Kalibrasi Oven

Panduan

Panduan Kalibrasi Kalibrasi OvenOven (( Draft  Draft ))

1.

1. PendahuluanPendahuluan

Panduan ini dibuat sebagai pedoman dalam rangka harmonisasi prosedur kalibrasi Panduan ini dibuat sebagai pedoman dalam rangka harmonisasi prosedur kalibrasi oven yang dilakukan oleh laboratorium kalibrasi yang terakreditasi oleh KAN oven yang dilakukan oleh laboratorium kalibrasi yang terakreditasi oleh KAN maupun laboratorium lain yang memerlukan.

maupun laboratorium lain yang memerlukan.

Panduan ini mengacu terutama kepada dokumen

Panduan ini mengacu terutama kepada dokumen  AS  AS 2853 2853 1986: 1986: Enclosure- Enclosure-Temperature-controlled-performance testing and grading

Temperature-controlled-performance testing and grading, dengan beberapa, dengan beberapa  penyederhanaan, dan dokumen

 penyederhanaan, dan dokumen lain yang relevan.lain yang relevan.

Kalibrasi oven dilakukan untuk mengetahui keseragaman suhu di dalam ruangan Kalibrasi oven dilakukan untuk mengetahui keseragaman suhu di dalam ruangan oven dan sebagai acuan untuk menentukan kelayakan oven untuk tujuan pemakaian oven dan sebagai acuan untuk menentukan kelayakan oven untuk tujuan pemakaian tertentu.

tertentu.

2.

2. LingkupLingkup

Yang dimaksud dengan oven adalah sebuah fasil

Yang dimaksud dengan oven adalah sebuah fasilitas teknik yang memungkinkanitas teknik yang memungkinkan diwujudkannya nilai-nilai suhu udara yang ditentukan secara selektif dalam s

diwujudkannya nilai-nilai suhu udara yang ditentukan secara selektif dalam s ebuahebuah volume tertutup dalam suatu rentang kerja.

volume tertutup dalam suatu rentang kerja.

Panduan ini berlaku untuk penentuan karateristik suhu oven yang digunakan di Panduan ini berlaku untuk penentuan karateristik suhu oven yang digunakan di industri. Karakteristik suhu yang dimaksud ditentukan pada keadaan tanpa beban industri. Karakteristik suhu yang dimaksud ditentukan pada keadaan tanpa beban dalam keadaan tunak (

dalam keadaan tunak (steady-statesteady-state).).

Penentuan karakteristik suhu ini tidak memperhitungkan parameter lain seperti Penentuan karakteristik suhu ini tidak memperhitungkan parameter lain seperti kelembaban, aliran udara maupun emisifitas dinding yang bisa jadi dapat kelembaban, aliran udara maupun emisifitas dinding yang bisa jadi dapat dikendalikan.

dikendalikan.

Panduan ini berlaku bagi semua oven untuk semua ukuran/dimensi, rentang suhu, Panduan ini berlaku bagi semua oven untuk semua ukuran/dimensi, rentang suhu, moda operasi, metode konstruksi maupun jenis

moda operasi, metode konstruksi maupun jenis dan tujuannya.dan tujuannya.

Daerah kerja adalah bagian dalam oven yang akan ditentukan karakterist

Daerah kerja adalah bagian dalam oven yang akan ditentukan karakterist ik suhunya.ik suhunya. Untuk sebagian besar oven, ruang kerja adalah keseluruhan ruangan bagian dalam Untuk sebagian besar oven, ruang kerja adalah keseluruhan ruangan bagian dalam oven.

oven.

3.

3. Dokumen acuanDokumen acuan  AS

 AS 2853 2853 1986: 1986: Enclosure-Enclosure-temprrature-ctemprrature-controlled-perforontrolled-performance mance testingtesting, NATA,, NATA, Australia

ASTM International, ASTM E 145 – 94 (2006): Standard Specification for Gravity-Convection and Forced Ventilation Oven, PA, US

DKD, Guideline DKD-R 5-7 : Calibration of climatic chambers, Braunschweig G-20: Guidelines for Calibration and Checks of Temperature Controlled  Enclosures: Thailand Laboratory Accreditation Scheme (TLAS)

Abdelaziz, Y.A., Guidelines for assessment of temperature uniformity and investigation of the measurements uncertainty within laboratory oven, Proceedings, XVII IMEKO World Congress, June 2003, Dubrovnik, Croatia

USBR 1020 89, Procedure for Calibrating Oven, Colorado

4. Prinsip kalibrasi

4.1. Pengukuran suhu dilakukan pada lokasi-lokasi titik ukur tertentu di dalam daerah kerja (working space) oven selama 1 jam atau 5 siklus terhitung setelah tercapai suhu yang stabil. Variasi total dihitung dari nilai suhu maksimum dan minimum dari semua lokasi titik ukur. Variasi total merupakan indikator unjuk kerja dari oven yang dikalibrasi.

4.2. Penentuan jumlah lokasi titik ukur dan jumlah sensor suhu yang digunakan adalah seperti diuraikan pada bagian 6.1.

4.3.Selama proses kalibrasi berlangsung suhu ambien tidak boleh berubah lebih dari 10 o_{C. Sumber daya listrik tidak boleh berubah lebih dari 10% atau seperti yang} dipersyaratkan oleh pabrik pembuat oven.

4.4. Apabila pembacaan dan/atau perekaman suhu dilakukan secara manual, pembacaan harus dilakukan sehingga variasi suhu jangka pendek (karena pengaruh siklus  pengendali suhu) dapat terekam.

5. Sensor Suhu

5.1. Sensor suhu yang digunakan harus terkalibrasi dalam rentang yang sesuai dengan rentang pemakaian. Sensor suhu dipilih mempunyai ketidakpastian tidak lebih dari 1/3 (sepertiga) dari variasi total maksimum yang diijinkan.

5.4. Semua sensor suhu yang digunakan harus mempunyai waktu respon yang sama. Misalnya dengan menggunakan termokopel yang berasal dari gulungan yang sama. 5.5. Sensor suhu ditempatkan pada lokasi titik ukur dengan tidak menempel pada

dinding oven.

6. Prosedur kalibrasi

6.1. Penentuan jumlah lokasi titik ukur dan jumlah sensor suhu yang digunakan.

Untuk menghitung jumlah lokasi titik ukur dan jumlah sensor suhu yang diperlukan dilakukan langkah-langkah sebagai berikut

6.1.1. Penentuan suhu kalibrasi nominal dan toleransi suhunya, ∆t .

 Nilai toleransi suhu dapat diperoleh dengan salah satu cara sebagai berikut. 6.1.1.1.Dari spesifikasi oven yang terdapat pada manual pemilik/pengguna, atau

6.1.1.2. Apabila tidak informasi dari manual, toleransi dapat dimintakan dari pelanggan. Dalam hal ini toleransi suhu diartikan sebagai nilai toleransi yang diinginkan, yang belum tentu tercapai, atau

6.1.1.3. Toleransi suhu adalah 1,5x ketidakpastian s ensor suhu yang digunakan. 6.1.2. Menentukan nilai variasi total teoritik, Ro, dengan Persamaan 1

t 

 R_o =2∗∆   (1)

6.1.3. Menghitung faktor pengkelasan (grading factor) teoritik, f , dengan persamaan 2

(

 R

)

(

 D

)

 f  = 100∗ _o 100+   (2)

dimana D adalah selisih suhu kalibrasi nominal dan suhu ruang.

6.1.4. Menentukan kelas (Grade) teoritik, G, dengan menggunakan persamaan 3

m

 f 

G =8−6,64∗log   (3)

Dimana  f m  adalah faktor pengkelasan maksimum teoritik terdekat yang diperoleh dari tabel 1 dengan menggunakan nilai f yang diperoleh dari langkah 6.1.3 sebelumnya.

Tabel 1. Kelas dan faktor pengkelasan oven Grade (G) Maximum  permissible grading factor (fm)

Maximum permissible overall variation (Rm) °C D = 30 D = 100 D = 300 D = 1000 1 11.3 15 23 45 120 2 8.0 10 16 32 88 3 5.66 7.4 11 23 62 4 4.00 5.2 8.0 16 44 5 2.83 3.7 5.7 11 31 6 2.00 2,6 4.0 8.0 22 7 1,41 1.8 2.8 5.7 16 8 1.00 1.3 2.0 4.0 11 9 0.707 0.92 1.4 2.8 7.8 10 0.500 0.65 1.0 2.0 5.5 11 0.354 0.46 0.71 1.4 3.9 12 0.250 0.33 0.50 1.0 2.8 13 0.177 0.23 0.35 0.71 2.0 14 0.125 0.16 0.25 0.50 1.4

6.1.5. Menentukan jumlah lokasi titik ukur dan jumlah sensor suhu yang diperlukan menggunakan persamaan 4. 2 , 0 6 , 0 3 3 G V   N = + ∗ ∗   (4) Dimana

 N = jumlah lokasi titik ukur G = kelas atau grade

V = volume daerah kerja oven

Sensor suhu ditmpatkan pada lokasi titik ukur dengan tidak menempel pada dinding oven. Alat bantu pemegang dapat digunakan untuk membantu menempatkan sensor suhu dengan memperhatikan pengaruh suhu terhadap alat tersebut.

Gambar 1. Lokasi titik ukur penempatan sensor suhu untuk oven persegi empat

Gambar 2. Lokasi titik ukur penempatan sensor suhu untuk oven berbentuk silinder

1C 2A 3A 5A 14A 6A 13A 9A 10 17E 20E 18E 19E 16E 4F 7F 8F 12F 11F 15F Position code: C = Centre F = Centre of face  A = Cor ner

E = Centre of ed e 2 11 20 6 9 13 4 10 5 19 8 3 7 1 12 16* 18* 17* 15* 14* 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (bagian) 180 315 225 90 0 135 225 90 0 270 45 315 180 270 45 135 0 (derajat) * untuk rasio panjang/diameter lebih besar dari 5

6.3. Penyetelan suhu oven

Suhu oven disetel sesuai dengan suhu nominal kalibrasi dengan menggunakan tombol yang tersedia pada oven. Apabila tidak ada indikator suhu pada oven, maka tombol penyetelan suhu sekaligus dianggap sebagai nilai indikator suhu.

6.4. Pengambilan data

Pembacaan dilakukan setelah 1 jam atau 5 siklus terhitung sejak oven teresbut mencapai kestabilan suhu. Data yang diamati dan direkam adalah penunjukan maksimum dan minimum. Tabel 2 memperlihatkan contoh tabel untuk perekaman data dan perhitungannya.

Tabel 2. Contoh tabel perekaman data pengukuran untuk 9 lokasi titik ukur

Set : °C  Nilai standar (°C)

Rentang suhu

(oC)  Nilai tengah ( o

C)

 No. TC tmax tmin tmax-tmin ½(tmax+ tmin) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Indikator Suhu ruang

6.5.Apabila kalibrasi dilakukan untuk lebih dari satu nilai suhu nominal, maka langkah-langkah 6.3 sampai dengan 6.4 dilakukan kembali untuk nilai nominal suhu

7. Pengolahan data

Pengolahan data dilakukan,  pertama, dengan mengisi Kolom 4 dan 5 Tabel 2 dengan data selisih suhu maksimum dan suhu minimum serta nilai tengah untuk setiap sensor suhu. Selanjutnya, dilakukan perhitungan untuk menentukan parameter lain sebagai berikut:

7.1. Suhu indikator oven = Nilai tengah indikator 7.2. Suhu oven yang terukur = ½ [(tmax)max + (tmin)min] 7.3. Variasi suhu :

7.3.1. Variasi spasial (berdasarkan posisi pada oven) = (Nilai Tengah)max - ( Nilai Tengah)min

7.3.2. Variasi temporal (berdasarkan waktu) = (tmax – tmin)max 7.3.3. Variasi total, Ro, = (tmax)max – (tmin)min

Selisih antara suhu indikator (7.1) dan suhu oven yang terukur (7.2) harus lebih kecil dari Ro.

Apabila diperlukan, Kelas (Grade) yang sebenarnya dari oven dapat dihitung menggunakan persamaan 2 dan 3 pada Bagian 6.1.3 dan 6.1.4.

7.3.4. Suhu ruang = Nilai Tengah Suhu ruang

7.4. Tabel 3 dapat digunakan untuk merangkum hasil perhitungan dengan jumlah baris  bergantung kepada jumlah nilai nominal suhu yang diukur.

Tabel 3. Rangkuman hasil perhitungan Setting (°C) Suhu Indikator (°C) Suhu Terukur (°C) Variasi Spasial (°C) Variasi Temporal (°C) Variasi Total (°C)

8. Perhitungan ketidakpastian pengukuran

8.1. Estimasi ketidakpastian pengukuran dilakukan berdasarkan model pengukuran sebagai berikut ' ' indikator  benar  t  t  K = − dengan:

K= koreksi yang harus diberikan pada penunjukan indikator oven untuk memperoleh nilai benar suhu di dalam oven

t’indikator  ≅ penunjukan indikator oven = nilai tengah indikator t’ benar ≅ perkiraan nilai benar suhu di dalam oven

t’ benar  ≅ suhu oven terukur = ½ [(Nilai Tengah)max + ( Nilai Tengah)min]

8.2. Sumber ketidakpastian pengukuran

Sumber-sumber ketidakpastian yang berkontribusi pada ketidakpastian baku gabungan adalah sebagai berikut.

a. Sensor suhu dan indikator yang digunakan.

 Nilai ketidakpastian dan faktor cakupannya diperoleh dari sertifikat kalibrasi  peralatan tersebut. k  U  u b 95 1 =

 b. Drift sensor suhu dan indikator

Ketidakpastian drift sensor suhu dan indikator diperoleh dari nilai lama ( nlama) dan  baru (nbaru) pada sertifikat kalibrasi dengan asumsi distribusinya adalah segi-empat.

(

)

3 2 1 2 new old  b n n u = −

c. Variasi suhu terukur yang terdiri dari a. Variasi suhu spasial

(

)

3  _  var  2 1 3 spasial iasi u_b =

 b. Variasi suhu temporal

d. Daya baca indikator oven 3 2 1 5  NST 

u_b = untuk indikator digital, atau

6 2 1

5

 NST 

u_b = untuk indikator analog.

e. Variasi penunjukan indikator suhu oven

Ketidakpastian baku dari variasi indikator diperoleh dari selisih nilai terbesar dan terkecil pada pembacaan alat dari setiap titik ukur dengan asumsi distribusinya adalah segi-empat.

(

)

3 2 1 _{,max ,min} 6 ind  ind  t  t  u = − f. Ketidakpastian gabungan

(

2

)

6 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 b b b b b b c u u u u u u u = + + + + +

g. Ketidakpastian bentangan pada tingka kepercayaan 95%, dengan faktor cakupan, k= 2.

k  u U ₉₅ = _c.

9. Penentuan CMC

Untuk tujuan penentuan CMC suatu laboratorium kalibrasi, ketidakpastian yang  bersumber dari variasi spasial dan variasi emporal oven dihilangkan sehingga menjadi

sebagai berikut.

(

2

)

6 2 5 2 2 2 1 b b b b c u u u u u = + + + 10. Rekalibrasi

Interval kalibrasi bergantung pada pemakaian oven, tetapi rekalibrasi dilakukan paling lama setiap 5 tahun sekali. Rekalibrasi juga harus dilakukan apabila telah dilakukan  perbaikan atau modfikasi yang diperkirakan dapat mempengaruhi karakteristik suhunya.