Makalah Instrumen Pengukuran II
-
Upload
raden-mas-vuk -
Category
Documents
-
view
1.361 -
download
13
description
Transcript of Makalah Instrumen Pengukuran II
MAKALAH INSTRUMEN PENGUKURAN
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar BelakangDunia permesinan banyak kaitanya dengan yang namanya mengukur. Dimana, dalam ilmu permesinan suatu pengukuran berperan cukup vital dalam menentukan ketepatan dan keseimbangan suatu system permesinan. Biasanya seseorang akan lebih hati-hati dalam suatu pengerjaan dengan memberikan toleransi terhadap pengukuran suatu obyek. Seperti contoh saat kita mengukur suatu obyek yang akan di kerjakan dengan mesin dengan diameter obyek benda 10 cm, maka, biasanya seseorang akan memberikan toleransi sebesar 2 -5 mm untuk pengerjaan mesin. Jika tidak, maka akan mempersulit dalam penentuan ketepatan suatu obyek yang diukur.Dalam hal ini, perlu juga ditekankan untuk lebih mengerti fungsi dari suatu alat pengukur sendiri. Dimana, setiap alat memiliki fungsi yang berbeda. Contohnya, apa saja alat ukur itu, digunakan untuk apa saja alat ukur itu, dan juga harus mengerti bagaimana prinsip kerja alat ukur tersebut yang sehingga bisa membantu kita dalam penggunaan alat ukur yang baik dan benar.Dalam pemahaman ini kita akan membahas lebih spesifik lagi beberapa instrument pengukur seperti instrument untuk mengukur tekanan, aliran suatu fluida, dan juga alat ukur bunyi.
B. Rumusan MasalahMelihat latar belakang diatas maka saya tarik beberapa masalah yang mungkin timbul dengan berdasar kepada:1. Kurangnya pemahaman mengenai macam alat ukur dan fungsi alat ukur tersebut2. Kurangnya pemahaman mengenai prinsip kerja suatu alat ukur
C. Pembatasan MasalahKarena cangkupan instrument ukur cukup banyak, maka, dalam pemahaman ini kita akan membahas lebih spesifik lagi beberapa instrument pengukur seperti instrument untuk mengukur tekanan, aliran suatu fluida, dan juga alat ukur bunyi. Yang mungkin akan membantu dalam penyeleseian permasalahan untuk alat ukur lainya.
D. Tujuan PenulisanAdapun tujuan penulisan suatu makalah ini adalah pemahaman yang lebih mengenai alat-alat pengukur, khususnya yang digunakan untuk mengukur intensitas bunyi, tekanan dan aliran.
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Bunyi
1. Bunyi merupakan getaran di dalam medium elastis pada frekuensi dan intensitas yang dapat didengar oleh telinga manusia. Bunyi termasuk gelombang mekanik, karena dalam perambatannya bunyi memerlukan medium perantara, yaitu udara. Ada tiga syarat agar terjadi bunyi. Syarat yang dimaksud yaitu ada sumber bunyi, medium, dan pendengar.
2. Bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar, getaran itu merambat melalui medium menuju pendengar. Sama seperti gelombang lainnya, sumber gelombang bunyi merupakan benda yang bergetar. Energi dipindahkan dari sumber dalam bentuk gelombang bunyi. Selanjutnya, bunyi dideteksi oleh telinga. Oleh otak, bunyi diterjemahkan, dan kita bisa memberikan respon.
3. Misalnya, ketika kita mendengarkan suara lagu dari radio, kita meresponnya dengan ikut bernyanyi, atau sekadar menggoyangkan kaki. Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang terdiri atas partikel-partikel yang berosilasi searah dengan gerak gelombang tersebut, membentuk daerah bertekanan tinggi dan rendah (rapatan dan renggangan).
4. Gelombang bunyi dapat bergerak melalui zat padat, zat cair, dan gas, tetapi tidak bisa melalui vakum, karena di tempat vakum tidak ada partikel zat yang akan mentransmisikan getaran.
2.2 Tekanan
2.2.1 Satuan (Bar dan Pascal)
Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dan dapat diukur dalam unit
seperti psi (Pon per inci persegi), inci air, milimeter merkuri, pascal (Pa, atau N /
m²) atau bar. Sampai pengenalan satuan Si, ‘bar’ yang lebih sering digunakan.
Bar setara dengan 100.000 N / m², yang merupakan satuan SI untuk pengukuran.
Untuk menyederhanakan satuan, N / m² diadopsi dengan nama Pascal, disingkat
Pa. Tekanan cukup sering diukur dalam kilopascal (kPa), dimana 1000 pascal
setara dengan 0.145psi.
2.2.2 Tekanan pada zat padat
Ketika kamu mendorong uang logam diatas plastisin, berate kam telah
memberikan gaya pada uang logam tersebut. Besarnya tekanan pada uang logam
tersebut bergantung pada dorongan (gaya) yang kamu berikan dan luas bidang
tekannya. Semakin besar gaya yang kamu berikan maka, semakin besar pula
tekanan yang dihasilkan. Namun, jika semakin besar luas bidang tekan suatu
benda maka, semakin kecil tekanan yang dapat terjadi. Dengen demikian secara
sistematis besar tekanan dapat dituliskan seperti berikut ini:
P = F/A
Dimana: P = Tekanan (N/m2)
F = Gaya (N)
A = Luas bidang tekan (m2)
2.2.3 Tekanan pada zat cair
Misalkan kita sedang berendam di dalam air, apa yang kita rasakan? Seolah-olah
air menekan seluruh tubuh kita yang bersentuhan dengan air. Tekanan ini
semakin besar apabila kita masuk lebih dalam ke dalam air. Fenomena apa yang
ada dibalik peristiwa ini? Pernyataan ini mengandung pengertian bahwa fluida
memberikan tekanan terhadap benda yang berada di dalamnya. Pengertian ini
diperluas menjadi tekanan pada fluida tergantung pada ketebalannya atau lebih
tepatnya kedalamannya.
2.2.4 Tekanan udara
Pada penjelasan sebelumnya telah sedikit disinggung mengenai tekanan udara.
Tekanan udara sering juga disebut tekanan atmosfer. Ada kemiripan antara
tekanan udara dan tekanan air yang telah kamu pelajari. Tekanan air disebabkan
oleh gaya tarik bumi atau gaya gravitasi terhadap air yang mempunyai massa.
Jika benda diletakkan di kedalaman air yang semakin dalam, jumlah air yang
berada di atasnya akan semakin banyak dan gaya gravitasinya pun akan semakin
besar, sehingga tekanan akan semakin besar. Pada prinsipnya, tekanan udara
sama seperti tekanan pada zat cair. Tekanan udara di puncak gunung akan
berbeda dengan tekanan udara di pantai. Hal ini dikarenakan di puncak gunung
jumlah partikel udaranya semakin kecil yang mengakibatkan gaya gravitasi
partikel juga kecil, sehingga tekanan udaranya pun akan semakin kecil.
2.3 Aliran fluida
2.3.1 Aliran laminar dan aliran turbulen
Ditinjau dari jenis aliran,dapat diklasifikasikan menjadi aliran laminar dan aliran
turbulen. Aliran fliuida dikatakan laminar jika lapisan fluida bergerak dengan
kecepatan yang sama dan dengan lintasan partikel yang tidak memotong atau
menyilang, atau dapat dikatakan bahwa aliran laminar di tandai dengan tidak
adanya ketidak beraturan atau fluktuasi di dalam aliran fluida. Karena aliran
fluida pada aliran laminar bergerak dalam lintasan yang sama tetap maka aliran
laminar dapat diamati. Partikel fluida pada aliran laminar jarang dijumpai dalam
praktek hidrolika. Sedangkan aliran dikatakan turbulen, jika gerakan fluida tidak
lagi tenang dan tunak (berlapis atau laminar) melainkan menjadi bergolak dan
bergejolak (bergolak atau turbulen). Pada aliran turbulen partikel fluida tidak
membuat fluktuasi tertentu dan tidak memperlihatkan pola gerakan yang dapat
diamati. Aliran turbulen hampir dapat dijumpai pada praktek hidrolika. Dan
diantara aliran laminar dan turbulen terdapat daerah yang dikenal dengan
daerah transisi.
Untuk menganalisa kedua jenis aliran ini diberikan parameter tak berdimensi yang dikenal dengan nama bilangan Reynolds (Giles. V, 1984) sebagai berikut:
Re = ρ . D . v / μ
Dimana : Re = Bilangan Reynolds
r = massa jenis (kg/m3)
m = viskositas dinamis (N.s/m2)D = Diameter (m)
v = kecepatan aliran (m/s)
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Pengukuran Bunyi
3.1.1 Sonometer
Sonometer adalah alat untuk menyelidiki frekuensi getaran senar. Alat ini terdiri
atas sebuah kotak kosong yang berlubang dengan kawat yang ditegangkan di
atasnya. Satu ujung kawat diikat dan satu ujung yang lain diberi beban lewat
katrol. Jika kawat digetarkan, maka nada yang dihasilkan dapat ditala dengan
garpu tala. Dengan demikian, efek dari panjang kawat dan tegangan (beban)
dapat diselidiki.
Sonometer merupakan sebuah alat bantu penala dan digunakan dalam
laboratorium fisika sebagai alat penguji nilai frekuensi peralatan.
3.1.2 SLM (Sound Level Meter)
Sound level meter adalah alat pengukur suara. Mekanisme kerja SLM apabila ada
benda bergetar, maka akan menyebabkan terjadinya perubahan tekanan udara
yang dapat ditangkap oleh alat ini, selanjutnya akan menggerakkan meter
penunjuk.Sebuah alat ukur kebisingan disebut Sound Meter. Alat ini didesign
memberikan respon seperti telinga manusia dengan memasukkan sebuah
penguat dalam rangkaian elektroniknya yang memberikan penguatan tegangan
yang lebih kecil pada frekuensi rendah dan tinggi. Alat ukur ini ditandai dalam
satuan desibel (disingkat dB). Desibel (Lambang Internasional = dB) adalah
satuan untuk mengukur intensitas suara. Huruf "B" pada dB ditulis dengan huruf
besar karena merupakan bagian dari nama penemunya,
yaitu "Bell" (Alexander Graham Bell).Sound meter, ada 2 jenis yaitu :
1. Sound meter analog, pada instrumen ini disusun dari rangkaian listrik yang
didesign khusus akan mengkonversi sinyal listrik dari mikropon menjadi suatu
bacaan angka pada skala.
2. Sound meter digital, pada instrument ini disusun dari rangkaian listrik yang
didesign khusus akan mengkonversi sinyal listrik dari mikropon menjadi bacaan
angka yang terdisplai pada layar.
Sebelum dan sesudah pengukuran-pengukuran, perlulah untuk mengecek bahwa
bacaan yang ditayangkan adalah benar dan kalibrasikan meteran tingkat
kebisingan. Kalibrasi dapat dilakukan dengan dua cara: secara internal dengan
sinyal-sinyal listrik atau secara akustik dengan kalibrator suara atau pistonphon.
Kalibrasi internal dilakukan dengan menggunakan referensi tegangan pada
rangkaian-rangkaian listrik dari meteran tingkat kebisingan serta amplitude
disesuaikan. Penyesuaian dilakukan dengan membandingkan nilai yang
ditunjukkan oleh fitur kalibrasi internal terhadap nilai tertayang dari meteran
tingkat kebisingan.
Kalibrasi akustik dilakukan dengan menyisipkan generator suara atau pistonphon
ke dalam mikrofon dari meteran tingkat kebisingan dan menggunakan tekanan
ssuara referensi (berbeda menurut alatnya, misalnya 94 dB pada 1 kHz, 124 dB
pada 250 Hz, dll.). Skala penuh (FS) dari meteran tingkat kebisingan yang dipakai
oleh masukan sinyal kalibrasi disetel 6 dB lebih tinggi dari pada tingkat tekanan
suara dari sinyal kalibrasi normal. Misalnya, bila suara sinyal kalibrasi adalah 124
dB, 130 dB disetel, atau bila suara sinyal kalibrasi adalah 94 dB, 100 dB disetel
pada alat.
Pada sound level meter tipe S2A, kalibrasi sound meter dilakukan dengan hati-
hati. Kalibrasikan sound meter sebelum melakukan tes suara. Menggunakan
calibrator yang disetujui pabriknya.
1. Mengaktifkan kalibrator dan sound level meter
2. Memutar tombol penyetel, dan mengatur tingkat tekanan suara
3. Memastikan kalibrator berada pada sound level meter yang benar
4. Menyesuaikan sound level meter untuk mendapatkan pembacaan yang
benar.
3.2 Pengukuran Tekanan
Terdapat 2 jenis yaitu:
Manometer : Dipergunakan untuk mengukur tekanan udara tertutup
Barometer : Dipergunakan untuk mengukur tekanan udara luar
3.2.1 Manometer Pipa U
Terdiri atas air atau raksa yang berada dalam pipa berbentuk U. 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.
Prinsip kerja Manometer Pipa U diatas:
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.
Manometer sendiri selama pelaksanaan audit energi digunakan untuk menentukan perbedaan tekanan diantara dua titik di saluran pembuangan gas atau udara. Perbedaan tekanan kemudian digunakan untuk menghitung kecepatan aliran di saluran dengan menggunakan persamaan Bernoulli (Perbedaan tekanan = v2/2g).
Rincian lebih lanjut penggunaan manometer diberikan pada bagian tentang bagaimana mengoperasikan manometer. Manometer harus sesuai untuk aliran cairan.Kecepatan aliran cairan diberikan oleh perbedaan tekanan = f LV2/2gD dimana f adalah factor gesekan dari bahan pipa, L adalah jarak antara dua titik berlawanan 183 dimana perbedaan tekanan diambil, D adalah diameter pipa dan g adalah konstanta gravitasi.
3.2.2 Bourdon Tube
Bourdon Tube adalah alat ukur tekanan nonliquid. Alat ukur ini secara luas
digunakan didalam industri proses untuk mengukur tekanan statis pada
beberapa aplikasi. Bentuk dari bourdon tube terdiri dari element (C-type, helical
dan spiral) dan dihubungkan secara mekanikal dengan jarum indicator.
Prinsip Kerja Bourdon tube
Tekanan dipandu ke dalam tabung, perbedaan tekanan di dalam dan di luar
tabung bourdon akan menyebabkan perubahan bentuk penampangnya.
Perubahan bentuk penampang akan diikuti perubahan bentuk arah panjang
tabung, dimana perubahan panjang tabung akan dikonversikan menjadi gerakan
jarum penunjuk pada skala. Analisa teoritis tentang perubahan bentuk tabung
bourdon sebagai fungsi perbedaan tekanan di luar dan di dalam tabung bourdon
jarang dilakukan. Perubahan bentuk tabung bourdon diperoleh dari data
eksperimental.
Kelebihan dan Kekurangan
Keuntungan utama dengan tabung Bourdon adalah ia memiliki operasional yang
luas (tergantung pada bahan tabung). Jenis pengukuran tekanan dapat
digunakan untuk rentang tekanan positif atau negatif, walaupun akurasi
terganggu ketika dalam ruang hampa. Intuk dibawah ini lebih dijelaskan
keuntungan dan kerugianya:
Keuntungan
- Murah
- Rentang operasi lebar
- Cepat tanggap
- Sensitifitasnya baik
- Pengukuran tekanan langsung
Kekurangan
- hanya dimaksudkan untuk indikasi utama
- Non transduser linier, dilinierkan oleh mekanisme gear
- Histeresis pada peredaran
- Sensitif terhadap variasi suhu
- Terbatas ketika subjek terkena goncangan dan getaran
3.3 Pengukuran Aliran
3.3.1 Flowmeter
Flowmeter adalah alat untuk mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida
yang mengalir dalam pipa atau sambungan terbuka. alat ini terdiri dari primary
device, yang disebut sebagai alat utama dan secondary device (alat bantu
sekunder). Flowmeter umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu alat utama dan
alat bantu sekunder. Alat utama menghasilkan suatu signal yang merespons
terhadap aliran karena laju aliran tersebut telah terganggu. Alat utamanya
merupakan sebuah orifis yang mengganggu laju aliran, yaitu menyebabkan
terjadinya penurunan tekanan. Alat bantu sekunder menerima sinyal dari alat
utama lalu menampilkan, merekam, dan/atau mentrasmisikannya sebagai hasil
pengukuran dari laju aliran. (koestoer, 2004)
jenis-jenis flowmeter antara lain adalah:
A. Orifice
Kelebihan
• Sederhana kontruksinya
• Mudah pembuatannya
• Harga murah
• Mudah dikalibrasi
• Mudah didapat/dibuat
• Ketelitiannya cukup baik
• Biaya pengadaannya awal : rendah ~ sedang
• Dapat digunakan di dalam cakupan luas (hampir semua phase fluida dan
kondisi aliran).
• Strukturnya kokoh dan sederhana
Kekurangan
• Rugi tekanan (pressure drop) : sedang ~ tinggi
B. Venturi
Keuntungan
• Bila kalibrasi dan pemasangannya tepat, jenis venturimeter ini mempunyai
ketelitian yang paling tinggi diantara semua alat pengukur aliran fluida yang
berdasarkan beda tekanan (orifis dan Nosel aliran).
• Mempunyai penurunan tekanan yang lebih kecil pada kapasitas yang sama.
• Dapat pengukur debit aliran yang besar • Jauh dari kemungkinan tersumbat
kotoran.
• Rugi tekanan (pressure loss) permanan relatif rendah dari pada orifice atau
flow nozzle • Dapat digunakan untuk mengukur cairan yang mengandung
endapan padatan (solids).
Kerugiannya
• Dari segi biaya, venturimeter lebih mahal harganya
• Sulit dalam pemasangan karena panjang • Tidak tersedia pada ukuran pipa
dibawah 6 inches.
C. Turbin Meter
Kelebihan
• Biaya pengadaannya awal : sedang
• Akurasi baik, handal dan proven technology
• Repeatability yang sempurna
• Rangeability yang sempurna
• Pressure drop rendah
Kekurangan
• Hanya untuk aplikasi fluida yang bersih
• Pada nonlubrication fluids kadang-kadang menimbulkan masalah.
• Dibutuhkan pipa straight runs (15 x D) pada upstream turbine meter.
• Direkomendasikan menggunakan strainer.
• Turbinemeter tidak bagus untuk high viscous liquid
• Turbine meter lebih rentan pada turbulens
D. Rotameter
Kelebihan
• Biaya pengadaannya awal : rendah
• Rangebility baik.
• Pressure drop rendah (hampir konstan)
Kekurangan
• Untuk jenis glass tube mudah mengalami kerusakan (pecah).
• Tidak baik untuk laju aliran (flow rate) rendah
• Tidak baik untuk service fluida yang fluktuasi.
• Harus dipasang secara vertical.
• Beberapa variable area meter tidak bisa digunakan di dalam lingkungan gaya
berat yang rendah.
• Secara umum dibatasi pada ukuran pipa kecil (kecuali jika bypass rotameter
digunakan).
E. Flow Nozzle
Kelebihan
• Pressure loss lebih rendah dibandingkan orifice plate.
• Dapat digunakan untuk fluida yang mengandung padatan (solids).
Kekurangan
• Terbatas pada ukuran pipa di bawah 6 “.
• Harga lebih tinggi dibanding dengan orifice.
BAB IV
KESIMPULAN dan SARAN
4.1 Kesimpulan
1. Bunyi merupakan gelombang atau medium elastic yang bergerak melalui zat padat, cair dan gas.
2. Alat ukur bunyi antara lain: sonometer dan sound level meter(SLM)
3. Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas bidang tekan
4. Alat ukur tekanan antara lain: manometer pipa U dan bourdon tube
5. Flowmeter merupakan alat ukur aliran fluida. Dimana memiliki beberapa jenis antara lain: orivice, venture, turbine meter dan nozzle.
4.2 Saran
1. Pemahaman mengenai alat yag dibahas di makalah ini masih sangat kurang dan butuh lebih mendeskripsikan dan menditailkan suatu objek permasalahan. Dimana dimaksudkan pembaca untuk lebih mengerti dalam mempelajari alat ukur.
2. Berbagai macam alat ukur yang di jelaskan diatas harus lebih dijelaskan prinsip kerjanya pula. Dimaksudkan pembaca bisa mengerti lebih jauh.
MAKALAH INSTRUMEN PENGUKURAN
Disusun Untuk Memenuhi Tugas Pengukuran Tehnik dan Instrumentasi Oleh :
Nama : Ramadheni K.A.
Nim : 0910623017