Pengukuran Teknik: Dasar dan Aplikasi

Muhammad RizalMuhammad RizalMuhammad Rizal

SYIAH KUALA UNIVERSITY PRESS

Pengukuran TeknikDasar & Aplikasi

Sanksi Pelanggaran Pasal 113Undang-Undang No. 28 Tahun 2014 Tentang Hak Cipta

Setiap Orang yang dengan tanpa hak melakukan pelanggaran hak ekonomi sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf i untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 1 (satu) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp100.000.000,00 (seratus juta rupiah).

Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pe-megang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf c, huruf d, huruf f, dan/atau huruf h un-tuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 3 (tiga) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah).

Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pe-megang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf a, huruf b, huruf e, dan/atau huruf g untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 4 (em-pat) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp1.000.000.000,00 (satu miliar rupiah).

Setiap Orang yang memenuhi unsur sebagaimana dimaksud pada ayat (3) yang dilakukan dalam bentuk pembajakan, dipidana dengan pidana penjara paling lama 10 (sepuluh) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp4.000.000.000,00 (empat miliar rupiah).

PENGUKURAN TEKNIKDasar dan Aplikasi

Muhammad Rizal


Judul Buku: PENGUKURAN TEKNIK: Dasar dan Aplikasi

Penulis: Muhammad Rizal

ISBN: 978-623-264-119-8

Penyunting Naskah:Afrillia Fahrina

Desain Cover dan Setting Layout:Masduki Khamdan Muchamad

Pracetak dan Produksi:SYIAH KUALA UNIVERSITY PRESS

Penerbit:Syiah Kuala University Press Jl. Tgk Chik Pante Kulu No.1 Kopelma Darussalam 23111, Kec. Syiah Kuala. Banda Aceh, AcehTelp: 0651 - 8012221

Email: [email protected]@unsyiah.ac.id

Website:http://www.unsyiahpress.unsyiah.ac.id

Cetakan I, Tahun 2020Jumlah Halaman x + 199 halaman

Anggota IKAPI 018/DIA/2014Anggota APPTI 005.101.1.09.2019

Dilarang keras memfotokopi atau memperbanyak sebagian atau seluruh buku ini tanpa seizin tertulis dari penerbit.

E-ISBN: 978-623-264-120-4 (PDF)

v

DAFTAR ISI

Daftar Isi v Prakata ix

BAB 1 Konsep Dasar Sistem Pengukuran

1.1 Pendahuluan 11.2 Proses Pengukuran 21.3 Besaran dan Standar 31.4 Dasar Sistem Pengukuran 61.5 Manfaat dan Aplikasi Sistem Pengukuran 111.6 Soal-soal Evaluasi 121.7 Daftar Pustaka 13

BAB 2 Karakteristik Instrumentasi Pengukuran

2.1 Instrumentasi 152.2 Karakteristik Statik Instrumen Pengukuran 162.3 Karakteristik Dinamik Instrumen Pengukuran 26

2.3.1 Instrumen Orde Nol 262.3.2 Instrumen Orde Satu 272.3.3 Instrumen Orde dua 31

2.4 Soal-soal Evaluasi 352.5 Daftar Pustaka 36

BAB 3 Sensor dan Transduser

3.1 Pendahuluan 373.2 Sensor Resistif 40

3.2.1 Potensimeter 413.2.2 RTD dan Termistor 42

3.2.3 Strain gauge 473.2.4 Photoresistor 48

3.3 Sensor Kapasitif 493.4 Sensor Induktif 50 3.5 Sensor Piezoelektrik 523.6 Sensor Hall Effect 54

3.7 Soal-soal Evaluasi 55 3.8 Daftar Pustaka 56

BAB 4 Sistem Data Akuisisi dan Pengolahan Sinyal

4.1 Pendahuluan 574.2 Konsep Pensampelan 574.3 Elemen Akuisisi Data 60 4.3.1 Sensor dan Transduser 61 4.3.2 Pengkondisian Sinyal 61 4.3.3 Hardware dan Software Akuisisi Data 63 4.4 Pengolahan Sinyal Digital 65 4.4.1 Analisis Domain Waktu 66 4.4.2 Analisis Domain Frekuensi 684.5 Soal-soal Evaluasi 704.6 Daftar Pustaka 70

BAB 5 Pengukuran Perpindahan dan Aplikasinya

5.1 Pendahuluan 715.2 Aplikasi Pengukuran Perpindahan Menggunakan Metode Kontak 72 5.2.1 Potensiometer 72 5.2.2 Strain gauge 74 5.2.3 LVDT 755.3 Aplikasi Pengukuran Perpindahan Menggunakan Metode Non-Kontak 76 5.3.1 Sensor Kapasitif 77 5.3.2 Sensor Hall Effect 78 5.3.3 Sensor Ultrasonic 795.4 Soal-soal Evaluasi 805.5 Daftar Pustaka 80

BAB 6 Pengukuran Regangan-Gaya-Torsi dan Aplikasinya

6.1 Pengukuran Regangan 83 6.1.1 Prinsip Tegangan-Regangan 83 6.1.2 Strain gauge 85 6.1.3 Sirkuit Jembatan Strain gauge 87 6.1.4 Aplikasi Strain gauge 90

vii

6.2 Pengukuran Gaya 936.3 Pengukuran Torsi 996.4 Soal-soal Evaluasi 1016.5 DaftarPustaka 102

BAB 7 Pengukuran Temperatur dan Aplikasinya

7.1 Pendahuluan 1037.2 Sejarah Pengukuran Temperatur 1037.3 Standar Temperatur 1047.4 Metode Pengukuran Temperatur 106 7.4.1 Termometer Fluida dalam Kaca 107 7.4.2 Termometer Bimetal 109 7.4.3 Termometer Tekanan 112 7.4.4 RTD dan Thermistor 113 7.4.5 Thermocouple 114 7.4.6 Pengukuran Temperatur Secara Radiasi 1257.5 Soal-soal Evaluasi 1327.6 Daftar Pustaka 133

BAB 8 Pengukuran Tekanan dan Aplikasinya

8.1 Pendahuluan 1358.2 Tekanan Statis dan Dinamis 1388.3 Perangkat Pengukuran Tekanan Secara Mekanis 139 8.3.1 Dead-weight Tester 139 8.3.2 Manometer 140 8.3.3 Barometer 143 8.3.4 Tabung Bourdon 1448.4 Perangkat Pengukuran Menggunakan Transduser 145 8.4.1 Transduser Tekanan Menggunakan Strain gauge 150 8.4.2 Transduser Tekanan Menggunakan Sensor Induktif 152 8.4.3 Transduser Tekanan Menggunakan Sensor Kapasitif 153 8.4.4 Transduser Tekanan Menggunakan Piezoelektrik 1538.5 Soal-soal Evaluasi 1548.6 Daftar Pustaka 155

BAB 9 Pengukuran Aliran Fluida dan Aplikasinya

9.1 Pendahuluan 1579.2 Karakteristik Aliran 158

viii

9.3 Pengukuran Aliran Menggunakan Flowmeter 159 9.3.1 Pengukuran Berbasis Perbedaan Tekanan 159 9.3.2 Pengukuran Aliran dengan Flowmeter Volume 166 9.3.3 Pengukuran Aliran dengan Flowmeter Massa 1709.4 Pengukuran Kecepatan Aliran 1729.5 Kalibrasi Flowmeter 1769.6 Soal-soal Evaluasi 1789.7 Daftar Pustaka 178

BAB 10 Pengukuran Getaran-Suara dan Aplikasinya

10.1 Pendahuluan 17910.2 Vibrometer 17910.3 Instrumen Transduser Seismik 18210.4 Tipe Instrumen Transduser Seismik 18510.5 Kalibrasi Transduser Seismik 18710.6 Pengukuran Suara 188 10.6.1 Intensitas dan Tekanan Suara 188 10.6.2 Perangkat Pengukuran Suara 19110.7 Soal-soal Evaluasi 19310.8 Daftar Pustaka 194

Glossarium 195

ix

PRAKATA

Segala puji dan syukur kehadirat Allah Subhanawata’ala atas limpahan rahmat dan karunianya sehingga Buku Ajar “Pengukuran Teknik: Dasar dan Aplikasi”

telah dapat diselesaikan. Buku ini disusun berdasarkan kurikulum program studi teknik mesin dengan mempertimbangkan kompetensi dan capaian pembelajaran pada setiap babnya.

Pengukuran adalah aktivitas penting di setiap bidang teknologi dan sains. Kita perlu mengetahui kecepatan kenderaan, temperatur lingkungan kerja kita, laju aliran fluida dalam pipa, tekanan gas dalam bejana tekan, getaran mesin-mesin yang berputar, kebisingan lingkungan kerja, jumlah oksigen yang terlarut dalam air sungai dan sebagainya. Oleh karena itu, penting bahwa pelajaran pengukuran merupakan bagian dari teknik dan sains yang ditujukan secara khusus untuk mahasiswa teknik mesin, dan secara umum semua praktisi rekayasa dan industri.

Buku ini dimaksudkan untuk memberikan penjelasan prinsip-prinsip dasar pengukuran teknik dan aplikasinya. Karena itu, setiap bab dilengkapi dengan contoh kasus dan soal yang diselesaikan. Selain itu, buku ini juga dilengkapi dengan soal-soal untuk mengevaluasi ketercapaian kompetensi yang diharapkan dalam proses pembelajaran.

Penulis telah berusaha untuk menampilkan dan menjelaskan teori dan aplikasi sistem pengukuran secara detail dan terstruktur dalam buku ini. Namun, kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan maupun isi dari buku. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran untuk perbaikan dan kesempurnaan buku ini untuk masa yang akan datang. Kami mengucapkan banyak terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu proses penyusunan dan penyelesaian buku ini. Semoga buku ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Banda Aceh, Agustus 2020

Muhammad Rizal

1

BAB

1 KONSEP DASAR SISTEM PENGUKURAN

Tujuan pembelajaran bab ini adalah pembaca:

1. Mampu menjelaskan konsep dasar sistem pengukuran.2. Mampu mengidentifikasi dan membedakan tahapan sistem pengukuran.3. Mampu menjelaskan cara kerja tahapan sensor-transduser, pengkondisian

sinyal dan tahapan pembacaan pada aplikasi instrumentasi pengukuran.

1.1 PENDAHULUANDalam aktivitas sehari-hari, kita selalu melakukan pengukuran. Ketika

mengisi bahan bakar, kita mengharapkan volume minyak yang diisi ke tangki kendaraan adalah tepat jumlah volumenya yang ditunjukkan dengan meteran pompa. Kita selalu rutin membaca temperatur ruangan dan menyalakan sistem pendingin (AC) dengan menentukan temperatur yang diinginkan. Setiap saat kita harus memperhatikan waktu dalam berbagai kegiatan, memperhatikan jarak ataupun panjang sesuatu, bahkan saat-saat tertentu kita harus memperhatikan berat sesuatu.

Contoh proses lainnya yang berkaitan dengan keteknikan adalah sebuah reaktor kimia, pesawat terbang, kapal selam, mobil, mesin generator dan sebagainya. Proses-proses ini merupakan sebuah sistem yang akan menghasilkan informasi seperti tekanan, temperatur, kecepatan, percepatan, gaya, torsi, dan berbagai variabel besaran lainnya. Informasi-informasi tersebut sangat diperlukan oleh pengamat data atau observer seperti pengemudi, pilot, dan operator mesin-mesin industri untuk mengendalikan proses-proses tersebut [1].

Sistem pengukuran bertujuan untuk menghubungkan antara pengamat dan proses melalui penyajian data atau nilai yang terukur dari suatu variabel. Data input dari sistem pengukuran adalah nilai asli varibel, sedangkan output sistem adalah nilai ukur variabel yang akan sampai kepada seorang pengamat seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1.1.

15

BAB

2 KARAKTERISTIK INSTRUMEN PENGUKURAN


1. Mampu menjelaskan istilah-istilah karakteristik statik dan dinamik instru-men pengukuran.

2. Mampu melakukan kalibrasi, menganalisis data dan menetapkan karakter-istik instrument seperti sensistivitas, range, span, akurasi, presisi, linearitas, histerisis, error, repeatibilitas dan respon dinamik.

2.1 INSTRUMENTASITeknologi yang menggunakan serangkaian piranti elektronika (instruments)

untuk mengukur dan mengontrol variabel-variabel proses seperti tekanan, temperatur, gaya, torsi, dan lain-lain disebut instrumentasi. Instrumen pengukuran dapat digolongkan menjadi jenis pasif dan aktif sesuai dengan apakah output instrumen sepenuhnya diproduksi oleh kuantitas yang diukur atau apakah kuantitas yang diukur hanya memodulasi besarnya sumber daya eksternal. Sebagai contoh instrumen pasif adalah alat pengukur tekanan yang ditunjukkan pada Gambar 2.1. Tekanan fluida diterjemahkan ke dalam gerakan penunjuk terhadap skala. Energi yang dikeluarkan dalam menggerakkan penunjuk sepenuhnya berasal dari perubahan dalam tekanan yang diukur: tidak ada input energi lain ke sistem.

Gambar 2.1. Contoh jenis instrumen pasif [1].

37

BAB

3 SENSOR DAN TRANSDUSER


1. Mampu menjelaskan elemen-elemen mekanis dan listrik untuk sistem sensor.2. Mampu menjelaskan cara kerja sistem sensor resistif, kapasitif, induktif,

dan piezoelektrik.3. Mampu menjelaskan aplikasi sistem sensor atau transduser mekanis dan

listrik pada bidang rekayasa dan umum lainnya.

3.1 PENDAHULUANPancaindra yang dimiliki manusia berfungsi untuk mendeteksi perubahan-

perubahan yang terjadi di lingkungan sekitarnya. Seperti perubahan panas dapat dirasakan oleh kulit, kebisingan dan suara dapat dideteksi oleh telinga, dan bahkan manusia dapat merasakan getaran kendaraan dan juga gempa bumi. Pancaindra tersebut fungsinya hampir sama dengan sensor yang ada pada peralatan mekatronik.

Sensor adalah elemen dalam sistem pengukuran yang dapat mende-teksi perubahan parameter fisika dan mengubahnya menjadi sinyal yang dapat diproses oleh sistem [1]. Parameter fisika yang dapat dideteksi seperti posisi atau perpindahan, jarak, gaya, regangan, temperature, getaran, dan akselerasi. Namun sensor terkadang sering diintegrasikan dengan struktur lain untuk mengubah energi yang satu ke bentuk yang lainnya. Sebagai contoh sensor strain gauge, secara langsung dapat mengukur regangan pada permukaan struktur. Namun, jika digunakan untuk mengukur gaya, maka diperlukan struktur transduser berupa elemen elastis untuk mengubah gaya menjadi konsentrasi tegangan pada permukaan elemen elastis tersebut. Sistem seperti ini disebut transduser.

Pada sistem pengukuran, tahapan pertama atau tahap mendeteksi (first stage) ini dilakukan oleh sensor atau transduser. Walaupun begitu, penyebutan di aplikasi praktikal, sensor atau transduser bermakna sama. Namun terkadang sensor disebut transduser utama (primary transduser). Sebagai contoh seperti tabung Bourdon pada Gambar 3.1. Transduser utama adalah tabung bundar yang luas penampangnya eliptis. Ketika tekanan masuk, tabung cenderung mengembang sehingga menarik titik A, diteruskan oleh batang B dan mengubah gigi atau rack

57

BAB

4 SISTEM DATA AKUISISI DAN PENGOLAHAN SINYAL


1. Mampu menentukan teknik pensampelen pada akuisisi data dan mampu menggunakan persamaan ekstraksi fitur untuk analisis sinyal.

2. Mampu menjelaskan cara kerja komponen dan konfigurasi sistem data akuisisi.

3. Mampu memilih dan menentukan sistem data akuisisi yang diperlukan un-tuk proses pengukuran.

4.1 PENDAHULUANPenggunaan sensor atau transduser yang sesuai dimaksudkan dapat

mengubah variabel fisik menjadi sinyal listrik. Sinyal ini berupa sinyal ana-log tegangan, arus, resistansi, frekuensi, atau pulsa listrik. Sebagai contoh, output sensor termokopel adalah tegangan atau voltase yang merepresentasikan temperatur, begitu juga output strain gauge adalah resistansi yang merepresentasikan regangan [1].

Sinyal analog dapat disimpan pada perekam grafik dan dapat diprint pada kertas maupun dapat mengunakan oscilloscope. Namun ketika sinyal analog pengukuran disimpan dalam mirkoprosessor atau komputer untuk keperluan sistem kendali suatu proses atau untuk analisis lanjut sistem pemantauan, maka proses ini yang disebut akuisisi data (data acquisition) [2]. Tujuan setiap proses akuisisi data adalah untuk mengumpulkan data, memprosesnya dengan cara yang diinginkan, dan merekam hasilnya dalam bentuk yang sesuai untuk penyimpanan, presentasi, atau pemrosesan selanjutnya.

4.2 KONSEP PENSAMPELANProses konversi data analog menjadi data digital pada tahap awal adalah

pendiskritan sinyal kedalam waktu untuk setiap sampel data. Hasilnya adalah data sinyal digital yang berupa nilai diskrit dari setiap waktu pensampelan. Sebagai ilustrasi transformasi sinyal analog kepada sinyal digital, ditunjukkan pada Gambar 4.1.

71

BAB

5 PENGUKURAN PERPINDAHAN DAN APLIKASINYA


1. mampu menjelaskan dan membedakan prinsip kerja sensor untuk men-gukur perpindahan yang berbasis resistif, indukstif, kapasitif, hall effect, dan ultrasonik.

2. mampu memilih jenis sensor untuk pengukuran perpindahan yang sesuai untuk aplikasi teknik mesin.

5.1 PENDAHULUANPerpindahan merupakan besaran vektor yang merepresentasikan perpindahan

suatu titik atau objek dari satu posisi ke posisi lainnya. Pengukuran perpindahan bermakna pengukuran jarak tempuh suatu titik tersebut setelah mengalami perubahan posisi. Selain untuk mengukur jarak perpindahan suatu titik ke titik lain, pengukuran perpindahan juga sering digunakan untuk sistem pengukuran gaya, tegangan, tekanan, kecepatan, dan percepatan.

Secara umum perpindahan dapat berupa perpindahan linear mulai dari ukuran mikron (µm) sampai centimeter (cm), dan perpindahan sudut atau gerak putar mulai dari dari 0o sampai 360o. Untuk desain sistem pengukuran dan pemilihan sensor perpindahan, ada beberapa kriteria yang perlu diperhatikan, di antaranya adalah:

• jenis perpindahan yang diukur, linear atau sudut;• berapa resolusi dan akurasi yang dibutuhkan;• berapa jarak atau rentang perpindahan yang akan diukur;• bagaimana rangkaian pengkondisian sinyal dan data akusisinya.

Sensor atau transduser pengukuran perpindahan dapat diklasifikasikan men-jadi jenis transduser kontak (contact type) dan transduser nonkontak (non-contact type).

1. Jenis transduser kontak• Sensor berbasis resistif: potensiometer dan strain gauge.

83

BAB

6 PENGUKURAN REGANGAN-GAYA-TORSI DAN APLIKASINYA


1. mampu menjelaskan sistem pengukuran regangan, gaya, dan torsi;2. mampu menjelaskan prinsip kerja sensor-sensor strain gauge dan

piezoelectric untuk pengukuran gaya;3. mampu merancang load cell gaya sederhana menggunakan sensor berbasis

resistif dan piezoelectric.

6.1 PENGUKURAN REGANGAN

6.1.1 Prinsip Tegangan-ReganganTegangan dan regangan (stress–strain) merupakan dua variabel penting

dalam ilmu mekanika material, yang digunakan untuk menggambarkan pembebanan dan deformasi material padat yang homogen dan isotropik. Homogen berarti sifat material sama pada lokasi yang berbeda dan isotropik berarti sifat material tidak tergantung pada arah material [1]. Salah satu analisis penting dalam mekanika adalah analisis tegangan ekperimental yaitu dilakukan dengan mengukur deformasi suatu material atau benda kerja yang kenakan pembebanan dan menyimpulkan tegangan lokal yang terjadi dari pengukuran tersebut [2].

Konsep tegangan dan regangan dapat diilustrasikan seperti pada gambar 6.1. Sebuah batang isotropik dan homogen yang panjang dikenai beban tarik. Tegangan σ muncul akibat gaya yang diterapkan F, dibagi dengan luas penampang A. Regangan ε yang dihasilkan akibat perubahan panjang ∆L, dibagi dengan panjang awal L. Batang menjadi memanjang ke arah gaya tarik (longitudinal strain εL) dan menyusut dalam arah tegak lurus ke gaya (transversal strain εt). Sifat material khususnya logam, sama seperti pegas yaitu pertambahan panjang sebanding dengan gaya/beban yang diberikan. Rasio tegangan terhadap regangan untuk batang yang terjadi tegangan merupakan konstanta elastisitas yang disebut modulus Young (E). Sedangkan rasio negatif dari regangan transversal ke regangan longitudinal disebut dengan Poisson ratio, v. Secara analitis, regangan, tegangan, modulus

103

BAB 7 PENGUKURAN TEMPERATUR

DAN APLIKASINYA


1. mampu menjelaskan konsep pengukuran temperatur dengan berbagai metode dan cara kerja sensornya.

2. mampu memilih jenis sensor temperatur yang sesuai untuk aplikasi dalam bidang teknik mesin.

7.1 PENDAHULUANTemperatur adalah properti fisik dari suatu material yang memberikan

ukuran rata-rata energi kinetik dari pergerakan molekul dalam suatu benda atau sistem. Temperatur dapat didefinisikan sebagai kondisi benda berdasarkan panas yang ditransfer dari satu sistem ke sistem lainnya. Temperatur dan panas merupakan hal yang berbeda, temperatur adalah ukuran energi internal suatu sistem, sedangkan panas adalah ukuran perpindahan energi dari satu sistem ke sistem lainnya [1]. Energi yang dapat berpindah dan mengubah temperatur suatu benda, inilah yang disebut kalor.

Pada Hukum II termodinamika, dijelaskan bahwa kalor mengalir secara alami dari benda yang panas ke benda yang dingin; kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas tanpa dilakukan usaha [2]. Dua benda dikatakan berada dalam kesetimbangan termal ketika keduanya berada pada temperatur yang sama dan tidak terjadi perpindahan panas di antara keduanya.

7.2 SEJARAH PENGUKURAN TEMPERATUR Sejarah pengukuran temperatur dimulai dari seorang ilmuwan Perancis

bernama Guillaume Amontons (1663-1705), ia adalah salah satu orang pertama yang mengeksplorasi sifat termodinamika temperatur. Usahanya adalah meneliti perilaku volume udara konstan yang diperlakukan dengan perubahan temperatur. Galileo (1565-1642) telah berusaha menggunakan ekspansi volumetrik suatu

135

BAB

8 PENGUKURAN TEKANAN DAN APLIKASINYA


1. Mampu menjelaskan konsep pengukuran tekanan dengan berbagai metode dan cara kerja sensornya.

2. Mampu memilih sensor dan jenis transduser tekanan yang sesuai aplikasi dalam bidang teknik mesin.

8.1 PENDAHULUANTekanan (pressure) adalah gaya normal yang ditimbulkan oleh tekanan atau

desakan fluida pada sebuah luas bidang. Satuan tekanan adalah Pascal (1 Pa = 1 N/m2) atau (lbf/in2 atau psi). Tekanan atmosfer adalah tekanan pada permukaan bumi akibat berat gas yang berada pada atmosfer yang dikenal sebagai tekanan referensi atau dikenal juga tekanan barometer. Sedangkan tekanan absolut adalah tekanan yang diukur pada keadaan vakum. Tekanan ukur (gauge pressure) merupakan perbedaan antara tekanan absolut dan tekanan atmosfer.

Gambar 8.1 Hubungan antara tekanan absolut, tekanan ukur dan tekanan atmosfer [2].

157

BAB

9 PENGUKURAN ALIRAN FLUIDA DAN APLIKASINYA

9.1 PENDAHULUANPengukuran aliran fluida sangat penting dalam aplikasinya sehari-hari, yaitu

mulai dari pengukuran laju aliran darah dalam arteri manusia hingga pada pengukuran aliran oksigen cair dalam roket. Dalam proyek penelitian dan proses industri, pengukuran aliran fluida yang presisi diperlukan mengingat pentingnya data untuk analisis dan monitoring. Namun, terkadang ada aplikasi yang tidak begitu presisi pun dapat diterima.

Pemilihan instrumen yang tepat untuk aplikasi tertentu diatur oleh banyak variabel, termasuk biaya. Bagi banyak operasi industri, keakuratan pengukuran aliran fluida berhubungan langsung dengan keuntungan. Sederhana contohnya adalah pompa bensin di stasiun bahan bakar. Contoh lain adalah meteran air di rumah. Kesalahan kecil dalam pengukuran aliran pada pipa gas alam atau minyak dapat membuat perbedaan ribuan dolar selama periode waktu tertentu. Dengan demikian, para ilmuwan di laboratorium bukanlah satu-satunya orang yang ada berkaitan dengan pengukuran aliran yang akurat. Namun insinyur dalam industri juga sangat tertarik karena pengukuran aliran berdampak langsung terhadap laporan laba-rugi perusahaan [1].

Laju aliran fluida dinyatakan dalam satuan volume dan satuan massa dengan ukuran yang bervariasi. Beberapa istilah yang umum digunakan diantaranya adalah:

1 gallon per minute (gpm) = 231 cubic inches per minute (in3/min). = 63.09 cubic centimeters per second (cm3/s).


1. Mampu menjelaskan konsep pengukuran tekanan dengan berbagai metode dan cara kerja sensornya.

2. Mampu memilih sensor dan jenis transduser tekanan yang sesuai aplikasi dalam bidang teknik mesin.

179

BAB

10 PENGUKURAN GETARAN-SUARA DAN APLIKASINYA


1. mampu menjelaskan konsep pengukuran getaran dan bunyi dan dengan cara kerja sensornya.

2. mampu memilih sensor dan jenis transduser dan bunyi yang sesuai aplikasi dalam bidang teknik mesin.

10.1 PENDAHULUANPengukuran gerak dan getaran sangat penting dalam banyak aplikasi di

bidang keteknikan. Eksperimental yang dijalankan selalu memerlukan data perpindahan, kecepatan, percepatan atau amplitudo getaran. Data ini berguna dalam memprediksi kegagalan fatique komponen mesin tertentu atau untuk analisis yang digunakan untuk mengurangi getaran struktur ataupun tingkat kebisingan suara.

Nomenklatur perangkat yang sering digunakan untuk mengukur perpindahan atau kecepatan adalah vibrometer, yang output nya dalam voltase. Pergerakan perpindahan dan kecepatan ditentukan dengan transduser kedua seperti transformer differential atau potensiometer. Sedangkan accelerometer digunakan untuk memperoleh data output sebagai fungsi percepatan.

10.2 VIBROMETERPendeteksi getaran yang sangat sensitif adalah sentuhan telunjuk

tangan manusia. Benda yang bergetar dengan amplitude perpindahan 0.025 µm dan frekuensi maksimum 300 Hz dapat dirasakan oleh manusia. Namun jika amplitude lebih besar dari 1 mm, maka metode yang mudah digunakan adalah dengan menggunakan baji getar (vibrating wedge) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.1. Baji ini dapat dibuat dari kertas atau material tipis dibuat berwarna hitam yang dipasang pada permukaan benda yang bergetar.

194

ruangan meningkat menjadi 72 dB. Berapakah SPL kontribusi mesin tersebut terhadap penambahan tekanan suara didalam ruangan?

Hitunglah (a) menggunakan diagram (b) menggunakan rumus.

10.8 DAFTAR PUSTAKA

[1] J. P. Holman, Experimental Methods for Engineers, Eighth. New York: Mc-Graw-Hill Education, 2012.

[2] T. G. Beckwith, Roy D. Marangoni, and John H. Lienhard, Mechanical Measurements, Sixth. New Jersey: Pearson Education, Inc., 2007.

[3] R. S. Figliola and D. E. Beasley, Theory and Design for Mechanical Mea-surements, Sixth. John Wiley & Sons, Inc., 2015.

199

RIWAYAT HIDUP

Dr. Muhammad Rizal, S.T, M.Sc

Lahir di Lhok Sari, Kabupaten Aceh Barat – Aceh, pada tanggal 19 Oktober 1979. Setelah menamat-

kan sekolah di SMU 1 Meulaboh, penulis melanjutkan studi S1 di Jurusan Teknik Mesin USU Medan, yang diselesaikannya pada tahun 2002. Setelah lulus, penulis langsung bekerja di Asian Agri Group sebagai Asisten Manajer di pabrik sawit hingga tahun 2006. Kemudian, penulis bergabung di Jurusan Teknik Mesin Universitas Syiah Kuala (UNSYIAH) sejak 2006 sebagai dosen. Penulis menerima gelar M.Sc dan PhD dalam bidang Teknik Mesin dari Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM) pada 2011 dan 2015.

Sejak selesai S3, dengan judul disertasi “Development of a Wireless Rotating Cutting Tool Monitoring System with Integrated Multiple Sensors”, penulis banyak menjalankan penelitian fokus pada bidang sistem pengukuran, sistem pemantauan pemesinan dan deteksi dini keausan, dan juga pengembangan dynamometer untuk pengukuran gaya pemotongan pada proses pemesinan. Puluhan artikel ilmiah pada jurnal internasional bereputasi telah berhasil ditulisnya, dan juga mempunyai paten di Malaysia dengan no. WO2016010411A1. Sekarang aktif menjalankan penelitian dengan skim penelitian lokal dan kompeti-tif nasional. Penulis sehari-hari juga aktif mengajar di program studi teknik mesin Unsyiah pada mata kuliah pengukuran teknik, sistem kendali, getaran mekanis, metrology, proses manufaktur, tribology, dan metodologi penelitian. Sebagai tugas tambahan, penulis sekarang ini menjabat sebagai Ketua Program Studi Teknik Mesin Unsyiah untuk periode 2018–2022.

Diterbitkan oleh:Percetakan & Penerbit


Jl. Tgk Chik Pante Kulu No.1 Kopelma Darussalam 23111, Kec. Syiah Kuala. Banda Aceh, AcehTelp: 0651 - 8012221Email: [email protected] [email protected] http://www.unsyiahpress.unsyiah.ac.id

E-ISBN: 978-623-264-120-4

ISBN: 978-623-264-119-8

Buku ajar ini mengulas secara mendalam dasar-dasar dan aplikasi pengukuran teknik yang dapat dijadikan buku referensi untuk dosen dan mahasiswa teknik – khususnya, maupun umum.

Pengukuran Teknik

Dasar & Aplikasi

Buku ini disajikan dengan bahasa yang mudah dimengerti dan materi yang efisien dalam setiap bab. Keunggulan lainnya dalam buku ini yaitu semua gambar dan tabel tersedia dengan sangat informatif. Contoh-contoh soal dan penyelesaian dalam buku ini akan memudahkan mahasiswa untuk memecahkan dan menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan pengukuran teknik.

Pengukuran Teknik: Dasar dan Aplikasi

Documents

Transcript of Pengukuran Teknik: Dasar dan Aplikasi