Tabel 5 menunjukkan tegangan baterai menurun selama uji performa pompa vakum berlangsung. Nilai maksimum tegangan baterai sebesar 12.03 V dan nilai minimum tegangan baterai setelah 509 menit pengujian berlangsung adalah 9.28 V. Rentang nilai tegangan baterai maksimum-minimum tersebut diubah menjadi 3.31 V dan 2.46 V menggunakan rangkaian pembagi tegangan. Selain menggunakan voltmeter, penurunan tegangan baterai juga terbaca melalui nilai ADC di pin A1 sistem minimum. Nilai ADC menurun dari 677 hingga 503.
Rahmat (2013) menyatakan bahwa untuk memisahkan PM10 dari partikel lainnya dalam cyclone separator model 2D2D diperlukan laju alir volume hisap sebesar 0.7 L/menit sedangkan penurunan tegangan baterai mengakibatkan penurunan kecepatan motor DC, sehingga laju alir volume hisap berada di bawah 0.7 L/menit. Hal ini dapat diatasi dengan menaikkan nilai PWM sesuai dengan penurunan ADC. Data nilai PWM dan ADC selanjutnya digunakan untuk menentukan hubungan antar keduanya.
Gambar 20a menunjukkan nilai PWM berbanding terbalik terhadap nilai ADC dihubungkan dengan persamaan = − . + . dengan koefisien determinasi sebesar 0.9726 dimana adalah nilai PWM dan adalah nilai ADC. Saat tegangan baterai telah habis, nilai PWM akan berada di angka maksimum yaitu 142.99. Persamaan ini kemudian dimasukkan ke dalam program, sehingga nilai PWM berubah secara otomatis sesuai dengan perubahan ADC selama pengukuran. Penyesuaian ini berhasil menjaga kestabilan performa pompa vakum yang dibuktikan pada Gambar 20b. Laju alir volume hisap terhadap PWM dihubungkan dengan persamaan = − × − + . , dimana adalah laju alir volume hisap dan adalah nilai PWM. Faktor pengali nilai PWM sangat kecil dalam orde − sehingga nilai laju alir volume hisap stabil di 0.7 L/menit. Hasil ini menunjukkan bahwa sistem pompa vakum telah berhasil didesain dengan baik dan dapat digunakan sebagai inputan cyclone.
Tabel 5 Data uji performansi pompa vakum No Nilai PWM (-) Nilai ADC (-) Voltase PIN A1 Voltase baterai (Operasi) Laju alir cyclone separator Lama pengujian Akumulasi waktu (Volt) (Volt) (L/menit) (menit) (menit)
1 31 677 3.31 12.03 0.7 67 67 2 32 675 3.30 11.84 0.7 178 245 3 33 655 3.20 11.52 0.7 68 313 4 34 651 3.18 11.46 0.7 68 381 5 35 636 3.11 11.26 0.7 57 438 6 38 620 3.03 11.02 0.7 20 458 7 40 612 2.99 10.87 0.7 17 475 8 41 598 2.92 10.68 0.7 14 489 9 47 567 2.77 10.22 0.7 12 501 10 61 503 2.46 9.28 0.7 8 509
21
(a) (b)
Gambar 20 Hubungan (a) PWM terdapap ADC dan (b) laju alir volume hisap terhadap PWM
Hasil Pengujian Cyclone Separator
Gambar 21 menunjukkan distribusi ukuran partikel hasil uji PSA dengan pendekatan volume menggunakan metode kumulan. Pada pengujian cyclone separator di Lab. Wageningan, partikel memiliki ukuran 281.9 – 5890 nm dengan ukuran rata-rata sekitar 1245.8 nm (Gambar 21a). Saat pengujian berlangsung terlihat adanya asap pembakaran sampah di lokasi Lab. Wageningan. Pada pengujian cyclone separator di lokasi Jalan Raya Dramaga sekitar 1 meter dari bahu jalan, rentang ukuran partikel sebesar 1622.2 – 4678.6 nm dengan ukuran partikel rata-rata sebesar 2802.4 nm (Gambar 21b). Ukuran partikel pada pengujian di bahu jalan memiliki rentang yang lebih pendek dibandingkan pengujian lainnya, hal ini dikarenakan aktifitas bangkitan debu yang cenderung konstan. Jumlah kendaraan yang melintas dari pagi siang hingga malam hari tidak berbeda secara signifikan.
Pengujian cyclone separator di lokasi pengolahan kayu, rentang pengukuran sebesar 102.4 – 9774.96 nm dengan ukuran partikel rata-rata sebesar 2170.8 nm (Gambar 21c). Pengujian di lokasi pengolahan kayu memiliki rentang yang lebih panjang dikarenakan pola aktifitas pemrosesan kayu seperti kegiatan pemotongan, pengetaman dan penghalusan permukaan kayu. Saat malam hari tidak ada kegiatan pemrosesan kayu sehingga udara bersih dan sehingga akan menghasilkan partikulat berukuran kecil. Pada pagi hari pemrosesan kayu dimulai sehingga ukuran partikulat akan lebih besar dari sebelumnya. Pada siang hari sampai sore hari aktifitas pemrosesan kayu mencapai puncaknya sehingga dihasilkan ukuran partikulat yang besar.
Berdasarkan hasil pengujian diperoleh bahwa cyclone separator mampu memisahkan partikel dengan ukuran lebih kecil dari 10 µm (ditunjukkan dengan nilai maksimal ukuran partikel adalah 10 µm) dan mampu membedakan konsentrasi debu di lokasi yang berbeda (ditunjukkan dengan perbedaan rentang ukuran partikel di setiap lokasi pengujian) secara kualitatif berdasarkan hasil pengujian PSA. Oleh karena itu, cyclone separator dapat diintegrasi dengan
22
Hasil Pengujian Particle Counter PPD42NS
Pengujian performa particle counter PPD42NS dilakukan selama 1 jam dalam tiga kondisi yang berbeda. Data konsentrasi debu diolah di dalam mikrokontroler. Gambar 22a adalah hasil uji performansi PPD42NS pada kondisi isolasi dengan nilai konsentrasi yang terukur sebesar 0.6 pcs/283 mL. Pada kondisi ini tidak ada partikel yang dapat keluar masuk sensor selama pengukuran karena lubang inlet dan outlet ditutup. Gambar 22a menunjukkan bahwa ada 1 (satu) nilai konsentrasi debu yang melebihi 0.6 pcs/283 mL. Hal ini disebabkan oleh pembersihan sensor yang tidak sempurna sehingga masih ada partikel yang tertinggal didalamnya saat pengukuran. Gambar 22b adalah hasil pengukuran
(b)
(c) (a)
Gambar 21 Distribusi ukuran PM10 di (a) Lab. Wageningan, (b) Jalan Raya Dramaga, dan (c) pengolahan kayu Ciampea
23 pada kondisi terbuka, nilai konsentrasi yang terukur dari 142.9 pcs/283 mL sampai 4.516 pcs/283 mL. Kondisi terbuka yang dimaksud adalah udara dapat bebas keluar masuk sensor (penutup lubang telah dihilangkan) dan pengujian diakukan didalam ruangan. Konsentrasi partikel pada pengukuran ini lebih dari kondisi terisolasi. Gambar 22c menunjukkan hasil pengukuran pada kondisi asap, rentang konsentrasi yang terukur dari 5050.1 pcs/283 mL sampai 40747.1 pcs/283 mL. Kondisi asap yang dimaksud adalah sama dengan kondisi terbuka tetapi ditambahkan asap dari pembakaran kertas HVS pada jarak 1 meter dari PPD42NS. Nilai pengukuran konsentrasi debu pada kondisi asap lebih tinggi daripada kondisi isolasi dan terbuka, ini menunjukkan PPD42NS dapat mendeteksi partikel debu di udara dengan baik. Gambar 22d memperlihatkan PPD42NS selama pengujian.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 22 Konsentrasi debu di kondisi (a) isolasi, (b) terbuka, (c) asap, dan (d) pengujian particle counter PPD42NS
Hasil Pengujian Sensor BMP085 dan DHT 22
Gambar 23a, Gambar 23b, dan Gambar 23c masing-masing menunjukkan perbandingan hasil pengukuran temperatur, tekanan, dan kelembaban relatif udara menggunakan sensor BMP085 dan DHT22 terhadap Vantage Pro 2 selama 4 jam (11 Maret 2015) di Stasiun cuaca otomatis milik Departemen Sipil dan Lingkungan IPB. Korelasi parameter temperatur, tekanan, dan kelembaban relatif udara antara BMP085 dan DHT22 dengan Vantage Pro 2 sebesar 0.93 dan 1.0 serta 0.96. Semua parameter ini memiliki high positive correlation, dimana kedua data memiliki pola dan nilai pengukuran yang hampir sama.
24
Gambar 23d dan Gambar 23e masing-masing menunjukkan hasil pengukuran temperatur, tekanan, dan kelembaban relatif udara selama 24 jam masing-masing diperoleh nilai rata-rata sebesar 26.95 °C, 99096 Pa, dan 83.2 %. Nilai maksimum pengukuran temperatur, tekanan, dan kelembaban relatif udara masing-masing 32.6 °C, 99240 Pa, dan 88.9 % dengan nilai minimum terukur masing 25 °C, 98904 Pa, dan 59.5 %, sedangkan nilai deviasi masing-masing 1.67 dan 107.09 serta 6.57. Sensor BMP085 dan DHT22 dipasangkan ke dalam wadah yang dibuat dengan 3D printer dengan bahan ABS plastik agar terlindung dari paparan sinar matahari secara langsung dan air hujan sehingga mengurangi gangguan lingkungan saat pengukuran berlangsung (Gambar 23f).
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
Gambar 23 Komparasi sensor BMP085 dan DHT22 (a) temperatur, (b) tekanan udara, (c) kelembaban relatif udara, pengukuran (24 jam) (d) temperatur dan tekanan udara, (e) kelembaban relatif udara, dan (f) pabrikasi BMP085 dan DHT22
25
(a) (b)
Gambar 24 Temperatur dan tekanan udara saat pengujian normalisasi (a) Nilai laju alir volume hisap aktual (b) dan setelah normalisasi
Nilai tekanan dan temperatur udara diperlukan dalam pengkoreksian laju alir volume hisap. Pengkokreksian dilakukan dengan metode normalisasi. Kondisi standar yang ditentukan oleh SNI-19-7119.3 2005 untuk pengujian kualitas udara ambien adalah 25 °C, 760 mmHg. Sedangkan Gambar 24a menunjukkan bahwa nilai temperatur dan tekanan udara selama pengujian berfluktuatif dengan rentang dari 24.9-33.3 °C dan 740.78-744.15 mmHg. Dengan menggunakan persamaan (6) dan persamaan (7), nilai laju alir volume hisap pompa vakum aktual yang berada di 0.7 L/menit terkoreksi menjadi 0.676-0.686 L/menit (Gambar 24b). Terlihat bahwa nilai laju alir volume hisap menurun dari nilai aktual. Hal ini tidak mempengaruhi performa cyclone untuk menyaring PM10. Nilai laju alir yang sudah dinormalisasi ini digunakan dalam perhitungan konsentrasi PM10.
Hasil Pengujian Alat Ukur PM10
Pengujian alat ukur PM10 yang telah terintegrasi menjadi satu sistem dilakukan pada tanggal 25 April 2015 di lokasi pengolahan kayu Ciampea, Bogor mulai pukul 10:00 WIB hingga pukul 22:00 WIB. Gambar 25a menunjukkan konsentrasi PM10 dalam satuan pcs/283 mL yang dicacah dengan interval 30 detik. Selama pengukuran berlangsung terdapat tiga puncak konsentrasi PM10 yang ditandai dengan indeks 1, 2 dan 3. Kenaikan konsentrasi yang drastis dikarenakan adanya kegiatan pengamplasan pintu dan pemotongan kayu yang intensif pada waktu tersebut. Pada rentang waktu 18:00 WIB sampai 08:00 WIB grafik menunjukkan nilai yang stabil karena pada saat ini tidak ada proses pengolahan kayu sehingga particle counter hanya mendeteksi PM10 lingkungan.
26
(c) (d)
Gambar 25 (a) Konsentrasi PM10 PPD42NS, (b) transformasi konsentrasi PM10, (c) akumulasi konsentrasi PM10, dan (d) pengujian alat ukur PM10 Gambar 25b menunjukkan konsentrasi PM10 dalam satuan µg/m3 setelah laju alir volume hisap dikoreksi dengan metode normalisasi. Pada indeks 1, nilai konsentrasi PM10 yang terukur sebesar 0.58 µg/m3, pada indeks 2 sebesar 0.6 µg/m3, dan pada indeks 3 sebesar 0.34 µg/m3. Gambar 25c menunjukkan akumulasi konsentrasi PM10 selama pengukuran berlangsung. Kemiringan (slope) tertinggi terjadi pada 10:00 WIB sampai 15:00 WIB menunjukkan bahwa kegiatan pengolahan kayu intensif. Konsentrasi kumulatif PM10 setelah 24 jam pengukuran adalah 278.5 µg/m3, kemudian dikonversi menjadi nilai ISPU merujuk ke persamaan yang dikeluarkan Kep. Bappedal. No.107 Tahun 1997 tentang Perhitungan dan pelaporan Serta Informasi Indeks Standar Pencemar Udara (Lampiran 7). Nilai ISPU yang didapatkan berada pada kisaran 101-199, sehingga kualitas udara di lokasi pengolahan kayu Ciampea dikategorikan tidak sehat.