IKATAN MAHASISWA SIPILFAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL

KELOMPOK 24

BAB IKALIBRASI TEKANAN BEBAN MATI1.1 TUJUAN PERCOBAAN Tujuan dari percobaan kalibrasi tekanan beban mati adalah untuk mengkalibrasikan pengukuran tipe bourdon dengan menggunakan kalibrator sebagai alat pengukur tekanan beban mati.1.2. PENGATURAN ALAT

Sumber : Modul Mekanika fluida, 2011, hal :11Gambar 1.1 Alat percobaan Kalibrasi Tekanan Beban Mati Terdiri dari piston (4), tabung (2), dan pemberat yang dibebankan secara bertahap pada piston sedemikian rupa sehingga dapat dilakukan beberapa perhitungan tekanan dalam tabung untuk masing-masing tahapan beban yang diberikan.Tabung diletakkan di atas kaki penyangga (7) yang dapat diatur tinggi rendahnya dengan bantuan penyipat datar (1). Alat pengukur yang akan diuji dihubungkan dengan tabung melalui pipa penyambung (6) dan air yang keluar dari sela-sela piston dan tabung dialirkan melalui selang pembuangan yang dihubungkan dengan tabung melalui pipa penyambung.

1.3. DASAR TEORI1.3.1 PENGERTIAN KALIBRASI Kalibrasi merupakan proses verifikasi bahwa suatu akurasi alat ukur sesuai dengan rancangannya. Kalibrasi biasa dilakukan dengan membandingkan suatu standar yang terhubung dengan standar nasional maupun internasional dan bahan-bahan acuan tersertifikasi.Menurut ISO/IEC Guide 17025:2005 dan Vocabulary of International Metrology (VIM) adalah serangkaian kegiatan yang membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrumen ukur atau sistem pengukuran, atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur, dengan nilai-nilai yang sudah diketahui yang berkaitan dari besaran yang diukur dalam kondisi tertentu.Dengan kata lain:Kalibrasi adalah kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional nilai penunjukkanalat ukurdan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadapstandarukur yang mampu telusur (traceable) kestandar nasionalmaupuninternasionaluntuk satuan ukuran dan/atau internasional dan bahan-bahan acuan tersertifikasi.Manfaat kalibrasi :

Menjaga kondisi instrumen ukur dan bahan ukur agar tetap sesuai dengan spesefikasinya

Untuk mendukung sistem mutu yang diterapkan di berbagai industri pada peralatan laboratorium dan produksi yang dimiliki.

Bisa mengetahui perbedaan (penyimpangan) antara harga benar dengan harga yang ditunjukkan oleh alat ukur.Kalibrasi diperlukan untuk: Perangkat baru

Suatu perangkat setiap waktu tertentu

Suatu perangkat setiap waktu penggunaan tertentu (jam operasi)

Ketika suatu perangkat mengalami tumbukan atau getaran yang berpotensi mengubah kalibrasi

Ketika hasil pengamatan dipertanyakan

Kalibrasi, pada umumnya, merupakan proses untuk menyesuaikan keluaran atau indikasi dari suatu perangkat pengukuran agar sesuai dengan besaran dari standar yang digunakan dalam akurasi tertentu. Contohnya,termometerdapat dikalibrasisehingga kesalahan indikasi atau koreksi dapat ditentukan dan disesuaikan (melaluikonstanta kalibrasi), sehingga termometer tersebut menunjukantemperaturyang sebenarnya dalamcelciuspada titik-titik tertentu diskala.

Di beberapa negara, termasukIndonesia, memiliki lembaga metrologi nasional (National metrology institute). Di Indonesia terdapat Pusat Penelitian Kalibrasi Instrumentasi dan Metrologi (Puslit KIM LIPI) yang memiliki standar pengukuran tertinggi (dalam SI dan satuan-satuan turunannya) yang akan digunakan sebagai acuan bagi perangkat yang dikalibrasi. Puslit KIM LIPI juga mendukung infrastuktur metrologi di suatu negara (dan, seringkali, negara lain) dengan membangun rantai pengukuran dari standar tingkat tinggi/internasional dengan perangkat yang digunakan.

Hasil kalibrasi harus disertai pernyataan "traceable uncertainity" untuk menentukan tingkat kepercayaan yang di evaluasi dengan seksama dengan analisis ketidakpastian.1.3.2 MACAM-MACAM KALIBRASI

Ada beberapa macam kalibrasi berdasarkan metode, ruang lingkup kerja dan juga standar yang ada di Indonesia :1. Berdasarkan metode

Kurva kalibrasi

Sejumlah larutan baku dengan variasi konsentrasi disiapkan, kemudian diukur menggunakan instrument dan respon instrument dicatat

Adisi standard

Metode yang digunakan untuk analit dalam matriks yang kompleks, yang mengakibatkan terjadinya interfrensi dalam respon instrument, sering disebut juga metode spiking

Standard Internal

Umumnya digunakan dalam GC dan HPLC

Suatu senyawa reference/pembanding ( standar interal ) dengan volume / massa yang konstan ditambahkan ke dalam larutan standard dan sampel.2. Berdasarkan ruang lingkup kerja

Kalibrasi internal

Yaitu sistem menjamin peralatan ukur uji yang digunakan dikalibrasikan secara teratur terhadap standar acuan atau dilakukan sendiri

Kalibrasi eksternal

Yaitu kalibrasi yang dilakukan oleh institusi lain yang berwenang.

3. Standar Kalibrasi di Indonesia

- Kalibrasi teknis ( untuk proses Produksi )

Kalibrasi peralatan alat ukur yang tidak langsung berhubungan dengan dunia perdagangan. Dilakukan oleh LABORATORIUM kalibrasi terakreditasi KAN ( diakui secara Nasional ).

- Kalibrasi Legal ( untuk keperluan Umum )

Kalibrasi peralatan alat ukur untuk keperluan perdagangan dilakukan oleh Direktorat Metrologi Depdag.1.3.3 ALAT UKUR TEKANAN

Adapun alat pengukur tekanan adalah sebagai berikut :

1. Manometer

Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi untuk mengukurperbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Jenis manometer tertua adalah manometerkolom 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 Jenismanometer:1. Manometer Tabung-U (U-tube manometer)2. Manometer jenis bejana (well-type manometer)

3. Manometer miring ( inclined manometer)

2. Bourdon tube

Tabung Bourdon merupakan alat ukur yang banyak digunakan karena mempunyai daerah pengukuran cukup besar (0 sampai 700 atmosfir) dan harganya cukup murah. Tabung Bourdon terbuat dari paduan logam yang dipasangmelengkung membentuk huruf C. Tabung yang berpenampang tipis tersebut oleh pengaruh tekanan akan mengembang dan bergerak ke arah luar. Untuk tekanan sampai 600 psi bahan tabung terbuat dari perunggu (bronze),tekanan sampai dengan 10.000 psi terbuat dari paduan berilyum-tembaga sedangkan untuk pengukuran tekanan 10.000 psi atau lebih digunakan baja tak berkarat (stainlesssteel) maupun paduannya.3. Bellows GageSebuah bellow merupakan unsur diperluas dan terdiri dari serangkaian lipatan yang memungkinkan ekspansi. Salah satu ujung Bellows adalah tetap dan bergerak lainnya dalam menanggapi diterapkan tekanan. Sebuah pegas digunakan untuk melawan gaya diterapkan dan hubungan yang menghubungkan akhir bellow ke sebuah penunjuk untuk indikasi. Bellow tipe sensor juga tersedia yang memiliki tekanan penginderaan di bagian luar dan atmosfer kondisi dalam. musim semi ini ditambahkan ke bellow untuk pengukuran yang lebih akurat. Yang elastis aksi bellow sendiri tidak cukup untuk secara tepat mengukur kekuatan tekanan diterapkan. Jenis pengukuran tekanan terutama digunakan untuk kontrol ON / OFF menyediakan membersihkan kontak untuk membuka dan menutup sirkuit listrik. Bentuk penginderaan menanggapi perubahan tekanan pneumatik atau hidrolik.4. Pressure transducerAlat untuk mengukur dan mengendalikan tekanan, seperti tekanan cairan atau gas. Untuk mengubah tekanan menjadi perubahan posisi diperlukan sebuah kantong atau diafragma. Cara kerja transducer yaitu Perubahan tekanan pada kantong menyebabkan perubahan posisi inti kumparan sehingga mengakibatkan perubahan induksi magnetik pada kumparan. Kumparan yang digunakan adalah kumparan CT ( Center Tap ), dengan demikian apabila inti mengalami pergeseran maka induktansi pada salah satu kumparan bertambah sementara induktansi pada kumparan lainnya berkurang. Sinyal converter mengubah induktansi magnetik yang timbul pada kumparan menjadi tegangan yang sebanding.Fungsi dari transducer ini adalah untuk mengukur tinggi suatu cairan. Piranti tersebut digunakan untuk mengukur baik tekanan dengan statis ataupun perbedaan tekanan.1.3.4 PRINSIP KERJA BOURDON

Perubahan tekanan pada kantung menyebabkan perubahan posisi inti kumparan sehinggamengakibatkan perubahan induksi magnetik pada kumparan. Kumparan yang digunakanadalah kumparan CT (center tap), dengan demikian apabila inti mengalami pergeseran makainduktansi pada salah satu kumparan bertambah sementara induktansi pada kumparan yanglain berkurang.Kemudian pengubah sinyal berfungsi untuk mengubah induktansi magnetikyang timbul pada kumparan menjadi tegangan yang sebanding.Misalnya meter gauge menunjukkan skala 0 psi. ini bukan berarti dalam bejana yang diukur dalam kondisi vakum atau tidak ada gas. Secara absolut di dalam bejana yang diukurnya masih ada gas tetapi tekanannya sama dengan tekanan atmosfir 1 bar. Tekanan tersebut disebut dengan tekanan absolut.

Secara mekanis cara kerja alat ukur tekanan tipe bourdon adalah sebagai berikut : ketika tekanan dikenakan pada tabung, tabung akan menegang dengan gerakan yang bebas. Untuk tekanan rendah, gerakan tabung dikonversi ke dalam gerakan circular dengan kuadran mekanik dan roda gigi pinion. Jika keluaran sinyal elektrik diperlukan untuk pengindikasian, pointernya cenderung untuk menunjukkan tekanan yang besar. Penyumbatan ini dapat menjadikan kesalahan penunjukkan khususnya terkait pada nilai sebenarnya yang diukur dan juga akhirnya menyebabkan kerusakan pada alat pengukur tekanan. Untuk menghindari ini, tonjolan penghambat (snubber) disediakan untuk mengurangi respon dari sensor tekanan.1.3.5 RUMUS-RUMUS YANG BERSANGKUTAN

Rumus tekanan pada zat cair sangat erat kaitannya dengan percobaan ini. Dimana tekanan adalah jumlah gaya tiap satuan luasnya.

.(1.1)Dengan,

P = Tekanan (kgf/m2, N/m2)

F = Gaya (kgf, N)

A = Luas Penampang (m2)

Selain rumus tersebut berlaku juga rumus beda tekanan dimana percobaan tekanan dapat dicari dengan melakukan pengurangan tekanan (P) dengan tekanan udara luar (Po)

P = P Po (1.2)

Beda tekanan (PPo) adalah tekanan yang menyebabkan adanya gaya yang bekerja pada tiap elemen permukaan dengan arah tegak lurus pada permukaan zat cair. Terdapat resultan gaya yang bekerja dimana resultan gaya dilambangkan dengan Fr, merupakan perkalian beda tekanan dengan luas penampang zat cair.

Fr = P A.(1.3)

Fr = (P Po) r2..(1.4)

Selain, itu rumus untuk mencari tekanan dalam tabung (P) percobaan adalah

x g x 1Pa.(1.5)1.4 PROSEDUR PERCOBAAN

Adapun prosedur percobaan kalibrasi tekanan beban mati adalah sebagai berikut :

1. Tempatkan alat pengukur tekanan diatas meja hidrolika dan hubungkan pipa masuk dengan isolasi penutup pada lubanga alat pengukur. Agar meja hidrolika tidak menjadi basah, maka selang pembuangan dipasangkan pada pembuatan kalibrator dan kemudian dialirkan ke saluran. Letakkan alat diatur tegak dengan bantuan penyipat datarnya.

2. Angkat pistonnya dan timbang dengan teliti beratnya, demikian juga halnya dengan beban pemberat. Tutup katup pengatur dari meja hidrolika. Buka kedua penutup dan hidupkan pompa. Buka katup pengatur aliran dan alirkan air ke dalam tabung bila sudah penuh tutup kembali katupnya dan matikan pompa.

3. Pasang isolasi penutup kemudian masukkan piston sambil diputar untuk mengurangi efek hambatan geser dan catat pembacaan tekanan pada alat pengukur.

4. Lakukan berulang kali untuk berbagai beban mati pada piston

5. Pada saat piston mencapai dasar tabung maka akan terjadi sedikit kehilangan air dalam tabunga yang keluar dari sela-sela piston. Karenanya perlu selalu ditambahkan air dengan cara sebagaimana telah diuraikan sebelumnya.

1.5 HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN

Tabel 1.1 hasil percobaan

Berat Piston + Berat Beban (Kg)Luas Piston (m2)Tekanan Dalam Tabung (KN/m2)Bacaan Tekanan Pada Alat Simpangan Mutlak Pada AlatSimpangan (%)

0.50.00024615619.9262.141.477.40

10.00024615639.8533.841.453.65

1.50.00024615659.7795.544.387.33

20.00024615679.7057.841.311.64

2.50.00024615699.6329.841.231.24

30.000246156119.55811.049.167.66

3.50.000246156139.48412.2417.0812.25

40.000246156159.41114.0419.0111.93

4.50.000246156179.33716.2416.949.44

Keterangan :1. Berat piston : 0,5 kg

2. Diameter piston : 1,77cm = 1,77x10-2 m

3. Bacaan tekanan pada alat + (1 Pa = 10-3 KN/m2)

4. Tekanan dalam tabung = x g x 1Pa

5. Luas piston = x x D2 = x 3,14 x (1,77x10-2)2 = 2,459 x10-4 m2Tekanan dalam tabung

KN/m2

KN/m2

KN/m2

KN/m2

KN/m2

KN/m2

KN/m2

KN/m2

KN/m2Simpangan mutlak pada alat

Simpangan (%)

Grafik hubungan antara simpangan mutlak, tekanan pada alat dan simpangan (%)

1.6 SUMBER KESALAHANAdapun sumber kesalahan yang ditemui dari percobaan kalibrasi tekanan beban mati ini adalah :

1. Masih adanya geleumbung udara pada selang dan kurang penuhnya air dalam tabung.

2. Kurang teliti pada saat pembacaan hasil tekanan pada alat

3. Kurang teliti dalam perhitungan, pembulatan maupun pada saat konsentrasi data hasil percobaan.

4. Pada saat memasukkan piston tidak bersamaan dengan menutup pipa

5. Posisi kurang tepat pada saat memasukkan piston ke dalam tabung

1.7 APLIKASI

Adapun aplikasi yang dapat dilakukan dari percobaan kalibrasi tekanan beban mati ini adalah :1. Bendungan

2. Pompa hidrolik

3. Pompa manometer

4. Perairan

5. Irigasi

1.8 KESIMPULAN

1. Adapun kesimpulan yang diperoleh dari percobaan kalibrasi tekanan beban mati adalah :

2. Semakin berat piston maka tekanan yang dihasilkan di dalam tabung akan semakin besar

3. Persentase simpangan merupakan perbangingan antara simpangan mutlak dengan tekanan dalam tabung dikalikan 100%.

4. Semakin besar tekanan maka semakin kecil simpangan mutlak

5. Nilai berat piston berbanding luru dengan besar tekanan dalam tabung

6. Tekanan dalam tabung merupakan tekanan yang dihasilkan dalam suatu bagian yang dihitung dengan rumus P = F / ACivil Engineering of Sriwijaya University

_1485739936.unknown

_1485740469.unknown

_1485740986.unknown

_1485752789.unknown

_1485752888.unknown

_1485753048.unknown

_1485753057.unknown

_1485752943.unknown

_1485752835.unknown

_1485752762.unknown

_1485752774.unknown

_1485741357.unknown

_1485740795.unknown

_1485740840.unknown

_1485740869.unknown

_1485740805.unknown

_1485740637.unknown

_1485740744.unknown

_1485740514.unknown

_1485740050.unknown

_1485740248.unknown

_1485740453.unknown

_1485740078.unknown

_1485739991.unknown

_1485740021.unknown

_1485739965.unknown

_1485704051.unknown

_1485739789.unknown

_1485739817.unknown

_1485739722.unknown

_1485663930.unknown

_1485703942.unknown

_1485663723.unknown