LAPORAN AKHIR INSENTIF PENINGKATAN KEMAMPUAN PENELITI DAN PEREKAYASA PENGEMBANGAN SISTEM PENGUKURAN DIMENSIONAL

Transkripsi

1 KODE JUDUL : I. 216 LAPORAN AKHIR INSENTIF PENINGKATAN KEMAMPUAN PENELITI DAN PEREKAYASA PENGEMBANGAN SISTEM PENGUKURAN DIMENSIONAL UNTUK REALISASI STANDAR NASIONAL TORSI DAN ALIRAN KEMENTERIAN/LEMBAGA: LEMBAGA ILMU PENGETAHUAN INDONESIA Peneliti/Perekayasa: 1. Hafid, ST 2. Renanta Hayu K, S.Si 3. Gigin Ginanjar, MT 4. Bernadus H. Sirenden, S.Si 5. Nurul Alfiyati, S.Si INSENTIF PENINGKATAN KEMAMPUAN PENELITI DAN PEREKAYASA KEMENTERIAN RISET DAN TEKNOLOGI 2012

2 LEMBAR PENGESAHAN 1. Judul Penelitian : 2. Kode : 3. Koridor : 4. Fokus : 5. Lokus : 6. Biaya Penelitian : 7. Peneliti Pengusul : Pengembangan Sistem Pengukuran Dimensional untuk Realisasi Standar Nasional Torsi dan Aliran I (Jawa) Pendukung Jabodetabek Rp ,- (Dua ratus lima puluh juta rupiah) Hafid, ST 8. Peneliti Anggota : 1. Renanta Hayu K. S.Si 2. Gigin Ginanjar, MT 3. Bernadus H. Sirenden, S.Si 4. Nurul Alfiyati, S.Si Serpong, 9 Nopember 2012 Mengetahui, Kepala Pusat Penelitian Kalibrasi, Instrumentasi dan Metrologi - LIPI Peneliti Utama PKPP 2012 Mego Pinandito MEng. NIP Hafid, ST NIP i

3 DAFTAR ISI EXECUTIVE SUMMARY LAPORAN HASIL LITBANG.. iv vi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Pokok Permasalahan 1 3. Maksud dan Tujuan Metodologi Pelaksanaan.. 2 a. Lokus Kegiatan 2 b. Fokus Kegiatan 3 c. Bentuk Kegiatan.. 3 BAB II PERKEMBANGAN PELAKSANAAN KEGIATAN Tahapan Pelaksanaan Kegiatan.. 4 a. Perkembangan Kegiatan.. 4 b. Kendala-Hambatan Pelaksanaan Kegiatan Pengelolaan Administrasi Manajerial 4 a. Perencanaan Anggaran 5 b. Mekanisme Pengelolaan Anggaran... 5 c. Rancangan dan Perkembangan Pengelolaan Aset 5 d. Kendala-Hambatan Pengelolaan Administrasi Manajerial.. 5 BAB III METODE PENCAPAIAN TARGET KINERJA 6 1. Metode-Proses Pencapaian Target Kinerja.. 6 a. Kerangka Metode-Proses... 6 b. Indikator Keberhasilan 12 c. Perkembangan dan Hasil Pelaksanaan Litbangyasa Potensi Pengembangan Ke Depan 13 a. Kerangka Pengembangan Ke Depan.. 13 b. Strategi Pengembangan Ke Depan. 13 ii

4 BAB IV SINERGI PELAKSANAAN KEGIATAN Sinergi Koordinasi Kelembagaan-Program 14 a. Kerangka Sinergi Koordinasi.. 14 b. Indikator Keberhasilan Sinergi 14 c. Perkembangan Sinergi Koordinasi Pemanfaatan Hasil Litbangyasa 14 a. Kerangka dan Strategi Pemanfaatan Hasil b. Indikator Keberhasilan Pemanfaatan. 15 c. Perkembangan Pemanfaatan Hasil 15 BAB V PENUTUP Kesimpulan 16 a. Tahapan Pelaksanaan Kegiatan dan Anggaran.. 16 b. Metode Pencapaian Target Kinerja. 16 c. Potensi Pengembangan Ke Depan. 16 d. Sinergi Koordinasi Kelembagaan-Program 17 e. Kerangka Pemanfaatan Hasil Litbangyasa Saran 17 a. Keberlanjutan Pemanfaatan Hasil Kegiatan.. 17 b. Keberlanjutan Dukungan Program Ristek.. 17 LAMPIRAN-LAMPIRAN (DOKUMENTASI KEGIATAN) Hasil karakterisasi indikator mesin standar torsi Hasil pengukuran panjang lengan torsi arah kanan dan arah kiri Hasil pengukuran volume bell prover Foto foto kegiatan. 28 iii

5 EXECUTIVE SUMMARY Sesuai Keppres Puslit KIM-LIPI ditetapkan sebagai Pengelola Teknis Ilmiah Standar Nasional untuk Satuan Ukuran (SNSU) yang bertanggungjawab untuk mengelola standar nasional dalam pengukuran besaran-besaran fisik diantaranya adalah besaran torsi dan aliran. Standar-standar untuk torsi dan aliran saat ini telah berada di Puslit KIM-LIPI dan dalam proses pengembangan dengan hasil pengukurannya saat ini berdasarkan pada hasil kalibrasi KRISS Korea dan pabrik pembuat standar-standar tersebut. Dengan penelitian ini diharapkan pengukuran pengukuran torsi dan aliran dapat ditentukan sendiri ketidakpastiannya sehingga dapat mengurangi ketergantungan terhadap negara lain dan meningkatkan kualitas pengukuran tersebut. Maksud dan tujuan penelitian ini adalah untuk meningkatkan kemampuan pelayanan kepada masyarakat akan kebutuhan kalibrasi torsi dan aliran. Pengukuran torsi dan aliran banyak digunakan dalam industri transportasi khususnya banyak di wilayah Jabodetabek. Fokus penelitian ini adalah sebagai pendukung perindustrian khususnya transportasi dengan melakukan karakterisasi terhadap standar-standar pengukuran torsi dan aliran agar hasil pengukurannya lebih akurat dan terjamin. Pelaksanaan kegiatan dimulai dengan studi literatur, perancangan dan pemilihan metode yang digunakan untuk melakukan pengukuran terhadap standar torsi dan aliran. Dalam perancangan dipertimbangkan hal-hal apa saja yang dibutuhkan dan kondisi ruangan yang harus terkontrol dan termonitor untuk menghasilkan pengukuran yang terbaik. Kendala-kendala dalam penelitian adalah perlu dilakukannya pengambilan data yang lebih banyak agar mendapatkan hasil penelitian yang lebih akurat dan terjamin. Anggaran dalam penelitian ini dikelola oleh instansi dan digunakan untuk mendukung tercapainya hasil penelitian dengan sebaik-baiknya. Perencanaan anggarannya adalah 34% untuk belanja bahan, 50% untuk honor dan 16% untuk iv

6 lainnya. Pengguanaan anggaran untuk membangun sistem pengukuran yang ada di laboratorium torsi dan aliran. Kendala dalam pengelolaan anggaran adalah harus menyesuaikanterhadap perkembangan dalam proses penelitian. Metode kesetimbangan lengan digunakan untuk menentukan panjang lengan torsi dan pengukuran langsung digunakan untuk menentukan volume dasar bell prover. Penelitian dilakukan dengan membangun kondisi pengukuran torsi dan aliran agar diperoleh hasil pengukuran yang diinginkan. Hasil dalam penelitian ini berupa hasil pengukuran panjang lengan torsi dan volume bell prover sehingga dapat meningkatkan kemampuan dalam pengukuran torsi dan aliran yang dibutuhkan masyarakat. Potensi pengembangan kedepannya adalah dapat terbangun ketertelusuran pengukuran torsi dan aliran. Data-data hasil pengukuran pada penelitian ini akan didokumentasikan dan ditulis dalam publikasi ilmiah kemudian digunakan sebagai dasar dalam membangun ketertelusuran torsi dan aliran. Koordinasi dilakukan dengan instansi sendiri berupa penguatan ketertelusuran pengukuran torsi dan aliran. Penguatan ketertelusuran pada standar primer torsi dan aliran didiseminasikan ke standar-standar di bawahnya sampai dengan peralatan yang ada di industri. Keberhasilan dalam pencapain penelitian ini adalah adanya peningkatan pelayanan kebutuhan pengukuran torsi dan aliran fluida gas kepada masyarakat. Pencapaian lainnya adalah membangun ketertelusuran pengukuran torsi dan aliran fluida gas sehingga mengurangi ketergantungan terhadap negara lain. Hasil ini diharapkan dapat diikutsertakan dalam interkomparasi secara internasional kedepannya agar dapat tercapai pengakuan secara Internasional. Dengan adanya pengakuan kemampuan pengukuran ini secara Internasional maka diharapkan dapat mendukung peningkatkan daya saing perindustrian Nasional. v

7 LAPORAN HASIL PENELITIAN dan PENGEMBANGAN, KEKAYAAN INTELEKTUAL, dan HASIL PENGELOLAANNYA Identitas Perguruan Tinggi/Lembaga Penelitian dan Pengembangan Nama Perguruan Tinggi/Lembaga Litbang Pimpinan Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Prof. Dr. Lukman Hakim, M.Sc. Alamat Jln. Jend. Gatot Subroto kav 10 Jakarta Identitas Kegiatan Judul Pengembangan Sistem Pengukuran Dimensional untuk Realisasi Standar Nasional Torsi dan Aliran Abstraksi Puslit KIM-LIPI telah diberikan amanah untuk mengelola standar pengukuran antara lain torsi dan aliran. Standar-standar untuk torsi dan aliran saat ini telah berada di Puslit KIM-LIPI dan dalam proses pengembangan dengan hasil pengukurannya saat ini berdasarkan pada hasil kalibrasi KRISS Korea dan pabrik pembuat standar-standar tersebut. Penelitian ini bermaksud untuk meningkatkan kemampuan pengukuran torsi dan aliran dengan melakukan pengukuran dimensional agar standar torsi dan aliran tersebut dapat ditentukan sendiri ketidakpastiannya sehingga dapat mengurangi ketergantungan terhadap negara lain dan dapat mengurangi biaya-biaya yang diperlukan untuk melakukan pengukuran tersebut. Penelitian dilakukan dengan melakukan karakterisasi terhadap standar-standar yang telah ada agar ketidakpastian dari standar-standar tersebut dapat ditentukan sendiri. Hasil yang diharapkan adalah untuk standar torsi memiliki ketidakpastian 0.01% dan untuk aliran fluida gas memiliki ketidakpastian 0.2%. Tim Peneliti 1. Nama Koordinator/Peneliti Utama (PU) Hafid, ST / Peneliti Pertama 2. Alamat Koordinator (PU) 3. Nama Anggota Peneliti Puslit KIM-LIPI Komplek Puspiptek, Serpong, Tangerang, Banten. 1. Renanta Hayu K., S.Si / Peneliti muda 2. Gigin Ginanjar, MT. / Peneliti Pertama 3. Bernadus H. Sirenden, S.Si / Peneliti Pertama 4. Nurul Alfiyati, S.Si / Peneliti Pertama Waktu Pelaksanaan 1 Februari - 30 Nopember 2012 vi

8 Publikasi 1. Penentuan Panjang Lengan Mesin Standar Torsi Deadweight Searah Jarum Jam dan Berlawanan Arah Jarum Jam Menggunakan Metode Kesetimbangan Lengan (Pekan Pertemuan Ilmiah KIM-LIPI (PPI KIM- LIPI 23 & 24 Oktober 2012)). 2. Pengembangan ketertelusuran mandiri pengukuran volume bell prover sebagai standar primer laju aliran gas (Rencana - Jurnal instrumentasi KIM-LIPI 2013). Identitas Kekayaan Intelektual dan Hasil Litbang Ringkasan Kekayaan Intelektual Perlindungan Kekayaan Intelektual 1. Paten Waktu Pendaftaran: - 2. Hak Cipta Waktu Pendaftaran: - 3. Merek Waktu Pendaftaran: - 4. Disain Industri Waktu Pendaftaran: - 5. Disan Tata Letak Sirkuit Terpadu Waktu Pendaftaran: - 6. Varietas Tanaman Waktu Pendaftaran: - Nama Penemuan Baru - Nama Penemuan Baru Non Komersial - Cara Alih Teknologi 1. Lisensi ( - ) 2. Kerjasama ( - ) 3. Pelayanan Jasa Iptek (X) 4. Publikasi (X) Ringkasan Hasil Penelitian dan Pengembangan 1. Hasil Penelitian dan Pengembangan Terbangunnya sistem pengukuran dimensional untuk membangun ketertelusuran pengukuran torsi dan aliran fluida gas. 2. Produk, Spesifikasi, dan Pemanfaatannya Pelayanan Jasa Iptek dalam kalibrasi alat ukur torsi dan aliran sebagai standar nasional. vii

9 3. Gambar/Photo Produk Hasil Penelitian dan Pengembangan - Pengelolaan 1. Sumber Pembiayaan Penelitian dan Mitra Kerja a. APBN Rp ,- b. APBD Rp c. Mitra Kerja Dalam Negeri Luar Negeri a. Sarana Penggunaan peralatan pengukuran dimensional, mesin standar torsi deadweight dan bell prover. b. Prasarana Laboratorium Gaya dan Torsi dan Laboratorium Aliran Puslit KIM-LIPI. Pendokumentasian Hasil-hasil pengukuran dimensional seperti hasil karakterisasi indikator mesin standar torsi deadweight, penentuan panjang lengan torsi searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam, pengukuran diameter, tebal dinding dan jari-jari untuk menentukan volume bell prover dan data-data penting lainnya telah disimpan dalam hardisk, hardisk external dan sebagian telah dipublikasikan. Serpong, 9 November 2012 Kepala Pusat Penelitian Kalibrasi, Instrumentasi dan Metrologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Mego Pinandito MEng. NIP viii

10 BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Pusat Penelitian Kalibrasi, Instrumentasi dan Metrologi (Puslit KIM-LIPI) sebagai pengelola teknis satuan ukuran di Indonesia, harus menjamin ketertelusuran besaran-besaran ukuran yang dapat diukurnya. Diantara beberapa sistem pengukuran yang telah ada di Puslit KIM-LIPI adalah pengukuran torsi dan laju aliran gas. Kedua sistem tersebut saat ini masih tertelusur ke NMI (National Metrology Institute) dari luar negeri, walaupun keduanya dikategorikan dalam lingkup besaran turunan dari besaran utama. Pada penelitian ini akan dicoba untuk menurunkan besaran torsi dan laju aliran gas dari besaran utama dimensi agar dapat membangun ketertelusuran ke Puslit KIM-LIPI. Pengukuran torsi dan aliran gas banyak diterapkan diberbagai bidang kehidupan. Torsi banyak diterapkan ditransportasi untuk mengukur kekuatan jembatan, kendaraan dan lain-lain. Aliran gas bayak diterapkan di sistem pneumatik transportasi udara, juga di dunia kesehatan serta di perdagangan gas. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan kemampuan pengukuran torsi dan laju aliran gas Puslit KIM-LIPI sebagai acuan standar pengukuran nasional dalam sistem kalibrasi industri. Dengan melakukan pengukuran dimensional secara mandiri terhadap mesin torsi dan Bell Prover diharapkan dapat meningkatkan kemampuan dalam melayani kebutuhan kalibrasi alat ukur torsi dan laju aliran gas yang ada di masyarakat dan dapat mengurangi ketergantungan terhadap negara lain. 2. Pokok Permasalahan Mesin standar torsi deadweight merupakan standar primer dari besaran torsi. Mesin standar torsi ini ketidakpastiannya dapat diestimasikan sendiri dengan 1

11 menurunkan dari besaran massa, panjang dan watu, tetapi untuk saat ini mesin ini masih menggunakan ketidakpastian hasil kalibrasi dari KRISS Korea dengan ketidakpastian yang relatif besar yaitu pada kapasitas 500 Nm 2 knm ketidakpastiannya sebesar 0.06%. Ketidakpastian tersebut relatif besar karena ketidakpastian yang mempu dicapai mesin tersebut adalah sekitar 0.01% sampai dengan 0.02%. Pada penelitian ini akan mencoba menurunkan ketidakpastian mesin tersebut dari besaran-besaran utama agar memiliki ketidakpastian yang lebih baik yaitu 0.01% dan ketidakpastiannya dapat ditentukan oleh Puslit KIM- LIPI sendiri. Untuk besaran aliran gas saat ini kebutuhun akan kalibrasi alat ukur aliran gas menggunakan bell prover belum terpenuhi, sehingga penelitian ini bermaksud untuk memenuhi kebutuhan kalibrasi alat ukur yang ada di industri dengan membangun ketertelusuran pengukuran aliran gas dari besaran utama dimensi. 3. Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan kegiatan penelitian ini adalah untuk meningkatkan kemampuan pengukuran khususnya untuk besaran torsi dan aliran gas. Peningkatan kemapuan pengukuran dengan memperkecil hasil ketidakpastian pengukuran dan membangun ketertelusuran mandiri. Hasil penelitian ini diharapkan dapat mendukung peningkatan perindustrian nasional dan meningkatkan daya saing. 4. Metodologi Pelaksanaan Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode kesetimbangan lengan untuk menentukan panjang lengan torsi arah kanan dan arah kiri, untuk volume bell prover menggunakan metode pengukuran langsung. a. Lokus Kegiatan Pengukuran torsi dan aliran gas banyak digunakan di industri-industri transportasi. Tempat penelitian kali ini dilakukan di instansi sendiri yaitu laboratorium gaya dan torsi dan laboratorium aliran fluida di Puslit KIM-LIPI. 2

12 Pemanfaatan penelitian ini banyak digunakan oleh industri-industri yang ada di wilayah Jabodetabek, sehingga lokus kegiatan ini dimasukkan dalam wilayah Jabodetabek. b. Fokus Kegiatan Penelitian ini merupakan salah satu faktor pendukung dalam pengembangan industri-industri transportasi yang ada dimasyarakat. Dalam peralatanperalatan transportasi banyak memerlukan pengukuran torsi dan aliran fluida untuk kekuatan konstruksi dan membangun sistem yang bekerja di dalamnya. c. Bentuk Kegiatan Kegiatan dalam penelitian ini adalah membangun sistem pengukuran untuk dapat menurunkan besaran torsi dan aliran fluida dari besaran-besaran utama khususnya besaran dimensi. Untuk membangun sistem pengukuran ini halhal yang dilakukan adalah perancangan desain dan metode pengukuran, Melakukan karakterisasi terhadap alat ukur standar, Pembuatan sistem pengukuran, pengambilan data, Analisa hasil dan validasi. 3

13 BAB II PERKEMBANGAN PELAKSANAAN KEGIATAN 1. Tahapan Pelaksanaan Kegiatan Kegiatan penelitian dilakukan dengan membangun sistem pengukuran untuk dapat menentukan panjang lengan torsi arah kanan dan arah kiri dan menentukan volume bell prover. a. Perkembangan Kegiatan Hasil pencapaian hingga saat ini adalah sedang dilakukan validasi hasil pengukuran panjang lengan torsi dengan membandingkan nilai torsi dengan hasil kalibrasi dari KRISS Korea dari kapasitas 20 Nm sampai dengan 1000 Nm. Hasil validasi menunjukkan kesesuaian untuk beberapa titik pengukuran tertentu sehingga masih memerlukan analisis lebih lanjut untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. Untuk pengukuran aliran fluida gas menggunakan bell prover, saat ini telah dilakukan proses pengukuran untuk menentukan volume dari bell prover dan untuk mendapatkan data yang lebih baik masih akan dilakukan pengukuran kembali. b. Kendala-Hambatan Pelaksanaan Kegiatan Masih diperlukan data-data pendukung yang lebih banyak untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. 2. Pengelolaan Administrasi Manajerial Anggaran dipegang oleh bendahara dan dikelola oleh instansi untuk digunakan dalam penelitian. Penggunaan anggaran disesuaikan dengan kebutuhan dalam proses penelitian. 4

14 a. Perencanaan Anggaran Perencanaan anggaran adalah 34% untuk belanja bahan, 50% untuk honor dan 16% untuk lain-lain. Rencana pengelolaan anggaran tersebut diharapkan agar dapat tercapainya hasil penelitian dengan baik. b. Mekanisme Pengelolaan Anggaran Anggaran digunakan untuk penelitian dikelola oleh instansi penerima untuk digunakan dalam penelitian dengan sebaik-baiknya. c. Rancangan dan Perkembangan Pengelolaan Aset Data-data hasil pengukuran pada penelitian ini akan dokumentasikan dan ditulis dalam publikasi ilmiah kemudian digunakan sebagai dasar dalam penentuan ketidakpastian torsi dan aliran. Hasil tersebut akan dikembangkan agar pengukuran torsi dan aliran yang ada di Puslit KIM-LIPI sebagai acuan standar Nasional diakui oleh dunia internasional. Dengan adanya pengakuan tersebut diharapkan dapat mendukung peningkatan daya saing perindustrian nasional. d. Kendala-Hambatan Pengelolaan Administrasi Manajerial Pengelolaan anggaran disesuaikan terhadap perkembangan penelitian. 5

15 BAB III METODE PENCAPAIAN TARGET KINERJA 1. Metode-Proses Pencapaian Target Kinerja Proses penelitian mencakup membangun sistem untuk pengukuran lengan torsi dan volume bell prover, karakterisasi standar, pengambilan data, analisis, validasi dan evaluasi. a. Kerangka-Metode Proses Studi literatur untuk menunjang teori dalam penelitian ini terutamanya mengenai estimasi ketidakpastian mesin standar torsi deadweight khususnya pengukuran panjang lengan torsi dan faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi ketidakpastian panjang lengan torsi tersebut agar didapatkan pengukuran dengan akurasi dan presisi yang lebih baik. Membangun kondisi untuk melakukan pengukuran panjang lengan torsi sisi kanan (torsi searah jarum jam) dan sisi kiri (torsi berlawanan arah jarum jam). Pengukuran panjang lengan torsi seluruhnya telah dilakukan oleh pabrik pembuat mesin torsi tersebut tanpa membedakan panjang sisi kanan dan sisi kiri. Kondisi yang dibangun harus disesuaikan dengan mesin standar torsi yang ada dan tempat mesin tersebut. Untuk melakukan pengukuran panjang lengan torsi sisi kanan dan sisi kiri digunakan metode kesetimbangan lengan. Metode kesetimbangan lengan dilakukan dengan memberikan beban torsi pada sisi kanan dan sisi kiri secara bersamaan. Pada posisi sebelum diberikan beban, indikator pada mesin torsi disetting pada posisi setimbang yaitu pada penunjukan sedekat mungkin dengan titik tengah (titik setimbang). Setelah kedua sisi diberikan beban maka akan terjadi ketidaksetimbangan akibat perbedaan panjang lengan, oleh karena itu ditambahkan beban 6

16 tambahan sampai kembali diperoleh posisi setimbang. Pengujian kesetimbangan pada mesin torsi dapat dilihat pada gambar 1. Lengan torsi Beban tambahan Beban Gambar 1. Pengujian kesetimbangan lengan torsi Komposisi beban yang dimiliki oleh mesin standar torsi ini adalah sebagai berikut: - 1 N x 4 buah ( 1 Nm sampai dengan 4 Nm), - 2 N x 8 buah (2 Nm sampai dengan 16 Nm), - 5 N x 6 buah (5 Nm sampai dengan 30 Nm), - 10 N x 9 buah ( 10 Nm sampai dengan 90 Nm), - 20 N x 8 buah ( 20 Nm sampai dengan 160 Nm), - 50 N x 6 buah ( 50 Nm sampai dengan 300 Nm), N x 10 buah ( 100 Nm sampai dengan 1000 Nm) dan N x 5 buah ( 200 Nm sampai dengan 1000 Nm). 7

17 Pada komposisi beban di atas dapat menghasilkan nilai torsi dengan panjang lengan nominal 1000 mm. Beban-beban tersebut memiliki massa kelas F 2 yaitu memiliki ketidakpastian relatif sekitar 5 ppm. Persamaan yang digunakan untuk menentukan panjang lengan torsi adalah sebagai berikut: Panjang lengan torsi sisi kanan L 1: L 1 m. L m m 2... (1) 1 2 Panjang lengan torsi sisi kiri L 2 : L 2 m. L m m 1... (2) 1 2 Di mana m 1 adalah massa sisi kanan, m 2 adalah massa sisi kiri dan L adalah panjang lengan keseluruhan yaitu L L 1 L2 yang telah terukur oleh pabrik pembuatnya dengan hasil pengukuran 2000 ± 0.02 mm pada suhu 23 C. Dengan menggunakan metode ini diharapkan didapatkan ketidakpastian pengukuran panjang lengan yang mana hasilnya dapat digunakan untuk menentukan ketidakpastian mesin standar torsi. Ketidakpastian mesin standar torsi yang diharapkan adalah 0.01%. Setelah diestimasikan ketidakpastian mesin standar torsi deadweight maka hasinya akan divalidasi nilainya berdasarkan hasil kalibrasi KRISS Korea dan sertifikat PTB. Dengan cara tersebut diharapkan didapatkan hasil pengukuran torsi dengan estimasi ketidakpastian sekitar 0,01% dan dapat ditentukan oleh Puslit KIM-LIPI sendiri. Sedangkan untuk sistem utama laju aliran gas, pengukuran dimensional diutamakan untuk mengukur volume dasar dari Bell Prover. Volume tersebut merupakan luas area yang berbentuk lingkaran dikalikan dengan tinggi. Yang 8

18 akan diukur adalah diameter dari sungkup di sepanjang garis vertikal sungkup, serta tinggi garis dari daerah volume dasar. Karena pengukuran diameter dilakukan di berbagai ketinggian maka hasilnya adalah diameter rata-rata. Pengukuran diameter akan dilakukan dengan menggunakan mikrometer besar dan alat ukur Pi tape. Volume Dasar Bell Prover Ting gi Alas Gambar 2. Sistem Volume Dasar Bell Prover Pengukuran diameter Bell Prover (D b ) pada ketinggian tertentu menggunakan micrometer besar dilakukan di 3 titik ukur diameter. Selain itu pada ketinggian tersebut diameter sungkup juga akan ditentukan melalui informasi keliling nya. Keliling dari luasan area sungkup diukur menggunakan alat pi-tape. Ketebalan dinding bel (l b ) diukur menggunakan mikrometer. Sedangkan diameter katrol (D k ) diukur menggunakan pi-tape dan lebar kabel rantai (l k ) diukur menggunakan mikrometer. 9

19 Gambar 3. Sistem bell prover D D D L 1 Gambar 4. Rancangan pengukuran diameter bel Dari informasi keliling luasan sungkup akan didapatkan informasi D 4 yang nanti akan dijumlahkan dengan D 1 D 2 D 3 untuk mendapatkan diameter ratarata di ketinggian tersebut (D h ). L1 D4 (3) 10

20 D 4 1 i h 4 D i (4) Informasi diameter akan digunakan untuk mengukur luasan area di ketinggian tersebut (A h ). Dari setiap luasan area di tiap ketinggian, akan dihitung luasan area sungkup rata-rata. 2 Dh A. (5) h 2 A B n A h, i i 1 n.. (6) Perhitungan volume bel (V b ) adalah sebagai berikut : V b = A b. L b. (7) Dimana luas alas bel (A b ) dihitung sebagai berikut : A b = [D b (2.l b )] 2. π/4... (8) Sedangkan panjang lintasan pergerakan vertikal bel (L b ) selama katrol berotasi 180 atau setengah lingkaran dihitung sebagai berikut : L b = π.r c... (9) Dengan jari-jari kombinasi katrol ialah : r c = (D k + l k )/2... (10) Sehingga nilai konversi perubahan volume bel terhadap pulsa yang dihasilkan rotary encoder atau K-Faktor dapat dihitung sebagai berikut : N N N K Factor... (11) V A. L A.. r b b b b c 11

21 keterangan : D b = Rerata diameter bel (mm) l b = Rerata ketebalan dinding bel (mm) D k = Rerata diameter katrol (mm) l k = Rerata ketebalan kabel rantai katrol (mm) N = Jumlah pulsa yang dihasilkan rotary encoder setelah berputar 180 atau setengah Lingkaran (pulsa) K-Faktor = Jumlah pulsa yang dihasilkan rotary encoder setiap satuan volume bel (pulsa/ liter) Hasil penelitian yang dilakukan dapat dimanfaatkan oleh laboratoriumlaboratorium kalibrasi yang ada di industri. Pemanfaatannya dengan alat-alat standar yang ada di laboratorium kalibrasi dikalibrasi oleh Puslit KIM-LIPI sebagai standar pengukuran nasional. Dengan adanya kalibrasi ini maka alatalat ukur standar yang ada di laboratorium kalibrasi nilainya akan tertelusur ke satuan SI melalui Puslit KIM-LIPI khususnya untuk besaran torsi dan aliran. b. Indikator Keberhasilan Keberhasilan dalam pencapain penelitian ini adalah adanya peningkatan pelayanan kebutuhan pengukuran torsi dan aliran fluida gas pada masyarakat. Pencapaian lainnya adalah membangun ketertelusuran pengukuran torsi dan aliran fluida gas secara mandiri sehingga mengurangi ketergantungan terhadap negara lain. c. Perkembangan dan Hasil Pelaksanaan Litbangyasa Hasil pencapaian hingga saat ini adalah sedang dilakukan validasi hasil pengukuran panjang lengan torsi dengan membandingkan nilai torsi dengan hasil kalibrasi dari KRISS Korea dari kapasitas 20 Nm sampai dengan 1000 Nm. Hasil validasi menunjukkan kesesuaian untuk beberapa titik pengukuran tertentu sehingga masih memerlukan analisis lebih lanjut untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. Untuk pengukuran aliran fluida gas menggunakan bell prover, saat ini telah dilakukan proses pengukuran untuk menentukan volume dari bell prover dan untuk mendapatkan data yang lebih baik masih akan dilakukan pengukuran kembali. 12

22 2. Potensi Pengembangan ke Depan Penelitian ini memiliki potensi besar dalam pengembangan pengukuran torsi dan aliran yaitu untuk mendapatkan pengakuan internasional dalam bidang pengukuran tersebut. a. Kerangka Pengembangan Ke Depan Melanjutkan hasil penelitian untuk meningkatkan kemampuan pelayanan kalibrasi kepada masyarakat khususnya kalibrasi torsi dan aliran. Hasil penelitian digunakan sebagai dasar untuk membangun ketertelusuran hasil pengukuran dan diharapkan dapat diakui secara internasional. b. Strategi Pengembangan Ke Depan Diharapkan setelah paket PKPP selesai dapat ditentukan ketidakpastian mesin standar sendiri dan membangun ketertelusuran pengukuran torsi dan aliran. Hasil ini kemudian dapat diikutsertakan dalam interkomparasi tingkat internasional sebagai salah satu syarat agar hasil pengukurannya diakui secara internasional. Dengan adanya pengakuan tersebut maka diharapkan dapat mendukung daya saing perindustrian nasional. 13

23 BAB IV SINERGI PELAKSANAAN KEGIATAN 1. Sinergi Koordinasi Kelembagaan-Program Koordinasi pada penelitian ini dilakukan dengan instansi sendiri dan terkait dengan industri-industri dimasyarakat yang membutuhkan. a. Kerangka Sinergi Koordinasi Melakukan penguatan ketertelusuran dalam bidang pengukuran torsi dan aliran fluida. b. Indikator Keberhasilan Sinergi Terbangunnya ketertelusuran standar-standar yang ada di Puslit KIM-LIPI untuk besaran torsi dan aliran fluida gas dan mendiseminasikannya kestandar-standar dibawahnya. c. Perkembangan Sinergi Koordinasi Telah dilakukan beberapa pengambilan data untuk melakukan penguatan ketertelusuran dalam bidang pengukuran torsi dan aliran fluida. 2. Pemanfaatan Hasil Litbangyasa Hasil penelitian ini berupa peningkatan kemampuan dibidang pengukuran torsi dan aliran. Dengan adanya peningkatan tersebut maka akan meningkatkan kemampuan dalam pelayanan kalibrasi alat ukur torsi dan aliran yang ada dimasyarakat. a. Kerangka dan Strategi Pemanfaatan Hasil Melakukan karakterisasi standar torsi dan aliran agar terjadi peningkatan pelayanan kalibrasi kepada masyarakat yang membutuhkan. 14

24 b. Indikator Keberhasilan Pemanfaatan Tesedianya pelayanan kalibrasi torsi dan aliran dan peningkatan kemampuan pelayanan kalibrasi dengan ketertelusuran yang terjamin dan diakui oleh dunia internasional. c. Perkembangan Pemanfaatan Hasil Masih diperlukannya peningkatan dalam pelayanan kalibrasi. 15

25 BAB V PENUTUP 1. Kesimpulan Penelitian ini telah berjalan sesuai dengan yang direncanakan walaupun hasil penelitian masih ada yang di bawah target yaitu untuk pengukuran volume bell prover masih diperoleh ketidakpastian yang lebih besar dari yang diinginkan sebesar 0.2%. a. Tahapan Pelaksanaan Kegiatan dan Anggaran Pelaksanaan kegiatan dan anggaran sampai dengan saat ini masih sesuai dengan yang direncanakan yaitu melakukan karakterisasi terhadap mesin standar torsi dan aliran fluida dan pembelian bahan yang dibutuhkan. b. Metode Pencapaian Target Kinerja Pencapaian target kinerja sampai saat ini adalah telah dilakukan pengukuran terhadap panjang lengan mesin standar torsi dan pengambilan data untuk menentukan volume dasar bell prover. Dalam proses pelaksanaan penelitian ini masih diperlukan pengambilan data yang lebih banyak untuk mendapatkan hasil penelitian yang lebih baik. c. Potensi Pengembangan Ke Depan Potensi pengembangan kedepannya adalah dapat terbangun ketertelusuran pengukuran torsi dan aliran. Pengukuran ini diharapkan dapat diakui secara internasional dengan diikutsertakan pada interkomperasi tingkat internasional. Dengan adanya pengakuan kemampuan pengukuran ini secara internasional maka diharapkan dapat mendukung peningkatan daya saing perindustrian nasional. 16

26 d. Sinergi Koordinasi Kelembagaan-Program Melakukan karakterisasi untuk membangun ketertelusuran standar-standar yang ada di Puslit KIM-LIPI untuk besaran torsi dan aliran fluida gas dan mendiseminasikannya kestandar-standar dibawahnya. e. Kerangka Pemanfaatan Hasil Litbangyasa Meningkatkan pelayanan kalibrasi torsi dan aliran dan peningkatan kemampuan pelayanan kalibrasi dengan ketertelusuran yang terjamin dan diakui oleh dunia internasional. 2. Saran Hasil penelitian ini diharapkan dapat berlanjut sampai dengan didapatkannya pengakuan pengukuran secara internasional. Untuk mencapai hal tersebut masih diperlukan pengambilan data yang lebih banyak agar mendapatkan hasil yang lebih baik, melakukan uji banding atau interkomparasi dan pengajuan ke BIPM. a. Keberlanjutan Pemanfaatan Hasil Kegiatan Hasil penelitian diharapkan dapat mencapi apa yang diinginkan yaitu peningkatan kemampuan pengukuran torsi dan aliran dan dapat membangun ketertelusurannya. Hasil ini diharapkan dapat diikutsertakan dalam interkomparasi secara internasional kedepannya agar dapat tercapai pengakuan secara internasional. Dengan adanya pengakuan tersebut diharapkan dapat mendukung peningkatan daya saing perindustrian yang ada di Indonesia. b. Keberlanjutan Dukungan Program Ristek Dukungan program Ristek sangat diharapkan untuk penelitian-penelitian selanjutnya yang terkait. 17

27 LAMPIRAN-LAMPIRAN (DOKUMENTASI KEGIATAN) 1. Hasil karakterisasi indikator mesin standar torsi: Karakterisasi indikator mesin standar torsi bertujuan untuk menentukan kesalahan pengukuran akibat kemampuan penunjukkan dari indikator. Karakterisasi indikator mesin standar torsi dilakukan dengan memberikan beban massa kelas F1 pada mesin standar torsi. Gambar 1. Pembebanan massa untuk karakterisasi indikator DWTSM Pengambilan data dilakukan pada tanggal 1 Mei 2012 dengan kondisi ruangan suhu C sampai dengan C dan kelembapan 44.5 % sampai dengan 51 %. Data tabel pengambilan data dapat dilihat pada tabel 1 berikut ini. Tabel 1. Pengambilan data untuk karakterisasi indikator mesin standar torsi No. Arah Kanan (CW) Arah Kiri (CCW) Penunjukan Indikator Keterangan Massa Unit Massa Unit Min Max Posisi Beban 1 - (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 2 1 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 3 1 g (+ 500 mg) jauh titik tengah arah Y 4 1 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah X 5 1 g (+ 500 mg) jauh titik tengah arah X 6 5 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 7 5 g (+ 500 mg) jauh titik tengah arah Y 8 5 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah X 18

28 9 5 g (+ 500 mg) jauh titik tengah arah X 10 - (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y mg (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y mg (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y mg (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y mg (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y mg (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 16 1 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 17 2 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 18 3 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 19 4 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 20 5 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 21 6 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 22 7 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 23 8 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 24 9 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 26 2 g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 27 - (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y mg (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y mg (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y mg (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y mg (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y mg (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y g (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y 43 - (+ 500 mg) dekat titik tengah arah Y Berdasarkan pada hasil pengambialan data pada tabel 1 kemudian dibuat hubungan antara massa dan nilai torsi dalam sebuah grafik seperti pada gambar 2 berikut ini. 19

29 Indikator (Nm) Indikator y = x + 4E-05 R² = y = x + 2E-20 R² = Massa (g) Penunjukan indikator Nilai Torsi Linear (Penunjukan indikator) Gambar 2. Penunjukan indikator Mesin Standar Torsi Deadweight (DWTSM) Berdasarkan pada gambar 2 dapat ditentukan kesetaraan antara nila massa dengan nilai torsi yang dihasilkan sehingga dapat ditentukan besarnya pengaruh kesalahan akibat kemampuan indikator. 2. Hasil pengukuran panjang lengan torsi arah kanan dan arah kiri: Pengambilan data pengukuran panjang lengan dilakukan pada mesin standar torsi deadweight dari kapasitas 1 Nm sampai dengan 1000 Nm dan dibagi ke dalam 3 rentang pengukuran. Kapasitas kecil memiliki rentang pengukuran dari 1 Nm 50 Nm, kapasitas sedang dari 10 Nm 250 Nm dan kapasitas besar dari 100 Nm 1000 Nm. Suhu ruang pengukuran C C, hasil pengukuran panjang lengan torsi sisi kanan dan sisi kiri dapat dilihat pada tabel 2, tabel 3 dan tabel 4 berikut ini: 20

30 Tabel 2. Hasil pengukuran panjang lengan torsi (1 Nm 50 Nm) No. Torsi Nominal (Nm) L 1 (mm) L 2 (mm) Ketidakpastian Bentangan, U (k=2) (mm) Tabel 3. Hasil pengukuran panjang lengan torsi (10 Nm 250 Nm) No. Torsi Nominal (Nm) L 1 (mm) L 2 (mm) Ketidakpastian Bentangan, U (k=2) (mm)

31 Panjang lengan torsi Tabel 4. Hasil pengukuran panjang lengan torsi (100 Nm 1000 Nm) No. Torsi Nominal (Nm) L 1 (mm) L 2 (mm) Ketidakpastian Bentangan, U (k=2) (mm) Hasil pengukuran panjang lengan torsi ini dapat ditampilkan dalam sebuah grafik sebagai berikut: Panjang Lengan Torsi (Nm) Gambar 3. Hasil pengukuran panjang lengan torsi Mesin Standar Torsi Deadweight (DWTSM) 1 Nm 50 Nm 22

32 Panjang lengan torsi Panjang lengan torsi Panjang Lengan Torsi (Nm) Gambar 4. Hasil pengukuran panjang lengan torsi Mesin Standar Torsi Deadweight (DWTSM) 10 Nm 250 Nm Panjang Lengan Torsi (Nm) Gambar 5. Hasil pengukuran panjang lengan torsi Mesin Standar Torsi Deadweight (DWTSM) 100 Nm 1000 Nm 23

33 Berdasarkan hasil pengukuran panjang lengan torsi tersebut kemudian hasil penjang lengan torsi digunakan untuk menentukan nilai torsi dan ketidakpastian dari mesin tersebut. Budget perhitungan ketidakpastian mesin standar torsi dapat dilihat pada tabel 5 berikut. Tabel 5. Budget ketidakpastian mesin standar torsi Kontribusi ketidakpastian Evaluasi ketidakpastian standar Ketidakpastian relatif standar Grafitasi Massa Densitas udara Densitas beban Panjang lengan Tipe B Tipe B Tipe B dengan distribusi segi empat Tipe B dengan distribusi segi empat Tipe B E E E E E-05* Tipe B dengan distribusi segi Torsi akibat gesekan empat Ketidakpastian relatif gabungan Ketidakpastian relatif bentangan (k=2) E E E-05 Berdasarkan hasil budget ketidakpastian di atas kemudian hasil tersebut dibandingkan dengan hasil pengukuran berdasarkan sertikat kalibrasi dari KRISS Korea. Hasil perbandingannya dapat dilihat pada gambar 6 dan 7 sebagai berikut. 24

34 Deviasi (%) Deviasi (%) KOMPARASI DWTSM Torsi (Nm) KIM-CW KRISS1-CW KRISS2-CW KIM-CCW KRISS1-CCW KRISS2-CCW Gambar 6. Grafik hasil pengukuran torsi dengan sertifikat KRISS Korea 20 Nm sampai dengan 100 Nm KOMPARASI DWTSM Torsi (Nm) KIM-CW KRISS1-CW KRISS2-CW KIM-CCW KRISS1-CCW KRISS2-CCW Gambar 7. Grafik hasil pengukuran torsi dengan sertifikat KRISS Korea 100 Nm sampai dengan 500 Nm 25

35 3. Hasil pengukuran volume bell prover: Laporan Pengukuran Diameter Bell Penentuan Volume dasar Bell yang dilakukan pada kegiatan ini berdasarkan pada konsep dan metodologi yang telah dijelaskan pada proposal penelitian. Variabel-variabel yang akan dilaporkan adalah : Db = Rerata diameter bel (mm) lb = Rerata ketebalan dinding bel (mm) Dk = Rerata diameter katrol (mm) lk = Rerata ketebalan kabel rantai katrol (mm) rc = Jari-jari kombinasi katrol (mm) N = Jumlah pulsa yang dihasilkan rotary encoder setelah berputar 180 atau setengah Lingkaran (pulsa) K-Faktor = Junlah pulsa yang dihasilkan rotary encoder setiap satuan volume bel ( pulsa/ liter) Vb = Volume bell prover (liter) Hasil-hasil dari pengukuran pada penelitian ini akan dibandingkan dengan hasil pengukuran yang dilakukan oleh pabrik pembuat pada saat melakukan verifikasi di KIM-LIPI. Tabel 6. Hasil Pengukuran Parameter Pabrik FTI (mm) KIM (mm) Perbedaan X ua X ua Nilai X Db % lb % rc % Suhu( C) ±0.04 RH(%) ±0.3 Tekanan(Hpa) ±0.04 Parameter Pabrik FTI KIM Parameter Pabrik FTI KIM liter liter pulsa/liter pulsa/liter Vb K-faktor uex uex uex/vb(%) 0.02% 0.44% uex/kf(%) 0.02% 0.44% Perbedaan(%) -3.6% Perbedaan(%) 3.5% 26

36 K-faktor (pulsa/liter) Volume bel (liter) Perbandingan pengukuran volume bel Peserta Pabrik FTI KIM Gambar 8. Hasil perbandingan pengukuran volume bell prover Perbandingan perhitungan K-faktor Peserta Pabrik FTI KIM Gambar 9. Hasil perbandingan perhitungan K-faktor Berdasarkan dari hasil pengukuran maka didapatkan perbedaan hasil pengukuran KIM-LIPI dan Pabrik lebih dari 3 % untuk volume dasar dan K- faktor. Ketidakpastian volume dasar dan K-faktor yang didapat melalui kegiatan ini, yaitu 0,44%, lebih besar dari target ketidakpastian yang diajukan di proposal yaitu 0,2%. 27

37 4. Foto foto kegiatan: Foto 1. Masin standar torsi deadweight Foto 2. Bell prover Foto 3. Pemasangan rumah torsi 28

38 Foto 4. Karakterisasi indikator mesin standar torsi Foto 5. Indikator kesetimbangan mesin standar torsi Foto 6. Pengambilan data pengukuran panjang lengan torsi 29

39 Foto 7. Pengukuran volume bell prover Foto 8. Pertemuan teknis dan pembahasan hasil penelitian 30

40 Foto 9. Publikasi ilmiah pada PPI KIM-LIPI Oktober