The Power of Measurement; A Nostalgia

The first of the fundamental laws of process control reads as follows: “All process control starts with measurement, and the quality of control obtained can never be better than the quality of the measurement on which it is based”. Bob Connel; Process Instrumentation and Applications Manual.

Saya ingin menulis tentang pengukuran hanya sebagai nostalgia saja tentang satu mata kuliah yang sangat kesohor di departemen tempat saya belajar dulu. Dengan jujur saya mengakui bahwa dulu sewaktu kuliah sama sekali tidak mengetahui relevansi ilmu di kuliah tersebut dengan dunia industri. Tetapi setelah lulus ketika bertemu dengan buku-buku professional, saya melihat Liptak pun membahas tentang pengukuran pada handbooknya, Bob Connel juga membahas pada buku yang saya quote di atas, dan banyak buka lainnya, maka sampailah pada suatu kesimpulan bahwa “there is no control without measuerement” and “there is no oil & gas platform running without control and mesurement”. Kesimpulannya measurement atau pengukuran adalah aspek mendasar dalam dunia instrumentasi. 

Dalam dunia proses, pengukuran dilakukan pada material padat, cairan, dan gas yang sedang mengalami suatu proses pada suatu equipment. Equipment bisa berupa pipa, vessel, tanki, heat exchanger, ducting, dan lain sebagainya. Secara konseptual pengukuran dalam industri proses dibagi menjadi 3 kategori:

1. Pengukuran kondisi material yang sedang mengalami proses; yang termasuk golongan ini contohnya adalah level cairan di dalam vessel, tekanan di dalam pipa atau vessel, flowrate cairan di dalam pipa, dan temperature material tersebut di dalam suatu equipment.

2. Pengukuran properti fisik material yang sedang mengalami process; yang termasuk golongan ini contohnya adalah pengukuran density, viscosity, pH, dan atau pengukuran prosentase komponen di dalam suatu campuran.

3. Pengukuran equipment (Non-Material) yang menunjang proses; yang termasuk golongan ini contohnya adalah pengukuran vibrasi, pengukuran kecepatan putar, dan yang lain saya tidak inget.

Teknologi pengukuran sudah dikenal sejak lama terutama untuk alat-alat laboratorium. Akan tetapi tantangan untuk menciptakan pengukuran yang riil time, continuous (terus-menerus), remote dan selalu up to date menyebabkan bidang ilmu pengukuran harus beririsan dengan disiplin ilmu lain; diantaranya adalah transmisi signal, pengolahan signal, electronic, dan IT untuk menampilkan dan menyimpan data secara computerized. Bahkan pengukuran harus beririsan dengan dunia telekomunikasi, jika misalnya Direktur Utama Pertamina ingin mendapatkan data online produksi gas dari kilang pertamina di Handphone-nya saat itu juga secara online dan riil time ketika beliau sedang rapat dengan DPR. Maka proses transmisi data pengukuran langsung dapat dilakukan melalui jaringan telekomunikasi. Bahkan di ruang komisi DPR yang menangani masalah energi kalau perlu ditayangkan display produksi minyak dan gas dari seluruh PSC (Production Sharing Company) yang ada di Indonesia secara langsung, online dan riil time dari metering penjualan yang dimiliki PSC-PSC tersebut. Jangan kuatir untuk dimanipulasi, karena salah satu keunggulan flow computer (pengukuran flow untuk penjualan),menurut teman-teman di id-instrumentation@googlegroups.com, adalah tidak bisa di reset dan tidak bisa diintervensi.

Terminologi yang sering muncul dalam dunia pengukuran adalah Range, Span, Accuracy, Sensitivity, Readability, dan Linearity. Diskripsi yang ingin saya tampilkan di bawah ini adalah mengacu kepada Process Instrumentation Applications Manual; Bob Connel dengan kalimat yang saya susun sendiri.

Range adalah rentang batas bawah sampai dengan batas atas yang mampu diukur oleh suatu instrument. Basically yang disebut range adalah batas bawah sampai batas atas yang mampu disense oleh suaru alat ukur. Nah diantara rentang batas bawah dan batas tersebut diambil suatu rentang baru yang dikalibrasi yang disebut sebagai calibrated range. Dan calibrated range inilah yang lebih sering disebut sebagai Range oleh pasar, bukan melihat kepada kemampuan sensor alat ukur tersebut. Contoh Range adalah -100 degC to 100 degC.

Span adalah selisih antara batas atas dengan batas bawah suatu alat ukur. Jika range suatu alat ukur -100 degC to 100 degC maka Span dari alat ukur tersebut adalah 200 degC. Jika batas bawah adalah nol, maka Span akan bernilai sama dengan nilai batas atas dari range.

Accuracy adalah nilai kedekatan suatu pembacaan alat ukur dengan nilai sebenarnya dari proses yang sedang diukur pada kondisi static atau steady state. Lawan dari akurasi adalah error. Jika suatu alat ukur dinyatakan memiliki akurasi 1% of span apa artinya? Akurasinya 1% kah dengan error 99%? Bukan itu maksudnya. Jika alat ukur anda memiliki range 0 – 100 Psi dan accuracy 1% of Span, maksudnya adalah potensial error dari alat tersebut maksimum adalah 1% dari 100 Psi (Span) atau sama dengan 1 Psi. Jadi yang dimaksud sebagai accuracy pada datasheet manufacture sebenarnya adalah potensial error yang mungkin diberikan oleh alat ukur. Potensial error adalah bukan kenyataan error. Karena bisa saja dengan kalibrasi yang bagus errornya sama dengan 0. Statement accuracy lebih kepada jaminan dari manufacture bahwa kalaupun terjadi error maka maksimum akan mencapai 1% of span.

Sensitivity adalah nilai perubahan minimum yang dapat direspon oleh output display suatu alat ukur. Jika alat ukur memiliki sensitivity 1% of span artinya alat ukur hanya memberikan respon terhadap perubahan sebesar 1% of span dan selebihnya. Jika alat ukur anda memiliki range 0-100 Psi dan sensitivity sebesar 1% of Span atau 1% dari 100 Psi atau 1 Psi artinya hanya perubahan sebesar 1 Psi dan kelipatannya yang direspon oleh alat ukur. Perubahan sebesar 0.5 Psi tidak akan direspon oleh output alat ukur. Perubahan 1.5 Psi akan direspon sebesar 1 Psi oleh output alat ukur. Oleh karenanya sensitivity perlu untuk dicari sekecil mungkin. Agar perubahan sekecil mungkin bisa dideteksi oleh alat ukur. 

Readability adalah nilai interval diantara dua skala dari suatu alat ukur analog seperti pressure gauge dan temperature gauge. Suatu alat ukur dengan range 0 – 1000 Psi maka let say setiap skala akan merepresentasikan nilai 10 Psi. Dengan kata lain intervalnya adalah 10 Psi, dengan kata lain pointer atau penunjuk skala akan dengan jelas menunjuk suatu nilai dengan perubahan 10 Psi. Jika proses value berada pada 17 Psi atau 13 Psi maka pointer tidak akan memberikan perbedaan yang yang jelas karena intervalnya adalah 0,10,20,30,dst. Kalau ada yang bisa ‘mengarang’ suatu nilai yang tidak ada skalanya dengan kira-kira maka pernyataannya harus difailkan. Semakin tinggi suatu range maka readabilitynya semakin rendah. Semakin sempit range maka readabilitynya semakin tinggi.

Linearity adalah kemampuan alat ukur untuk menampilkan data pengukuran secara linear dalam percentage pada saat increasing dan decreasing. Alat ukur dengan accuracy yang kecil dibawah 1% of span akan menghasilkan linearity yang baik pula. Linearity juga diperlukan dalam transmisi data. Jika suatu sensor menghasilkan nilai data yang tidak exactly linear maka transmitter yang harus melakukan linearisasi. Nilai pembacaan temperature dengan thermocouple dengan mV yang dihasilkannya tidak exactly linear. Maka transmisi data 4-20 mA harus dilakukan linearisasi. Apakah bimetal pada temperature gauge menghasilkan lengkungan yang linear terhadap perubahan suhu dari 0 – 100 degC? Bagaimana kalo sifat materialnya lambat melengkung pada suhu 0-50 degC dan terlalu cepat perubahan lengkungannya pada suhu 50-100 degC? maka itu tidak linear. Tugas manufacture untuk melakukan linearisasi dengan menambahkan komponen mekanik berupa pegas dan lain sebagainya. Sehingga perubahan suhu yang linear dari 0-100 degC harus ditampilkan secara linear pula dalam penskalaan.

Nova Kurniawan

I got my Bachelor Engineering from Engineering Physics ITB Bandung, I am working at J Ray McDermott, Indonesia

4 Responses

  1. mas nova, trims udah bagi-bagi nostalgianya. saya juga jadi tambah inget tentang pengukuran. Salam kenal mas,,

  2. mas nova, postingannya bagus bagus… untuk refresh memory nih.
    Keep upload aja. salam kenal.

  3. Nuhun pisan…

  4. keren keren mas postingannya, makasih ya dah bagi bagi ilmu. manteb deigh

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: