Pengenalan Alat alat instrumen di dunia industri Disusun oleh:rizal Agustian T NPM:3335101322
Makna kata instrumen sendiri adalah alat-alat dan piranti (device) yang dipakai untuk pengukuran dan pengendalian dalam suatu sistem yang lebih besar dan lebih kompleks. Sedangkan instrumentasi industri adalah suatu teknik penggunaan Instrument/peralatan (yg dimaksud di sini ialah peralatan yg dipergunakan di suatu industri) untuk mengontrol sifat-sifat fisika dan sifat-sifat kimia dari suatu material untuk mendapatkan nilai tambah dari material tersebut.
Tujuan dasar instrumentasi proses adalah untuk mendapatkan informasi penting dalam suatu skema proses instrumentasi dalam dunia industry yang mana informasi tersebut meliputi (Pressure,temperature,flow,volume(level),resistan cy dll)
Komponen dalam instrumentasi meliputi: measuring:mengukur nilai variable proses indicating:menunjukan nilai variable proses recording:mencatat nilai variabel proses
1.Pengukuran suhu 2.Pengukuran tekanan 3.Pengukuran volume/level 4.Pengukuran laju alir
PENGUKURAN LAJU ALIR Pengukur aliran air adalah alat yang digunakan untuk mengukur linier, non linier, laju alir volum atau masa dari cairan atau gas. Bagian ini secara spesifik menerangkan tentang pengukur aliran air. Pemilihan metode atau jeis pengukur aliran air tergantung pada kondisi tempat dan kebutuhan pengukuran yang akurat. Aliran dapat diklasifikasikan (digolongkan) dalam banyak jenis seperti: turbulen, laminar, nyata, ideal, mampu balik, tak mampu balik, seragam, tak seragam, rotasional, tak rotasional. Aliran fluida melalui instalasi (pipa) terdapat dua jenis aliran yaitu : 1. Aliran laminer 2. Aliran turbulensi.
Cairan dengan rapat massa yang akan lebih mudah mengalir dalam keadaan laminer. Dalam aliran fluida perlu ditentukan besarannya, atau arah vektor kecepatan aliran pada suatu titik ke titik yang lain. Agar memperoleh penjelasan tentang medan fluida, kondisi rata-rata pada daerah atau volume yang kecil dapat ditentukan dengan instrument yang sesuai Pada prinsipnya besar aliran fluida dapat diukur melalui : 1. Kecepatan (velocity) 2. Berat (massanya) 3. Luas bidang yang dilaluinya 4. Volumenya
Alat-alat ukur instrument yang dipergunakan untuk mengukur dan menunjukkan besaran suatu fluida disebut dengan alat ukur fluida. Alat ukur aliran fluida dari dua bagian pokok yaitu : 1. Alat Ukur Primer Yang dimaksud alat ukur primer adalah bagian alat ukur yang berfungsi sebagai alat perasa (sensor). 2. Alat Ukur Sekunder Sedangkan alat ukur sekunder adalah bagian yang mengubah dan menunjukkan besaran aliran yang dirasakan alat perasa supaya dapat dibaca.
Alat ukur aliran fluida yang umum digunakan dibagi tiga jenis yaitu : 1.venturimeter 2.pitot tube 3.orificemeter (orifice plate)
Venturi Meter ini merupakan alat primer dari pengukuran aliran yang berfungsi untuk mendapatkan beda tekanan. Sedangkan alat untuk menunjukan besaran aliran fluida yang diukur atau alat sekundernya adalah manometer pipa U. Venturi Meter memiliki kerugian karena harganya mahal, memerlukan ruangan yang besar dan rasio diameter throatnya dengan diameter pipa tidak dapat diubah.
Alat ukur venturi (venturimeter) dipasang dalam suatu pipa aliran untuk mengukur laju aliran suatu zat cair. Suatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas penampang A1 pada daerah (1). Pada daerah (2), luas penampang mengecil menjadi A2. Suatu tabung manometer (pipa U) berisi zat cair lain (raksa) dengan massa jenis ρ' dipasang pada pipa.
Tabung Pitot Tabung pitot digunakan untuk mengukur laju aliran gas pada suatu pipa. Tabung pitot digunakan untuk mengukur kecepatan fluida di suatu titik pada fluida itu. Pitot tube atau tabung pitot ialah pipa terbuka kecil dimana permukaannya bersentuhan langsung dengan aliran. Pada tabung pitot ini terdiri dari 2 pipa, yaitu : a. Static tube (untuk mengukur tekanan statis) Pipa ini membuka secara tegak lurus sampai ke aliran sehingga dapat diketahui tekanan statisnya. Tekanan statis (fluida diam) ditinjau ketika fluida yang sedang diam atau berada dalam keadaan setimbang.
b. Dinamic tube (untuk mengukur tekanan dinamis) Tekanan dinamis atau fluida ideal merupakan fluida yang mengalir (bergerak). Ciri umum dari fluida idel. Cara Kerja Tabung Pitot Pada prinsip kerjanya tabung pitot ini merubah Energi kinetik dikonversikan menjadi static pressure head dan biasanya digunakan untuk mengukur aliran fluida yang lambat. Misalnya udara, mengalir melalui tabung A dengan kecepatan v. Kelajuan udara v di dalam pipa dapat ditentukan dengan persamaan :
ORIFICE Orifice Plate adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk mengukur laju aliran fluida. Menggunakan prinsip yang sama sebagai Venturi nozzle, yaitu prinsip Bernoulli yang menyatakan bahwa ada hubungan antara tekanan fluida dan kecepatan fluida. Orifice Plate(Sebuah plat lubang) adalah pelat tipis dengan lubang di tengah. Hal ini biasanya ditempatkan dalam pipa aliran fluida di mana. Ketika cairan mencapai pelat orifice, dengan lubang di tengah
Persamaan :
Secara kualitatif, kita dapat mengetahui bahwa suhu adalah sensasi dingin atau hangatnya sebuah benda yang dirasakan ketika menyentuhnya. Secara kuantitatif, kita dapat mengetahuinya dengan menggunakan termometer. Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur),ataupun perubahan suhu.
Bulb thermometer Termometer bulb (air raksa atau alkohol) dengan ciri kasnya sebagai berikut: a.menggunakan gelembung besar (bulb) pada ujung bawah tempat menampung cairan, dan tabung sempit (lubang kapiler) untuk menekankan perubahan volume atau tempat pemuaian cairan. b.berdasar pada prinsip suatu cairan, volumenya berubah sesuai temperatur. Cairan yang diisikan terkadang alkohol yang berwarna tetapi juga bisa cairan metalik yang disebut merkuri, keduanya memuai bila dipanaskan dan menyusut bila didinginkan c.ada nomor disepanjang tube gelas yang menjadi tanda besaran temperatur
d.termometer bulb tidak memerlukan alat bantu, relatif murah, tidak mudah terkontaminasi bahan kimia sehingga cocok untuk laboratorium kimia, konduktivitas panas rendah. Akan tetapi termometer bulb mudah pecah e.dalam penggunaannya, bulb harus dilindungi terhadap benturan dan menghindari pengukuran yang melebihi skala termometer. Sumber kesalahan termometer bulb: 1.time constant effect, waktu yang diperlukan konduksi panas dari luar ke tengah batang kapiler 2.thermal capacity effect, apabila massa yang diukur relatif kecil, akan banyak panas yang diserap oleh termometer dan mengurangi suhu sebenarnya 3.cairan (alkohol, merkuri) yang terputus 4.kesalahan pembacaan
Thermocouple adalah dua logam yang didekatkan yang apabila terpapar oleh kalor dengan suhu tertentu akan menghasilkan beda potensial. Termokopel Suhu didefinisikan sebagai jumlah dari energi panas dari sebuah objek atau sistem
Prinsip kerja thermocouple tergantung dari pengaruh thermoelectric.jika salah satu junction dipanaskan, arus mengalir dalam circuit dan dideteksi oleh galvanometer. Jumlah arus yang dihasilkan tergantung dari perbedaan suhu antara dua junction dan karakteristiknya
Karena tahanan logam tertentu akan berubah dengan berubahnya suhu, sifat ini digunakan untuk mengukur suhu.jika T maka R (vice versa).elemen tahanan biasanya panjang (dibentuk spiral), diselubungi dengan porselin untuk mencegah hubungan singkat antara wire dan metal sheath. Jenis-jenis logam: platinum, copper,dan nickel
Tekanan terjadi karena adanya gaya yang bekerja terhadap suatu bidang luasan.karena itu tekanan dinyatakan sebagai Gaya yang bekerja pada satuan luas. Dengan demikian satuan yang umum digunakan adalah kg/cm2, psi, bar dll. Tekanan yang biasa diukur pada umumnya masuk salah satu dari 4 jenis tekanan, yaitu : a) Tekanan Absolut ( Absolute Pressure ). Yaitu harga tekanan yang sebenarnya, dihitung relatif terhadap tekanan nol mutlak. b) Tekanan Gauge ( Gauge Pressure ). atau dikenal pula sebagai tekanan relatif, adalah tekanan yang diukur relatif terhadap tekanan atmosfer. jadi tekanan relatif adalah selisih antara tekanan absolut dengan tekanan atmosfer. c) Vacum atau tekanan hampa adalah dalam hal tekanan adalah lebih rendah dari tekanan atmosfer. d) Tekanan Deferensial (Differential Pressure ). adalah suatu tekanan yang diukur terhadap tekanan yang lain ( beda tekanan ).
Pengukuran tekanan dapat dibedakan atas sifat dari tekanan, yaitu : a)tekanan Statik, jika tekanan tidak berubah ( relatif ) pada sepanjang waktu pengamatan. b) Tekanan Dinamik, jika tekanan berubah dengan cepat ( berfluktuasi ) sepanjang waktu pengamatan, Pada kasus tekanan dinamik, pengukuran tekanan membutuhkan transducer tekanan dengan respons yang cepat.
Zat Cair Tabung U.adalah contoh sederhana pengukuran tekana n yang menggunakan kolom zat cair. Prinsip yang terjadi pada tabung U adalah bahwa tekanan pada manometer U, beda tekanan pada kedua kaki pipa (P1 P2). P1 P2 = Pada rumus diatas, P1 adalah tekanan yang diberikan oleh fluida yang bersankutan setinggi h, besar dari tekanan tersebut adalah : P1 =
Untuk mengukur tekanan yang lebih dari satu atmosfir maka manometer akan membutuhkan pipa yang sangat panjang sehingga akan kurang praktis, oleh sebab itu manometer jarang digunakan untuk mengukur tekanan yang tinggi pada system teknik pendingin. Sebagai penggantinya digunakan alat ukur bourdon tube. Gerakan mekanik daripada alat ukur bourdon tube ini adalah seperti di ilustrasikan pada gambar di bwah ini
Bourdon tube ini terbuat daripada pipa baja yang terbentuk kurva elips. Pipa ini akan melurus apabila tekanan fluida didalam pipa naik dan akan melengkung kembali apabila tekanan dalam pipa turun. Perubahan lengkungan daripada pipa ini ditransmisikan pada sebuah pointer dengan system roda gigi. Besar dan arah gerakan pointer tergantung pada besar dan arah lengkungan pipa
BELLOWS Bellows adalah elemen pengukur tekanan yang mampu ber-defleksi (mengembang). Bellows akurat untuk digunakan mengukur tekanan gage (Pgage) dengan range antara absolute zero sampai 350 kpa. Terdiri atas sebuah tubing metal yang bisa mengembang searah mengikuti panjangnya. Bellows dengan diameter yang lebar bisa membaca low pressure lebih baik daripada bourdon tube.
Jenis-jenis alat pengukuran level 1. Sight Glass 2. Float-Type level indicator 3.Hydrostatic pressure type
Disebut juga gauge glass, digunakan untuk pengukuran level cairan dalam tangki secara kontinyu. Ketika level cairan dalam tangki bergerak naik atau turun, level cairan dalam sight glass juga bergerak naik dan turun, sehingga leverl dapat dibaca pada skala
Float-type Pergerakan float di transmisikan melalui stainless steel atau phoshor bronze flexible cable ke pointer dan pointer menunjukan ketinggian cairan dalam tangki.