Perpustakaan Digital ITB

Pemanfaatan energi panas bumi sebagai sumber energi terbarukan memerlukan sistem pemantauan yang akurat dan berkelanjutan untuk memastikan keandalan infrastruktur, terutama pada jaringan pipa alir panas bumi. Saat ini, monitoring kondisi pipa, khususnya untuk mendeteksi ketebalan dinding, korosi, dan scaling, masih sangat minim dan sebagian besar mengandalkan metode konvensional seperti pembelahan pipa yang bersifat invasif, mahal, dan tidak memungkinkan pengawasan secara real-time. Hal ini meningkatkan risiko kerusakan yang tidak terdeteksi secara dini, sehingga menurunkan efisiensi dan umur pipa. Penelitian ini bersifat pragmatis dan berhasil mengembangkan perangkat sensor ultrasonik inovatif yang mampu mendeteksi ketebalan dinding, korosi, serta keberadaan scaling pada pipa secara non-destruktif (NDT) dan real-time menggunakan mikrokontroler Arduino Uno R3 sebagai kontrol utama, yang mengintegrasikan sensor ultrasonik, pengolahan sinyal, dan konektivitas IoT. Perangkat ini memanfaatkan transduser ultrasonik dengan probe delay line yang dioptimalkan melalui pengaturan impuls tegangan tinggi sebesar (-)148 volt dan lebar pulsa 140 nanodetik, sehingga menghasilkan sinyal ultrasonik yang optimal. Dengan menggunakan informasi bahwa gelombang ultrasonik merambat dalam baja pada kecepatan sekitar 5900 m/detik, pengujian pada sampel baja setebal 4 mm menunjukkan waktu dari impuls awal ke echo pertama sebesar 9,36 mikrodetik, dan dari echo pertama ke echo kedua sebesar 1,36 mikrodetik. Dengan mengurangi kedua waktu tersebut, diperoleh nilai delay line sebesar 8 mikrodetik. Pengujian pada 32 titik pengukuran di pipa menunjukkan bahwa tingkat keakuratan pengukuran ketebalan mencapai 97,58%, dengan error rata-rata 2,42% dan MSE (Mean Square Error) sebesar 0,0535 mm. Pengujian dengan alat komersial GM 100 dari Benetech, perangkat ini menunjukkan akurasi 95,57% dan error rata-rata 4,43%. Selain mendeteksi ketebalan dan korosi, sistem ini mampu mengidentifikasi keberadaan scaling melalui analisis amplitudo gelombang ultrasonik, dimana nilai Vpp ? 25 mV menandakan adanya scaling. Disamping itu, dikembangkan sistem IoT (Internet of Things) terintegrasi yang mampu menampilkan data secara realtime dalam bentuk tabel, grafik, dan visualisasi pipa 2 dimensi. Koneksi dan pengiriman data dilakukan melalui modul GPRS dengan protokol HTTP berbasis JSON, mendukung pemantauan jarak jauh yang efektif dan efisien. Meskipun ii masih pada tahap prototipe, penelitian ini bersifat pragmatis dan menawarkan solusi yang berpotensi diterapkan di lapangan setelah penyesuaian lanjutan. Untuk pengembangan lebih lanjut, disarankan menguji hubungan antara tingkat scaling dan peredaman sinyal ultrasonik, serta meningkatkan performa perangkat dengan menambahkan penguat sinyal dan ADC (Analog Digital Converter) 1 Gs/s guna meningkatkan akurasi deteksi kerusakan dan pengukuran ketebalan scaling secara lebih akurat. Selain itu, rancang perangkat mekanis yang memungkinkan pemutaran sensor mengelilingi pipa agar profil ketebalan di seluruh keliling (360°) dapat diukur. Ketahanan terhadap air dan panas serta bentuk yang lebih kompak juga perlu diprioritaskan agar perangkat optimal digunakan di lingkungan luar ruang, sehingga mendukung pengelolaan infrastruktur panas bumi yang lebih efisien, berkelanjutan, dan responsif.