BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1. PENGERTIAN PENGUKURAN Pengukuran merupakan suatu aktifitas dan atau tindakan mebandingkan suatu besaran yang belum diketahui nilainya atau harganya terhadap besaran lain yang sudah diketahui nilainya, misalnya dengan besaran standart. Pekerjaan membandingkan tersebut tiada lain adalah pekerjaan pengukuran atau mengukur. Sedangkan pembandingnya yang disebut sebagai alat ukur. Pengukuran banyak sekali dilakukan dalam bidang teknik atau industri. Sedangkan alat ukurnya sendiri banyak sekali jenisnya, tergantung dari banyak faktor, misalnya objek yang diukur serta hsil yang di inginkan. Yang perlu diperhatikan dalam melakukan pengukuran adalah : 1. Standart yang dipakai harus memiliki ketelitian yang sesuai dengan standart yang telah ditentukan 2. Tata cara pengukuran dan alat yang digunakan harus memenuhi persyaratan. Pengetahuan yang harus dimiliki adalah bagaimana menetukan besaran yang akan diukur, bagaimana mengukurnya dan mengetahui dengan apa besaran tersebut harus diukur. Ketiga hal tersebut harus mutlak dimiliki oleh orang yang akan melakukan pengukuran. Pengetahuan akan alat ukur dan objek yang dihadapi adalah suatu syarat agar pengukuran yang benar dapat dilakukan. Ini juga berati bahwa cara

2 melakukan pengukuran yang benar akan diperoleh, jika objek yang dihadapi dapat diketahui disamping pengetahuan tentang prinsip kerja dari alat ukur juga harus dikuasai. II.1.1. METODA PENGUKURAN Dalam pengukuran dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu : a. Metode Pengukuran Langsung Pengukuran diakatakan pengukuran langsung bila alat ukrunya atau pembandingnya standart, yaitu suatu pengukuran yang mempunyai nilai standart, misalnya ukuran panjang dan berat. Gambar Metode dilihat langsung b. Metode Pengukuran Tidak Langsung Pengukuran dikatakan tidak langsung bila pembandingnya adalah suatu yang telah dikalibrasikan terhadap besaran standart, misalnya transmitter. Karena sulitnya untuk mendapatkan alat ukur standar, sedangkan besaran yang akan diukur banyak sekali macamnya, maka teknologi telah menghasilkan banyak cara untuk menghasilkan alat ukur tidak langsung. Berdasarkan pada peranan dalam fungsinya dapat dibedakan :

3 a. Alat ukur penunjuk : misalnya ammeter, voltmeter, termometer, dan lain-lain. b. Alat ukur perekan/rekorder : misalnya rekorder temperatur, rekorder tekanan dan lain-lain. c. Alat ukur pengendali : misalnya pengendali temperatur (thermostat) pada pemanas air, strika listrik dan lain-lain. Gambar Metode tidak langsung II.1.2. PRINSIP ALAT UKUR Klasifikasi alat ukur dapat dilakukan berdasarkan aplikasinya, berdasarkan bidangnya dan lain-lain. Untuk alat ukur tidak langsung apapun jenisnya terdapat tiga bagian : a. Bagian Input b. Bagian Proses, dan c. Bagian Otput

4 Ketiga bagian utama tersebut dapat digambarkan dalam blok diagram gambar II.3 berikut ini : Gambar 2.3 Sistem Dasar Alat Ukur Bagian input adalah bagian dari alat ukur yang membaca atau merasakan serta mencari informasi dari besaran yang dikehendaki dari objek pengukuran. Bagian ini sering pula dikenal sebagai sensor atau transmitter. Bagian pemroses adalah bagian dari alat ukur yang berfungsi sebagai pengolah informasi yang didapat dari sensor, kemudian dijadikan informasi baru yang lebih mempunyai arti atau makna. Selanjutnya bagian output adalah bagian dari alat ukur yang bertugas menyajikan hasil pengukuran yang dikelurakan oleh bagian pemroses dalam bentuk informasi yang mudah dimengerti untuk keperluan selanjutnya, bagian ini misalnya display digital atau dekoder. Mengetahui bagianbagian dari alat ukur diatas secara mendasar adalah perlu, agar pengukuran dapat dilakukan dengan benar dan hasil yang benar pula. II.1.3. KARAKTERISTIK ALAT UKUR Mengetahui karakteristik alat ukur adalah penting agar pekerjaan pengukuran secara menyeluruh (persiapan, pelaksanaan dan analisis) dapat diandalkan keberhasilannya. Seseorang tidak akan dapat merancang pengukuran

5 dengan benar tanpa mengetahui arti karakteristik dari alat ukur. Beberapa karakteristik penting dari alat ukur adalah: a. Ketelitian atau Keseksamaan (Accuracy) Ketelitian atau accuracy didefenisikan sebagai ukuran seberapa jauh hasil pengukuran mendekati harga sebenarnya. Ukuran ketelitian sering dinyatakan dengan dua cara, atas dasar perbedaan atau kesalahan (error) terhadap harga yang sebenarnya, yaitu : - Kesalahan terhadap harga sebenarnya dalam proses : e h harg a terukur harg a sebenarnya = 100% harg a sebenarnya - Kesalahan dalam persen terhadap skala penuh, yaitu ; harg a terukur h arg a sebenarnya e h = 100% skala maksimum b. Kecermatan atau Keterulangan (Precision/Repeatibility) Adalah yang menyatakan seberapa jauh alat ukur dapat mengulangi hasilnya untuk harga yang sama. Dengan kata lain, alat ukur belum tentu akan dapat memberikan hasil yang sama jika diulang, meskipun harga besaran yang diukur tidak berubah. Hal diatas berarti bahwa jika suatu mikrometer menghasilkan angka 0,0002 mm, dan hasil yang sama akan diperoleh kembali meskipun pengukuran diulang-ulang, dikatakan bahwa mikrometer tersebut sangat cermat. c. Resolusi Resolusi adalah nilai perubahan terkecil yang dapat dirasakan oleh alat ukur. Sebagai contoh : suatu timbangan pada jarum penunjuk yang menunjukkan perubahan 0,1 gram (terkecil yang dapat dilihat) maka dikatakan bahwa resolusi

6 dari timbangan tersebut adalah 0,1 gram. Harga resolusi sering dinyatakan pula dalam persen skala penuh. d. Sensitivitas (Sebsitifity) Sensitifitas adalah ratio antara perubahan pada output terhadap perubahan pada input. Pada alat ukur yang linier, sensitivitas adalah tetap. Dalam beberapa hal harga sensitivitas yang besar menyatakan pula keunggulan dari alat ukur yang bersangkutan. Alat ukur yang terlalu sensitif adalah sangat mahal, sementara belum tentu bermanfaat untuk maksud yang kita inginkan. II.1.4. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ALAT UKUR Banyak hal yang mempengaruhi kualitas kerja dari alat ukur. Dan tentunya faktor-faktor ini juga mempengaruhi kualitas hasil pengukuran. Faktor yang dimaksud tersebut berasal dari lingkungan terhadap alat ukur dan sebaliknya adalah terdiri dari faktor temperatur, kelembapan, percepatan, media korosif, radiasi nuklir dan media explosif. a. Temperatur Faktor ini dapat menyebabkan berubahnya sifat fisis dari bagian-bagian alat ukur. Misalnya panjang atau dimensi fisis dari benda dapat berubah dengan perubahan temperatur. b. Kelembapan Kelembapan adalah ukuran dari banyaknya uap air di udara. Kelembapan sangat mempengaruhi kualitas dari macam-macam alat ukur maupun medianya. Misalnya kertas sangat peka terhadap perubahan kelembapan. Persoalan ini sering

7 terjadi pada alat ukur perekam (rekorder). Juga pada alat ukur elektronik dapat rusak atau berubah karakteristiknya karena kelembapan. c. Percepatan Bila daerah dimana alat ukur berada mengalami getaran atau gerakan maka tidak mungkin pengukuran dengan baik. Apalagi bila alat ukur tersebut mempunyai bagian-bagian yang bergerak, misalnya suatu timbangan mekanis yang diletakkan diatas papan yang bergetar, maka penunjukkannya tidak akan teliti. d. Media korosif Alat ukur tekanan, temperatur, laju aliran yang terbuat dari bahan- bahan korosif memerlukan rancangan khusus. Misalnya termokopel tidak dapat lagi digunakan untuk mengukur temperatur larutan FeCl. e. Radiasi Nuklir Radiasi dapat mempengaruhi banyak sifat dari material, sehingga alat ukur untuk bidang ini memerlukan rancangan khusus. f. Media Explosif Alat ukur untuk media yang mudah meledak atau terbakar harus dirancang aman dan dapat menetralisir usaha-usaha yang dapat mempengaruhinya. II.2 PENGUKURAN ALIRAN Pengukuran aliran perlu ditentukan besarnya, dan arah vektor kecepatan aliran pada suatu titik dalam steam dan bagaimana steam tersebut berubah dari

8 titik satu ke titik lain. Agar volume yang kecil dapat ditentukan dengan instrument yang sesuai. II.2.1. TUJUAN PENGUKURAN ALIRAN STEAM Pada prinsipnya besaran aliran steam diukur melalui kecepatannya, berat (massa), volume, serta luas bidang yang dilaluinya. Pengukuraan besar aliran suatu steam perlu dilakukan untuk : Mencegah Kerusakan Peralatan Mendapatkan Mutu Produksi yang diinginkan Pengontrolan Jalannya Proses. II.3. JENIS DAN KARAKTERISTIK ALIRAN Hal yang berhubungan dengan jenis dan karakteristik aliran steam yang dimaksudkan disini adalah profil aliran dalam wadah tertutup (pipa umumnya). Profil aliran dari fluida yang melalui pipa akan dipengaruhi oleh gaya momentum steam yang membuat steam bergerak sendiri dan juga dipengaruhi oleh belokan pipa,valve dan sebagainya. Jenis aliran steam terbagi 3 bagian yaitu : 1. Aliran Laminer 2. Aliran Turbulen 3. Aliran Transisi Seperti yang terlihat pada gambar 2.4. dibawah ini akan diperlihatkan profil aliran steam. Gambar Jenis Aliran Steam

9 Laminer berasal dari bahasa latin Thin Plate yang berarti aliran yang sangat halus. Pada aliran laminer, gesekan relatif besar yang mempengaruhi kecapatannya. Secara teori, aliran ini berbentuk parabola dengan bagian tengah mempunyai kecepatan yang besar karena bagian yang paling pinggir mempunyai kecepatan yang paling rendah akibat adanya gesekan. Aliran turbulen merupakan kebalikan dari aliran laminer. Aliran turbulen ini kasar tidak menentu, itu yang membuat arus menjadi lambat, bergelombang pada semua arah dan sering terbentuk pusaran kecil. Pada aliran turbulen, gaya momentum aliran lebih besar di bandingkan dengan gaya gesekan dan pengaruh dinding pipa kecil. Karenanya aliran turbulen memberikan kecepatan yang lebih seragam di bandingkan aliran laminer pada beberapa tempat aliran turbulen di butuhkan untuk pencampuran zat. Sedangkan gabungan aliran laminer dengan aliran turbulen disebut dengan aliran transisi. Secara empiris bahwa ada 4 faktor yang menentukan apakah aliran steam tersebut bersifat laminer atau turbulen, keempat faktor tersebut dikenal sebagai bilangan Reynold (R D ). υ D R D = V Dimana : R D = Bilangan Reynols D = Diameter Pipa (m 2 ) υ = Viscositas (kg/m 3 ) V = Kecepatan rata-rata aliran (m) Besarnya bilangan Reynold yang terjadi pada suatu aliran dalam pipa dapat menunjukkan apakah jenis aliran itu turbulen atau laminer. Biasanya angka RD < 2000 maka aliran itu jenis laminer, dan bila angka R D > 2000 maka aliran

10 itu jenis turbulen. Antara kedua nilai tersebut aliran tidak stabil dan dapat berubah dari turbulen menjadi laminer dan sebaliknya. Dalam pengukuran aliran dengan menggunakan metode differential pressure transmitter aliran yang diharapkan dalam keadaan turbulen. II.4. PENGUKURAN ALIRAN STEAM Dalam proses industri pengukuran aliran steam mempunyai peranan yang sangat penting. Pengukuran aliran dapat dilakukan antara lain : 1. Untuk mengetahui banyaknya steam yang diperlukan pada saat proses berlangsung. 2. Untuk mengetahui laju aliran dalam satuan waktu. Faktor-faktor yang mempengaruhi dan perlu diperhitngkan dalam memilih pengukuran aliran antara lain : 1. Alat ukur yang dipakai hanya baik bila diapakai untuk zat cair saja. 2. Alat ukur yang hanya bisa dipakai untuk uap dan gas. 3. Alat ukur yang bisa dipakai untuk ketiganya-tiganya.