MANOMETER MEKANIKA FLUIDA. Alat Ukur Aliran Fluida P O L I T E K N I K N E G E R I S R I W I J A Y A

Transkripsi

1 MEKANIKA FLUIDA MANOMETER Alat Ukur Aliran Fluida KELOMPOK #5 Aisyah Utami M. Rajab Al-mukarrom Sholihin Syah Putra 2012 P O L I T E K N I K N E G E R I S R I W I J A Y A

2 Manometer I. Pengertian Manometer adalah alat ukur tekanan. Manometer digunakan secara luas pada audit energi untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Jenis manometer tertua adalah manometer kolom cairan. Versi manometer sederhana kolom cairan adalah bentuk pipa U yang diisi cairan setengahnya (biasanya berisi minyak, air atau air raksa) dimana pengukuran dilakukan pada satu sisi pipa, sementara tekanan (yang mungkin terjadi karena atmosfir) diterapan pada tabung yang lainnya. Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkan tekanan yang diterapkan. Alat ukur ini sangat sederhana, pengamatan dapat dilakukan langsung dan cukup teliti pada beberapa daerah pengukuran. Manometer kolom cairan biasanya digunakan untuk pengukuran tekanan yang tidak terlalu tinggi (mendekati tekanan atmosfir). II. Fungsi Alat 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. Versi manometer sederhana kolom cairan adalah bentuk pipa U (lihat Gambar 4-4) yang diisi cairan setengahnya (biasanya berisi minyak, air atau air raksa) dimana pengukuran dilakukan pada satu sisi pipa, sementara tekanan (yang mungkin terjadi karena atmosfir) diterapkan pada tabung yang lainnya. Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkan tekanan yang diterapkan.

3 III. Prinsip Kerja Alat 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. IV. Tipe-tipe Manometer Ada tiga tipe utama manometer: 1. Manometer zat cair Manometer zat cair biasanya merupakan pipa kaca berbentuk U yang berisi raksa. Manometer jenis ini dibedakan menjadi manometer raksa yang terbuka dan manometer raksa yang tertutup.

4 a. Manometer raksa ujung terbuka Manometer raksa ujung terbuka digunakan untuk mengukur tekanan gas dalam ruang tertutup bila tekanannya sekitar 1 atmosfer. Pada pipa U berisi raksa, pada salah satu ujungnya dihubungkan dengan ruangan yang akan diukur tekanannya, sedangkan ujung yang lain berhubungan dengan udara luar (atmosfer). Sebelum digunakan, permukaan raksa pada kedua pipa U adalah sama tinggi. Setelah dihubungkan dengan ruang yang akan diukur tekanannya, maka permukaan raksa pada kedua pipa menjadi tidak sama tingginya. Jika tekanan gas dalam ruanagn tertutup lebih besar dari pada tekanan udara luar, maka akan mendorong raksa dalam pipa U. permukaan raksa pada pipa terbuka lebih tinggi daripada permukaan raksa pada pipa yang berhubungan dengan ruang tertutup. Misalkan selisih tinggi raksa adalah Δh, maka tekanan ruangan sebesar P = Bar + Δh. Jika tekanan dalam gas dalam ruangan tertutup lebih rendah daripada tekanan udara luar, maka permukaan raksa pada pipa terbuka akan lebih rendah daripada permukaan raksa pada pipa yang berhubungan dengan ruang tertutup. Misalkan selisih tinggi raksa adalah Δh, maka tekanan gas dalam ruang an sebesar P = Bar. Δh Keterangan : Bar : tekanan udara luar Δh : tekanan gas dalam ruang tertutup

5 b. Manometer raksa ujung tertutup Manometer ini pada prinsipnya sama dengan manometer ujung terbuka, tetapi digunakan untuk mengukur tekanan ruangan lebih dari 1 atmosfer. Sebelum digunakan, tinggi permukaan raksa sama dengan tekanan di dalam pipa tertutup 1 atmosfer. Jika selisih tinggi permukaan raksa pada kedua pipa adalah Δh cm, maka tekanan ruang tersebut sebesar : P₂ = (P₁+Δh) cmhg Keterangan : P₁ : tekanan udara mula-mula dalam pipa Dh : selisih tinggi permukaan raksa kedua pipa P₂ ; besarnya tekanan udara yang diukur 2. Manometer Logam (Bourdon) Manometer logam digunakan untuk mengukur tekanan gas yang sangat tinggi, misalnya tekanan gas dalam ketel uap, juga seperti uap dalam pembangkit listrik tenaga

6 uap. Di masyarakat, secara umum alat ini digunakan untuk memeriksa tekanan udara dalam ban oleh para penambal ban. Cara kerja manometer ini didasarkan pada plat logam yang bergerak naik turun bila ada perubahan tekanan. Gerak ujung plat logam diterusakan oleh jarum jam penunjuk skala. Beberapa manometer logam antara lain manometer Bourdon, manometer Shaffer Budenberg, dan manometer ban. 3. Manometer Mac Leod Manometer Mac Leod digunakan untuk mengukur tekanan udara yang lebih kecil dari 1 mmhg. Cara kerja manometer ini pada prinsipnya sama seperti manometer raksa ujung tertutup. Jika selisih tinggi raksa di pipa S dengan pipa E adalah Δh cmhg, maka tekanan yang terukur sebesar. P = 1 / x Δh cmhg

7 Soal dan Pembahasan: #1. Tangkai kiri manometer sederhana dihubungkan dengan pipa yang dialiri air, tangkai kanannya terbuka ke udara luar. Pusat pipa sama tingginya dengan permukaan air raksa dalam tangkai kanan. Tentukan tekanan dalam pipa jika perbedaan muka air raksa dalam kedua tangkai adalah10 cm, dalam: meter air Jawab : Diketahui: Gambar manometer seperti di atas h air = h Hg = 10 cm= 0,1 m γ air = 10 KN/m 3 γ Hg = 133,4 KN/m 3 γ minyak = 8 KN/m 3 Ditanya: h (m air) =...? Jawab : Tekanan dalam tangkai kiri = tekanan dalam tangkai kanan g air h A + g air h air = g Hg h Hg ( ) ( )

8 #2. Dalam sebuah manometer, cairan di A dan di B adalah air dan cairan manometer adalah minyak. S= 0,80; h 1 = 300 mm; h 2 = 200 mm; h 3 = 600 mm. (a) Tentukanlah p A p B, dalam pascal. (b) Jika p A = 50 kpa dan penunjukan barometer 730 mmhg, berapakah tekanan di A dalam meter air mutlak Jawab: (a) h A (mh 2 O) h 1 S H2O h 2 S min + h 3 S H2O = h B (mh 2 O) h A 0,3(1) 0,2(0,8) + 0,6(1) = h B h A h B = -0,14 mh 2 O p A p B = γ(h A h B ) = (9806 N/m 3 )(-0,14m) = Pa (b) h B (mh 2 O abs) = h B (mh 2 O rel.) + (0,73 m) (13,6) = 5, ,928 = 15,O287 mh 2 O abs Dari (a) h Aabs = h Babs 0,14 = 15,027 0,14 m = 14,89 mh 2 O abs

9 Referensi: Streeter, Victor L dan E. Benjamin Wylie. Mekanika Fluida Edisi Delapan Jilid I. Penerbit Erlangga