Abstrak— Cryogenic tanks merupakan tangki penyimpanan yang spesifik untuk cairan yang bersuhu dingin ekstrim sekitar -1960C. Cairan yang disimpan membahayakan lingkungan maka diperlukan sistem peringatan dini pada area tersebut. Hal ini disebabkan pada saat cairan mengalir melalui pipa yang terhubung dengan perangkat instrumen dapat menyebabkan pembekuan pada pipa dan menghasilkan kerusakan terhadap instrumen yang terukur pada pipa tersebut. Penelitian ini telah mewujudkan sebuah sistem peringatan dini untuk safety instrumented system pada cryogenic tanks berbasis mobile web android – platform. Pada perancangan ini menggunakan mini plan tangki sebagai pengganti cryogenic tanks yang telah disamakan dengan sistem yang ada pada cryogenic tanks. Penelitian ini menggunakan sensor level berupa spektrol dan display pada android mobile. Display pada android di buat dua buah model display, yaitu PLN storage dan sistem peringatan dini. Pada penelitian ini di dapatkan hasil delay aplikasi sekitar 6.08 s hingga display level dapat terlihat pada mobile android dan dengan refresh rate sekitar 500 s.
Kata Kunci— cryogenic tanks, mobile android, sistim peringatan dini, web.
I. PENDAHULUAN
T. Linde Indonesia adalah salah satu perusahaan yang bergerak dalam bidang gas industri. Pabrik pengolah udara ini di harapkan mampu memenuhi kebutuhan gas industri, mengingat perannya terhadap pertumbuhan pabrik/industri lain yang membutuhkan. Untuk memudahkan penyuplaian gas, maka bentuk gas diubah terlebih dahulu menjadi bentuk liquid sehingga gas yang belum terpakai bisa disimpan untuk kemudian dapat digunakan kembali atau dijual ke pihak lain. Dan tempat penyimpanan gas cair disebut dengan Cryogenic
Tanks. Cryogenic Tanks merupakan salah satu plant utama
untuk penyimpanan hasil gas cair tersebut. Dikarenakan gas cair yang disimpan dalam cryogenic tanks mempunyai temperatur yang dingin dapat mengakibatkan pembekuan pada beberapa bagian dari cryogenic tanks. Sehingga fungsi kinerja dari tangki ini harus selalu di monitoring secara realtime supaya tidak terjadi hal-hal yang tidak di inginkan seperti kebocoran dan pembekuan. Maka untuk mengatasi hal seperti itu perlu di kembangkan sistem peringatan dini yang sesuai dengan standar perusahaan dan diawasi secara real time. Sistem peringatan yang di lakukan oleh perusahaan terbagi secara 2 macam yaitu monitoring level pada DCS yang di
lakukan oleh operator dan sistem alarm yang sesuai dengan level yang ditentukan. Dalam sistem peringatan yang dilakukan dalam perusahaan tersebut masih terkendala dalam hal sistem monitoring yang terpusat pada operator. Oleh karena itu dari perusahaan mulai mengembangkan sistem peringatan dini yang bisa memonitoring level secara real time di berbagai lokasi sebagai solusi dari permasalahan di atas.
Dari permasalahan diatas kemudian dilakukan sistem peringatan dini yang dapat di akses secara real time melalui
device mobile yang menggunakan android platform. Di mana
sistem yang dipakai adalah web server sebagai pusat dari sistem peringatan dini yang akan diterapkan. Perancangan peringatan dini ini di harapkan dapat mengurangi dampak bahaya yang mungkin dapat terjadi antara lain ledakan ataupun kebocoran gas. Bahaya yang seperti ini di perlukan tindakan respon yang cepat untuk mengurangi kejadian yang lebih besar. Sistem komunikasi yang digunakan adalah wireless sehingga dapat di monitoring di berbagai lokasi. Android sendiri merupakan sebuah sistem operasi untuk sebuah ponsel. Salah satu sistem komunikasi yang dimiliki sistem operasi ini adalah
wireless. Hampir semua pengguna ponsel Android terhubung
dengan perangkat wireless, dengan integrasi sistem peringatan dini dan Android maka ketinggian level dari tangki dapat dikirim melalui wireless dimanapun adanya perangkat wireless disana. Namun untuk mengawali hal tersebut maka diperlukan sistem komunikasi dengan menggunakan wireless sehingga data ketinggian level dapat ditransmisikan ke sebuah ponsel Android. Hal ini diharapkan dapat mempermudah operator dalam melakukan monitoring sistem tersebut.
Sehingga tujuan dari penelitian ini adalah untuk perancangan sistem peringatan dini untuk Safety Instrumented
System pada Cryogenic Tanks berbasis Mobile Web Android-Platform di PT. Gresik Power Indonesia – PT. Gresik Gases
Indonesia (The Linde Group).
II. METODOLOGIPENELITIAN
A. Alur Penelitian
Langkah pertama yang dilakukan dalam penelitian tugas akhir ini, yaitu melakukan tinjauan lapangan terhadap permasalahan yang ada. Selanjutnya melakukan studi literatur mengenai permasalahan yang ditemukan dan menganalisis penyebab terjadinya permasalahan tersebut. Setelah mengetahui
SIMULATOR SISTEM PERINGATAN DINI UNTUK SAFETY INSTRUMENTED
SYSTEM PADA CRYOGENIC TANKS BERBASIS
MOBILE WEB ANDROID-PLATFORM
Setiya Hadi, Andi Rahmandiansah, dan Hendra Cordova
Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
pernyebab permasalahan maka langkah selanjutnya yaitu memberikan solusi yang tepat terhadap permasalahan yang ada berupa perancangan sistem peringatan dini untuk SIS pada
cryogenic tanks berbasis mobile web Android platform.
Berikut merupakan tahapan - tahapan yang dilakukan pada penelitian ini dapat dijabarkan melalui diagram alir penelitian berikut.
Gambar. 1. Diagram Alir Penelitian.
B. HazOP pada Cryogenic Tank
Dari data kegagalan menunjukan bahwa kegagalan pada sistem cryogenic banyak di akibatkan adanya pembekuan pipa akibat nitrogen cair yang mengalir memiliki suhu sekitar > - 196 C. Yang mengakibatkan pembekuan di beberapa bagian di
Cryogenic system.
Gambar. 2. Pembekuan Pada Komponen Cryogenic Tank System.
C. Perancangan Sistem Peringatan Dini
Untuk sistem peringatan dini ini pertama-tama kita melihat kondisi plan di PT. Linde dan mengetahui standart peringatan untuk level pada cryogenic tank. Setelah di ketahui batas-batas level yang di gunakan di PT Linde.
Setelah di dapatkan sistem peringatan pada PLN storage maka dapat mendisain sistem peringatan dini berdasarkan pengalaman para engineer di site dan disesuaikan dengan plan kami. Di dapatkan sistem peringatan dini sebagai berikut.
Tabel1.
Sistem Peringatan Dini pada PLN Storage
D. Diagram Blok Sistem Monitoring Peringatan Dini
Berikut adalah diagram blok sistem monitoring untuk sistem perigatan dini. Spektrol ATMEGA 8535 Personal Komputer 100 ms 500 ms
Gambar. 3. Diagram Blok Sistem Monitoring untuk peringatan dini
E. Perancangan Sensor Level
Sensor level yang di gunakan adalah jenis spektrol dengan spesifikasi 1k ohm. Setelah spektrol terpasang, maka harus di setting dengan plan yang kita buat. Setelah terpasang maka kita harus menguji/ mengkalibrasi sensor dengan penggaris level yang ada di tangki. Untuk mendapatkan data kalibrasi sensor, data yang di ambil adalah setiap kenaikan 10 cm level air dan juga penurunannya. Berikut adalah data kenaikan dan penurunan level berdasarkan voltase yang terukur.
Gambar. 4. Sensor Level Spektrol 1k ohm.
F. Perancangan Mikrokontroler
Penangkapan adanya perubahan level yang di terima oleh spektrol sehingga terjadi perubahan resistan yang mengakibatkan perubahan voltase setelah terbaca adanya perubahan voltase akan di terima ADC di ATMEGA 8535sehingga sinyal analog dapat diubah menjadi sinyal digital.
G. Perancangan OPC Data Control
Untuk OPC pada penelitian ini menggunakan aplikasi Visual
Basic 6.0 untuk data control agar dapat dibaca oleh web server. Berikut adalah tampilan data control pada penelitian
ini.
Gambar. 5. OPC Data Control dengan Visual Basic 6.0.
H. Perancangan Web Server
Pada perancangan webserver ini kita gabungkan tampilan pada pada mobile web dengan Sistem peringatan dini yang telah ada pada tabel 1. Berikut tampilan Perancangan Pembekuan pipa
Safety Valve
Webserver dengan menggunakan aplikasi Adobe Dreamweaver.
Gambar. 6. Perancangan Web Server dengan menggunakan aplikasi Dreamweaver
I. Perancangan Mobile Android Platform
Untuk tampilan mobile web menggunakan Program
Eclipse dengan bahasa pemograman JAVA agar bisa di
gunakan di Android. Berikut adalah tampilan display dari program Eclipse. Dan setelah program Eclipse di sesuaikan agar dapat membaca hasil dari program Dreamweaver sebelumnya dapat kita displaykan berikut adalah tampilan di
mobile web Android. Dan untuk penelitian kali ini di buat 2
model display pada Android platform, yaitu : Sistem Peringatan Dini dan PLN Storage.
Gambar. 7. Display Sistem Peringatan Dini
Gambar. 8. Display PLN Storage
III. HASILDANDISKUSI
A. Analisa Hazop (Hazard and Operability Study)
Analisa Hazop ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui kemungkinan bahaya apa saja yang dapat terjadi pada proses pengisian nitrogen cair ke dalam cryogenic tank. Hasil analisa hazop ini berupa penyimpangan proses, penyebab, dan konsekuensi yang mungkin terjadi, serta yang terakhir
safeguard yang telah terpasang pada lokal untuk mengantisipasi terjadinya bahaya tersebut. Keseluruhan konten dari hasil hazop di dapatkan dari proses wawancara dan pengamatan di lapangan dan mengacu kepada standar Hazop yaitu IEC-61882 2001 HAZOP guide. Hasil analisa hazop di tampilkan dalam hazop sheet yang menunjukkan segala kemungkinan penyimpangan pada tiap elemen di lokasi yang telah ditentukan sebagai obyek studi. Setelah di peroleh hasil hazop, didapatkan titik bahaya yang masih belum memiliki sistem peringatan/ proteksi. Selanjutnya di dapatkan titik yang akan menjadi lokasi perancangan safety instrumented system yaitu pada jalur inlet, pompa, dan safety valve. Dikarena kan pada lokasi tersebut sistem safety belum bekerja optimal, sehingga tugas akhir ini di fokuskan pada titik tersebut.
Seperti yang dijelaskan sebelumnya, pada tangki sering terjadi kebocoran dan pembekuan. Dimana di akibatkan suhu dari flow yang mengakibatkan pembekuan dan keretakan pada pipa, sehingga tercipta biang es yang mengganggu proses flow dan mempercepat kerusakan pipa. Menurut data kerusakan sambungan pipa yang di dapat saat tinjauan di plant, kerusakan sering kali diakibatkan pembekuan yang terus menerus mengakibatkan lapisan dari sambungan pipa tersebut tergerus dan mengakibatkan kebocoran dan melebihi dari kapasitas maksimum dari pipa tersebut, apalagi tidak ditunjangnya dengan sistem peringatan atau standar yang bisa mengontrol atau meminimalisir terjadinya kebocoran. Hanya terdapat prosedur untuk menghilangkan pembiangan es pada pipa dengan penyemprotan biang es dengan air sehingga pembiangan es bisa di kontrol sehingga tidak membahayakan. Namun dengan sering kali terjadi penyemprotan hanya memperlambat keretakan dan kebocoran. Sehingga tidak dapat di ketahui kapan kebocoran terjadi dan prosedur apa yang di lakukan jika terjadi kebocoran.
Oleh karena itu lampiran hazop di perlukan dalam sistem peringatan dini untuk mengatasi kebocoran yang ada. Dan menurut hasil wawancara dengan operator disana sering kali kebocoran di akibatkan keadaan level pada cryogenic tank terlalu tinggi maupun rendah pada PI 81-1 dan LI 81-1. Sehingga sistem peringatan dini pada penelitian ini di kaitkan
level dengan hazop guna mempermudah dan mempercepat safeguard guna mengatasi problem yang terjadi.
B. Analisa Karakter Sistem Peringatan Dini
Analisa karakter ini di lakukan dengan tujuan untuk mengetahui karakter pembagi 4 level dalam sistem peringatan dini sesuai dengan keadaan dalam sistem sebenarnya. Dalam penelitian ini karakter sistem peringatan dini di bagi menjadi 4 kategori yaitu LAL, Normal, LAH dan LAHH. Pembagian 4 kategori ini di dapatkan dari hasil tinjauan dan penelitian saat kunjungan ke plant.
Pada sistem peringatan dini di kategori I yaitu LAL (Level
Alarm Low) kita posisikan pada level dibawah 35 %. Hal ini di
karenakan pada saat level pada tangki rendah menyebabkan kestabilan pressure dalam tangki terganggu. Sehingga tekanan dalam tangki akan menyebabkan flow yang akan di salurkan untuk konsumen akan tersumbat dan sulit untuk mengalir dan mengakibatkan pembiangan pada valve atau sambungan pada output tangki. Dan menurut operator sistem peringatan dini perlu di jaga pada 35% untuk mencegah terjadinya hal tersebut. Untuk kategori II yaitu kondisi normal kita posisikan level di antara 36 - 79 %. Hal ini di karenakan pada kondisi level tersebut perbandingan tekanan dan level pada sistem bisa diatasi oleh tangki di karenakan tangki bisa mengatur kondisi dalam tangki dengan mengaktifkan HE 811 untuk menguapkan
liquid yang tersimpan sehingga pressure bisa di jaga pada
kondisi normal.
Pada kategori ke III yaitu LAH (Level Alarm High) pada kondisi level 80 – 90 %. Hal ini dikarenakan pada kondisi tersebut tekanan dalam tangki sudah berada di atas kondisi batas normal dan perlu di atasi segera sehingga tidak terjadi ledakan atau kebocoran yang tiba-tiba. Dan pada kondisi keadaan LAH ini PSV 81-2A dengan spesifikasi 9 Psi akan mulai bekerja untuk membuang pressure yang berlebih, namun saat proses pembuangan pressure PSV perlu di cairkan di karenakan adanya pembekuan akibat pembuangan pressure yang dingin. Untuk kategori terakhir yaitu ke IV yaitu LAHH (Level Alarm High-High) pada kondisi level diatas 90%. Pada keadaan ini tangki sudah di atas batas maksimum dan PSV sudah tidak bisa mengatur pressure di dalam. Untuk mencegah ledakan dan kerusakan yang semakin besar perlu di cegah dengan menutup valve FV 36-2A sebagai pencegah masuknya kembali level ke dalam tangki dan mengatifkan Emergency
Shutdown System agar kerusakan tidak semakin besar. C. Pengujian Sensor Level
Pengujian pertama yang dilakukan pada metodologi adalah pengujian rangkaian sensor yang menggunakan precision
potensiometer dimana dilakukan pengujian kenaikan level
tangki setiap 10 cm. Dari data tersebut dapat di grafikan menjadi seperti berikut.
Gambar. 9. Grafik Kenaikan Level (sumbu x) terhadap Tegangan (sumbu y)
Dari grafik tersebut dapat kita cari persamaannya dengan metode regresi linier dan di dapatkan persamaan kenaikan level
untuk setiap 10 cm, yaitu y = 0.0259 x + 2.0733 dimana y adalah nilai tegangan dari sensor precision potensiometer dan x adalah ketinggian dari level tangki. Untuk menentukan histeresis dari suatu sensor juga di lakukan pengukuran untuk penurunan level setiap 10 cm.
Gambar. 10. Grafik Penurunan Level (sumbu x) terhadap Tegangan (sumbu y)
Dari grafik tersebut dapat kita cari persamaannya dengan metode regresi linier dan di dapatkan persamaan kenaikan level untuk setiap 10 cm, yaitu y = 0.026 x + 2.078.
Dari kedua grafik di atas di dapatkan persamaan untuk kenaikan y = 0.0259 x + 2.0733 dan penurunan level y = 0.026 x + 2.078. dari kedua persamaan tersebut di dapatkan hasil yang hampir sama baik untuk gradien maupun nilai pertambahannya. Namun tidak di pungkiri adanya error data kenaikan dan penurunan akibat perbedaan tersebut.
Berikut data hasil pengukuran yang diakibatkan adanya histeresis.
D. Pengujian Waktu Akses PHP
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kecepatan atau respon dari PHP sejak di jalankan hingga tampilan dari display sistem peringatan dini atau PLN storage muncul. Untuk pengujian di sini menggunakan aplikasi internet explorer untuk menguji delay untuk menampilan display sistem peringatan dini dan PLN storage.
Tabel1.
Perbedaan Pengukuran Pada Andoid Level
sebenarnya (cm)
Level yang terukur pada Android (cm) 10 12.61 20 20.34 30 28.06 40 39.64 50 47.36 60 62.81 70 66.67 80 82.11 90 89.83 100 100.42
Delay Akses PHP 00.00 01.00 02.00 03.00 04.00 05.00 0 5 10 Pengujian Ke- n D e la y A k s e s P H P ( s ) PLN Storage Sistim Peringatan Dini
Gambar. 11. Grafik Delay Akses PHP untuk beberapa Pengujian (sumbu x) terhadap waktu delay akses (sumbu y)
E. Pengujian Waktu Akses Aplikasi
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kecepatan atau respon dari aplikasi sejak di jalankan hingga tampilan dari
display sistem peringatan dini atau PLN storage muncul.
Pengujian ini di lakukan dengan menggunakan 2 jenis device yang berbeda yaitu untuk device pertama adalah Sony Ericsson Xperia X10i dan device Kedua adalah Samsung Galaxy Tab 2 7”.
Delay Akses PLN Storage
00.00 02.00 04.00 06.00 08.00 0 5 10 Pengujian Ke- n D e la y A k s e s ( s ) Xperia X10 Samsung Gtab 2 7"
Gambar. 12. Grafik Delay Akses PLN Storage di Mobile Web Android untuk beberapa Pengujian (sumbu x) terhadap waktu delay akses (sumbu y)
Delay Akses Sistem Peringatan Dini
00.00 02.00 04.00 06.00 08.00 0 5 10 Pengujian Ke- n D e la y A k s e s ( s ) Xperia X10 Samsung Gtab 2 7"
Gambar. 13. Grafik Delay Akses Sistem Peringatan Dini di Mobile Web Android untuk beberapa Pengujian (sumbu x) terhadap waktu delay akses (sumbu y)
IV. KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Telah di rancang sistem peringatan dini untuk safety
instrumented system pada cryogenic tank berbasis mobile web android platform di PT linde. Dengan time delay refresh rate skitar 500ms.
2. Telah dibuat dua model tampilan web pada android yaitu
PLN Storage dan sistem peringatan dini.
3. Didapatkan time delay untuk waktu akses file PHP sekitar 3.87s. sedangkan untuk time delay untuk waktu akses aplikasi sekitar 6.09s.
Tabel4.
Perbedaan Delay Akses Mobile Web Android pada Sistim Peringatan Dini
XPERIA X10 I Samsung Galaxy Tab 2. 7”
Pengujian Delay (s) Pengujian Delay (s)
1 06.30 1 05.79 2 04.88 2 05.79 3 06.53 3 06.19 4 05.88 4 06.32 5 05.38 5 05.85 6 05.36 6 05.99 7 05.83 7 05.83 8 05.40 8 05.38 9 06.08 9 05.94 10 06.16 10 06.28 Rata-rata 05.78 Rata-rata 05.94 Tabel3.
Perbedaan Delay Akses Mobile Web Android pada PLN Storage
XPERIA X10 I Samsung Galaxy Tab 2. 7”
Pengujian Delay (s) Pengujian Delay (s)
1 06.59 1 06.89 2 04.88 2 06.39 3 05.65 3 06.15 4 06.34 4 05.90 5 05.67 5 06.23 6 06.03 6 05.17 7 05.75 7 06.09 8 06.46 8 06.09 9 05.83 9 06.11 10 05.44 10 05.91 Rata-rata 05.86 Rata-rata 06.09 Tabel2.
Perbedaan Delay Akses pada PHP
PLNSTORAGE Sistim Peringatan Dini
Pengujian Delay (s) Pengujian Delay (s)
1 04.31 1 03.28 2 03.97 2 04.32 3 04.15 3 04.19 4 04.17 4 03.49 5 04.48 5 03.95 6 03.01 6 04.47 7 03.81 7 03.98 8 03.56 8 03.87 9 03.36 9 03.32 10 03.09 10 03.84 Rata-rata 03.79 Rata-rata 03.87
Dari penelitian yang telah dilakukan ini, bisa dikembangkan lagi perancangan sistem peringatan dini yang bisa di akses secara online. Selain itu, aplikasi ini bisa dikembangkan untuk mobile platform yang lain dengan mengubah bahasa pemrograman yang kompatibel dengan
device yang di harapkan.
UCAPANTERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia yang telah memberikan dukungan finansial melalui Beasiswa Angkasa Pura II tahun 2010-2012”. Penulis juga diperkenankan menyampaikan ucapan terima kasih kepada PT. Linde sebagai perusahaan yang penunjang penelitian.
DAFTARPUSTAKA
[1] PT Gresis Power Indonesia. 2000. Module 15-TPV System.
[2] Rachmad, Basuki. 2010. Analysis Safety Instrumented System SIL 1 pada Sistem EvaporatorAmmonia Hasil HAZOP SIL di DSM KALTIM Melamine.MEETAS 2010, 20- Maret-2010, Bandung [3] EWC 3. 2006. Membangun Sistem Peringatan Dini. Bonn, Jerman [4] Ratdomopurbo. A. 2001. Peringatan Dini Bahaya Letusan Gunungapi
Merapi. PMI Pusat. Yogyakarta.
[5] Munadi, Khairul. 2011. Rancang Bangun Sistem Diseminasi Informasi Gempa Bumi dan Peringatan Dini Tsunami Berbasis SMS Gateway Untuk Provinsi Aceh. Aceh. Seminar Hasil Penelitian Kebencanaan.
[6] Mirza F., Muh. 2008. Sistem Monitoring Jaringan Menggunakan BREW ( Binary Runtime Environtment For Wireless. Surabaya : PENS-ITS.
[7] Cihan Sahin, Emine D. “Development of remote control and monitoring of web-based distributed OPC system”. 2008, Elsevier. [8] Sutarman, Membangun Aplikasi Web dengan PHP dan MySQL,
Graha Ilmu, 2003
