Kalibrasi Tekanan Beban Mati

IKATAN MAHASISWA SIPILFAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL

KELOMPOK 18

BAB I

KALIBRASI TEKANAN BEBAN MATI

1.1. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan kalibrasi tekanan beban mati adalah untuk

mengkalibrasikan pengukuran tipe Bourdon dengan menggunakan kalibrator

sebagai alat pengukur tekanan benda mati.

1.2. Pengaturan Alat

CivilEngineeringofSriwijayaUniversity

(sumber : Modul Mekanika Fluida)Gambar 1.1. Alat Percobaan Kalibrasi Tekanan Beban Mati


KELOMPOK 18

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 melaui pipa penyambung (6) dan air yang keluar dari sela-sela piston

dan tabung dialirkan melalui selang pembuangan yang dihubungkan dengan tabung

melalui pipa penyambung.



KELOMPOK 18

1.3. Dasar Teori

1.3.1. Pengertian Kalibrasi

Pengertian kalibrasi 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

penunjukkan alat ukur dan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadap standar

ukur yang mampu telusur (traceable) ke standar nasional untuk satuan ukuran

dan/atau internasional.

Sedangkan menurut Dewan Standarisasi Nasional (DNS/1990)

mendefinisikan bahwa kalibrasi adalah kegiatan untuk menentukan kebenaran

konvensional penunjukan instrumen ukur dan bahan ukur dengan cara

membandingkannya terhadap standart ukurannya yang ditelusuri (traceable) ke

standart Nasional atau Internasional. Definisi lain kalibrasi adalah kegiatan penerapan

untuk menentukan kebenaran nilai penunjukan alat ukur dan data bahan ukur,

(definisi : Permenkes No. 363 Tahun 1998).

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, termometer dapat

dikalibrasi sehingga kesalahan indikasi atau koreksi dapat ditentukan dan disesuaikan

(melalui konstanta kalibrasi), sehingga termometer tersebut me-

nunjukan temperatur yang sebenarnya dalam celcius pada titik-titik tertentu di skala.

Di beberapa negara, termasuk Indonesia terdapat direktori metrologi yang

memiliki standar pengukuran (dalam SI dan satuan satuan turunannya) yang akan

digunakan sebagai acuan perangkat yang dikalibrasi direktorat metrologi juga



KELOMPOK 18

mendukung infrastruktur metrologi di suaru negara dengan membangun rantai

pengukuran dari standar tingkat tinggi atau internasional dengan perangkat yang

digunakan. Hasil kalibrasi harus menggunakan pernyataan “traceable uncetainity”

untuk menentukan tinggi tingkat kepercayaan yang di evaluasi seksama dengan

analisis ketidakpastian.

Tujuan dilakukannya kalibrasi adalah untuk mencapai ketertelusuran

pengukuran. Hasil pengukuran dapat dikaitkan/ditelusur sampai ke standar yang lebih

tinggi/teliti (standar primer nasional dan / internasional), melalui rangkaian

perbandingan yang tak terputus. Menentukan deviasi (penyimpangan) kebenaran nilai

konvensional penunjukan suatu instrument ukur. Dan menjamin hasil-hsil

pengukuran sesuai dengan standar Nasional maupun Internasional.

Kemudian prinsip dasar kalibrasi mencangkup Obyek Ukur (Unit Under

Test),Standar Ukur(Alat standar kalibrasi, Prosedur/Metrode standar (Mengacu ke

standar kalibrasi internasional atau prosedur yg dikembangkan sendiri oleh

laboratorium yg sudah teruji (diverifikasi)), Operator / Teknisi ( Dipersyaratkan

operator/teknisi yg mempunyai kemampuan teknis kalibrasi (bersertifikat)),

Lingkungan yg dikondisikan (Suhu dan kelembaban selalu dikontrol dan Gangguan

faktor lingkungan luar selalu diminimalkan & sumber ketidakpastian pengukuran)

1.3.2. Macam-Macam Kalibrasi

Kalibrasi adalah proses verifikasi nilai yang ditunjukkan oleh instrumen ukur

atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur dengan nilai-nilai yang sudah diketahui

tingkat kebenarannya.

Kalibrasi dibedakan menjadi dua macam:

1. Kalibrasi Internal, yaitu sistem menjamin peralatan ukur uji yang digunakan

dikalibrasikan secara teratur terhadap standar acuan atau dilakukan sendiri

2. Kalibrasi Eksternal, yaitu kalibrasi yang dilakukan oleh instuisi lain yang

berwenang



KELOMPOK 18

Kalibrasi internal adalah kalibrasi yang harus dilakukan secara periodik,

dengan selang waktu kalibrasiyang dipengaruhi oleh jenis alat ukur, frekuensi

pemakaian dan pemeliharaan. Kalibrasi internal bisa dinyatakan dalam berbagai

cara yaitu, dengan waktu kalender dan dengan waktu pemakaian kombinasi cara

pertama dan kedua, tergantung mana yang dulu tercapai. Proses kalibrasi internal

dapat saja dilakukan, jika mempunyai peralatan standar yang mempunyai tingkat

accuracy (akurasi) yang lebih tinggi dari alat yang akan dikalibrasikan dan juga

harus “calibrated”. Kalibrasi internal dapat dilaksanakan dengan memperhatikan

kelengkapan fasilitas tersebut. Instansi bersangkutan hanya terbatas dan melayani

kebutuhan kalibrasi internal untuk jenis kalibrasi tertentu.

Jenis kalibrasi kedua yaitu kalibrasi eksternal. Kalibrasi eksternal adalah

kalibrasi yang harus dilakukan oleh institusi yang berwenang atau dilakukan oleh

badan dan lembaga yang sudah memiliki akreditasi penguji kalibrasi.

1.3.3. Alat Ukur Tekanan

Adapun alat pengukur tekanan sebagai berikut:

1. Manometer

Manometer adalah alat ukur tekanan dan manometer tertua adalah manometer

kolom cairan. Ala tukur ini sangat sederhana, pengamatan dapat dilakukan

langsung dan cukup teliti pada beberapa daerah pengukuran. Manometer

kolom cairan biasanya digunakan untuk pengukuran tekananyang tidak terlalu

tinggi (mendekati tekanan atmosfir)

2. Manometer merupakan tipe alat yang menggunakan tinggi aliran

menunjukan besarnya tekanan cairan yang digunakan dalam manometer.

Manometer di gunakan untuk menentukan perbedaan tekanan diantara dua

titik saluran pembuangan gas maupun udara dan hitungan kecepatan aliran di

salurkan dengan menggunakan persamaan bernouli. Pengukuran juga

bedasarkan perbedaan tekanan yang di tunjukkan dengan ketinggian fluida



KELOMPOK 18

3. 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

dipasang melengkung 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 atau lebih digunakan

baja berkarat (stainless steel) maupun paduannya.

4. Bellows Gage

Beberapa proses, seperti peleburan besi metalurgi dan pengelasan,

memerlukan begitu banyak panas yang hanya dapat dikembangkan setelah

penemuan beloow. Bellow digunakan untuk memberikan udara tambahan

untuk bahan bakar, meningkatkan laju pembakaran, dan oleh karena itu

keluarannya panas.

Sebuah alat pengukur bellow berisi elemen elastis yang merupakan unit yang

berbelit-belit mengembang dan kontrak axially dengan perubahan tekanan. Tekanan

yang akan diukur dapat diterapkan pada bagian luar atau bagian dalam bellow.

Namun, dalam praktiknya, sebagian besar bellow memiliki alat pengukur tekanan

diterapkan pada bagian luar bellow.

Seperti tabung Bourdon-elemen, elemen-elemen elastis di bellow, alat

pengukurnya terbuat dari kuningan, fosfor perunggu, stainless steel, berilium-

tembaga, atau logam lainnya yang cocok, tujuan dimaksud gauge. Kebanyakan

bellow pengukur adalah pegas, yaitu menentang pegas bellow, sehingga mencegah

perluasan penuh bellow. Membatasi perluasan bellow dengan cara ini bellow

melindungi dan memperpanjang kehidupannya. Dalam bellow pegas elemen,

defleksi adalah hasil dari gaya yang bekerja pada bellow dan gaya lawan pegas.



KELOMPOK 18

Meskipun beberapa instrumen bellow dapat dirancang untuk mengukur tekanan

sampai 800 psi, aplikasi utama mereka di atas kapal adalah dalam pengukuran

tekanan rendah atau perbedaan tekanan kecil.

2.) Pressure Transducer

Pada banyak penerapan di mana pengukuran tekanan dibutuhkan, tekanan harus

diukur dengan peralatan yang mengubah tekanan menjadi keluaran listrik. Misalnya,

kerap kali kita ingin memantau tekanan yang berubah menurut waktu. Jenis alat

pengukur tekanan ini disebut transdusser tekanan (pressure transducer)

1.3.4. PRINSIP KERJA BOURDON

Bourdon adalah sejenis pipa pendek lengkung, dan salah satu ujunganya

tertutup. Jika bourdon tubes diberikan tekanan maka ia cenderung untuk menegang.

Perubahan yang dihasilkan sebanding dengan besarnya tekanan yang diberikan.

Perubahan tekanan yang dideteksi oleh tabung bourdon akan menyebabkan

tabungnya bergerak. Kemudian gerakan tabung tersebut ditransmisikan untuk

menggerakkan jaru meter. Biasanya skala meter tekanan ini dikalibrasi dalam

beberapa ukuran antara lain Psi, kPa, Bar, dan kg/cm2. Tekanan gauge merupakan

ukuran relatif.

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 cirkular dengan kuadran mekanik dan roda gigi pinion. Jika keluaran sinyal

eletrik diperlukan untuk pengindikasian, pointernya dapat diganti dengan

potensioner. Sistem hidrolika dan peneumatik cenderung untuk menunjukkan



KELOMPOK 18

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.

Pengukur tekanan bourdon didasarkan pada transducer yang kuat tetapi

keakuratannya rendah. Untuk lebih mengakuratkan pengukuran tekanan transducer

yang didasarkan pada prinsip keseimbangan gaya digunakan adalah sebuah

transducer berbeda, lubang tekanan masuk rendah (LD) dibiarkan terbuka ke udara

dan yang lubang tekanan (Hp) dihubungkan dengan sistem. Perbedaan didapat dari

sinyal yang menunjukkan ukuran tekanan.

1.3.5 Rumus

Adapaun rumus-rumus yang berkenaan dengan praktikumini ialah sebagai

berikut :

P = FA

....................................................................................(1.1)


(Sumber : Rahmat, 2011 ; 1)

Gambar 1.2. Bourdon Tube


KELOMPOK 18

Keterangan :

P = Tekanan (MKS: kgf/m2, SI: N/m2)

F = Gaya (MKS: kgf, SI: 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 (P – Po) 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 Fres, merupakan perkalian beda tekanan dengan luas penampang zat cair.

Pg = Pa-Ps ..................................................................................................... (1.3)

Keterangan :

Pg = tekanan terukur

Pa = tekanan absolut

Ps = tekanan atmosfer

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

P = berat piston +berat bebanluas piston

x g x 1 Pa ....................................................... (1.4)



KELOMPOK 18

1.4. Prosedur Percobaan

Prosedur percobaan dari pengukuran kalibrasi tekanan beban mati ialah :

1. Siapkan alat

2. Hubungkan pipa masuknya air dengan lubang penutup pada alat

pengukur tekanan serta hubungkan pipa yang menghubungkan antara alat

pengukur tekanan dengan alat kalibrator.

3. Ukur diameter piston serta timbang dengan teliti.

4. Tutup kedua katup di alat kalibrasi sementara satunya lagi dibuka.

5. Isi pipa dengan cara manual hingga air mengisi penuh ke alat kalibrasi dan

pipa penghubung antara alat pengukur tekanan dengan alat kalibrasi.

6. Isi penuh tabung dan tutup katup pengatur masuknya air dari tabung serta

tutup pipa masuknya air.

7. Masukkan piston dengan cara di putar dengan berbarengan membuka

katup aliran penghubung alat kalibrasi dengan alat pengukur.

8. Amati pembacaan tekanan pada alat kalibrator.

9. Lakukan percobaan sebelumnya dengan menambahkan 0,5kg per

percobaan hingga beban mencapai 4,5kg.



KELOMPOK 18

1.5 Hasil Percobaan Dan Perhitungan

Berat piston = 0,5 kg

Diameter piston = 1,77 x 10-2 m

Gravitasi = 9,81 m/s2

1 Pa = 10-3 KN/m2

Tabel 1.1. Hasil Percobaan dan Perhitungan

Berat Piston

(Kg)

Luas Piston

(m2)

Tekanan dalam

Tabung

(KN/m2)

Bacaan Tekanan Pada Alat

Simpangan Mutlak Pada

Alat

Simpangan (%)

0,5 2,460 x 10-4 19,939 17,8 2,139 10,727%

1,0 2,460 x 10-4 39,878 28,8 11,078 27,779%

1,5 2,460 x 10-4 59,817 38,8 21,017 35,135%

2,0 2,460 x 10-4 79,756 70,8 8,956 11,229%

2,5 2,460 x 10-4 99,695 88,8 10,895 10,928%

3,0 2,460 x 10-4 119,634 107,8 11,834 9,891%

3,5 2,460 x 10-4 139,573 130,8 8,773 6,285%

4,0 2,460 x 10-4 159,512 144,8 14,712 9,223%

4,5 2,460 x 10-4 179,451 169,8 9,651 5,378%

Luas piston =

= )

= 2,460 m2

Tekanan dalam Tabung =



KELOMPOK 18

Bacaan Tekanan Pada Alat = x +

= 17,8

= 28,8



KELOMPOK 18

= 38,8

= 70,8

= 88,8

= 107,8

= 130,8

= 144,8

= 169,8

Simpangan Mutlak pada Alat (S = ∣ )

8,956



KELOMPOK 18

Simpangan (%)= PS=



KELOMPOK 18

GRAFIK HUBUNGAN SIMPANGAN, SIMPANGAN MUTLAK, DAN BACAAN TEKAAN PADA ALAT

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 1800

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0

2

4

6

8

10

12

14

Simpangan Mutlak Simpangan %

Bacaan Tekanan Pada Alat



KELOMPOK 18

1.6. Sumber Kesalahan

Adapun sumber kesalahan dari percobaan kalibrasi tekanan beban mati adalah:

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

2. Kurang teliti pada saat pembacaan hasil tekanan pada alat

3. Pada saat memasukkan piston tidak bersamaan dengan saat membuka piston

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

5. Masih adanya gelembung udara pada selang dan kurang penuhnya air dalam tabung

1.7. Aplikasi

Adapun aplikasi dari percobaan kalibrasi tekanan beban mati adalah :

1. Perairan

2. Barometer

3. Pompa manometer

4. Tekanan diafragma

5. Pompa Hidrolik

1.8. Kesimpulan

Adapun kesimpulan dari percobaan kalibrasi tekanan beban mati adalah:

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

2. Nilai berat piston berbanding lurus dengan besar tekanan dalam tabung

3. Persentase simpangan merupakan perbandingan antara simpangan mutlak dengan tekanan dalam tabung (sesungguhnya) dikalikan dengan 100%

4. Semakin besar tekanan maka semakin kecil simpangan mutlak

5. Tekanan dalam tabung merupakan tekanan yang dihasilkan dalam suatu bagian yang dihitung secara manual dengan rumus P = F/A


Kalibrasi Tekanan Beban Mati

Documents

Transcript of Kalibrasi Tekanan Beban Mati