 5 nm dan 100 nm dengan panjang gelombang pusat yang mencakup kisaran antara 400 nm dan 700 nm.

56

Riak spektral adalah ukuran variasi densitas daya spektral yang dapat diamati untuk perubahan panjang gelombang. Modulasi intensitas SLED dapat dengan mudah dicapai melalui modulasi langsung arus bias. Super Wide Band Diode atau Superluminancescent LED (SLED) dapat merespon spektral 400 nm sampai 700 nm dimodulasi tanpa bagian yang bergerak. Modulasi ini mencegah pengaruh dari sumber cahaya lain seperti sinar matahari. Sumber cahaya meminimalkan efek perubahan ukuran partikel saat mengukur konsentrasi debu. Kalibrasi filter yang biasanya digunakan diukur pada kisaran 400 nm sampai 700 nm. 4.3.3

Panjang Koheren SLED

SLED adalah sumber optik dengan bandwidth optik yang cukup lebar. SLED berbeda dengan laser, yang memiliki spektrum yang sangat sempit, dan sumber cahaya putih, yang menghasilkan lebar spektral yang jauh lebih besar. Karakteristik ini terutama merefleksikan dalam koherensi yang rendah dari sumbernya (yang merupakan kemampuan terbatas gelombang cahaya yang dipancarkan untuk mempertahankan fasa dari waktu ke waktu). SLED mungkin menunjukkan tingkat koherensi spasial yang tinggi, yang berarti dapat digabungkan secara efisien menjadi serat optik single-mode. Panjang koherensi, Lc, adalah kuantitas yang sering digunakan untuk mengkarakterisasi koherensi sumber cahaya. Hal ini terkait dengan perbedaan jalur antara kedua bagian interferometer optik dimana gelombang cahaya masih mampu menghasilkan pola interferensi. Untuk sumber yang memiliki distribusi spektral Gaussian, nilai Lc berbanding terbalik

57

dengan lebar spektral, BW, sehingga lebar penuh pada setengah maksimum (FWHM) dari kerapatan spektral daya dapat dikaitkan dengan Lc melalui persamaan

Lc  Dimana: λ

2 BW

= panjang gelombang pusat dari radiasi yang dipancarkan

BW = lebar spektral

4.4 CAHAYA 4.4.1 Pengertian Cahaya Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki kecepatan sebesar 3x108 m/s. Cahaya juga merupakan bagian dari spektrum elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang yang tampak oleh mata manusia. Mata manusia hanya dapat menerima panjang gelombang dengan rentang 400 nm sampai 700 nm, tetapi ada juga mata manusia mampu menerima panjang gelombang 380 nm sampai 780 nm (atau dalam frekuensi 790-400 terahertz). Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, diwilayah hijau dari spektrum optik. Radiasi elektromagnetik diluar jangkauan panjang gelombang optik pada spektrum cahaya tampak seperti pada gangar dibawah

58

Tabel 4.1 : Panjang gelombang, Frekuensi, dan Tingkat Energi Foton untuk warna pada Spektrum cahaya tampak *catatan 1 nm = 0,0000000001 m

Panjang gelombang cahaya berbanding terbalik dengan frekuensi, artinya semakin besar panjang gelombang maka semakin rendah frekuensi cahaya, maka warna merah memiliki energi lebih rendah dari pada warna ungu. Gelombang elektromagnetik tercipta dari perpaduan antara kuat medan listrik dan kuat medan magnet yang saling tegak lurus. Gelombang elektromaknetik terdiri dari deretan berbagai jenis gelombang dengan kelajuan sama seperti kelajuan cahaya diruang hampa tetapi dengan frekuensi yang berbeda-beda. Gelombang elektromagnetik mempunyai rentang frekuensi yang cukup lebar. Kelompok gelombang elektromagnetik dengan frekuensi berbeda-beda ini membentuk Spektrum 59

Gelombang Elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik juga termasuk gelombang transversal yang ditunjukkan dengan peristiwa polarsasi. Pada DURAG D-R 290 cahaya yang berasal dari Super Wide Band Diode akan memancarkan cahayanya mengenai lensa dan diteruskan menuju reflektor. Pancaran cahayanya seperti pada gambar dibawah ini,

Cahaya yang terlihat dari celah transceiver

Gambar 4.12 : Cahaya yang terlihat dari celah Transceiver Sinar cahaya memiliki diameter lebih besar dari permukaan reflektor. Hal ini membuat keselarasan lebih mudah dan mengurangi kesalahan pengukuran disebabkan oleh kemungkinan pergeseran akibat panas pada sambungan pemasangan transceiver atau reflektor. Sifat-sifat cahaya, yaitu : a. Menembus benda bening b. Merambat lurus c. Cahaya dapat diuraikan

60

d. Cahaya dapat dipantulkan e. Cahaya dapat dibiaskan Sifat gelombang cahaya yang paling sering ditemui adalah pemantulan cahaya. Pemantulan cahaya ada dua macam, yaitu pemantulan teratur dan pemantulan baur. Pemantulan baur tejadi pada permukaan pantul yang tidak rata. Sedangkan pemantulan teratur terjadi pada permukaan pantul yang mendatar atau rata. Pemantulan cahaya pada refletor ini termasuk pemantulan teratur, fiman cahaya mengenai cermin dengan bidang pantul yang rata dan akan terpantul kembali menuju transceiver.

Hukum Snellius tentang pemantulan ialah : a. Sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada satu bidang datar. b. Sudut datang sama dengan sudut pantul. c. Sinar datang dari medium yang kurang rapat ke medium yang lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal. Persamaan dari Hukum Snellius :

n1 sin i = n2 sin r

61

Cahaya dapat menembus benda dibagi atas 3, yaitu : 

Benda bening atau transparan, adalah benda yang dapat ditembus atau dilewati cahaya penuh sebanyak cahaya yang dipancarkan hanya dipengaruhi oleh indeks bisa suatu benda tersebut. Contohnya kaca, air, atau plastik.



Benda Translusens, adalah benda yang hanya dapat meneruskan atau ditembus oleh sebagian cahaya yang diterimanya. Contohnya partikel debu, asap, kertas, dll.



Opaqu, adalah sejenis benda gelap yang tidak dapat ditembus oleh cahaya sama sekali. Contohnya kayu, batu, dll.

4.4.2

Intensitas Cahaya Intensitas cahaya atau luminous intensity adalah jumlah energi radiasi yang

dipancarkan sebagai cahaya kesuatu jurusan tertentu. Satuan dari intensitas cahaya adalah Candela. Satu candela adalah intensitas cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik pada frekuensi 540x1012 Hertz dengan intensitas radiasi sebesar 1/683 watt per steradian. Yang dapat dirumuskan dengan I 

F



(cd)

Dimana : F = Flux cahaya  = Sudut ruang

Flux cahaya adalah jumlah cahaya yang dipancarkan oleh suatu sumber cahaya setiap detik, satuannya lumen (lm).

62

Intensitas penerangan adalah flux cahaya yang jatuh pada bidang setiap m2 satuannya adalah lux (lx) dan lambang E. 1 lux = 1 lumen per m2 1 watt cahaya sama dengan panjang gelomban 555 nm sama dengan flux 680 lumen Intensitas penerangan dirumuskan dengan :

E

F A

Diman F = flux cahaya A = luas penampang suatu bidang Hubungan Intensitas penerangan dengan intensitas cahaya diberikan dengan persamaan :

E

I R2

Dan diperoleh persamaan intensitas cahaya sebesar I  E.R

2

Dimana E = Intensitas penerangan R2 = jarak sumber cahaya kebidang

Pada DURAG D-R 290 ini menggunakan sumber cahaya Super Wide Band Diode, yang mana Super Wide Band Diode ini memancarkan cahaya dengan panjang gelombang 400-700 nm dengan sensitivita sebesar 555 nm atau berada pada wilayah spektrum berwarna hijau.

63

Panjang gelombang 555 nm memiliki flux cahaya sebesar 680 lumen, dari data ini kita dapat menghitung besar intensitas yang dipancarkan oleh cahaya tersebut sebesar :

I  E.R 2 Cari besar intensitas penerangan terlebih dahulu : E 

F A

A = luas penampang suatu bidang, dimana bidang tempat pemancaran cahaya dari sumber cahaya ini berbentuk tabung, jadi A  r

2

Misalnya : Panjang gelombang 555 nm dengan flux cahaya 680 lumen, dan jarijari tabung 4,5 m. Maka dapat dihutung intensitas cahayanya, yaitu

A  r 2 

22 .(4,5m) 2 7

 63,64m 2

E

F A

E

680lm 63,64m 2

 10,68lux

I  E.R 2  10,68(4,5m) 2

64

 216,27 Cd Jadi besar intensitas cahaya yang di pancarkan oleh Super Wibe Band Diode adalah 216,27 Cd

Energi photon (Ep) setiap warna dalam spektrum bernilai :

E p  hf 

hc



Keterangan :

h = konstanta Planck (6,63x10-34 J/s) c = kecepatan cahaya (2,99x108 m/s)

 = Panjang gelombang (m) f = frekuensi (Hz)

Contohnya pada alat ini menggunakan sumber cahaya yang berasal dari super wide band diode dengan panjang gelombang 555 nm. Energi photon (Ep) yang dibutuhkan adalah....... Jawab : E p  hf 



hc



6,63x10 34 J / s.2,99 x108 m / s  0,0357 x1017 J 555nm

Pada alat ini akan mendeteksi intensitas cahaya dengan menggunakan photoelement

65

4.5 SENSOR PHOTOELEMENT 4.5.2

Pengertian Sensor Photoelement Photoelemen atau disebut juga dengan Detector foton merupakan bagian

dari fotodetector yang telah dikenal selama ini. Berdasarkan tipenya dibagi menjadi dua yaitu detector foton dan detector panas. Detector foton mendeteksi cahaya berdasarkan pada prinsip quantum photoelectric effect yaitu foton mengeksitasi carrier sehingga menghasilkan photocurrent. Photoelectric effect didasarkan pada energi foton hv dengan mengacu pada panjang gelombang λ yang berkaitan dengan energi transisi (ΔE). Untuk membuat foton dapat mengeksitasi carrier, energy foton harus lebih besar dari energi transisi (hv > ΔE). Pada devais semikonduktor, energi transisi ΔE merupakan bagian energi dari semikonduktor, sehingga untuk memanipulasi semikonduktor tersebut dapat dilakukan dengan memanipulasi energi dari semikonduktor dan memilih material semikonduktor tertentu.

66

Photoelement

Gambar 4.13 : Photoelement pada DURAG D-R 290 4.5.2 Fungsi Photoelement Photoelement ini berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ditransmisikan dan cahaya yang kembali, sehingga photoelement dapat membandingkan cahaya yang ditransmisikan dengan cahaya yang yang kembali untuk dideteksi dan dikonversikan dalam bentuk arus listrik. 4.5.3 Prinsip Kerja Photoelement atau Fotodetektor Prinsip kerja photoelement atau fotodetektor adalah mendeteksi gelombang cahaya yang datang dan mengubahnya menjadi isyarat informasi yang dikirim dalam bentuk arus listrik. Arus listrik tersebut kemudian diperkuat untuk selanjutnya diolah sehingga diperoleh kembali isyarat informasi yang dikirimkan. Pada efekfotoelektrik luar, electron dibebaskan dari permukaan suatu logam pada saat menyerap tenaga dari aliran foton yang datang.

67

4.5.4

Main Circuit Board Main Circuit Board merupakan suatu rangkaian yang dapat mengubah dan mengontrol tahanan dari Photoelement menjadi arus listrik dengan menggunakan tranduser. Tranduser merupakan piranti yang dapat mengubah suatu energi ke energi lain atau suatu satuan ke satuan lain. Pada DURAG DR 290 ini, tranduser berperen mengubah tahanan dari sensor photoelement menjadi arus listrik. Bagian masukkan dari tranduser disebut sensor, yang dapat mengindra suatu kuntitas tertentu dan mengubahnya menjadi bentuk energy yang lain.

Gambar : Main Circuit Board pada DURAG D-R 290 Blok diagram dari photoelement ke keluaran yang telah dikonversi dan dikirim menuju system. Transduser Sensor photoelemen t

I/O

4.6 OPTIK

68

4.6.4

Pengertian Optik Optik adalah cabang fisika yang menggambarkan perilaku dan sifat cahaya

serta interaksi cahaya dengan materi. Bidang optik biasanya menggambarkan sifat cahaya tampak, sinar inframerah atau ultraviolet, tetapi sebagian cahaya adalah gelombang elektromagnetik, fenomena yang sama juga terjadi dalam bentuk sinar-x, gelombang mikro, gelombang radio dan lainnya. Optik berhubungan langsung dengan kecepatan cahaya. Dalam ruang bebas dengan kecepatan cahaya, c = 3x108 m/s. Ketika memasuki medium tertentu gelombang dengan kecepatan v, yang merupakan karakteristik dari bahan dan kurang dari cahaya besarnya kecepatan sendiri (c). Perbandingan kecepatan cahaya dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya dalam medium adalah indeks bias bahan n sebagai berikut : n

c v

Jenis Mediun

Indesk Bias

Udara

1,0003

Air

1,33

Kaca

1,46

Garam Dapur (NaCl)

2,42

Tabel 4.2 : Indeks bias pada medium yang berbeda *Catatan : Hanya untuk cahaya yang panjang gelombang 590 nm

Salah satu bagian dari optik adalah lensa. Lensa adalah bidang bening yang dibatasi oleh dua permukaan, minimal salah satu dari permukaan tersebut merupakan 69

bidang lengkung. Pada lensa dapat terjadi pembiasan cahaya. Pembiasan cahaya pada lensa ini terjadi karena adanya penyerapan dan pemantulan kembali dari cahaya yang diserap tersebut. Pemantulan cahaya ini dapat terjadi berdasarkan jenis lensa yang digunakan. Lensa terdiri dari dua jenis, yaitu lensa cekung dan lensa cembung. Pada DURAG 290 ini, prinsip pemantulan cahayanya menggunakan lensa cembung.

4.7 LENSA CEMBUNG 4.7.1 Pengertian Lensa Cembung Lensa cembung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tebal sedangkan bagian tepinya lebih tipis. Lensa cembung biasanya berbentuk lingkaran dan terbuat dari kaca atau plastik sehingga lensa mempunyai indeks bias lebih besar dari pada indeks bias udara. Lensa cembung bersifat nyata, diperkecil, dan tebalik yang berada dititik fokus. Lensa cembung mempunyai 2 bidang batas yang masing-masing mampu membiaskan cahaya. Bidang batas sebuah lensa cembung dapat keduanya lengkung atau satu bidang batas lengkung dan yang lainnya datar. Bila tiga berkas sinar sejajar yang keluar dari kotak cahaya dikenakan pada lensa cembung, berkas sinar tersebut dibiaskan oleh lensa dan berpotongan pada sebuah titik. Titik tersebut dinamakan titik fokus (titik api) diberi tanda F. Besar pembiasan cahaya pada suatu lensa tergantung pada indeks bias bahan lensa dan lengkungan permukaan lensa, sedangkan indeks bias tergantung pada cepat rambat cahaya dalam bahan lensa tersebut. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, lensa cembung tebal akan membiasakan cahaya lebih besar dari pada lensa cembung

70

tipis. Panjang fokus lensa cembung tebal lebih pendek dari pada panjang lensa cembung tipis.

Gambar 4.14 : Pembiasan pada lensa cembung tebal dan lensa cembung tipis Lensa cembung dapat membentuk bayangan nyata dan bayangan maya. Bayangan maya sebenarnya tidak ada tetapi seolah-olah ada karena mata manusia melihat berkas cahaya bergerak lurus sehingga otak manusia menyimpulkan bahwa bayangan tersebut ada. Jika diletakkan sebuah layar pada titik dimana diperkirakan terdapat bayangan maya maka tidak tampak bayangan maya pada layar. Sebaliknya bayangan nyata benar-benar ada. Jika diletakkan sebuah layar pada titik dimana diperkirakan terdapat bayangan nyata maka bayangan tampak atau terlihat pada layar tersebut. Pembentukan bayangan benda oleh lensa cembung telah dijelaskan dengan sumbu utama pada lensa.

71

4.7.2

Titik Fokus Lensa Cembung Seperti pada gambar dibawah ini, sumbu utama lensa adalah garis yang

berwarna biru. Berkas cahaya datang mengenai permukaan lensa yang bentuknya cembung dan berkas cahaya tersebut dibiaskan oleh lensa cembung. Pembiasan cahaya oleh lensa cembung mematuhi hukum pembiasan cahaya. Semua berkas cahaya datang dibiaskan lensa cembung menuju titik fokus F2 dan berkas cahaya tersebut mengumpul ditik fokus karena lensa cembung juga disebut dengan lensa konvergen. Karena semua berkas cahaya berpotongan pada titik fokus F2 maka bisa dikatakan bahwa titik fokus F2 adalah letak bayangan dari benda yang berjarak sangat jauh. Bila berkas cahaya ynag dibiaskan lensa cembung brasal dari matahari maka bayang matahari hanya tampak titik fokus.

Gambar 4.15 : Berkas cahaya yang dibiaskan mengumpul di satu titik Titik fokus yang berada didepan lensa cembung disebut titik fokus maya, sedangakan titik fokus yang berada dibelakang lensa cembung disebut fokus titik sejati. Sinar-sinar dibiaskan sebagai fokus aktif (diberi lambang F1) dan titik fokus lainnya ditetapkan sebagai fokus pasif (diberi lambang F2). Ada 3 jalannya sinar-sinar istimewa pada lensa cembung yakni sebagai berikut :

72

a. Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus F1 belakang lensa. b. Sinar datang menuju titik fokus didepan lensa F2 akan dibiaskan sesejajar sumbu utama. c. Sinar yang datang melewati pusat optik lensa diteruskan, tidak dibiaskan.

Berikut adalah pembentukan bayangan pada lensa cembung untuk berbagai posisi benda: a. Jarak benda lebih besar 2F2 Jarak benda lebih besar 2F2, dengan menggunakan sinar istemewa lensa cembung diperoleh bayangan yang bersifat nyata, terbalik, diperkecil, dan letak bayangannya diantara F1 dan 2F1 ditunjukkan seperti gambar

Gambar 4.16 : Jarak benda lebih besar 2F2 b. Benda diletakkan diantara 2F2 dan F2 Jarak benda lebih besar dari pada panjang fokus lensa cembung (s > f). Dengan menggunakan sinar istimewa lensa cembung diperoleh bayangan yang bersifat nyata, terbalik, diperbesar, dan letak bayangannya diluar 2F1 ditunjukkanseperti gambar

73

Gambar 4.17 : Benda diletakkan diantara 2F2 dan F2 c. Benda diletakkan dititik F2 Jarak benda sama dengan panjang fokus lensa cembbung (s = f). Degan menggunakan sinar istimewa lensa cembung

diperoleh bayangan yang

bersifat maya ditakhingga yang ditunjukkan oleh gambar

Gambar 4.18 : Benda diletakkan dititik F2

d. Benda diletakkan diantara F2 objek dan pusat lensa Jarak benda lebih kecil dari pada panjang fokus lensa cembung (s
74

Gambar 4.19 : Benda diletakkan diantara F2 objek dan pusat lensa

-Maya artinya berkas cahaya tidak melewati bayangan -Tegak atau tidak terbalik -Semakin jauh benda dari lensa cembung, ukuran bayangan semakin besar -Semakin jauh bayangan dari lensa cembung, bayangan semakin jauh dari lensa cembung Pada DURAG D-R 290 bayangan yang yang terbentuk bersifat nyata, terbalik, diperkecil dan letak bayangan diantara f1 dan 2f1 dengan pembentukan bayangan pada lensa cembung berada di jarak benda yang lebih besar dari pada 2f2. Lensa cembung terdiri dari beberapa bentuk, yaitu : 1.

Cembung-cembung atau Bikonvek

Yaitu lensa cembung yang kedua permukaannya berbentuk bidang cembung. Lensa cembung-cembung ini memiliki kekuatan lensa positif (konvergen) yang cukup besar sehingga dapat membakar kertas, karena energi cahaya yang masuk kedalam lensa dikumpulkan pada satu titik, pada titik itu energinya sangat besar. 2. Cembung-datar atau Plankonveks Yaitu lensa cembung yang salah satu permukaannya berbentuk bidang datar.

75

3. Cembung cekung atau Konkaf Yaitu lensa cembung yang salah satu permukaannya berbentuk bidang cembung sedangkan bidang lain berbentuk bidang cekung. Lensa cembung-cekung ini memiliki kekuatan lensa negatif (Divergen) yang tidak dapat membakar kertas, karena energi cahay yang masuk kedalam lensa disebarkan, sehingga tidak mengumpulkan energinya.

Gambar 4.20 : Lensa cembung ganda, cembung datar, dan cembung cekung

Lensa Pada DURAG D-R 290 Pada DURAG D-R 290 ini menggunakan lensa cembung dengan jenis lensa cembung-cembung atau Bikonveks. Lensa ini akan menangkap cahaya yang diberikan dan dikumpulkan disatu titik, lensa cembung-cembung atau bikonveks ini lebih besar menyerap cahaya. Sifat kedua lensanya yang cembung dapat menyerap energi yang cukup besar.

76

Dari transceiver pemancaran cahaya, cahaya akan ditembakkan ke lensa cembung tersebut, lensa cembung dapat membiaskan cahaya, dan meneruskannya ke reflector, direflector terdapat cermin yang tersusun saling berhadapan disetiap bagian sehingga mengfokuskan cahaya yang datang ke satu titik, dari reflektor ini cahaya akan di pantulkan kembali menuju lensa tempat pemantulan cahaya awalnya, cahaya yang kembali setelah melewati cerobong keluaran tersebut akan dideteksi oleh photoelement. Sebelum dideteksi langsung oleh photoelement, cahaya akan melalui lensa kecil yang berperan untuk menggumpulkan cahaya, cahaya yang dikumpulkan di satu titik ini akan dibiaskan menuju photoelement, dan akan dideteksi besar intensitas cahayanya. Cahaya yang kembali tidak akan sama dengan cahaya yang dipancarkan, hal ini disebabkan oleh adanya partikel debu yang menyebarkan cahaya yang melaluinya. Pada saat cahaya menyinari benda translusens seperti debu, cahaya hanya dapat diteruskan sebagian karena karakteristik dari benda translusen ini yaitu hanya hapat meneruskan sebagian cahaya yang diterimanya. Oleh sebab itu cahaya yang kembali akan berkurang intensitasnya. Cahaya yang telah dideteksi oleh photoelement ini akan dikonversikan kedalam bentuk persentase untuk mengetahui besar opacity tersebut. Bayangan yang di bentuk dari lensa pada DURAG D-R 290 yaitu nyata, terbalik, diperkecil. Selain itu juga akan diubah dalam bentuk isyarat informasi dalam bentuk sinyal listrik. Sinyal-sinyallistrik ini akan diperkuat sehingga menbentuk arus listrik. Arus ini akan di kirim kesistem untuk ditampilkan dimonitor.

77

Rumus Lensa Cembung :

n 1 1 1  ( k  1)(  ) f nu R1 R2 Dimana:

nu adalah indeks bias udara atau air

R1 dan R2 adalah kelengkungan dari lensa cembung Contoh : Indeks bias kaca dan indeks bias udara berturut-turut yaitu 1,46 dan 1,0003. Dimana dianggap kelengkungan pada lensa cembung sebesar 0,8 mm . Hitung jarak fokus dari lensa cembung tersebut! Jawab :

nu = 1,0003

nk = 1,46 R1 dan R2 = 0,8 mm F = ??

n 1 1 1  ( k  1)(  ) f nu R1 R2 1,46 1 1 (  1)(  ) 1,0003 0,8 0,8

1  1,1475mm f f  0,872mm

78

Jadi jarak focus untuk lensa cembung dengan kelengkungan 30ͦ adalah 49,01.

Untuk rumus mencari jarak bayangan pada lensa cembung :

1 1 1   f s s' Keterangan : f = fokus lensa cembung s = jarak benda s’ = jarak bayangan

Persamaan diatas didapatkan dari perhitungan tegak bayangan (s’) jika benda diletakkan disuatu jarak tertentu (s) dari lensa dapat diturunkan berdasarkan gambar

Gambar 4.21 : Pemantulan cahaya terhadap lensa cembung

Segitiga I sebangun dengan segitiga III, ambil tangen sudut yang bersilang didepan didapatkan :

79

h h'  s s ' ………………………….. (1) Segitiga II sebangun dengan segitiga IV, ambil tangen sudut yang bersilang didapatkan :

h h'  f s' f

…………………..………..(2)

Bagi persamaan I dengan persaman II, menjadi :

f s ' f  s s'

……..……………………(3)

Sederhanakan persamaan menjadi :

1 1 1   f s s ' …………………………..(4)

4.8 PRINSIP PENGUKURAN TRANSMISI DAN OPACITY Rasio cahaya yang dikembalikan ke cahaya yang ditransmisikan dapat mengurangi satu transmisi. Satu minus transmisi disebut sebagai opacity. Untuk pengukuran konsentrasi debu kepadatan optik digunakan karena konsentrasi debu linier terhadap nilai densitas optik. Log dari 1 dibagi dengan transmisi memberikan densitas optik. Monitor opacity Durag D-R 290 didesain untuk memanfaatkan prinsip transmisi cahaya. Jika cahaya menyinari tumpukan asap atau saluran pembuangan debu, sinar lampu ini akan menjadi lebih lemah seperti debu kepadatan meningkat.

80

Transmisi adalah rasio intensitas cahaya yang diterima (I) dibandingkan dengan intensitas cahaya ditransmisikan (I0).

I ………………….. (1) I0

Hubungan antara sinar yang diiradiasi dan cahaya yang diterima diberikan sebagai nilai persen, seperti yang ditunjukkan pada

I x100%  T I0

…………………………(2)

Mengurangkan pengukuran transmisi dari satu memberikan nilai opacity. Opacity adalah defaultnya mode pengukuran D-R 290, karena ini menghasilkan sinyal yang semakin kuat pada detektor sebagai kerapatan debu berkurang.

100% 

I x100%  OP ………………….(3) I0

Gambar 4.22 : Grafik hubungan transmisi dan density 81

Dari grafik diatas dapat dilihat hubungan opacity dengan transmisi, yaitu Semakin besar transmisi maka semakin kecil opacity. Pada DURAG D-R 290 ini, tiap 2 menit akan malakukan kalibrasi dengan cara menutup lensa pada transceiver dan menutup cermin pantulan pada reflector.

4.9 PRINSIP PENGUKURAN KEPADATAN (DENSITY) Jika seberkas cahaya menyinari saluran gas buang atau jalur ekstraksi debu, intensitas cahaya akan menipis konsentrasi debu C meningkat. Hilangnya intensitas cahaya ini disebabkan oleh penyerapan dan difraksi, secar. Umumnya, intensitas cahaya menurun secara eksponensial sebagai panjang L.

I  I 0e  KLC Dalam menghitung intensitas debu terukur, I0 adalah konstanta untuk intensitas cahaya yang dipancarkan dan L adalah nilai dari panjang jalur yang diukur. K adalah nilai dari konstan medium yang dilalui. Secara umum, konsentrasi debu (mg / m3) memiliki hubungan linier dengan konstanta medium yang dilalui. Banyak parameter yang digunakan yaitu ukuran partikulat, komposisi partikel, berat spesifik, nilai indeks, dan konstanta absorpsi untuk cahaya yang digunakan. Untuk dapat menentukan nilai atau jumlah konsentrasi dari debu yang berada dicerobong keluaran, dapat digunakan persamaan :

82

C

ln(

I0

I K .L

)

Keterangan : C = Konsentrasi debu I0 = Emisi cahaya yang dipancarkan I = Cahaya penerima L = Jarak K = Koefisien debu Berdasarkan persamaan yang telah dijabarkan diatas, kita dapat menghitung besar energi cahaya yang dipancarkan oleh SLED menuju optic yaitu lensa cembung yang digunakan dan dapat dihitung cahaya transmisi yang kembali. Dengan demikian besar opacity dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

100% 

I x100%  OP I0

Dan konsentrasi dari debu atau density dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

C

ln(

I0

I K .L

)

83

Data nilai opacity dan density berdasarkan pengukuran di Indarung V pada 01 Juni 2017 sampai 15 Juni 2017 : Date

01-06-2017

5J1P01N3A02 (EP OPACITY MONITORING %) 14.88

5J1P01N3A01 (MAIN EP DUST DENSITY) 42.39

02-06-2017

15.49

44.29

03-06-2017

15.23

43.33

04-06-2017

14.70

42.35

05-06-2017

6.93

7.32

06-06-2017

13.52

37.81

07-06-2017

13.49

37.79

08-06-2017

10.62

28.69

09-06-2017

8.95

23.50

10-06-2017

10.87

29.20

11-06-2017

7.87

20.68

12-06-2017

6.65

15.20

13-06-2017

9.19

24.26

14-06-2017

19.34

50.09

15-06-2017

10.51

28.49

16-06-2017

9.09

24.02

17-06-2017

9.07

24.04

18-06-2017

8.32

19.64

19-06-2017

8.69

22.73

20-06-2017

7.47

19.03

21-06-2017

8.40

21.72

22-06-2017

9.56

25.47

23-06-2017

9.85

26.31

24-06-2017

8.74

23.01

25-06-2017

9.07

15.89

26-06-2017

7.39

18.66

27-06-2017

8.37

21.85

28-06-2017

7.56

19.23

29-06-2017

9.61

25.68

30-06-2017

10.66

29.31

01-07-2017

9.51

25.41

02-07-2017

11.46

31.99

84

03-07-2017

11.33

31.48

04-07-2017

9.00

23.72

05-07-2017

9.99

26.92

06-07-2017

9.89

26.47

07-07-2017

12.91

36.13

08-07-2017

13.15

26.15

09-07-2017

9.42

24.58

10-07-2017

13.95

39.74

11-07-2017

14.98

40.03

12-07-2017

18.53

55.87

13-07-2017

14.23

40.68

14-07-2017

20.35

50.53

15-07-2017

12.79

36.46

Average

11.15

29.51

Maximum

20.35

55.87

Minimum

6.65

7.32

Summary

501.58

1,328.14

Tabel 4.3 : Nilai Opacity dan Density di Indarung V bulan Juni

Contoh Soal : 1. Berdasarkan data pengukuran suatu alat Dustemisi nilai opacity dan density yang didapatkan diRaw Mill Indarung V berturut-turut adalah 14,88% dan 42,39 mg/m2. Tentukan besar transmisi cahaya yang kembali dan konstanta debu (K), jika diketahui intensitas cahaya yang dipancarkan sebesar 216,27 Cd dan diameter cerobong keluaran sejauh 4,5 m! Diketahui: Op = 14,88% OD = 42,39 mg/m2 I0 = 216,27 Cd Tanya : I =?

85

K=? Jawab : 100% 

I x100%  OP I0

100% 

I x100%  14,88% 216,27Cd

I x100%  100%  14,88% 216,27Cd I .100%  85,22% 216,27Cd

I .100%  18408,902% I

18408,902% 100%

I  184,04Cd

C

ln(

I0

I K .L

)

ln( 216,27

) 184,04 42,39mg / m  K .4,5m 0.1613 42,39mg / m 2  4,5m.K 2

K  8,4 x10 4 Jadi nilai Intensitas cahaya yang ditransmisikan kembali sebesar 184,04 Cd dan nilai konstanta medium yang dapat dilalui debu adalah 8,4x10-4.

86

Berdasarkan perhitungan seperti yang dilakukan diatas, dengan intensitas cahaya yang dipancarkan konstan sebesar 216,27 Cd dan panjang diameter cerong keluaran sebesar 4,5 m, didapatkan nilai Intensitas cahaya yang ditransmisikan dan nilai konstanta medium yang dapat dilalui debu dengan beberapa contoh data berikut ialah:

Opacity (%)

Intensitas Cahaya kembali (Cd)

Density (mg/m2)

14.88 6.93

184.04 201.28

42.39 7.32

Konstanta medium yang dilalui (K) 8.4x10-4 2.1x10-4

15.23

183.332

43.33

8.4x10-4

14.70

184.47

42.35

8.3x10-4

19.34

174.44

50.09

9.5x104

15.49

182.769

44.29

8.3x10-4

Tabel 4.4 : Nilai cahaya transmisi yang kembali dan koefisien medium dari nilai opacity dan density

Jadi, dari data yang telah dihitung dapat diketahui bahwa semakin besar opacity yang terukur maka cahaya transmisi yang kembali semakin kecil. Begitu pula untuk density, semakin besar yang terukur maka semakin besar pula konstanta medium yang dilalui.

4.10 PERANAN LENSA CEMBUNG PADA ALAT 87

Untuk alat ini, DURAG D-R 290 menggunakan lensa cembung sebagai pengumpul cahaya yang yang dipancarkan oleh Super Wide Band Diode, dan cahaya yang dikumpulkan akan diteruskan menuju cermin pada reflector, cahya yang kembali dari reflector akan kembali menuju transceiver. Pada saat cahaya kembali cahaya akan mengalami penyebaran yang disebabkan oleh adanya partikel debu, cahaya yang tersebar ini akan dikumpulkan kembali oleh lensa cembung sebelum dideteksi oleh photoelement. Selain peran lensa cembung pada alat ini untuk mengumpulkan cahaya, lensa cembung juga berperan untuk memperdekat sensor photoelement dengan pemancar Sled, sehingga rugi intensitas cahaya bisa dikurangi. Jarak sensor pendeteksi ini akan diperdekat dengan menentukan tingkat kelengkungan dari lensa cembung. Seperti pada alat Dust Emisi di Raw Mill dengan menggunakan DURAG D-R 290, diameter cerobong keluaran sebesar 4,5 m. Cahaya akan melalui cerobong keluaran sebanyak dua kali untuk kembali menuju receiver, sehingga jarak yang ditempuh oleh cahaya sebesar 9 m. Dibayangkan bahwa lensa cembung dengan sensor photoelement sangat berdekatan sehingga dengan mudah photoelement mendeteksi cahaya yang kembali. Anggap diinginkan jarak antara photoelement dengan SLED sebesar 1 mm. Dari jarak tersebut kita dapat menggunakan lensa cembung dengan kelengkungan 0.22975 mm. Hal ini didapatkan dari penguraian berikut ini : Diketahui :

Jarak lempuh cahaya (s) = 9 m Jarak SLED dengan photoelemen yang diharapkan (s’) = 1 mm

88

Dari jarak yang diketahui terdsebut, kita dapat menentukan besar focus pada lensa cembung.

1 1 1   f s s' 1 1 1   f 9m 1mm 1 1  9000  f 9m

1 9001  f 9m f 

9m  0,001m  1mm 9001

Untuk menentukan kelengkungan dari lensa cembung ini, dapat digunakan persamaan:

n 1 1 1  ( k  1)(  ) f nu R1 R2 1 1,46 1 1 (  1)(  ) f 1,0003 R1 R2 Anggap kelengkungan R1=R2=R, sehingga

1 1,46 1 1 (  1)(  ) f 1,0003 R R 1 1,46 1 (  1)( ) 1mm 1,0003 2R 1 1  (0,4595)( ) 1mm 2R 89

1 0,4595  1mm 2R 2 R  0,4595mm

R

0,4595mm  0,22975mm 2

Jadi, kelengkungan lensa cembung pada alat ini sebesar 0,22975mm, dengan indeks bias kaca lensa cembung sebesar 1,46 dan indeks bias udara yang dilalui cahaya sebasar 1,0003.

90

BAB V PENUTUP A. KESIMPULAN Dari pembahasan yang telah diatas dapat disimpulkan bahwa: 1.

PT Semen Padang merupakan suatu perusahaan yang mana bergerak dibidang industri dan pertambangan guna memproduksi suatu produk yaitu semen.

2.

Di Indarung V terdapat alat Dust Emisi sebagai pendeteksi opacity dan density yang keluar melaui cerobong pembuangan. Pada alat ini terdapat transceiver (sumber cahaya) dan reflector (pemantul cahaya).

3.

Dust Emisi yang berguna untuk mendeteksi banyaknya debu yang keluar dari hasil pembakaran. Alat ini berkerja dengan prinsip pemancaran sinar dengan menggunakan sumber cahaya yang berasal dari Super Wide Band Diode. Cahaya ini akan dipancarkan menuju satu titik focus lensa dengan menggunakan lensa cembung, cahaya yang dipancarkan ke lensa ini akan dibiaskan menuju cermin pada reflector dan akan dipantulkan menuju lensa kembali. Cahaya yang kembali ini akan dideteksi oleh photoelement. Cahaya yang dipancarkan akan berbeda dengan cahaya transmisi yang kembali, hal ini disebabkan karena adanya pengaruh konsentrasi debu yang dilalui cahaya sebelum dideteksi oleh photoelement. Cahaya yang kembali akan dideteksi oleh photoelement dan dikonversi dalam bentuk sinyal listrik yang akan dikirim kesistem.

91

4.

Lensa sangat berperan dalam pemantulan dan pembiasan cahaya, terutama lensa cembung. Prinsipnya lensa cembung menyerap cahaya pada satu titik dan akan memancarkannya pada satu titik pula. Semakin tebal kelengkungan lensa cembung maka jarak pancaran cahayanya akan semakin pendek, begitu pula sebaliknya semakin tipis atau semakin kecil kelengkungan lensa cembung maka jarak pancaran cahayanya akan semakin jauh. Lensa cembung bersifat nyata, diperkecil dan terbalik. 5. Jadi pengaruh spectrum terhadap benda translusen yaitu : a. Semakin banyak konsentrasi bedu atau density pada cerobong keluaran maka cahaya transmisi yang kembali akan semakin kecil. b. Semakin besar jarak tempuh cahaya atau semakin besar diameter suatu cerobong keluaran, maka kadar debu yang terkandung akan semakin besar pula dan menyebabkan semakin kecil cahaya transmisi yang kembali. c. Besar spectrum yang dipancarkan oleh Super Wide Band Dioda bernilai konstan karena tergantung pada bahan dan pangang gelombangnya.

B. SARAN Setelah melakukan praktek kerja lapangan ini,penulis menyarankan bahwa : 1. Kebersamaan dan kekeluargaan dalam lingkungan perusahaan agar senantiasa dipertahankan dan ditingkatkan. 92

2. Pembenahan dan peremajaan fasilitas perusahaan agar karyawan dapat terus termotivasi dalam bekerja dan beraktifitas. 3. Semakin membuka peluang bagi para pelajar yang ingin menambah dan menggali ilmu baik itu dalam bentuk teori maupun langsung prakteknya.

DAFTAR PUSTAKA

Durag.2002.DURAG D-R 290-Dust and Opacity Monitor Installation and operation. 93

Durag.Inc.1355 Mendota Heights Road. Suite. 200. Mendota Heights,MN 55120. Website: www.durag.com file:///E:/DURAG/-/D-R//290.html diakses pada tanggal 13 agustus 2017 Mengenal debu (dust) dan pengendaliannya-dust-control/. Diakses 28 Juli 2017 pukul 09.11 WIB pada http://www.mengenalpengendaliandebu.com PT Semen Padang.2017.PT Semen Padang.Diakses 20 Agustus 2017 pukul 14.22 WIB pada http://www.semenpadang.co.id/ file:///E:/Prinsip/-/kerja//lensa-cembung.html diakses pada tanggal 11 agustus 2017 file:///C:/Users/desti/Downloads/dustemisi/bagia%20dan%20Fungsinya%20_%20Ma tra%20pendidikan.htm

file:///E:/Prinsip/-/kerja//Photodetektor.html diakses pada tanggal 11 agustus 2017 file:///E:/Sifat/-/sifat cahaya//.html diakses pada tanggal 11 agustus 2017 file:///E:/cahaya/-/tampak//spektral-cahaya.html diakses pada tanggal 11 agustus 2017 septiantarie ♦ juli 28, 2012. file:///C:/Users/desti/Downloads/SuperWideBandDiode/Prinsip%20Kerja%20pada% 20_%20karya%20guru%20biologi.htm

94

30