BAB I PENDAHULUAN 1.1.LATAR BELAKANG

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1.LATAR BELAKANG P ada zama n sekarang banya k sekali alat-alat yang digunakan untuk mengukur baik suhu, tekanan, maupun lainnya. Disini, kami ingin menjelaskan bagaimana pengukuran tekanan secara efek mekanik, baik dari pengertian, maupun dari prinsip kerja, dan aplikasi dari alat-alatnya. Pengukuran tekanan cairan dan gas merupakan salah satu hal yang paling umu m diproses industri. Perbedaan kondisi dan daerah pengukuran akan mengakibatkan hasil pengukuran yang berbeda sehingga diperlukan rancangan tipe instrumen ukur atau transduser tekanan yang berbeda. Pengukuran tekanan baik fluida cair maupun gas dilakukan di dalam saluran atau ruangan tertutup. Alat pengukuran adalah suatu alat yang dapat mendeteksi keberadaan suatu fenomena alam dan mengukurnya dalam suatu kuantitas fisik dan mengubahnya menjadi suatu sinyal yang dapat dibaca oleh pengamat atau alat tertentu. Begitu banyaknya besaran fisik yang dapat diamati dari sekian banyak fenomena alam yang ada di dunia ini, maka dengan begitu banyak sensor yang diciptakan dan ditemukan oleh manusia, masing-masing spesifik untuk jenis besaran dan objek yang diukurnya. Karenanya, teknologi sensor terus berkembang seiring dengan berjalannya waktu. Sensor-sensor vertikal dikaji dan dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan dan rasa ingin tahu manusia, dan menciptakan suatu standar pengukuran yang universal. Dalam makalah ini akan dibahas mengenai macam-macam dan perkembangan teknologi sensor, yang dikhususkan pada sensor pressure (tekanan), force (gaya), density (massa jenis) dan level. 1

2 Sensor Tekanan Banyak vertikal ya ng telah diciptakan untuk mengamati adanya tekanan dan mengukurnya, dengan berbagai keuntungan dan kerugiannya. Kisaran tekanan, kepekaan, respon dinamik dan biaya semua bervariasi antara satu alat dan alat yang lain. Manometer kolom raksa pertama diciptakan oleh Evangelista Toricelli pada tahun Manometer U-Tube ditemukan oleh Christian Huygens pada tahun J e n i s - J e n i s P e n g u k u r a n T e k a n a n Sensor tekanan dapat diklasifikasikan dalam jangka waktu mengukur tekanan, kisaran temperatur operasi dan yang paling penting jenis tekanan. Dalam hal jenis tekanan, sensor dapat dibagi dalam kategori: a. Sensor tekanan absolut b. Sensor tekanan pengukuran c. Sensor tekanan vakum d. Sensor tekanan diferensial e. Sensor tekanan sealed. T e k n o l o g i p e r a s a t e k a n a n ada dua kelompok dasar dengan menggunakan zat lain, biasanya fluida s ebagai medium untuk m e n g g u n a k a n tekanan atmosfer atau tekanan lain sebagai referensi. Sensor jenis ini disebut sensor tekanan hidrostatik. Yang kedua adalah dengan menggunakan pengumpul gaya, seperti diafragma, piston, dan lain-lain untuk mengukur tegangan (atau defleksi) pada tekanan di suatu area. Sensor jenis ini disebut sensor tekanan aneroid. Sensor Tekanan Hidrostatik Pengukur hidrostatik membandingkan tekanan dengan gaya hidrostatik per unit area pada dasar kolom fluida. Pengukuran hidrostatik tidak tergantung dengan tipe gas yang diukur, dan didesain agar mempunyai kalibrasi linear. Respon dinamiknya sangat rendah. a. P i s t o n P engukur tekanan tipe piston menggunakan suatu 2

3 beban atau pegas sebagai penyeimbang tekanan yang diamati. b. Kolom Zat Cair Sensor tekanan yang menggunakan kolom zat cair terdiri dari tabung vertikal yang berisi zat cair dengan salah satu ujungnya dihubungkan dengan tekanan yang akan diamatai. Salah satu versi sederhana dari kolom zat cair adalah tabung berbentuk U yang diisi setengahnya dengan zat cair. Jika salah satu ujungnya dihubungkan dengan tekanan yang akan diukur dan ujung lainnya dibiarkan berhubungan langsung dengan tekanan udara (atmosfer) maka akan timbul perbedaan ketinggian H pada kedua ujung tabung-u RUMUSAN MASALAH 1. Apa itu pengertian pengukuran tekanan efek mekanik 2. Apa saja macam macam alat pengukuran tekanan efek mekanik 3. Bagaimana prinsip kerja dan aplikasi alat-alat pengukuran tekanan 1.3. TUJUAN PENULISAN 1. Menjelaskan pengertian pengukuran tekanan efek mekanik 2. Menjelaskan tentang teknik pengukuran efek mekanik 3. Menjelaskan macam-macam alat ukur efek mekanik serta cara kerja 1.4.METODE PENULISAN 1. Studi pustaka : penyusunan karya tulis ini menggunakan sumber-sumber tertulis yaitu buku-buku sebagai acuan dalam mencari informasi penulisan. 2. Studi internet dan analisa 3

4 BAB II PEMBAHASAN 2.1. PENGERTIAN TEKANAN Tekanan adalah gaya tiap satuan luas yang dihasilkan oleh gas, cairan, atau benda padat. Tekanan dapat diukur sebagai tekanan absolut, tekanan diferensial atau tekanan terukur. Tekanan absolut adalah tekanan total yang dihasilkan oleh medium, sedangkan tekanan diferensial adalah beda antara dua tekanan. Tekanan terukur adalah suatu tipe khusus dari tekanan diferensial yang dinyatakan sebagai berikut : Dimana Pg = Pa-Ps Pg = tekanan terukur Pa = tekanan absolut Ps = tekanan atmosfer Suatu ruang hampa di lain pihak didefinisikan sebagai ruangan gas yang tekanannya kurang dari tekanan atmosfer. Tekanan dalam ruang hampa ini merupakan sejenis tekanan diferensial : V = Pa Pa Satuan dasar dari tekanan dalam cgs adalah dyne/cm2. Satu bar setara dengan 10 pangkat 6 dyne per sentimeter kuadrat dan untuk memudahkan satu milibar didefinisikan sebagai 1000 dyne per sentimeter kuadrat. Satu torr atau torr setara dengan 1/760 atmosfer atau satu millimeter kolom air raksa. Harap diperhatikan, bahwa tekanan yang dihasilkan oleh kolom air raksa, 76 cm tinggi mempunyai kerapatan 13,5951 gm/cm2 dan sehubungn dengan percepatan yang disebabkan oleh gravitasi 980,665 cm/det2, didefinisikan sebagai satu atmosfer ( 1013,250 mb ). Alat-alat untuk mengukur tekanan berkisar dari manometer bejana-u sederhana sampai alat elektro-mekanis yang sangat kompleks. 4

5 2.2. PENGERTIAN PENGUKURAN TEKANAN Tekanan (pressure) adalah gaya yang bekerja persatuan luas, dengan demikian satuan tekanan identik dengan satuan tegangan (stress). Dalam konsep ini tekanan didefinisikan sebagai gaya yang diberikan oleh fluida pada tempat yang mewadahinya. Tekanan mutlak (absolute pressure) adalah nilai mutlak tekanan yang bekerja pada wadah tersebut. Tekanan relatif atau tekanan pengukuran (gage pressure) adalah selisih antara tekanan mutlak dan tekanan atmosfir. Tekanan vakum atau hampa (vacuum) menunjukkan seberapa lebih tekanan atmosfir dari tekanan mutlak ( Holman, 1985). Grafik dibawah ini menunjukkan perbedaan diantara ketiga tekanan diatas. Gambar 1-9 Berbagai Macam Tekanan Beberapa satuan tekanan yang umum dipakai : 1 atm (atmosfir) = 14,696 psi = 1,01325 x 10* (Pa) = 760 mmhg 1 Pa (paskal) = 1 (N/m2) 1 Torr = 1 mmhg 1 Bar = 10* Pa. 5

6 2.3. PENGERTIAN TEKANAN EFEK MEKANIK Pengukuran tekanan secara mekanik kebanyakan melakukan pengukuran tekanan yang lebih besar dari satu atm. Alat-alat untuk mengukur tekanan berkisar dari manometer bejana U sederhana sampai alat elektro-mekanis yang sangat kompleks MACAM-MACAM ALAT UKUR PENGUKURAN TEKANAN EFEK MEKANIK 1. Manometer Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Jenis manometer tertua adalah manometer kolom cairan. Jenis-jenis manometer lainnya adalah : manometer tabung U, manometer jenis bejana, manometer miring.. Versi manometer sederhana kolom cairan adalah bentuk pipa U (diterapan pada tabung yang lainnya. Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkantekanan yang diterapan. Jenis Jenis manometer : A. Manometer Tabung-U (U-tube manometer) B. Manometer jenis bejana (well-type manometer) C. Manometer miring ( inclined manometer) D. Manometer apung ( float manometer) 6

7 Skema macam-macam manometer A. Tabung U 7

8 Prinsip kerja manometer adalah sebagai berikut: Gambar a. Merupakan gambaran sederhana manometer tabung U yang diisi cairan setengahnya, dengan kedua ujung tabung terbuka berisi cairan sama tinggi. Gambar b. Bila tekanan positif diterapkan pada salah satu sisi kaki tabung, cairan ditekan kebawah pada kaki tabung tersebut dan naik pada sisi tabung yang lainnya. Perbedaan pada ketinggian, h, merupakan penjumlahan hasil pembacaan diatas dan dibawah angka nol yang menunjukkan adanya tekanan. Gambar c. Bila keadaan vakum diterapkan pada satu sisi kaki tabung, cairan akan meningkat pada sisi tersebut dan cairan akan turun pada sisi lainnya. Perbedaan ketinggian h merupakan hasil penjumlahan pembacaan diatas dan dibawah nol yang menunjukkan jumlah tekanan vakum. B. Manometer Jenis Bejana (Well type manometer) Bentuk umum manometer terlihat di laboratorium kalibrasi adalah jenis bejana, yang terdiri dari tabung vertikal tunggal dan reservoir relatif besar bertindak sebagai kolom kedua. Karena bejana jauh lebih besar dari luas penampangnya, gerak cairan di dalamnya diabaikan dibandingkan dengan gerakan cairan di dalam tabung yang terlihat jelas. Untuk semua tujuan praktis, hanya gerak cairan di dalam tabung yang lebih kecil. Dengan demikian, manometer juga menyediakan cara yang lebih mudah untuk membaca tekanan tanpa harus mengukur perbedaan ketinggian antara dua kolom cairan, dan hanya mengukur ketinggian satu kolom. Manometer jenis- bejana ( well-type manometer) sama dengan manometer tabung U bedanya adalah konstruksinya. Manometer jenisbejana juga dapat disebut sebagai barometer. 8

9 C. Manometer Miring (Inclined manometer) Manometer miring seringkali digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan gas yang kecil. Manometer ini diatur agar menunjukkan nol, bila A dan B terbuka. Karena tabung yang miring memerlukan perpindahan meniskus yang lebih besar untuk perbedaan tekanan tertentu daripada tabung vertikal, maka tabung miring memungkinkan ketelitian pembacaan skala yang lebih baik. Perbedaan tekanan masih diberikan oleh perubahan ketinggian fluida manometrik tetapi dengan menempatkan skala sepanjang garis miring lengan dan mengambil bacaan ini gerakan-gerakan besar akan diamati. Kepekaan untuk perubahan tekanan dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan kecenderungan yang lebih besar dari lengan manometer, alternatif densitas fluida manometrik dapat diubah. 9

10 Gambar Manometer Miring untuk mengukur perbedaan tekanan dapat digunakan persamaan di atas. Dimana : p 1 -p 2 = beda tekanan (N/m 2 ) ρ = densitas fluida (kg/m 3, g/cm 3 ) g = gaya grafitasi (m/s 2 ) θ = sudut yang tebentuk oleh manometer miring D. Manometer Apung (Float manometer) Untuk beberapa pengukuran yang lebih akurat dari perbedaan tekanan pada umumnya, metode yang agak akurat dengan membandingkan tingkat cairan terhadap skala tetap diganti dengan pelampung dan tuas sistem yang bergerak pointer terhadap skala atau hubungan dengan pengubah sinyal listrik dan menampilkan suatu unit. Tipe float transduser sekunder ini umumnya digunakan dalam jenis sumur atau ember manometer pada bidang industri. Dalam kasus ini float transduser ditempatkan di sumur sebagai variasi dalam tingkat cairan di tungkai berdiameter kecil dan juga besar untuk mekanisme pelampung untuk mengakomodasi. 10

11 E. Mikromanometer Mikromanometer adalah variasi lain dari manometer kolom cairan yang didasarkan pada prinsip manometer tabung miring dan digunakan untuk pengukuran perbedaan tekanan yang sangat kecil. Meniskus dari tabung cenderung berada pada tingkat referensi seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, melihat melalui kaca pembesar disediakan dengan garis lintas tulis. Hal ini dilakukan untuk kondisi tersebut, p 1 = p 2. Penyesuaian dilakukan dengan bergerak baik dari atas dan bawah mikrometer. Untuk p 1 kondisnyai tidak sama dengan p 2, pergeseran posisi meniskus dikembalikan ke nol dengan menaikkan atau menurunkan tekanan sebelumnya dan perbedaan antara kedua pembacaan memberikan perbedaan tekanan dalam hal ktinggian. 11

12 Manometer ditampilkan di atas sebagai alat ukur statis. Dinamikanya jarang dapat diabaikan. Mengingat cairan manometrik sebagai benda bebas, gaya yang bekerja pada itu adalah: Berat didistribusikan ke seluruh cairan. Gaya geser karena gerakan dan tabung yang sesuai dengan tegangan geser. Kekuatan karena tekanan diferensial. Tegangan permukaan pada kedua ujung. F. Pengukur Tekanan Mc.Leod Pengukur McLeod merupakan contoh terbaik dari manome ter absolut yang didasarkan pada Hukum Boyle, Volume gas yang relatif besar dimampatkan menjadi volume lebih kecil (kadang-kadang sampai faktor ) sehingga tekanan absolut dari gas yang dimampatkan dapat diukur dengan metode manometer sederhana (Gambar). Kalibrasi dari alat ini didasarkan pada hukum Boyle. Dengan mengamati tekanan dan volume akhir dan mengetahui volume awal, tekanan awal dapat dihitung. Dalam pengukur ini, apabila pemampatan volume tidak tetap, tekanan diberikan olehnya (dengan kata lain pengukur McLeod mengikuti hukum kuadrat): 12

13 Dimana: P Ah. h V Ah V A = luas penampang dari bejana kapiler, h = tinggi kolom udara dalam tabung kapiler V = volume bola (bulb). Tetapi untuk batas-batas pengukuran lebih tinggi di mana pemampatan volume dapat dijaga konstan, tekanan dihitung dengan rumus : V P V 2 h 2 1 Gas tidak boleh menyimpang dari hukum Boyle agar asumsi di atas benar di bawah kondisi-kondisi pengukuran. Namun, sumber kesalahan utama disebabkan oleh variasi tegangan permukaan dari air raksa dalam kapiler. Pengaruh ini membatasi ukuran kapiler sampai sekitar satu milimeter diameter, karena perolehan dalam perbandingan kompresi diimbangi oleh kesalahan tegangan permukaan. 2 Keuntungan dan kekurangan Manometer Biaya murah Sederhana dan cukup baik respon lambat dan terjadi osilasi Akurasi pengukuran tergantung pada presisi tinggi cairan pada pipa U Tidak dapat digunakan untuk tekanan vakum 13

14 Cairan dalam pipa U tidak boleh ada interaksi dengan fluida yang diukur Kontaminasi merkuri dan uap air dapat terjadi, terutama pada pengukuran tekanan rendah 2. Barometer Definisi barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara luar (tekanan atmosfer). Barometer sederhana adalah barometer raksa atau barometer Torricelli. Pengukur tekanan dengan barometer ini dengan cara menghitung tinggi permukaan raksa pada bejana (bentuk lurus) atau selisih tinggi permukaan raksa pada bejana (bentuk J) barometer Torricelli ditemukan oleh ilmuwan fisika berkebangsaan Italia, bernama Evangelista Torricelli ( ) mula-mula tabung kaca yang panjangnya 1 meter diisi raksa, kemudian tabung kaca diubalik dan dipasang pada statif. Ternyata, sebagian raksa turun ke bejana dan pada bagian atas tabung terdapat ruang hampa yang disebut ruang hampa Torricelli. Tinggi raksa dalam tabung adalah 76 cm. tekanan raksa setinggi 76 cm inilah yang dimaksudkan tekanan 1 atmosfer. Jenis barometer yang lain adalah barometer logam atau barometer aneroid. A. Barometer Air Raksa Barometer air raksa adalah barometer yang menggunakan air raksa untuk mengukur tekanan udara. Barometer ini biasanya digunakan untuk mengukur tekanan udara luar. Barometer air raksa terdiri atas tabung kaca, bejana dan air raksa. Pada barometer ini terdapat skala cm Hg, sehingga pengukuran tekanan udara dengan menggunakan barometer air raksa dinyatakan dalam satuan cmhg. Barometer yang digunakan Torrocelli dalam percobaannya menggunakan barometer air raksa. Selain barometer air raksa seperti yang digunakan Torricelli, ada barometer jenis lainnya, yaitu barometer Siphon. Barometer Shiphon terdiri atas bejana berhubungan U yang salah satu kakinya panjang dan tertutup, sedangkan kaki yang lain pendek dan terbuka, serta diisi dengan air raksa. Ketika terjadi peningkatan tekanan udara, permukaan air raksa pada kaki bejana 14

15 yang lebih panjang mengalami kenaikan. Jika tekanan udara turun, maka permukaan air raksa pada bejana berkaki pendek naik, dan permukaan air raksa pada bejana yang berkaki panjang akan turun. Besar tekanan udara yang diukur dapat dilihat pada skala yang terdapat pada bejana yang berkaki panjang. Prinsip kerja barometer air raksa: 1. Barometer air raksa terbuat dari tabung kaca lurus yang disegel pada salah satu ujungnya. 2. Ujung tabung yang terbuka diletakkan tegak dalam semacam piring (dikenal pula sebagai reservoir) yang diisi dengan air raksa. 3. Barometer air raksa mengukur tekanan atmosfer dengan menyeimbangkan berat merkuri dengan berat udara di sekitarnya. 4. Bagian kosong di tabung bagian atas menciptakan efek vakum. 5. Level air raksa dalam tabung akan naik saat berat merkuri lebih kecil dibandingkan dengan tekanan atmosfer di sekitarnya. 6. Sebaliknya, ketika air raksa memiliki berat lebih besar dari tekanan 15

16 atmosfer, level air raksa dalam tabung akan turun. Kelebihan barometer air raksa yaitu : a) Praktis digunakan di tempat yang tetap karena tidak perlu menyetel terlebih dahulu jika ingin melakukan pengamatan. b) Data yang dihasilkan dengan barometer ini lebih teliti dibandingkan dengan barometer aneroid atau barograf. c) Lebih tahan lama dibandingkan alat pengukur tekanan udara yang lain selama ruang diatas air raksa tetap hampa. (Elifant, 2011) Kelemahan barometer air raksa yaitu : a) Peluang terjadinya kesalahan paralak sangat besar. b) Tidak dapat mengetahui kapan terjadinya tekanan udara maksimum dan minimum. B. Barometer Logam/Aneroid (Elifant, 2011) Barometer logam biasa disebut dengan barometer aeroid. Berbeda dengan yang lain, barometer ini tidak menggunakan zat cair untuk mengukur tekanan udara, tetapi menggunakan logam. Barometer ini mempunyai ukuran yang cukup kecil untuk dibawa. Barometer logam biasa digunakan para pendaki gunung dan penerbang. Di dalam kotak logam tersebut terdapat udara yang bertekanan sangat rendah, maka korak logam akan mengalami perubahan bentuk karena adanay perbedaan tekanan antara udara luar dengan udara dalam kotak. Perubahan ini akan menggunakan jarum penunjuk akan menunjukkan besar tekanan udara luar yang dideteksinya. Jarum petunjuk tersebut akan merujuk satu angka pada skala barometer yang berbentuk lingkaran. 16

17 Prinsip kerja barometer logam/aneroid: 1. Barometer aneroid merupakan instrumen digital yang mengukur tekanan atmosfer dengan muatan listrik. 2. Barometer aneroid terdiri atas cakram atau kapsul yang terbuat dari lembaran tipis logam. 3. Logam tersebut memiliki dua strip logam kecil pada kedua sisi interiornya. Strip logam ini dihubungkan dengan arus listrik. 4. Saat tekanan udara naik atau turun, logam akan ikut memuai atau menciut. 5. Ketika logam memuai atau menciut, jarak antara dua strip logam dan waktu kontak dengan arus listrik juga akan bervariasi. 6. Barometer lantas mengukur panjang muatan listrik dan mengkonversinya menjadi pembacaan tekanan udara. 3. Penguji Bobot Mati Peguji Bobot Mati ( Dead-weight tester) ialah suatu alat yang digunakan untuk menyeimbangkan tekanan fluida dengan sutu bobot yang diketahui. Biasanya alat ini digunakan untuk kalibrasi statik pengukur tekanan dan jarang digunakan untuk pengukur tekanan. Ketelitian alat ini dibatasi oleh dua faktor : 17

18 1. Gesekan antar dinding selinder dan piston 2. Ketakpastian luas piston. 4. Tabung Bourdon Pengukur tabung Bourdon banyak digunakan untuk pengukuran tekanan statik, harganya relatif murah, tetapi cukup dapat diandalkan. Konstruksi tabung Bourdon dapat dilihat pada gambar Tabung Bourdon biasanya mempunyai penampang elips dan konfigurasi "C". Bila terdapat tekanan dalam tabung tersebut, akan terjadi deformasi elastik pada tabung, yang dalam keadaan ideal sebanding dengan tekanan. Ujung pengukur ini dihubungkan dengan suatu penghubung berpegas yang memperbesar perpindahan dan mengubahnya menjadi gerakan putar pada jarum penunjuk. Penghubung itu dibuat sedemikian rupa sehingga mekanisme tersebut dapat diukur untuk memberikan kelinieran yang optimum. Gambar 1-11 Skema Tabung Bourdon 18

19 Bourdon Tube Terdiri pipa lengkung berongga. Digunakan untuk fluida dalam pipa. Tekanan dalam pipa menyebabkan pipa pada alat berubah bentuk. Tekanan ditentukan dari perubahan secara mekanik penunjuk pada alat Tipe bourdon tube adalah C, spiral, dan helical. Prinsip Bourdon Tube Prinsip Kerja Bourdon Tube : Perubahan tekanan yang dideteksi oleh tabung Bourdon akan menyebabkan tabungnya bergerak. Kemudian gerakan tabung tersebut ditransmisikan untuk menggerakkan jarum meter. Biasanya skala meter tekanan ini dikalibrasi dalam beberapa ukuran antara lain : PSI, kpa, Bar ad Kg/cm2. Tekanan gauge merupakan ukuran relatif. Misalnya meter gauge menunjukkan skala : 0 PSI. Ini bukan berarti di dalam bejana yang diukurnya vakum atau tidak ada gas. Secara absolut di dalam bejana yang diukurnya masih ada gas tetapi tekanannya sama dengan tekanan atmosfir atau 1 Bar. Tekanan tersebut disebut sebagai tekanan absolut. Dari fenomena tersebut maka dapat ditentukan hubungan antara tekanan gauge dan tekanan absolut, yaitu : Tekanan (absolut) = Tekanan (atmosfir) + Tekanan (gauge 19

20 Gambar tabung bordon secara sederhana Tipe Tabung Bourdon Tipe tabung bourdon yaitu : C-type, Spiral dan Helical. Perbedaan masing-masing tipe terletak pada harga tekanan yang ingin diukur. A. C-type Bourdon Tube Digunakan untuk range 15 ~ psi dengan range akurasi (± 0.1 ~ ± 5) % span. Gambar Bourdon Tube (C-type) B. Spiral Bourdon Tube Digunakan secara umum pada range tekanan menengah (medium pressure), tetapi untuk tugas berat juga tersedia dalam range hingga psig. Range akurasinya sekitar ± 0.5 % dari span. 20

21 Gambar Bourdon Tube (Spiral) C. Helical Bourdon Tube Digunakan pada range dari 100 ~ psig dengan akurasi sekitar ± ½ ~ ± 1 % dari span. Bahan Pembuatan Tabung Bordon Gambar Bourdon Tube (Helical) Perunggu (bronze) Untuk tekanan sampai 600 psi bahan tabung terbuat dari perunggu (bronze) Berilyum-tembaga Untuk tekanan sampai dengan psi terbuat dari paduan berilyum-tembaga Baja tak berkarat (stainlesssteel) Untuk tekanan psi atau lebih digunakan baja tak berkarat (stainlesssteel) maupun paduannya. Kelebihan dan Kekurangan 21

22 Kelebihan A. Biaya pengadaan awal : rendah B. Konstruksi sederhana C. Dapat dikalibarsi dengan mudah (menggunakan mercury barometer). D. Tersedia range yang bervarisai, termasuk range yang sangat tinggi. Kekurangan A. Peka terhadap goncangan dan getaran B. Mempunyai sifat histerisis C. Akurasi : sedang (tidak cukup baik untuk beberapa aplikasi). 5. Pengukuran Tekanan diafragma Pengukur diafragma merupakan piranti deformasi elastis yang banyak digunakan dalam pengukuran tekanan. Dalam gambar diperlihatkan diafragma rata diberi perbedaan tekanan Ρ1 - Ρ2. Diafragma ini akan mengalami defleksi sesuai dengan perbedaan tekanan tersebut. Pada diafragma dipasang pengukur regangan tahanan untuk mengetahui deformasi, seperti terlihat pada gambar Keluaran dari pengukur ini merupakan fungsi tegangan setempat, yang tentunya sangat berhubungan dengan defleksi diafragma dan beda tekanan tersebut. Defleksi pada umumnya linier dengan ΔΡ jika defleksi tersebut kurang dari 1/3 tebal diafragma. Alat ini menggunakan deformasi elastis dari suatu diafragma (membran) untuk mengukur perbedaan tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan referensi Salah satu bentuk diafragma pressure gage terdiri sebuah kapsul yang terbagi atau sebuah diafragma. Salah satu sisi diafragma terbuka pada tekanan eksternal target, P Ext, dan sisi lain dihubungkan dengan tekanan yang diketahui, P Ref. 22

23 Skema pengukur tekanan diafragma Keuntungan dan kekurangan Respon lebih cepat. Akurasi tinggi (sampai 0,5 % FS). Linieritas baik jika perubahan tekanan tidak lebih besar dari pada ketebalan diafragma. Relatif mahal. 6. Pengukuran tekanan bellows 23

24 Elemen bellow termasuk transducer tekanan yang mengkonversikan perbedaan tekanan menjadi perpindahan fisik yang keluarannya merupakan suatu ekspansi garis lurus. Bahan Pembuat Bellows Kuningan fosfor-perunggu Berrilium-tembaga Monel stainless steel inconel dan bahan metal lainnya Element bellows merupakan elemen elastis yang fleksibel pada arah aksial. Sebagian besar bellows element digunakan untuk pengukuran tekanan rendah (absolute atau relative) dan tekanan diferensial, beroperasi untuk tekanan vacuum sampai tekanan psig. Kebanyakan aplikasi dalam range inch hingga 30 atau 40 psig, namun unit tersedia dalam range psig. Penggunaan yang terbesar untuk unit bellows adalah sebagai elemen penerima untuk pneumatic recorders, indicators dan controllers. Bellows juga secara luas digunakan sebagai unit diferensial pressure untuk pengukuran aliran (flow) serta recorder dan controller pneumatic yang dipasang di lapangan. Ketelitian bellows element adalah sekitar ± ½ %. Gambar Pressure Differential indicator (Bellows Element) 24

25 Prinsip Operasi Belows Pengukuran tekanan dengan bellows sangat popular digunakan di dalam industri proses, oleh karena mudah ditangani. Element bellows merupakan elemen elastis yang fleksibel pada arah aksial. Dengan element ini dapat diperoleh hubungan yang linear antara tekanan dan simpangan (perubahan volume). Gambar di bawah ini menunjukkan prinsip pemakaian bellows untuk pengukuran tekanan absolute, tekanan relative (gage) dan tekanan diferensial. Gambar Prinsip pengukuran tekanan (Bellows Elements) Absolute Pressure Gambar Prinsip pengukuran (Bellows Relative (Gauge) tekanan Elements) Pressure Pressure GambarPrinsip pengukuran tekanan (Bellows Elements) Differential 25

26 Prinsip operasi didasarkan pada perubahan volume dari element bellows sehingga diperoleh hubungan yang linear antara tekanan dan simpangan. Absolute Pressure Relative Pressure (Gauge) Differential Pressure Kelebihan Biaya pengadaan awal : rendah Konstruksi kuat dan sederhana Dapat digunakan untuk tekanan rendah dan menengah Dapat digunakan untuk mengukur tekanan absolut, tekanan relatif (gauge) dan tekanan diferensial. Kekurangan Memerlukan kompensasi temperature Tidak dapat digunakan untuk mengukur tekanan tinggi. Mempunyai histeresis dan drift yang besar Tidak cocok untuk mengukur tekanan yang dinamis. 2.5 APLIKASI DARI PENGGUNAAN ALAT PENGUKUR TEKANAN EFEK MEKANIK 1. Manometer Manometer pipa U digunakan secara luas pada audit energi untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan, misalnya di saluran pembuangan gas atau udara. Juga untuk pengukuran perbedaan tekanan pada pipa pitot atau orifice (air handling and ventilation system). 2. Mikromanometer Mikromanometer biasanya digunakan untuk pengukuran perbedaan tekanan yang sangat kecil. 26

27 3. Barometer Barometer air raksa umumnya digunakan dalam peramalan cuaca, dimana tekanan udara yang tinggi menandakan cuaca yang baik, sedangkan tekanan udara rendah menandakan cuaca buruk dan kemungkinan ada hujan dan badai. 4. Penguji Bobot Mati Penguji bobot mati biasanya digunakan untuk menyeimbangkan tekanan fluida dengan sutu bobot yang diketahui. Biasanya alat ini digunakan untuk kalibrasi statis pengukur tekanan dan jarang digunakan untuk pengukur tekanan. 5. Pengukur Tekanan Mc.Leod Pengukur tekanan Mc.Leod biasanya digunakan untuk mengukur tekanan dengan mengikuti hokum dari Boyle yang berbunyi Jika suatu kwantitas dari suatu gas ideal (yakni kwantitas menurut beratnya) mempunyai temperatur konstan, maka hasil kali volume dan tekanannya juga merupakan bilangan konstan. 6. Tekanan Diafragma Tekanan diafragma digunakan untuk mengukur tekanan dengan range normal dan vacuum hingga 200 psig. Misalnya, untuk memantau tekanan dari tabung gas, mengukur tekanan atmosfer, dan mengukur tekanan vakum dalam pompa vakum. 7. Tekanan bellows Bellows biasanya digunakan sebagai elemen penerima, pneumatic recorders, indicators dan controllers serta unit diferensial pressure untuk pengukuran aliran (flow). 8. Tabung bourdon Digunakan untuk mengukur tekanan fluida dalam pipa. Tekanan dalam pipa menyebabkan pipa pada alat berubah bentuk. Bourdon tube ada tiga jenis, yaitu :a.c-type Bourdon Tube 27

28 BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan 1. Tek anan diart ikan sebaga i gaya per satuan luas, di mana arah gaya teg ak lurusdengan luas permukaan. 2. Tek anan mempe ngaruhi sifat da n alir an fluida. 3. Manometer adalah suatu alat pengukur tekanan yang menggunakan kolom cairanuntuk mengukur perbedaan tekanan antara suatu titik tertentu dengan tekanan atmosfer (tekanan terukur), atau perbedaan tekanan antara dua titik. 4. F l u i d a a t a u c a i r a n y a n g b i a s a d i g u n a k a n p a d a m a n o m e t e r i a l a h a i r r a k s a, a i r, minyak dll. 5. Pengukuran tekanan secara mekanik kebanyakan melakukan pengukuran tekananyang lebih besar dari 1 atm. Manometer ialah salah satu alat pengukuran tekanan secara mekanik Saran 1. P e m b a c a d a p a t m e n a m b a h k a n t i n j a u a n p u s t a k a d a r i s u m b e r l a i n u n t u k l e b i h memahami konsep pengukuran tekanan, khususnya menggunakan Manometer. 2. P embaca dapat menamb ahkan ilustrasi atau petunjuk gambar yang didapat dari s u m b e r l a i n u n t u k l e b i h 28

29 m e m a h a m i k o n s e p p e n g u k u r a n t e k a n a n d e n g a n menggunakan manometer. 3. B i l a m e n g u k u r t e k a n a n y a n g b e r a d a d i b a w a h 1 a t m a t a u d i b a w a h t e k a n a n atmosfer disarankan untuk menggunakan alat pengukur tekanan secara listrik. DAFTAR PUSTAKA tekanan efek mekanik danpengukuran/manometer/

30 30