Chemical Engineering Computation Series
Panduan Praktis Excel Untuk Teknik Kimia (A Practical Guide: Excel for Chemical Engineers)
Disusun oleh: M. Yusuf
[email protected]
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung 2014
Pengantar Excel Sekarang ini, seorang mahasiswa sudah dituntut untuk harus menguasai pemrograman komputer, terutama yang berkaitan dengan pengolahan data dan penulisan karya ilmiah. Untuk tujuan tersebut, sebenarnya tersedia beberapa pilihan program yang dapat digunakan, seperti Microsoft Office dan LibreOffice. Namun dikalangan praktisi ilmiah, cenderung lebih populer Microsoft Office, karena antarmukanya yang sangat familiar, bahkan untuk pengguna biasa. Dalam tulisan ini, saya mencoba memaparkan penggunaan program tersebut terutama yang berkaitan dengan pengolahan data, sehingga nantinya hal ini dapat bermanfaat untuk mempermudah perhitungan dan menghemat waktu pengerjaan laporan untuk para akademisi/mahasiswa terutama seorang sarjan teknik kimia. Program yang saya coba paparkan adalah Microsoft Office Excel, dan versi yang digunakan adalah 2013.
Mengenal Excel Excel merupakan program pengolah data, berupa angka atau grafik, yang memang sudah sangat populer dikalangan mahasiswa, peniliti atau prkatisi ilmiah. Antramukanya yang sederhana membuat program ini mudah untuk dimengerti, bahkan oleh pengguna biasa yang mungkin baru mempelajari pengolahan data. Selain itu, fungsi – fungsi yang sudah sangat kompleks untuk perhitungan, mulai dari operasi matematika sederhana hingga pengolahan data analitis membuat program ini lebih diminati dibanding program sejenis dari perusahaan lain. Excel memiliki antarmuka yang terdiri dari, menu File, ribbon, dan worksheet. File merupakan menu utama yang bertujuan untuk menyimpan atau membuka dokumen, pencetakan dan pempublikasian dokumen yang sedang kita edit, di sini juga terdapat opsi untuk mengatur segala hal yang berkaitan dengan program Excel sendiri agar dapat disesuaikan dengan kebutuhan dan keinginan kita. Ribbon merupakan baris menu yang berisi berbagai perintah yang kita gunakan untuk pengolahan dokumen, sedangkan worksheet merupakan tempat kita bekerja, menginput berbagai data dan mengolahnya. Worksheet terdiri atas berbagai sheets yang jumlahnya nanti disesuaikan dengan kebutuhan data yang akan kita olah.
Bekerja dengan Excel Untuk melakukan pengolahan data di dalam Excel, data tersebut diinput-kan di dalam cell. Cell merupakan pertemuan antara kolom dan baris yang ada di dalam sheet, misalnya A2 atau B3, merupakan contoh – contoh dari cell. Dalam Excel dikenal istilah absolute cell dan relative cell, misalkan $A$2, merupakan contoh absolute cell, dan A2 merupakan relative cell. Hal ini akan mudah dimengerti ketika kita sudah memulai mengolah data. Formula dan Fungsi di Excel Tidak mungkin untuk mengolah suatu data tanpa menggunakan rumus, di Excel hal ini dikenal dengan nama Formula atau Fungsi. Berdasarkan data yang akan diolah, formula di excel dibagi menjadi beberapa grup, seperti Date and Time, Statistic, Financila, Text, dan sebagainya. Kali ini, tidak akan dibahas penggunaan formula-formula tersebut secara keseluruhan, tetapi yang akan dibahas adalah formula dan fungsi yang berkaitan langsung penggunaannya dengan teknik kimia. Biasanya formula tersebut berupa Mathematic, Statistic, dan Text, sedangkan fungsi yang akan sering digunakan berupa Goal Seek, Table, Chart dan Solver. Pada pembahasan ini akan disajikan langsung studi kasus yang nantinya bias dipraktikan secara langsung. Pengolahan Data di Excel Goal Seek Goal seek bertujuan untuk mencari suatu input tertentu dari nilai yang kita inginkan, misalkan: Studi kasus 1: Van der Walls Equation of State: Dalam kasus ini, kita menginginkan nilai P bernilai tertentu (misal: dalam kasus ini 300000) serta nilai dari T sudah diketahui, R; a; b merupakan konstanta, untuk itu berapa nilai V yang seharusnya agar nilai P yang kita inginkan terpenuhi. Dalam kasus ini, nilai yang kita inginkan adalah P dan input yang kita cari adalah V. Disinilah fungsi Goal Seek digunakan untuk mempermudah perhitungan.
Penyelesaian: 1. Masukkan semua data yang diketahui terlebih dahulu. n.b. nilai 5 yang dimasukkan pada V digunakan sebagai patokan pertama dalam melakukan Goal Seek, karena jika nilai patokan ini tidak dimasukkan maka Goal Seek tidak dapat menentukan nilai V yang seharusnya jika kita menginginkan nilai P sebesar 300000.
2. Masukkan persamaan Van der Walls di cell tertentu.
3. Untuk melakukan Goal Seek, pilih menu Data What-if-Analysis Goal Seek.
4. Masukkan semua data yang diperlukan: Pada kotak input Set Cell, pilih cell yang berisi formula VdW (dalam contoh ini cell B7); kemudian pada To Value, isi dengan nilai yang kita inginkan (dalam contoh ini, nilai yang kita inginkan adalah sebesar 300000); kemudian pada By changing
cell yang merupakan cell yang akan kita cari nilainya (dalam contoh ini nilai yang ingin dicari adalah V jika P sebesar 300000, sehingga dipilih cell B6).
5. Dihasilkan nilai V sebesar 4,77 jika kita menginginkan nilai P sebesar 300000.
Table dan Chart Excel menyediakan berbagai fungsi yang membuat pengolahan data semakin mudah dilakukan dan disajikan untuk dibaca oleh orang lain. Fungsi tersebut berupa Table dan Chart. Pengolahan data dengan tabel ataupun penyajian data dengan diagram dapat dilakukan dengan mudah di Excel, karena didukung dengan antarmuka program yang mudah dimengerti dan juga tooltips yang membantu pengguna memahami tujuan dari semua input dan langkah yang nantinya kan dilakukan. Pengolahan data dengan tabel dan diagram juga nantinya sering dilakukan dalam perhitungan teknik kimia. Tabel sangat mebantu dalam hal penyederhanaan dan pengurutan langkah-langkah perhitungan, sedangakan diagram dapat memperindah penyajian data sehingga mudah dibaca oleh orang lain, karena tujuan untuk pengolahan data bukan hanya untuk si-pengolah data itu sendiri, tetapi bagaimana data tersebut dapat berguna dan digunakan oleh pihak lain yang memerlukan data tersebut sehingga data dapat disajikan dalam bentuk diagram.
Berikut disajikan penggunaan Table dan Chart: Studi kasus 1: Dalam suatu proses filtrasi, untuk menentukan besar nilai dari tahanan cake dan tahanan medium filter yang ada dalam bed filter, seorang mahasiswa melakukan eksperimen dengan cara menghitung volume filtrate yang dihasilkan setiap selang waktu tertentu. Dalam kasus ini, data yang diperoleh doilah terlebih dahulu dalam tabel. Penyelesaian: 1. Masukkan data yang diperoleh mahasiswa ke dalam worksheet.
2. Untuk memformat data yang sudah diinput ke dalam tabel, caranya pilih semua data pilih Quick Analysis Table Table.
3. Diperoleh data yang sudah diolah dalam bentuk tabel. Dengan ini, selanjutnya apabila data tersebut akan diolah kembali seperti ingin disajikan dalam bentuk diagram atau akan melanjutkan perhitungan selanjutnya, dapat dilakukan dengan mudah.
Setelah selesai mengolah data yang diperoleh dalam bentuk tabel, berikutnya adalah mengolah tabel yang diperoleh menjadi sebuah diagram. Seperti yang telah disebutkan, tujuan hal ini dilakukan adalah agar data mudah dipahami dan juga, dalam lingkungan teknik kimia, perhitungan dengan diagram sering dilakukan, sehingga penting untuk memahami bagaimana penyajian dan pengolahan diagram. Studi kasus 1: Berikut diberikan data filtrasi yang sudah diolah dalam bentuk tabel:
Untuk menyajikan diagram dari tabel tersebut, lakukan langkah-langkah berikut: Diagram yang sering digunakan untuk mengolah data biasanya jenis XY Scattered,
namun penentuan jenis diagram yang digunakan dalam pengolahan suatu data tidak terpaku hanya pada satu jenis saja, tetapi ditentukan berdasarkan jenis data apa yang diolah dan tujuan data tersebut diolah kedalam bentuk diagram (dalam lingkungan teknik kimia XY Scattered Diagram dipilih karena diagram tersebut nantinya digunakan untuk langkah selanjutnya dalam penyelesaian perhitungan). Pilih data yang nantinya digunakan sebagai sumbu X dan sumbu Y dalam diagram. Dalam kasus ini, data yang digunakan sebagai sumbu X adalah waktu dan data yang digunakan sebagai sumbu Y adalah
Klik menu Insert Insert Scatter (X, Y) or Bubble Chart.
Kemudian klik jenis scatter chart yang diinginkan, untuk kasus ini dipilih Scatter with Smooth Lines and Markers.
Sehingga diperoleh diagram sederhana seperti berikut:
Mengolah Diagram Lanjutan (More Advance with Chart in Excel) Terkadang, diagram yang diperoleh masih terlalu sederhana dan tidak sesuai dengan keinginan kita, baik itu di judul diagram ataupun X dan Y sering terbalik. Hal ini dapat dilakukan dengan memformat data dan diagram. Fitur-fitur di Excel yang sering digunakan untuk memformat diagram: Chart Element
Berfungsi untuk menambahkan elemen lain dalam diagram, seperti judul (Chart Title), legenda/keterangan (Legend), judul untuk masing-masing sumbu X dan Y (Axis Titles) dan sebagainya.
Chart Styles Mengubah tampilan diagram sesuai keinginan, dapat berupa warna atau gaya yang berbeda secara otomatis.
Chart Tools Ribbon, yang berisi menu Design dan Format.
Fitur-fitur tersebut berguna untuk memperbaik dan memperindah tampilan dari diagram yang sudah dihasilkan, sedangkan untuk mengedit elemen dalam diagram cukup dengan klik dua kali elemen diagram yang ingin diedit. Misalkan, Chart Tittle yang dihasilkan ternyata masih salah dan tidak sesuai keinginan, maka untuk merubah judul tersebut klik dua kali pada Chart Tittle dan masukkan judul chart yang diinginkan, begitu juga jika ingin mengedit elemen lainnya dalam diagram, seperti Axes, Legend, Axes Tittles, dilakukan dengan langkah yang sama dan nantinya akan muncul opsi yang berbeda untuk setiap elemen yang diedit. Hal ini dapat dilakukan dengan mudah dan silahkan dicoba-coba. Seperti yang telah dijelaskan, terkadang Chart digunakan di dalam perhitungan, tetapi jarang sekali diperoleh diagram yang sesuai bentuk lazim tertentu, seperti linier (garis lurus) ataupun kurva. Untuk itu, di dalam pengolahan diagram di Excel, dikenalkan fitur yang disebut dengan Trendline. Fitur ini bertujuan untuk menentukan kecenderungan diagram tertentu agar dapat ditentukan formula matematikanya. Untuk menentukan kecenderungan suatu diagram langkah-langkah yang dapat dilakukan sebagai berikut: Disajikan diagram hasil eksperimen filtrasi sebagai berikut:
Untuk mengetahui Trendline diagram tersebut, klik kanan pada diagram yang ingin diketahui Trendline-nya (dalam kasus ini klik kanan pada garis biru tersebut) klik Add Trendline.
Dihasilkan kecenderungan diagram (pada gambar berupa garis biru putu-putus) berupa garis linier.
Jika diperhatikan baik-baik, di samping kanan terdapat sebuah Task Pane dengan judul Format Trendline. Task Pane ini berfungsi untuk mengolah dan memformat trendline yang dihasilkan agar sesuai dengan data dan keperluan yang diinginkan. Dalam kasus sebelumnya, Trendline yang dihasilkan berupa linier karena dalam perhitungan filtrasi persamaan yang akan digunakan untuk menyelesaikan perhitungan merupakan persamaan garis lurus. Bentuk dari Trendline ini dapat diatur sesuai dengan persamaan matematika yang nantinya diperlukan untuk penyelesai perhitungan data kita atau sesuai dengan kecenderungan grafik yang dihasilkan yang berarti semakin bentuk Trendline mendekati bentuk grafik yang dihasilkan semakin akurat pula persamaan untuk grafik yang dihasilkan. Pengaturan yang berkaitan dengan hal tersebut dapat dilakukan dengan cara memilih tipe persamaan matematikan yang ada pada Task Pane Format Trendline, misalkan Exponential (persamaan kuadrat), Polynomial (persamaan suku banyak), Power (persamaan eksponen), Logarithmic (persamaan logaritma) ataupun Moving Average. Fitur lain yang ada pada Format Trendline adalah: 1. Set Intercept, mengatur intersep Trendline yang agar sesuai dengan keinginan
kita. Misalkan dalam diagram sebelumnya, intersept yang dihasilkan adalah 9, dengan menggunakan Set Intercept berarti kita mengatur agar Trendline tersebut dimulai dari nilai tertentu pada sumbu Y.
Gambar di atas menunjukkan intersep diagram diatur pada nilai 5. 2. Display Equation on Chart, menampilkan persamaan matematika yang dibentuk oleh Trendline. 3. Display R-squared value on chart, menampilkan faktor koreksi dari Trendline.
Bekerja dengan Formula Lebih Lanjut Mungkin perlu dijelaskan sekali lagi, bahwa Excel, dengan antarmukanya yang sederhana dan mudah dimengerti serta fitunya yang sudah semakin canggih dan kompleks dapat berguna mempermudah pengolahan data dan bahkan perhitungan yang dirasa rumit oleh penggunanya. Excel memberikan berbagai macam kebutuhan pengolahan dan perhitungan data yang sudah dikelompokkan berdasarkan katagori tertentu.
Dalam lingkungan teknik kimia fungsi-fungsi yang tersedia di Excel dapat dikatakan cukup membantu terutama untuk pengolahan dan perhitungan data eksperimen, seperti yang sudah dibaca di halaman sebelumnya, fungsi-fungsi yang sering digunakan berupa Mathematic, Statistic, Text dan Date and Time. Membuat Sebuah “Megaformula” Dapat dikatakan, disinilah penggunaan Excel sangat terasa manfaatnya ketika menghadapi perhitungan cukup rumit dan membutuhkan tahap-tahap yang cukup panjang,
karena
dengan
ini
dapat
diselesaikan
menggunakan
sebuah
“Megaformula”. Megaformula hanya merupakan sebuah istilah yang berarti perhitunganperhitungan yang terdiri dari beberapa tahap dan formula yang panjang tersebut diringkas menjadi sebuah formula yang dapat diselesaikan hanya dengan satu kali menekan tombol Enter. Terlebih lagi, di dalam Excel kita dapat menginput sekitar 64 rumus dalam satu baris formula sehingga bukan suatu hal yang mustahil untuk menyederhanakan rumus-rumus kompleks menjadi sebuah formula sederhana di Excel. Tetapi sebelumnya, tentunya pengguna memang harus memahami maksud dari formula yang terdiri dari beberapa tahap perhitungan tersebut agar dapat menentukan sebuah “Megaformula” yang tepat untuk diinputkan di dalam Excel. Contoh untuk hal ini, misalkan dalam penyelesaian persamaan-persamaan keadaan untuk gas nyata (ada persamaan keadaan SRK, RK, VdW); penentuan nilai porositas suatu unggun pada eksperimen fluidisasi dan sebagainya.
Pemformatan Data dengan Excel Format Cell Tentunya, untuk perhitungan scientific sebuah satuan mutlak diperlukan agar dapat diketahui besaran apa sesungguhnya yang sedang kita hitung. Tetapi perlu diingat juga bahwa Excel merupakan sebuah program pengolah data berupa angka, sehingga apabila dalam suatu cell terdapat input jenis text tentunya data dalam cell tersebut tidak dapat dihitung dengan menggunakan formula matematika. Untuk menyiasati hal ini, terdapat sebuah fungsi yang dapat digunakan, yaitu Format Cell. Dengan menggunakan Format Cell, data yang terdapat satuan didalamnya jug dapat dihitung menggunakan formula tertentu. Contoh: Diketahui tekanan sebuah tangka penyimpanan sebesar 10 bar. Untuk menginput data tersebut, lakukan langkah berikut: Masukkan data tersebut (ketik saja angkanya, yaitu 10), kemudian pastikan cell yang dipilih merupakan cell yang ingin diformat. Klik menu Home klik Format klik Format Cell.
Pada box input yang muncul, pada tab Number, pilih Costum, kemudian pada Type: ketikkan #” bar”.
Klik OK, sehingga data dalam cell menjadi “10 bar”, tetapi sesungguhnya data tersebut masih berupa angka dan masih dapat dilakukan operasi perhitungan.
Gambar di atas menunjukkan perbedaan antara data teks dan angka dalam Excel, dapat dilihat bahwa jika data berupa teks yang dimasukkan maka rata kiri, sedangkan angka rata kanan. Dengan ini, data yang diperoleh tetap dapat dihitung meskipun terdapat satuan di dalamnya. Menentukan atau Membuat Nama untuk Cell Kita lebih mudah memahami suatu formula yang ditulis seperti berikut:
∗ ∗
dibandingkan dengan:
∗ ∗
Untuk tujuan itu, di Excel digunakan fungsi Define Name, sehingga mempermudah dalam menginputkan suatu formula. Studi kasus: Laju persamaan reaksi suatu reaksi dinyatakan dengan
, dimana v
menyatakan jumlah mol yang bertambah dan t menyatakn selang waktu. Agar kita dapat menuliskan formula tersebut di dalam excel dalam bentuk =v/t, maka digunakanlah fitur Define Name: 1. Pilih cell yang ingin diubah namanya, dalam kasus ini merupakan cell C1.
2. Ketikkan nama cell yang kita inginkan, misalkan “v”, kemudian tekan Enter.
3. Lakukan langkah yang sama untuk cell C2 yang akan kita ganti namanya menjadi “t”. 4. Terakhir, untuk menentukan laju reaksi cukup ketikkan di kolom C3 “=v/t”. Dihasilkanlah nilai 0,5.
Dibandingkan kita harus menginputkan dengan “=C1/C2” tentu lebih mudah bagi kita untuk sekedar menulis “=v/t”. Fitur ini akan sangat bermanfaat jika kita
menuliskan rumus yang cukup rumit.
Sebagai sebuah program pengolah data (Advance Data Processing and Analysis), tentunya masih banyak lagi fitur dan fungsi di Excel yang tersedia dan masih dapat dijabarkan. Fungsi dan fitur tersebut tersedia dan dapat diakses di dalam ribbon, seperti Formula, Data, Review, View, Insert dan sebagainya. Saya kira dengan semakin berkembangnya program ini dan juga terdapat banyak perubahan yang memberikan kemudahan mempelajari berbagai fungsi dan fitur yang tersedia, tidak perlu terlalu banyak mempelajari teori yang rumit atau buku tertentu. Di Excel 2013, jika diperhatikan, setiap kita memilih sebuah fungsi atau mengakses sebuah command maka akan muncul Tootips yang memberitahu fungsi atau perintah tersebut digunakan untuk apa, fitur Help yang juga sudah semakin berkembang, bahkan tersedia fasilitas online help yang terintegrasi semakin mempermudah pengguna awam (newbie) memahami berbagai fitur dan teknologi terbaru dalam program ini. Untuk dunia teknik kimia, saya harap, panduan praktis yang sederhana ini dapat membuat kita semakin mudah dan tertarik mempelajari suatu program. Berdasarkan studi kasus yang diberikan, sesungguhnya memang sesederhan itulah suatu fungsi kita gunakan. Kerumitan-kerumitan yang ada hanya tergantung bagaimana kita dalam hal mengolah data. Tips sederhana yang bisa saya katakan adalah pahami problem, input data dalam bentuk yang teratur sehingga mudah dipahami, rancanga rumus matematika yang efektif tetapi sederhana dan perhitungan dapat terselesaikan dengan mudah. Silahkan bereksperimen dengan data kalian, Engineers!
---cOo---
Daftar Pustaka
Billo, E. Joseph. Excel for Chemist A Comprehensive Guide. 2011. United States of America: John Wiley and Sons, Inc. Geankoplis, Christie J. Transport Processes and Unit Operations. 1993. United States of America: PTR Prentice-Hall, Inc. Ness, Smith Van. Chemical Engineering Thermodynamics. 2001. Singapore: McGraw-Hill Companies, Inc.
Sebuah Karya Kecil Sederhana, Yang mudah-mudahan Memberikan banyak manfaat untuk sesama. —ooOOoo—
