Alat Ukur Tekanan dan TemperaturAlat ukur digunakan untuk mengetahui suatu besaran atau suatu variabel. Instrumen adalah alat ukur yang mempunyai sifat komplek, minimal terdiri dari :a. Sensor untuk menangkap perubahan dari objek yang diukur.b. Signal Conditioning untuk merubah nilai kekuatan sinyal yang ditangkap.c. Data Presentation untuk menunjukan besaran nilai pengukuran yang diperoleh.Dalam tulisan ini akan dibahas mengenai alat ukur tekanan dan alat ukur temperatur.

A. Alat Ukur TekananAlat ukur tekanan alat yang digunakan untuk mengetahui kondisi/tekanan suatu objek ukur. Beberapa metode pengukuran tekanan: Manometer U-tube ManometerWell Type ManometerBarometer DWT Elastic Pressure TransducerBourdon TubeDiaphragm Pressure GageBellows Electrical

1. Manometera. U-tube Manometer

b. Well Type ManometerBanyak digunakan karena pengukurannya lebih mudah: pembacaan hanyapada salah satu leher tube.

c. BarometerAlat ukur tekanan absolute dengan rentang tekanan dari zero absolutesampai atmospheric pressure.Biasanya dinyatakan dalam mm Hg.

2. Piston Gauge atau sering disebut dengan Dead Weight Tester (DWT)

3. Elastic Pressure Transducera. Bourdon TubeTerdiri 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.

Keuntungan dan kekurangan Bersifat portabel Pengukuran terbatas pada tekanan statis Ketelitian cukup tinggi Terjadi histerisis Terpengaruh shock dan vibrasi

b. Diaphragm Pressure GageAlat ini menggunakan deformasi elastis dari suatu diafragma (membran) untuk mengukur perbedaan tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan referensi.Digunakan secara luas untuk tekanan gauge; dan dapat mendeteksi tekananrendah: 0 4 mm.

Keuntungan dan kekuranganRespon lebih cepatAkurasi tinggi (sampai 0,5 % FS)Linieritas baik jika perubahan tekanan tidak lebih besar dari pada ketebalan diafragma.Relatif mahal

c. BellowsPrinsip operasi didasarkan pada perubahan volume dari element bellows sehingga diperoleh hubungan yang linear antara tekanan dan simpangan. Digunakan untuk mengukur tenakan absolut (tekanan rendah) Range: tekanan rendah sampai 155.1 mmHg (3 psi) ; atau sampai 40 mmHg, jika bellows dibuat cukup besar.

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.

B. Alat Ukur TemperaturRentang skala suhu

Beberapa Metode Pengukuran Suhu1. Expansion Thermometer 3.Electrical Temperature InstrumentExpansion of solid Resistance thermometerExpansion of liquid ThermocoupleExpansion of gas Thermistor2. Filled-System Thermometer 4. PyrometerLiquid-filled thermometerRadiation pyrometerVapor-pressure thermometer Optical pyrometerMercury-filled thermometer

1. Expansion Thermometera. Bimetallic Thermometer Tersedia: 103 s.d. 1004 oFatau 75 s.d. 540 oCEkspansi elemen bimetallic (dua strip logam). Masing-masing strip logam mempunyai koefisien ekspansi termal berbeda. Ketika strip dipanaskan, seiring dengan naiknya suhu, keduanya berekspansi dengan panjang berbeda. Jarak ekspansi proporsional terhadap pangkat dari panjang strip dan berbanding terbalik dengan tebal strip (logam). Pergerakan bimetallic digunakan menggerakkan pointer sehingga melintasi skala kalibrasi suhu.

Thermometer with spiral bimetallic elementThermometer with helical bimetallic element

b. Liquid in Glass ThermometerSalah satu alat ukur suhu yang palin sederhana, dan digunakan di laboratoriudan industri.Range: 18.4 s.d. 608 oF atau 120 s.d. 320 oF Alkohol : untuk suhu sangat rendah Merkuri : untuk suhu tinggi (merkuri membeku pada suhu 39 oC) Mudah pecah dan tidak mudah beradaptasi dengan perubahan suhu, sehingga penggunaannya di industri terbatas.Tidak digunakan, jika suhu berfluktuasi akan diukur dengan akurasi tinggi. Termometer gelas berisi air raksa yang digunakan di industri: tangki terbuka berisi cairan, kettle, steam line,dan aliran fluida dalam pipa.c. Filled-system ThermometerJika bulb dipanaskan atau didinginkan, maka fluida didalamnya mengembang atau berkontraksi, sehingga bourdon tube bergerak. Perpindahan bourdon tube menggerakan pointer untuk membaca suhu. Cairan pengisi bulb: mercury, ethyl alcohol, xylene, toluene. Koefisien ekspasi xylene adalah 6 kali mercury. Liquid-filled ThermometerCairan pengisi bulb: mercury, ethyl alcohol, xylene, toluene.Koefisian ekspasi xylene adalah 6 kali koef ekspansi mercury, jadi memungkinkan perancangan bulb kecil.Kadang-kadang, air digunakan sebagai pengisi bulbKriteria yang harus dipenuhi:1. Tekanan sistem (di dalam bulb) harus lebih besar daripada tekanan uap cairan pengisi, untuk mencegah penguapan.2. Cairan pengisi tidak boleh membeku supaya tidak mengganggu kalibrasi/pembacaan suhu. Vapor-pressure ThermometerBulb sebagian berisi cairan, kapiler dan bourdon berisi gas. Cairan mendidih dan menghasilkan gas/uap yang mengisi kapiler dan bourdon. Cairan terus mendidih sampai mencapai tekanan uapnya. Di titik P vap cairan berhenti mendidih, kecuali jika suhu naik. Saat suhu turun, sebagian uap mengembun, dan tekanan turun. Karena perubahan tekanan ini, bourdon menggerakkan pointer yang dapat mengindikasikan suhu.

Rentang suhu cairan yang digunakan dalam vapor-pressure thermometer

d. Resistance Thermometer DetectorKarena tahanan logam tertentu 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.

Karakteristik beberapa RTD

e. ThermocouplePrinsip 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. Hal ini pertama kali diteliti oleh Seeback (1821) sehingga dikenal dengan Seeback Effect. Penerapan thermocouple

EMF chart for various thermocouples with free end at 0 oC

f. Radiation PyrometerPyrometry adalah salah satuteknik pengukuran suhu tanpa kontak fisik, tetapi suhu fluida dideteksi dengan mengukur radiasi elektromagnetik. Dalam pyrometer radiasi, sebuah bodi hitam digunakan untuk menyerap panas. Lensa digunakan untuk menyatukan (focus) energi radiasi dari bodi. Radiasienergi diterima oleh detector (thermocouple, thermophile), dan diteruskan ke recorder, sehingga suhu fluida dapat dibaca. Pryrometer dapat mengukur suhu tinggi (>1400 oC).

g. Optical Pyrometer