Analisis Ketidakpastian Pengukuran

2.4.2 General Specification SAF-321

Tujuan dari spesifikasi / standard ini dibuat adalah untuk menentukan tingkat keselamatan yang dibutuhkan baik itu dari sisi design, instalasi, testing pompa pemadam kebakaran, dan kapasitas air yang dibutuhkan. Semua spesifikasi ini dibuat berdasarkan tinjauan dan penelitian terhadap kondisi lapangan. Fasilitas onshore di Senipah menggunakan spesifikasi ini sebagai suatu standard bagi unit pemadam kebakarannya, di samping standard NFPA-20. [3]

Spesifikasi ini tidak dapat di aplikasikan pada daerah produksi lain apabila suatu perusahaan ingin membangun suatu sistem pemadam kebakaran. Untuk kasus-kasus lainnya bila ingin membangun suatu system pemadam kebakaran, di butuhkan suatu data yang spesifik akan kebutuhan air bila terjadi kebakaran.

2.5 Analisis Ketidakpastian Pengukuran

a. Pengukuran Tekanan

Ketidakpastian pengukuran adalah suatu parameter yang berhubungan dengan hasil pengukuran yang mengkarakteristikkan penyebaran nilai-nilai layak yang dikaitkan pada besaran ukur. Alat ukur tekanan Bourdon-Tube adalah salah satu alat ukur tekanan yang paling banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Alat ukur ini dijual secara komersil dalam

berbagai ukuran (diameter 1 inch – 16 inch) dan berbagai tingkat akurasi. Alat ukur tekanan

Bourdon-Tube produksi Heise adalah salah satu yang memiliki tingkat keakurasian yang sangat tinggi, dengan keakurasian mencapai 0,1 persen dari skala ukur tertinggi.

b. Pengukuran Kapasitas dengan Meter Ultrasonik

Meter ultrasonik adalah alat ukur yang terdiri dari transduser ultrasonic yang diletakkan disepanjang dinding pipa. Transduser ini kontak langsung dengan aliran fluida. Dimana pulsa akustik ultrasonik dikirimkan oleh salah satu transduser dan diterima oleh transduser yang lain dan kebalikannya. Gambar dibawah ini mengambarkan geometri

sederhana dari dua transduser Tx1 dan Tx2 pada sudut α yang merupakan sudut antara axis

Gambar 2.34 Geometri sederhana meter ultrasonic [6]

Pulsa akustik menyebrangi pipa seperti perahu menyebrangi sungai. Jika tidak ada aliran maka kecepatan kedua arah tersebut akan sama. Namun jika ada aliran gas maka pulsa yang menyebrang kebawah akan lebih cepat dibandingkan dengan yang menyebrang keatas melawan aliran gas. Oleh karena itu tD akan lebih pendek dibandingkan tu karena searah

dengan aliran gas. Waktu tempuh pulsa dihitung secara elektronik. Dari waktu tempuh transit

time kecepatan laju alir gas dihitung dengan persamaan berikut :

v =

………. (2.16)

Dan kecepatan suara dihitung dengan persamaan berikut :

v =

……….. (2.17)

Kecepatan laju alir dapat digambarkan dengan vector kecepatan tiga dimensi, dimana secara

umum tergantung pada dua besaran jarak (X) dan waktu (t); v = v(x,t). pada kondisi tunak dan aliran pada pipa panjang yang bebas swirl dengan jari – jari R, satu – satunya komponen kecepatan rata- rata pada t ≠ 0 adalah di arah axial pipa dan ini merupakan fungsi dari “r”

saja. Persamaan untuk profile kecepatan aliran fully developed dapat diprediksi menggunakan

hukum semi emperik berikut :

Tx2

v(r) = v

_max

(1 - )

^1/n

……… (2.18)

Dimana n merupakan fungsi dari reynolds number “Re” dan kekasaran pipa. Untuk pipa

halus, persamaan Prandtl‟s dapat digunakan

n = 2 log

₁₀

(

) – 0,8

……… (2.19) Namun dalam prakteknya perhitungan kecepatan rata – rata untuk meter ultrasonik dengan

multipath (4 path) yang digunakan untuk jual – beli menggunakan persamaan berikut :

v

_avg

=

W

_n

v

_n ………..(2.20) Dimana Wn adalah faktor bobot geometrik, dimana parameter ini diperoleh pada proses manufaktur dan kalibrasi. Faktor bobot yang lazim digunakan adalah untuk konfigurasi 4 path adalah WA sebesar 0,1382, WB sebesar 0,3618, WC sebesar 0,3618 dan WD sebesar 0,1382. Untuk perhitungan laju alir aktual digunakan persamaan sebagai berikut :

q

_cfs

= v

_avg

(

)

………(2.21) Ketidakpastian pengukuran (Uncertainty) meter ultrasonik adalah ketidaaktentuan hasil perhitungan laju alir terhadap laju alir sebenarnya, yang bersumber dari tiga faktor yaitu faktor fisik yang berhubungan dengan profil kecepatan aliran, mekanik yang berhungan dengan geometri dari acoustic path dan elektronik yang berhubungan dengan perhitungan

transit time.

Untuk meter ultrasonik besaran uncertainty jarang sekali dilakukan perhitungan. Istilah yang sering dipakai pada meter ultrasonik untuk menggambarkan ketidakakurasian

meter ultrasonik adalah error meter (deviasi pengukuran). Deviasi pengukuran adalah

perbedaan hasil pengukuran antara meter ultrasonik dengan meter master yang diperoleh ketika proses kalibrasi, dimana meter ultrasonic dilepas, dibawa ke laboratorium dan

diperbandingkan menggunakan meter master. Error meter digambarkan terhadap laju alir

merupakan kurva yang khusus dibuat. Ketika error meter digambarkan terhadap bilangan reynold, kurva perfoma meter mangambarkan efek dari profil aliran. Metode ini digunakan untuk eksperimen khusus dan tidak digunakan secara umum.

c. Kombinasi Kesalahan Pengukuran

Ketika suatu besaran atau kuantitas akan dihitung dari hasil pengukuran dua instrument atau lebih, maka kesalahan hasil pengukuran akan menjadi lebih besar apabila dibandingkan kesalahan yang dihasilkan tiap-tiap instrument.

- Jumlah dari kuantitas pengukuran

Apabila hasil pengukuran ditentukan sebagai jumlah dua pengukuran, maka kesalahan total yang timbul adalah jumlah dari kesalahan absolute pada masing-masing pengukuran. Secara umum dinyatakan dalam persamaan :

A = (B1± ΔB1) + (B2± ΔB2) Atau dapat dituliskan :

A = (B1 + B2) ± (ΔB1+ ΔB2) ……… (2.22)

A = Besaran yang akan diukur nilainya B1 = Besaran pertama

B2 = Besaran kedua

- Selisih dari kuantitas pengukuran

Apabila hasil pengukuran ditentukan sebagai selisih dua pengukuran, maka kesalahan total adalah selisih dari kesalahan absolut pada masing-masing pengukuran. Secara umum dinyatakan dalam persamaan :

A = (B1± ΔB1) - (B2± ΔB2) Atau dapat dituliskan :

A = (B1 - B2) ± (ΔB1+ ΔB2)……….. (2.23)

- Jumlah perkalian

Misalkan besaran A merupakan perkalian dari besaran B dan C sehingga dapat dinyatakan sebagai A=B.C

A = (B ± ΔB) . (C ± ΔC)

A = B.C ± (B.ΔC + C.ΔB + ΔB.ΔC)

Karena ΔB.ΔC sangat kecil maka dapat diabaikan, sehingga :

A ≈ B.C ± (B.ΔC + C.ΔB) ……….. (2.24) Dengan persentase kesalahan :

- Kuantitas pembagian

Misalkan besaran A merupakan perkalian dari besaran B dan C sehingga dapat dinyatakan sebagai A=B / C

A = (B ± ΔB) / (C ± ΔC)

A = B/C ± (B.ΔC + C.ΔB + ΔB.ΔC)

Karena ΔB.ΔC sangat kecil maka dapat diabaikan, sehingga :

A ≈ B/C ± (B.ΔC + C.ΔB) ……… (2.26) Dengan persentase kesalahan :

% kesalahan A = (%kesalahan B) + (%kesalahan C) ……….. (2.27)

- Kuantitas perpangkatan

Misalkan besaran Z = k.Aⁿ.B^m.C^p

Persentase kesalahan Z dinyatakan dengan :

%Kesalahan Z = (n . %kesalahan A + m . %kesalahan B + p . %kesalahan C) .. (2.28)

d. Faktor – Faktor Penyebab Ketidak-akurasian

Meter dari perusahaan yang berbeda akan memberikan rekomendasi dalam instalasi meter yang berbeda – beda pula. Meter ultrasonik pabrikan GE dengan model XMT868i memberikan besar akurasi dalam perhitungan kapasitas aliran sebesar 2% dari nilai hasil pembacaan. Berikut ini adalah factor-faktor yang menyebabkan ketidak-akurasian pengukuran.

a) Kontaminasi, Strainer dan Filter.

Transduser kontaminan seperti debris yang menempel pada permukaan transduser (seperti grease atau oil atau kondensat), dapat melemahkan signal atau merubah hasil perhitungan kecepatan dan dapat menurunkan performa dari meter. Jika kontaminan menjadi permasalahan untuk aliran gas tertentu, persyaratan untuk melepas dan membersihkan transduser harus dibuat dan dilaksanakan.

b) Noise dan PCV atau regulator.

Gangguan terhadap meter signal menjadi salah satu masalah distasiun yang memilki perlatan lain yang menghasilkan ultrasonik noise (seperti control valve). Permasalahannya

adalah trim yang berfungsi melemahkan noise yang digunakan di control valve menghasilkan

suara yang memiliki range sama dengan yang digunakan oleh meter ultrasonik dalam mengukur aliran gas. Untuk mengatasinya dapat dilakukan pengantian trim atau memisahkan

pada profil aliran dan atau dihasilkannya noise ultrasonik, instalasi peralatan throttling, seperti regulator atau valve yang terbuka sebagian, dekat dengan meter khususnya upstream meter tidak direkomendasikan.

c) Vibration (getaran).

Getaran pada pipa harus di jaga dilevel minimum, karena peralatan elektronik yang dipasang di pipa dapat mengalami kerusakan jika getaran pada level yang tinggi. Batasan maksimum sangat tergantung dari jenis peralatan dan pabrikan. Dimana batasan maksimum adalah spesifikasi dari peralatan yang terpasang.