BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Secara geografis Indonesia terletak tepat dilalui garis ekuator dan diapit di

antara dua samudera, Samudera Pasifik dan Samudera Hindia, serta diantara dua

benua, benua Asia dan Australia. Hal ini mempengaruhi iklim di Indonesia yang

dikenal dengan sebutan iklim tropis. Daerah yang memiliki iklim tropis hanya

akan mengenal dua musim, yakni musim hujan dan musim kemarau.

Normalnya pembagian antara musim hujan dan musim kemarau akan merata

terjadi dalam sepanjang tahun. Musim hujan akan terjadi setiap 6 bulan sekali

begitupulah dengan musim kemarau. Hal ini tidak bersifat mutlak karena sangat

dipengaruhi oleh ketinggian suatu wilayah dan suhu permukaan laut di daerah

tersebut. Hal ini disebabkan karena tiap daerah juga memiliki kedalaman laut

yang berbeda-beda dan arah sirkulasi angin muson Asia-Australia yang terjadi

secara bergantian.

Musim hujan dan musim kemarau ini sangat mempengaruhi variasi suhu,

kelembaban udara, kepadatan gas serta intensitas radiasi sinar ultraviolet (UV)

yang berasal dari cahaya matahari. Rata-rata curah hujan tahunan sangat beragam,

mulai kurang dari 1.000 mm/tahun di kawasan semi-arid tropik, 1.780-3.175

mm/tahun di dataran rendah, hingga 6.100 mm/tahun di kawasan pegunungan.

Kelembaban udara umumnya sangat tinggi, dengan nilai kelembaban relatif (RH)

umumnya di atas 80%. Suhu udara umumnya hangat dengan keragaman tahunan

1

yang kecil, sebagai contoh kisaran suhu rata-rata di Jakarta adalah 26-30oC atau

sekitar 79–86oF.

Kondisi suhu, kelembaban, kepadatan gas dan intensitas radiasi UV yang

selanjutnya disebut sebagai parameter iklim tropis memiliki nilai atau kadar yang

bervariasi pula tiap daerah sebagaimana persebaran musim hujan dan musim

kemarau. parameter iklim tropis ini dapat mempengaruhi kinerja isolator tegangan

tinggi, Dalam hal ini yang dipengaruhi adalah nilai kapasitansinya.

Tersedianya berbagai macam bahan isolator tegangan tinggi dengan

kualitas yang beragam menjadi kunci perkembangan dan kemajuan bagi ilmu

peralatan tenaga listrik. Sistem isolasi dibutuhkan untuk memisahkan antara

bagian yang bertegangan (penghantar) dengan bagian lain. Bahan isolasi yang

banyak digunakan pada sistem tenaga listrik di Indonesia sampai saat ini adalah

bahan isolasi keramik dan gelas.

Kelebihan isolator jenis ini adalah harganya yang cukup murah

dibandingkan dengan isolator polimer. Selain itu juga mempunyai sifat termal

yang baik (seperti, tahan panas). Namun, isolator jenis ini memiliki kelemahan

dari segi mekanis yaitu berat dan permukaannya yang bersifat menyerap air

(hygroscopic) sehingga lebih mudah terjadi arus bocor pada permukaan yang

akhirnya dapat menyebabkan kegagalan isolasi.

Salah satu alternatif untuk mengatasi kelemahan porselin dan gelas adalah

digunakan isolator polimer. Dibanding dengan bahan keramik atau bahan gelas,

maka bahan isolasi polimer memiliki keuntungan antara lain: sifat dielektrik dan

2

sifat termal lebih baik, konstruksi relatif lebih ringan, proses pembuatan relatif

lebih cepat, dan kedap air (hidrophobik).

Meskipun memiliki keunggulan tetap saja suatu bahan pasti juga memiliki

kelemahan. Kondisi lingkungan sangat menjadi faktor yang sangat berpengaruh

terhadap material isolasi. Semakin tinggi tingkat polusi gas, kelembaban, suhu

dan terpaan sinar uv dari cahaya matahari maka semakin tinggi tingkat kerusakan

yang dapat ditimbulkan pada bahan isolasi. Apalagi pada saat terjadi hujan,

polutan yang mengendap pada permukaan bahan isolasi akan larut dalam air dan

membentuk jalur konduktif yang kontinu sehingga dapat menyebabkan arus

bocor.

Adanya arus bocor ini menimbulkan panas yang akan mengeringkan

polutan pada permukaan isolator. Hal inilah yang menyebabkan terbentuknya pita

kering. Adanya pita kering memicu terjadinya pelepasan muatan ke udara

dikarenakan distribusi medan listrik pada pita kering lebih tinggi dibanding daerah

lainnya. Jika pita kering semakin meningkat, maka semakin lama akan

menyebabkan terjadinya flashover yang merupakan kegagalan suatu isolator. Jika

hal ini dibiarkan terjadi maka lama kelamaan akan menyebabkan kerusakan pada

isolator. Besar arus bocor yang terjadi pada suatu material isolator tergantung dari

seberapa besar kemampuan bahan tersebut memikul tegangan, tentunya hal ini

terkait langsung dengan besar kecilnya nilai kapasitansi material tersebut

Berdasarkan uraian tersebut, maka dalam tugas akhir ini kami merasa

perlu melakukan perekayasaan atau rancang bangun alat berbasis mikrokontroller

dengan memanfaatkan berbagai jenis sensor untuk memonitoring parameter iklim

3

tropis yang ada di wilayah kami pada khususunya. Selanjutnya akan dihubungkan

dengan unjuk kerja sampel isolator polimer (Silicon Rubber) yang ditandai dengan

perubhan nilai kapasitansi setelah dilakukan penjemuran secara langsung. Setiap

sampel isolator polimer yang diuji adalah silikon rubber berbahan pengisi fly ash

dengan kompisisi campuran yang berbeda-beda di setiap sampelnya.

Hasil analisa akan dapat dijadikan dasar pemanfaatan bahan isolasi dengan

komposisi bahan yang tepat untuk wilayah dengan parameter iklim tropis

setempat. Sehingga dapat meningkatkan keandalan dan performansi sistem

penyaluran listrik.

I.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat dirumuskan beberapa

masalah, seperti :

1. Bagaimana rancang bangun rekayasa alat ukur berbasis

mikrokontroller untuk pengukuran parameter iklim tropis ?

2. Bagaimana membandingkan kondisi iklim tropis yang terukur

dengan perubahan nilai kapasitansi bahan isolator polimer yang telah

diuji melalui proses penjemuran ?

I.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui parameter iklim tropis berupa suhu, kepadatan

gas, kelembaban dan intensitas radiasi ultraviolet yang ada di

wilayah Makassar.

4

2. Untuk mengetahui pengaruh iklim tropis terhadap karakteristik nilai

kapasitansi isolasi polimer yang dilakukan penjemuran.

3. Untuk mengetahui isolasi polimer dengan komposisi campuran

antara silicon rubber dan fly ash yang tepat digunakan sesuai dengan

parameter iklim tropis di wilayah makassar.

I.4 Batasan Masalah

Masalah yang akan dibahas pada penelitian ini terbatas untuk :

1. Rekayasa alat ukur yang dibuat adalah berbasis mikrokontroller yang

dilengkapai dengan 4 macam sensor. Sensor yang digunakan berfungsi

untuk mengukur parameter iklim tropis berupa kepadatan gas, suhu,

keklembaman, dan intensitas radiasi ultraviolet.

2. Data karakteristik isolator polimer yang ingin dibandingkan dengan

parameter iklim tropis adalah nilai kapasitansinya.

3. Isolator polimer yang digunkan dalam percobaan ini terbuat dari

silikon rubber dengan campuran berupa bahan fly ash dimana takaran

komposisinya berbeda-beda setiap sampel, diantaranya 0, 25, 30, 35

dan 40%. Jadi total ada 6 sampel yang diuji.

4. Pengujian isolator polimer dilakukan dengan penjemuran secara

langsung sehari semalam.

I.5 Metode Penelitian

Metode yang akan dilaksanakan untuk mewujudkan penelitian ini antara

lain:

1. Studi Literatur (Library Research)

5

Merupakan kajian penulis atas referensi-referensi yang ada baik berupa

buku, artikel, maupun sumber-sumber lain yang berhubungan dengan

masalah tugas akhir.

2. Diskusi dan Konsultasi

Melakukan tanya jawab secara langsung kepada pembimbing dan kepada

pihak-pihak profesional yang berhubungan dan berkompeten di bidang ini.

3. Perancangan dan Pembuatan Alat Ukur

Berdasarkan dari hasil studi literatur dan diskusi maka diperoleh

perancangan alat ukur baik itu rancangan elektronis atau mekanis. Setelah

tahap perancangan selesai maka dilanjutkan ke tahap pembuatan alat ukur.

4. Pembuatan Sampel

Sampel dibuat dari bahan silikon rubber dengan menggunakan bahan

pengisi berupa fly ash batubara dengan komposisi yang berbeda-beda pada

setiap sampel uji.

5. Pengujian dan analisa hasil uji

Tahap terakhir adalah pengujian sampel dengan parameter uji berupa suhu,

kepadatan gas, kelembaban dan intensitas radiasi UV. Hasilnya dianalisis

hubungannya terhadap karakteristik bahan isolator polimer berupa

perubahan nilai kapasitansinya.

I.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir ini terbagi dalam lima bab yaitu :

BAB I PENDAHULUAN

6

Bab ini berisi tentang penguraian secara singkat latar belakang, tujuan,

perumusan masalah, batasan masalah, metode penelitian dan sistematika

penulisan.

BAB II TEORI DASAR

Pada bab ini akan dijelaskan tentang teori dasar yang digunakan dalam

penelitian ini. Teori tersebut antara lain mengenai pengenalan iklim tropis di

wilayah Makassar, Rancangan serta komponen alat ukur, prinsip kerja isolasi

tegangan tinggi, dan karakteristik bahan isolator tegangan tinggi.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tentang pembahasan mengenai metode dan langkah-langkah

yang digunakan dalam menyelesaikan penelitian ini .

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas tentang bagaimana hasil ukur iklim tropis dengan

menggunakan alat yang telah dibuat dan membandingkan parameter iklim

tropis yang telah diukur dengan karakteristik nilai kapasitansi bahan isolator

polimer yang telah diuji.

BAB V PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari pembahasan permasalahan dan saran-

saran untuk perbaikan dan penyempurnaan penelitian ini.

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Pengertian Iklim

Untuk mempelajari iklim, maka yang harus diketahui pertama kali adalah

cuaca. Cuaca adalah semua keadaan atau peristiwa fisik yang terjadi di atmosfer

pada suatu saat dan tempat tertentu. sedangkan iklim adalah penyebaran cuaca

dari waktu ke waktu (jam demi jam, hari demi hari, bulan demi bulan, tahun demi

tahun) dan termasuk didalamnya harga rata-rata dan harga-harga ekstrim (harga

maksimum dan minimum). Oleh karena itu, iklim juga dapat dismpulkan sebagai

pola statistik jangka panjang tentang perilkau atmosfer yang mencirikan keadaan

rata-rata cuaca pada suatu periode yang cukup lama dan daerah yang cukup luas.

Ilmu yang mempelajari mengenai cuaca disebut meteorologi, sedangkan ilmu

yang mempelajari mengenai iklim disebut klimatologi. Meteorologi lebih

menekankan kepada proses terjadinya cuaca (misalnya kenapa terjadi hujan lebat,

suhu ekstrim, awan, dan sebagainya), sedangkan klimatologi lebih menekankan

kepada penyebaran dari hasil proses tersebut (misalnya penyebaran suhu udara,

curah hujan, frekuensi terjadinya banjir, kekringan dan sebagainya).

Iklim disetiap daerah berbeda dan cuaca akan selalu berubah dari waktu dari

waktu ke waktu. hal ini disebabkan karena variasi intensitas dan penyebran unsur-

unsur cuaca dan iklim. Terdapat kedelapan unsur yang sulit dipisahkan antara satu

sama lain. dengan berubahnya satu unsur maka akan mempengaru satu atau lebih

unsur lainnya. Unsur-unsur tersebut adalah matahari/surya, suhu udara dan tanah,

tekanan udara, arah dan kecepatan angin, kelembaban udara dan tanah, awan

8

presipitasi/hujan, dan penguapan (evapopotranspirasi). Perubahan secara

menyeluruh terhadap unsur-unsur tersebut itulah yang dikenal sebagai perubahan

cuaca/iklim.

Perubahan cuaca/iklim sangat bergantung kepada faktor pengendalinya,

diantaranya : ketinggian tempat (altitude), letak lintang (latitude), penyebaran

perairan dan daratan, arus laut, kondisi atmosfer, satu atau lebih unsur cuaca dan

iklim, terutama radiasi surya.

II.2 Geografis Kota Makassar

Secara geografis kota Makassar terletak 119º 24' 17'' Bujur Timur (BT) dan 5º 8'

6''Lintang Selatan(LS)

Batas-batas wilayah :

Di sebelah Utara : Kabupaten Maros

Di sebelah Selatan : Kabupaten Gowa

Di sebelah Timur : Kabupaten Maros

Di sebelah Barat : Selat Makassar

Kota Makassar beriklim tropis dengan temperatur rata-rata berkisar antara

26,20oC – 29,30oC dan kelembaban udara berkisar 77 persen dan rata-rata

kecepatan angin 5,2 knot. Secara umum Kota Makassar mengalami musim hujan

pada bulan November – April dan musim kemarau pada bulan Mei – Oktober.

Curah hujan rata-rata tahunan sekitar 256.08 mm/ bulan (Badan Pusat Statistika

Kota Makassar, 2015).

9

II.3 Keadaan Umum Curah Hujan Makassar

Berdasarkan dari hasil pantauan curah hujan dari tiga stasiun pengamatan di

wilayah Makassar memberikan gambaran tentang keadaan curah hujan rata-rata di

wilayah Makassar dan sekitarnya,, selengkapnya dapat dilihat dari pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 : Rata-Rata Curah Hujan Wilayah Makassar

(Sumber : BMKG Wil. 4 Makassar)

II.4 Mikontroler Arduino Uno

Uno Arduino adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328.

Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan

sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack

listrik tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung

mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber

tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.

10

Arduino uno merupakan salah satu jenis rangkaian mikrokontroller yang

menggunakan system physical computing. Physical computing adalah membuat

sebuah sistem atau perangkat fisik dengan menggabungkan software dan

hardware yang sifatnya interaktif yaitu dapat menerima rangsangan dari

lingkungan dan merespon balik. Physical computing adalah sebuah konsep untuk

memahami hubungan antara kondisi lingkungan dengan dunia digital.

Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain alat atau project

yang menggunakan sensor. Selanjutnya fungsi microcontroller adalah

menerjemahkan input analog atau digital yang dikeluarkan sensor menggunakan

sistem software dan meresponnya dalam bentuk gerakan alat-alat elektro-mekanik

seperti lampu, motor dan sebagainya atau hanya menampilkan pembacaan sensor.

II.5 Sensor

Sensor secara umum didefinisikan sebagai alat yang mampu menangkap

fenomena fisika atau kimia kemudian mengubahnya menjadi sinyal elektrik baik

arus listrik ataupun tegangan. Fenomena fisika yang mampu menstimulus sensor

untuk menghasilkan sinyal elektrik meliputi temperatur, tekanan, gaya, medan

11

Gambar 2.1 Arduino Uno

magnet cahaya, pergerakan dan sebagainya. Sementara fenomena kimia dapat

berupa konsentrasi dari bahan kimia baik cairan maupun gas

Sensor merupakan transducer yang digunakan untuk mendeteksi kondisi

suatu proses. Transducer yaitu perangkat keras untuk mengubah informasi suatu

bentuk energi ke informasi bentuk energi yang lain secara proporsional. Sensor

sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau

pengendalian.

Pada perancangan Tugas Akhir ini digunakan beberapa jenis sensor, antara

lain sebagai berikut:

II.5.1 DHT11

Sensor DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur kelembaban

udara di sekitarnya. Memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur

kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program

memori, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka sensor

menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya. DHT11 termasuk sensor yang

memiliki kualitas terbaik, dinilai dari respon, pembacaan data yang cepat, dan

kemampuan anti-interference. 

Single-wire serial interface membuat integrasi sistem cepat dan mudah.

Ukurannya yang kecil, konsumsi daya yang rendah dan up-to-20 transmisi sinyal

meteran menjadikannya pilihan terbaik untuk berbagai aplikasi.

12

Gambar 2.2 Sensor DHT 11

Gambar 2.3 Konfigurasi Pin DHT 11

Bila kabel yang menghubungkan sensor dan mikro computer unit lebih

pendek dari 20 meter, resistor pull-up 5K dianjurkan, ketika kabel penghubung

lebih panjang dari 20 meter, memilih resistor pull-up yang tepat sebagai

dibutuhkan.

II.5.2 Sensor Gas MQ

Sensor MQ merupakan suatu sensor untuk mengukur kadar konsentrasi

gas dan memiliki tingkat sensivitas terhadap perubahan konsentrasi sangat cocok

13

untuk digunakan dalam pemantaun tingkat konsentrasi polusi suatu daerah. Sensor

ini mengeluarkan sinyal analog sehingga bisa digunakan dan dikonversi oleh

mikrokontroler. Terdapat beberapa jenis dari sensor MQ, setiap jenis sensor MQ

mempunyai karakteristik masing tergantung jenis penggunaan dan kebutuhan

jenis yang diamati. Sensor ini terdiri dari keramik Al2 O3 , lapisan tipis SnO2 ,

elektroda serta heater yang digabungkan dalam suatu lapisan kerak yang terbuat

dari plastik dan stainless.

Salah satu jenisnya adalah sensor gas MQ-2 adalah sebuah sensor gas

yang dapat mendeteksi gas monoksida (CO) dengan sensitivitas yang tinggi dan

respon yang cepat, berfungsi untuk mengetahui konsentrasi gas karbon monoksida

(CO).

Keluaran yang dihasilkan oleh sensor ini adalah berupa sinyal analog,

Pada sensor terdapat nilai resistansi sensor (Rs) yang dapat berubah bila terkena

gas. Nilai konduktivitas sensor akan semakin meningkat seirirng menigkatnya

konsentrasi gas yang dibacanya.

Sensor ini menggunakan catu daya heater : 5V AC/DC dan menggunakan

catu daya rangkaian : 5VDC, jarak pengukuran : 10 – 2000 ppm mengukur gas

karbon monoksida. Jadi satuan dari pengukuran sensor MQ-2 ialah ppm (part per

million).

14

Konfigurasi pin sensor MQ-2

Gambar 2.4 Konfigurasi Pin MQ-2

Kurva karakteristik sensor MQ-2

Gambar 2.5 Kurva Karakteristik MQ-2

II.5.3 Sensor Suhu LM35

Sensor suhu LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi

besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai

perbandingan 100˚C setara dengan 1 Volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri

(self heating) kurang dari 0,08 ˚C, dapat dioperasikan dengan menggunakan

power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian

control yang sangat mudah. Self heating adalah efek pemanasan oleh komponen

15

itu sendiri akibatnya adanya arus yang bekerja melewatinya sehingga

menyebabkan kesalahan pembacaan.

Output LM35 yang berupa anolog output dapat langsung

dihubungkan port mikrokontroler yang memiliki ADC di  Arduino,

karena Arduino memiliki port ADC (analog input) sebanyak 6 buah. Modul

suhu LM35 adalah sebagai berikut :

Gambar 2.6a Sensor suhu/Temperature (LM35)

Gambar 2.6b Tampak bawah sensor suhu (LM35)

Dari penjelasan (Gambar 2.6a) dan seperti (Gambar 2.6b) diatas bahwa struktur

kaki-kaki yang merupakan bagian dari sensor suhu/temperature LM35 memiliki

tiga buah kaki yaitu: pada bagian kaki(+Vs),dihubungkan ke bagian (Vcc) yg

bernilai sebesar 5V,pada board arduino uno dan untuk bagian kaki GND

dihubungkan ke ground (GND)pada board arduino uno,sedangkan pada bagian

kaki(VOut)yang merupakan keluaran(Output)dari hasil pengolahan data analog dari

16

sensor LM35 yang dihubungkan ke bagian analog input0(pin A0) pada board

arduino uno.

II.5.4 Sensor UV

Sensor UV yang digunakan adalah sensor UV ML8511 yang berfungsi

mendeteksi pancaran sinar UV dan mengubahnya menjadi besaran tegangan.

Sensor ini menghasilkan output analog dengan range 0 – 5 VDC dan bekerja pada

suhu -20 ˚C hingga 85 ˚C. Sensor UV ML8511 mampu mendeteksi sinar UV (A

dan B) dengan panjang gelombang 280nm – 390 nm dengan tingkat sensitivitas

yang tinggi.

Gambar 2.7 Sensor UV ML8511

Sensor UV ML8511 dilengkapai dengan amplifier internal yang mengubah foton-arus ke

tegangan tergantung pada intensitas UV. Fitur unik ini menawarkan antarmuka yang

mudah untuk sirkuit eksternal seperti ADC. Konsumsi arusnya adalah sebesar 0.1 A,

sehingga memungkinkan baterai lebih lama. Berikut adalah spesifikasi dari sensor UV

ML 8511 dan Kurva karakteristik ML8511 :

Fotodioda sensitif terhadap UV-A dan UV-B

penguat operasional Tertanam

Tegangan output Analog

Rendah pasokan saat ini (300A typ.) Dan rendah saat ini siaga (0.1A typ.)

Kecil dan permukaan tipis gunung paket (4.0mm x 3.7mm x 0.73mm)

17

Gambar 2.8 Kurva Karakteristik ML8511

II.6 RTC DS1307 (REAL TIME CLOCK)

Real Time Clock adalah suatu chip (IC) yang memiliki fungsi sebagai

penyimpanan waktu dan tanggal. DS1307 Serial adalah RTC daya rendah, dengan

jam/kalender dapat dikonversi ke desimal kode-biner (BCD).

Gambar 2.9 RTC DS 1307

Beberapa fitur yang terdapat dalam RTC DS 1307 adalah sebagai berikut :

Mampu Memonitoring data, mulai dari hari atau perminggu, jam, menit hingga

detik.

Sistem deteksi automatis kegagalan daya dan switch circuit.

18

Keluaran berupa Programmable Square-Gelombang Signal

Membutuhkan Kurang dari 500A di Battery-Backup

Mode dengan Oscillator Menjalankan Opsional Suhu Industri antara -40 ° C

hingga + 85 ° C

Tersedia dalam 8-Pin

Underwriters Laboratories (UL) Diakui

II.7 Pengertian Isolasi

Isolasi adalah sifat bahan yang berfungsi dapat memisahkan secara elektris

dua buah atau lebih penghantar listrik bertegangan yang berdekatan, sehingga

tidak terjadi kebocoran arus, lompatan api (flashover), ataupun percikan api

(sparkover). Sedangkan isolator adalah alat yang dipakai untuk mengisolasi.

Kemampuan bahan isolasi untuk menahan tegangan disebut kekuatan

dielektrik, semakin tinggi kekuatan dielektrik bahan isolasi semakin baik dipakai,

terutama pada peralatan listrik tegangan tinggi.

Di dalam bahan isolasi elektron terikat kuat pada atom nukleusnya sehingga

konduksi oleh elektron tidak akan terjadi. Material ini akan menunjukkan sifatnya

bila dipengaruhi oleh medan listrik. Bilamana medan listrik berasal dari arus

bolak-balik maka gejalanya adalah sangat kompleks.

Al-Araji (2014) menulis dalam papernya yang menyatakan bahwa isolator

tegangan tinggi dibagi dalam dua kelompok yaitu isolator keramik (ceramic

insulator) dan isolator bukan keramik (non ceramic insulator) sebagaimana

diperlihatkan pada Gambar 2.10. Selanjutnya Al-Araji menjelaskan tentang

isolator keramik yang terbagi atas dua bagian yaitu isolator gelas (glass insulator)

dan isolator porselin (porcelain insulator). Isolator bukan keramik terbagi atas

19

isolator komposit (composit insulator) dan isolator resin epoksi (epoxy resin

insulator). Dan terakhir Al-Araji membagi isolator komposit menjadi isolator

ethylene propylene diene monomer (EPDM) rubber dan isolator silicone rubber.

Gambar 2.10 Klasifikasi material isolator tegangan tinggi(Al-Araji, 2014)

II.7.1 Konstruksi dan Jenis Isolator

Bagian utama dari suatu isolator terdiri dari bahan dielektrik, jepitan logam dan

tonggak logam. Umumnya dielektrik isolator terbuat dari bahan porselen, gelas,

polimer (silicon rubber), sedangkan jepitan terbuat dari besi tuangan atau baja.

Dilihat dari lokasi pemasangan, isolator terdiri dari isolator pasang dalam

(indoor) dan isolator pasang luar (outdoor). Isolator pasang luar dibuat bersirip

untuk memperpanjang lintasan arus bocor dan mencegah terjadinya jembatan air

yang terbentuk jika isolator dibasahi oleh air hujan. Dilihat dari konstruksinya

isolator terdiri dari isolator pendukung dan isolator gantung/suspension. Isolator

pendukung terdiri dari tiga jenis, yaitu : isolator pin, isolator post, dan isolator pin

20

– post. Dilihat dari bentuknya, isolator gantung terdiri dari dua jenis yaitu isolator

piring dan isolator silinder.

Sedangkan menurut Masoud (2009), isolator terbagi ke dalam tiga macam

berdasarkan jenis bahannya, yaitu : isolator porselin, isolator gelas, dan isolator

polimer.

1. Isolator Porselin

Isolator porselin dibuat dari dari bahan campuran tanah yang bagian luarnya

dilapisi dengan bahan glazuur agar bahan isolator tersebut tidak berpori-pori.

Dengan lapisan glazuur ini permukaan isolator menjadi licin dan berkilat,

sehingga tidak dapat mengisap air. Oleh sebab itu isolator porselin ini dapat

dipakai dalam ruangan yang lembab maupun di udara terbuka.

Gambar 2.11 Isolator porselin

Isolator porselin memiliki sifat tidak menghantar (non conducting) listrik yang

tinggi, dan memiliki kekuatan mekanis yang besar dan dapat menahan beban yang

menekan serta tahan akan perubahan-perubahan suhu. Akan tetapi isolator

porselin ini tidak tahan terhadap kekuatan yang menumbuk atau memukul.

Ukuran isolator porselin ini tidak dapat dibuat lebih besar, karena pada saat

pembuatannya terjadi penyusutan bahan. Walaupun ada yang berukuran lebih

21

besar namun tidak seluruhnya dari bahan porselin, akan tetapi dibuat rongga di

dalamnya, yang kemudian akan diisi dengan bahan besi atau baja tempaan

sehingga kekuatan isolator porselin bertambah. Cara yang demikian ini akan

menghemat bahan yang digunakan.

Karena kualitas isolator porselin ini lebih tinggi dan tegangan tembusnya

lebih besar maka banyak disukai pemakaiannya untuk jaringan transmisi dan

jaringan distribusi primer. Walaupun harganya lebih mahal tetapi lebih memenuhi

persyaratan yang diinginkan. Kadang-kadang isolator porselin ini dijumpai pada

jaringan distribusi sekunder, tetapi ukurannya lebih kecil.

2. Isolator gelas / kaca

Isolator gelas pada umumnya terbuat dari bahan campuran antara pasir silikat,

dolomit, dan phospat. Komposisi dari bahan-bahan tersebut dan cara

pengolahannya dapat menentukan sifat dari isolator gelas ini. Isolator gelas

memiliki sifat mengkondensir (mengembun) kelembaban udara, sehingga lebih

mudah debu melekat dipermukaan isolator tersebut. Makin tinggi tegangan sistem

makin mudah pula terjadi peristiwa kebocoran arus listrik (leakage current) lewat

isolator tersebut, yang berarti mengurangi fungsi isolasinya. Oleh karena itu

isolator gelas ini lebih banyak dijumpai pemakaiannya pada jaringan distribusi

sekunder.

22

Gambar 2.12 Isolator gelas / kaca

Kelemahan isolator gelas ini adalah memiliki kualitas tegangan tembus yang

rendah, dan kekuatannya berubah dengan cepat sesuai dengan perubahan

temperatur. Oleh sebab itu bila terjadi kenaikan dan penurunan suhu secara tiba-

tiba, maka isolator gelas ini akan mudah retak pada permukaannya. Berarti

isolator gelas ini bersifat mudah dipengaruhi oleh perubahan suhu sekitarnya.

Tetapi bila isolator gelas ini mengandung campuran dari bahan lain, maka

suhunya akan turun. Selain dari pada itu, isolator gelas ini harganya lebih murah

bila dibandingkan dengan isolator porselin.

3. Isolator Polimer

Isolator polimer atau sering disebut isolator komposit dilengkapi dengan

mechanical load-bearing fiberglass rod, yang diselimuti oleh weather shed

polimer untuk mendapatkan nilai kekuatan eletrik yang tinggi.

Gambar 2.13 Isolator polimer

23

Isolator listrik yang biasa dipakai di Indonesia saat ini adalah isolator

berbahan porselin dan gelas. Pemakaian isolator jenis ini pada sistem transmisi

listrik yang cenderung bertegangan semakin tinggi tidaklah cocok karena rapat

masa (density) porselin maupun gelas yang semakin tinggi akan menyebabkan

semakin besarnya biaya menara transmisi. Disamping itu proses pembuatan

porselin maupun gelas memerlukan suhu berkisar 1000 °C.

Beberapa kelebihan yang dimiliki oleh isolator polimer yaitu ringan,

kepadatan material polimer lebih rendah dibandingkan porselin maupun gelas,

sehingga mudah dalam penanganan maupun instalasi, bentuk geometri sederhana,

karena mempunyai karakteristik jarak rambat yang relatif besar menyebabkan

desain isolator polimer sederhana, tahan terhadap polusi, karena bahan polimer

mempunyai sifat menolak air (hydropobic) yang baik. Sehingga air atau kotoran

lainnya akan sukar menempel pada permukaannya meskipun dioperasikan pada

kondisi lingkungan yang berpolusi maka isolator polimer mempunyai ketahanan

tegangan yang baik.

Sedangkan kekurangan yang dimilki oleh isolator polimer adalah

penuaan / degradasi pada permukaannya (surface ageing), stress yang disebabkan

antara lain karena korona, radiasi uv (ultra violet) atau zat kimia dapat

menyebabkan reaksi kimia pada permukaan polimer, sehingga dapat merusak

permukaan polimer (penuaan) yang dapat menghilangkan sifat hidropobiknya,

mahal, bahan penyusun polimer lebih mahal dibandingkan dengan porselin

maupun gelas, kekuatan mekaniknya kecil, isolasi polimer biasanya tidak mampu

untuk menyokong dirinya sendiri.

24

II.7.2 Karakteristik Isolator

1. Karakteristik elektrik isolator

Karakteristik elektrik dari isolator yang dimaksud adalah kemampuan

menahan flashover dan arus bocor. Isolator yang terpasang pada jaringan udara

(terutama jaringan outdoor) sangat mudah dipengaruhi oleh perubahan kondisi

lingkungan udara sekitar. Perubahan-perubahan tersebut dapat mempengaruhi

kinerja dari isolator, yaitu kemampuan isolator menahan tegangan. Apabila di

permukaan isolator terbentuk lapisan polutan akan mempengaruhi kinerja dari

isolator tersebut. Kinerja isolator juga akan berbeda apabila permukaan isolator

dalam kondisi basah dan dalam kondisi kering.

2. Karakteristik mekanis isolator

Karakteristik mekanis suatu isolator ditandai dengan kekuatan mekanisnya,

yaitu beban mekanis terendah yang mengakibatkan isolator tersebut rusak.

Kekuatan mekanis ini ditentukan dengan membebani isolator dengan beban yang

bertambah secara bertahap hingga isolator terlihat rusak. Kekuatan mekanis suatu

isolator dinyatakan dalam tiga keadaan beban, yaitu kekuatan mekanis tarik,

kekuatan mekanis tekan dan kekuatan mekanis tekuk.

II.8 Resin Epoksi Sebagai Salah Satu Bahan Polimer

Cairan resin epoksi merupakan cairan yang memiiki sifat kekentalan yang

rendah sehingga mudah bercampur (masuk tahap termoset) didalam

pembuatannya. Cairan resin yang lain diantaranya : phenolic, polyester, acrylics

dibuat dalam proses yang sama, tetapi resin epoksi mempunyai kombinasi antara

25

lain : Sifat kekentalan rendah, mudah dibentuk, penyusutan rendah, kerekatan

tinggi, sifat mekanis tinggi, isolasi listrik yang tinggi, ketahanan kimia baik.

Resin epoksi mempunyai kegunaan yang luas dalam industri teknik kimia,

listrik, mekanik, dan sipil, sebagai perekat, cat pelapis, percetakan cor dan

bendabenda cetakan. Sedikitnya terdapat keuntungan resin epoksi yaitu bahan ini

memiliki dielektrik yang baik dan mudah dibentuk sesuai desain yang diinginkan

pada temperatur ruang.

Penggunaan bahan isolasi polimer resin epoksi dalam teknik energi listrik

antara lain pada isolator pasangan dalam, trafo tegangan, trafo arus, trafo uji,

isolasi lilitan pada motor dan generator, serta peralatan elektronik.

II.9 Bahan Pengisi Isolator Polimer

Penggunaan filler (pengisi) bertujuan untuk memperbaiki kinerja polimer

sekaligus menekan biaya pembuatan isolator polimer. Silane atau Silicone rubber

merupakan salah satu contoh bahan pengisi (filler).

Secara teknis, penggunaan bahan pengisi untuk meningkatkan sifat

mekanis dan secara ekonomis penggunaan bahan pengisi sebagai bahan upaya

untuk mereduksi biaya. Bahan pengisi silane (silicone rubber) dan sisa fly ash

batu bara digunakan untuk memperbaiki karakteristik dari isolator polimer,

dengan komposisi silane (silicone rubber), dan fly ash batu bara yang bervariasi.

Silane yang disebut juga silicon rubber adalah bahan yang tahan terhadap

temperatur tinggi yang biasanya digunakan untuk isolasi kabel dan bahan isolasi

tegangan tinggi. Silicone Rubber merupakan polymeric synthetic yang relatif baru

penggunaannya sebagai bahan isolasi dalam bidang teknik listrik dibanding

26

dengan polimer lainnya seperti resin epoksi atau polyethylene. Kepopuleran bahan

ini dibanding dengan bahan keramik/porselin dan jenis polimer lainnya karena

memiliki sifat hidrofobik tinggi, dengan demikian konduktivitas permukaan

isolator tetap rendah, sehingga dapat meminimalkan arus bocor. Selain itu

memiliki sifat dielektrik yang baik, sangat ringan, mudah penanganan dan

pemasangannya.

Keuntungan dari silicone rubber adalah flexibility meskipun di suhu

rendah, high mechanical strength, tahan terhadap cuaca seperti ozon, radiasi

ultraviolet (uv) dan panas. Selain itu, silicone rubber juga superior di kelas

hidrofobik. Silicone rubber merupakan satu-satunya housing yang membentuk

layer terhadap polusi di permukaannya. Sehingga arus bocor (leakage current)

dan tegangan denyar (flashover) dapat direduksi. Sebagai tambahan, silicone

rubber tidak membutuhkan pembersihan secara berkala. Selain kelebihan-

kelebihan tersebut, tidak kalahnya kelebihan tentang massanya yang ringan.

Karena ringannya pemasangan dan pemeliharaannya lebih mudah dibandingkan

isolator porselin dan isolator gelas.

II.10 Sifat-sifat Penting Isolator Silicone Rubber

Karakteristik isolator sangat ditentukan oleh sifat-sifat yang melekat pada

bahan silicone rubber yang merupakan daya dukung terhadap kinerja isolator

silicone rubber. beberapa sifat-sifat isolator yang sangat penting diketahui dalam

aplikasi teknik tegangan tinggi, yaitu:

27

a. Sifat hidrofobik

Salah satu sifat yang terpenting yang dimiliki silicone rubber adalah

kemampuannya menolak serangan air karena komposisi struktur kimianya lebih

banyak didominasi oleh gugus metil hidrokarbon (CH3) yang hidrofobik

(Kinderberger, 1989; Kim, 1992). Adanya gugus-gugus metil yang berotasi bebas

dan polarisabilitas ikatan Si-O, rantai siloksan mampu menyejajar sendiri untuk

bersekutu menghasilkan sifat hidrofobik pada permukaannya. Selain itu silicone

rubber mampu membuat lapisan polusi yang menutupi permukaannya ikut

bersifat menolak air. Gambar 15 memperlihatkan sifat tolak air silicone rubber

yang mempunyai gugus metil yang bebas berotasi (Adamson, 1982).

Gambar 2.14. Sifat tolak air gugus metil yang bebas berotasi

Sifat hidrofobik permukaan silicone rubber dinotasikan dengan besarnya

sudut kontak antara silicone rubber yang terkena kontaminasi bersamaan dengan

tetesan air permukaan yang mengenai silicone rubber tersebut. Sudut kontak

silicone rubber akan menurun pada saat awal terkontaminasi, tetapi akan

meningkat secara bertahap setelah sifat hidrofobik silicone rubber telah tertransfer

ke permukaan. Besarnya sudut kontak ini akan menentukan karakteristik isolator

silicone rubber apakah isolator itu bersifat hidrofobik yang mempunyai sifat

28

menolak air atau hidrofilik yang mempunyai sifat menyerap air. Jika sudut kontak

kurang dari 30° maka bahan tersebut bersifat hydrophilic (bersifat basah), sudut

kontak antara 30° sampai 89° disebut parttially wetted (basah sebagian) dan jika

lebih besar dari 90° bersifat hydrophobic (menolak air). Bahan isolator silicone

rubber diharapkan mempunyai sifat hidrofobik karena dengan sifat tersebut

isolator silicone rubber akan mampu menahan tegangan listrik baik dalam kondisi

basah maupun terkontaminasi.

b. Sifat dielektrik

Adapun sifat dielektrik yang dibutuhkan untuk suatu bahan isolasi yaitu:

1. Memiliki permitivitas relatif atau konstanta dielektrik yang tepat dan

cocok, sehingga membuat arus pemuatan (charging current) tidak

melebihi yang diizinkan.

2. Mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi, agar dimensi sistem isolasi

menjadi kecil dan penggunaan bahan semakin sedikit, sehingga harganya

semakin murah.

3. Rugi-rugi dielektriknya rendah, agar suhu badan isolasi tidak melebihi

batas yang ditentukan.

4. Memiliki kekuatan kerak (tracking strenght) tinggi, agar tidak terjadi erosi

karena tekanan elektrik permukaan.

Sifat dielektrik merupakan suatu keadaan yang menggambarkan sifat

kekuatan silicone rubber sebagai material isolator kelistrikan. Sifat ini

digambarkan oleh permitivitas relatif (εr) dan faktor disipasi (tan δ). Silicone

rubber dengan struktur kimia yang dimiliki sebagian besar terdiri dari gugus metil

29

yang hidrofobik sehingga material ini tidak banyak menyerap air. Namun dengan

adanya filler yang dikandung memberi peluang molekul air terdifusi diantara

partikel-partikel bahan pengisi dengan polimer (Musa, 2013).

Sifat dielektrik material polimer tergantung pada susunan atom / molekul

dan komponen kimianya. Bilamana suatu material isolator ingin dikaji biasanya

digunakan tegangan tinggi yang kuat, namun tidak mungkin untuk menyimpulkan

penyebab peluahan tembus dengan hanya mengetahui tegangan peluahan tembus

karena isolasi dalam daerah tembus menjadi rusak. Oleh karena itu parameter

ukur yang digunakan untuk mengkaji material isolasi yang tidak merusak adalah

permitivitas relatif (εr) dan faktor disipasi tan δ.

Semua bahan dielektrik termasuk silicone rubber memiliki tingkat

ketahanan yang disebut dengan kekuatan dielektrik, diartikan sebagai tegangan

listrik tertinggi yang dapat ditahan oleh silicone rubber tersebut tanpa merubah

sifatnya menjadi konduktif. Apabila silicone rubber berubah sifatnya menjadi

konduktif, maka silicone rubber tersebut telah tembus listrik (breakdown).

Kekuatan dielektrik ini disebut juga dengan kuat medan kritis.

c. Sifat Termal

Isolator listrik akan mengalami kenaikan suhu selama beroperasi baik

pada kerja normal maupun dalam kondisi gangguan, sehingga bahan isolator

harus memiliki sifat termal sebagai berikut:

1. Kemampuan menahan panas tinggi

2. Konduktivitas panas yang tinggi

3. Koefisien muai panas rendah

30

4. Tidak mudah terbakar

5. Tahan terhadap tembus listrik dan busur api.

Kekuatan termal suatu material isolator mutlak dimiliki (Luiz, 2004).

Kejadian tegangan flashover melalui permukaan dapat menimbulkan panas yang

tinggi di bagian. Jika hal ini terjadi berulang-ulang maka akan menyebabkan

kerusakan yang berdampak terhadap penurunan resistansi permukaan. Hasil

pengujian sifat termal silicone rubber dengan menggunakan termografimetrik

dapat memberikan kestabilan termal sampai mencapai suhu 260 °C, bahkan

silicone rubber kelompok RTV masih stabil sampai 300 °C.

d. Sifat mekanis

Disamping harus memenuhi persyaratan listrik dan termal tersebut di

atas, isolator listrik harus memiliki kekuatan mekanis guna memikul beban

mekanis penghantar yang diisolasinya.

e. Sifat Kimia

Jika ada zat asing dari luar menyusup ke dalam bahan isolator, maka hal

ini dapat menyebabkan perubahan sifat kimia bahan isolator tersebut. Hanya

bahan anorganik seperti gelas dan bahan keramik padat yang kedap terhadap zat-

zat lain di sekitarnya. Bahan isolator organik menyerap uap air secara difusi.

Sehingga sifat dielektrik dan listriknya memburuk. Kecepatan difusi tergantung

kepada struktur bahan dan gaya tarik-menarik molekul bahan dengan molekul zat

asing. Sebagai tambahan, penyerapan air menyebabkan perubahan dimensi

(menggelembung) dan kerusakan elektroda. Sehingga diharapkan bahan isolator

31

pasangan luar harus memiliki kemampuan menyerap air yang rendah untuk

mencegah pengurangan kekuatan dielektrik.

II.11 Faktor Lingkungan Terhadap Kinerja Material Isolator Polimer

Kinerja material isolator bila dioperasikan diluar (outdoor) haruslah tahan

terhadap penuaan akibat kondisi lingkungan disamping tekanan medan listrik

karena penuaan material polimer yang ditempatkan di udara terbuka terutama

disebabkan oleh pengaruh kelembaban dan hujan, temperatur lingkungan, dan

radiasi UV dari matahari, serta proses pengotoran udara (Vasudev, 2012). Oleh

karena itu berikut ini akan diuraikan pengaruh dari faktor-faktor tersebut.

a. Pengaruh Kelembaban (air) Atas Penuaan Isolator Polimer

Salah satu syarat material isolator polimer pasang luar harus tahan

terhadap pengaruh air. Pada kondisi tekanan yang berbeda antara material dan

lingkungan sekitar, maka air yang berasal dari kelembaban dapat penetrasi ke

dalam polimer. Jumlah air yang diserap dan kecepatan difusi tergantung pada

polimer itu sendiri dan keadaan lingkungan atmosfir disekitar polimer

ditempatkan.

Dalam material isolasi polimerik gugus polar seperti hidroksil atau amino

dan gugus ester sensitive terhadap molekul air sehingga gugus tersebut tidak

hanya mampu menyerap air tetapi juga menaikkan sifat dielektrik. Tingginya

momen dipol molekul air (m= 1,84 Debye) dan permitivitas relatifnya r 81

pada suhu 200oC akan berpengaruh kuat pada sifat dielektrik dari material yang

menyerap air, ditambah dengan ketidakmurnian material menjadikan subjek

diisolasi oleh air yang menyebabkan degradasi sifat isolasi material.

32

b. Pengaruh radiasi uv atas penuaan material Isolator polimer

Isolator pasang luar (outdoor) yang dipergunakan pada tower transmisi

listrik tidak mungkin terhindar dari terpaan cahaya matahari dan karenanya akan

terkena radiasi uv. Absorpsi radiasi UV oleh material isolator polimer

menyebabkan material isolator tersebut mengalami penuaan melalui fotodegradasi

dengan pemutusan ikatan molekul.

Komposisi permukaan material di bawah terpaan radiasi uv dapat berubah

secara signifikan sehingga menyebabkan penurunan sifat hidrofobiknya. Hal ini

terjadi karena berkurangnya polimer silicone pada bagian permukaan, sementara

presentase partikel filler muncul di permukaan meningkat. Jika terpaan raidasi uv

berlangsung terus menerus kemungkinan akan mengakibatkan material

kehilangan sifat hidrofobiknya sehingga menyebabkan arus bocor meningkat

(Imakoma, 1994).

c. Kombinasi Temperatur dan Radiasi UV Atas Penuaan Isolator Polimer

Menurut Sahu (1976) radisasi uv dapat memecahkan ikatan-ikatan polimer

akibat penggabungan energi dari radiasi dengan temperatur tinggi. Laju penuaan

polimer di bawah terpaan radiasi uv mengalami peningkatan dua kali lebih cepat

setiap kenaikan temperatur 100oC (Schneider, 1993). Penuaan oleh matahari

terutama akibat radiasi uv bergelombang pendek dan energik. Menurut Salama

(2000), konstribusi radiasi uv dari sinar matahari pada daerah panjang gelombang

antara 290-400 nm adalah berkisar antara 4-6% dari keseluruhan radiasi matahari.

Energi foton pada uv bergelombang pendek antara 300-400 kj/mol cukup

mengakibatkan pemecahan ikatan polimer.

33

d. Pengaruh Polusi Udara Atas Penuaan Isolator Polimer

Pencemaran udara yang terutama adalah CO, NxOy, senyawa hidrokarbon,

ozon, dan partikel-partikel (seperti senyawa karbon dan SO2). Adanya zat-zat

pencemar ini dapat menyebabkan rendahnya PH air hujan. Jika air hujan bersifat

asam mengenai material terutama polimer, hal ini dapat menyebabkan penuaan

seperti perubahan warna, kerapuhan dan pengapuran. Ozon bersama-sama dengan

radiasi UV memungkin sebagai penyebab keretakan pada permukaan polimer.

II.12 Kapasitansi Isolator

Semua Isolator dibentuk sebagai bahan dielektri yang diapit oleh dua buah

konduktor sehingga terbentuk susunan konduktor - dieklektrik - konduktor.

suusnan tersebut juga merupakan susunan kapasitor. oleh karena itu isolator dapat

pula dianggap sebagai suatu kapasitor.

Gambar 2.15 Ekuivalensi suatu Isolator Piring

Besar nilai kapasitansi bahan isolator mempengaruhi besar tegangan yang akan

dipikul dari setiap bahan isolator. Semakin besar tegangan yang dipikul maka

sebaiknya semakin kecil nilai kapasitansinya, begitupun berlaku sebaliknya. Hal

34

ini supaya isolator dapat bekerja secara optimal sebagai material pembatas

tegangan.

II.13 Fly Ash Batu Bara

Fly ash (abu terbang) merupakan sisa dari hasil pembakaran batubara pada

power plants. Fly ash mempunyai titik lebur sekitar 1300oC dan berdasarkan uji

komposisi kimia fly ash mengandung CAS (CO-Al2O3-SiO2) dalamjumlah besar

yang merupakan pembentuk utama network glass . Fly ashmempunyai kerapatan

massa (densitas), antara 2,0 – 2,5 g/cm3 (Bienias, 2003).

Gambar 2.16 Fly ash

Secara kimia fly ash merupakan mineral alumino silikat yang banyak

mengandung unsur-unsur Ca, K, dan Na disamping juga mengandung sejumlah

kecil unsur C dan N. Bahan nutrisi dalam fly ash yang diperlukan dalam tanah

diantaranya adalah B, P dan unsur-unsur lainnnya seperti Cu, Zn, Mn, Mo dan Se.

Fly ash sendiri dapat bersifat sangat asam (pH 3 – 4) tetapi pada umumnya

bersifat basa (pH 10 – 12). Secara fisika fly ash batubara tersusun dari partikel

berukuran silt yang mempunyai karakteristik kapasitas pengikat air dari sedang

sampai tinggi. (Retno, 2006).

Abu batubara sebagai limbah tidak seperti gas hasil pembakaran, karena

merupakan bahan padat yang tidak mudah larut dan tidak mudah menguap

35

sehingga akan lebih merepotkan dalam penanganannya. Apabila jumlahnya

banyak dan tidak ditangani dengan baik, maka abu batubara tersebut dapat

mengotori lingkungan terutama yang disebabkan oleh abu yang beterbangan di

udara dan dapat terhisap oleh manusia danhewan juga dapat mempengaruhi

kondisi air dan tanah di sekitarnya sehingga dapat mematikan tanaman. Akibat

buruk terutama ditimbulkan oleh unsur-unsur Pb, Cr dan Cd yang biasanya

terkonsentrasi pada fraksi butiran yang sangat halus ( 0,5 – 10 µm). Butiran

tersebut mudah melayang dan terhisap oleh manusia dan hewan, sehingga

terakumulasi dalam tubuh manusia dengan konsentrasi tertentu dapat memberikan

akibat buruk bagi kesehatan ( Putra,D.F. et al, 1996 ).

Abu terbang batubara umumnya dibuang di ash lagoon atau ditumpuk

begitu saja di dalam area industri. Penumpukan abu terbang batubara ini

menimbulkan masalah bagi lingkungan. Berbagai penelitian mengenai

pemanfaatan abu terbang batubara sedang dilakukan untuk meningkatkan nilai

ekonomisnya serta mengurangi dampak buruknya terhadap lingkungan. Saat ini

abu terbang batubara digunakan dalam pabrik semen sebagai salah satu bahan

campuran pembuat beton. Selain itu, sebenarnya abu terbang batubara memiliki

berbagai kegunaan yang amat beragam:

1. Penyusun beton untuk jalan dan bendungan

2. Penimbun lahan bekas pertambangan

3. Recovery magnetic, cenosphere, dan karbon

4. Bahan baku keramik, gelas, batu bata, dan refraktori

5. Bahan penggosok (polisher)

36

6. Filler aspal, plastik, dan kertas

7. Pengganti dan bahan baku semen

8. Aditif dalam pengolahan limbah (waste stabilization)

9. Konversi menjadi zeolit dan adsorben

Ada beberapa jenis fly ash menurut SNI S-15-1990-F tentang spesifikasi

abu terbang sebagai bahan tambahan untuk campuran beton, abu batubara (fly

ash) digolongkan menjadi 3 jenis, yaitu :

a. Kelas N

Buangan atau pozzolan alam terkalsinasi yang dipenuhi dengan kebutuhan

yang memenuhi syarat yang dapat dipakai sesuai kelasnya, seperti beberapa tanah

diatomaceous, opalinse chert dan serpihanserpihan tuff dan debu-debu vulkanik

atau pumicities, dan bahan-bahan lainnya yang mungkin masih belum terproses

oleh kalsinasi; dan berbagai material yang memerlukan kalsinasi untuk

memperoleh sifat-sifat yang memuaskan, misalnya beberapa jenis tanah liat dan

serpihan-serpihan.

b. Kelas F

Abu batubara yang umumnya diproduksi dari pembakaran anthracite (batubara

keras yang mengkilat) atau bitumen-bitumen batubara yang memenuhi syarat-

syarat yang dapat dipakai untuk kelas ini sperti yang disyaratkan. Abu batubara

jenis ini memiliki sifat Pozzolanic.

c. Kelas C

37

Abu batubara yang umumnya diproduksi dari lignite atau batubara subitumen

yang memenuhi syarat yang dapat dipakai untuk kelas ini seperti yang

disyaratkan. Abu batubara kelas ini, selain memiliki sifat pozzolan juga memiliki

beberapa sifat yang lebih menyerupai semen. Untuk beberapa abu batubara kelas

C bias mengandung kapur lebih tinggi dari 10 %.

38

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

III.1 Tahapan Penelitian

Dalam menyusun penelitian ini, penulis melewati beberapa tahapan karena

bermaksud ingin menggali lebih dalam mengenai hubungan dan pengaruh

parameter iklim terhadap karakteristik isolator polimer berbahan campuran silicon

rubber dan fly ash sisa batu bara . Tahapan tersebut sebanyak enam tahap, antara

lain:

1. Mengamati permasalahan yaitu beragamnya ketersedian bahan isolator

tegangan tinggi dengan memiliki kelabihan dan kekurangan masing-

masing.

2. Merumuskan dan mengadakan pembatasan masalah mengenai salah satu

jenis bahan isolator yang akan diteliti untuk menjadi solusi tepat di dalam

peralatan tegangan tinggi.

3. Menetapkan teknik pengumpulan pustaka yang akan digunakan.

4. Membuat teknik perancangan sistem prototipe

5. Mengadakan pengujian dan analisa

6. Menarik kesimpulan

7. Menyusun saran atau rekomendasi

III.2 Teknik Pengumpulan Data

Dalam melakukan perancangan dan pembuatan sistem prototipe, penulis

melakukan teknik pengumpulan data terlebih dahulu. Teknik yang digunakan

dalam penulisan ini adalah teknik analisa dokumen. Penulis mengumpulkan data

39

dari berbagai sumber baik buku, jurnal maupun literature guna mendukung

penelitian ini. Setelah itu penulis menganalisis dokumen-dokumen dan data-data

dari sumber yang relevan tersebut untuk menyimpulkan hasil, dan memberikan

saran.

III.3 Pengujian dan Analisa

Setelah selesai melakukan perancangan dan pembuatan prototipe,

selanjutnya dilakukan pengujian kalibrasi dan pengambilan data iklim tropis

berupa suhu, kelembaban, kepadan gas, dan intensitas sinar uv. Pengambilan data

dilakukan secara real time setiap menit dan secara otomatis akan disimpan di

sebuah komputer yang telah terhubung dengan sistem protitpe. Setelah itu, data

tersebut akan dibandingkan dengan data Badan Meteorologi, Klimatologi dan

Geofisika (BMKG) dan dilakukan proses analisis data terhadap karakteristik

bahan isolator yang diuji. Proses analisis dilakukan dengan cara proses reduksi

data melalui proses pemilihan dan pemusatan bahasan mengenai sampel bahan

isolator uji, bagaimana komposisi campuran silicon rubber dan fly ash yang tepat

sebagai bahan isolator, apa saja manfaat dan bagaimana implikasi dari sampel uji

bahan isolator yang dianggap tepat. Setelah proses analisis diperoleh suatu

penarikan kesimpulan mengenai sampel tersebut.

40

III.4 Flow Chart

41

Perancangan & Pembuatan Sistem Prototipe

Pengujian/Kalibrasi

Pengambilan Data

BMKG

Komputer

Grafik

Data Uji Sampel Bahan Isolator 0, 25, 30, 35, dan 40

%

Campuran Sampel Yang

Tepat

YesNo

Membandingkan

Save

pengolahan

Membandingkan

Output