Alat Ukur Tekanan dan Temperatur Alat Ukur Tekanan dan Temperatur
Alat ukur digunakan untuk mengetahui suatu besaran atau suatu variabel.
Alat ukur digunakan untuk mengetahui suatu besaran atau suatu variabel.
Instrumen adalah alat ukur yang mempunyai sifat komplek, minimal terdiri dari : Instrumen adalah alat ukur yang mempunyai sifat komplek, minimal terdiri dari :
a.
a. Sensor untuk menangkap perubahan dari objek yang diukur.Sensor untuk menangkap perubahan dari objek yang diukur.
b.
b. Signal Conditioning untuk merubah nilai kekuatan sinyal Signal Conditioning untuk merubah nilai kekuatan sinyal yang ditangkap.yang ditangkap.
c.
c. Data Presentation untuk menunjukan besaran nilai pengukuran yang diperoleh.Data Presentation untuk menunjukan besaran nilai pengukuran yang diperoleh.
Dalam tulisan ini akan dibahas mengenai alat ukur tekanan dan alat ukur te
Dalam tulisan ini akan dibahas mengenai alat ukur tekanan dan alat ukur te mperatur.mperatur.
A.
A. Alat Ukur TekananAlat Ukur Tekanan Alat ukur tekanan alat
Alat ukur tekanan alat yang digunakan untuk mengetahui kondisi/tekanan suatu objekyang digunakan untuk mengetahui kondisi/tekanan suatu objek ukur. Beberapa metode pengukuran tekanan:
ukur. Beberapa metode pengukuran tekanan:
ManometerManometer
U-tube Manometer U-tube Manometer Well Type Manometer Well Type Manometer Barometer
Barometer
DWTDWT
Elastic Pressure TransducerElastic Pressure Transducer Bourdon Tube
Bourdon Tube
Diaphragm Pressure Gage Diaphragm Pressure Gage Bellows
Bellows
ElectricalElectrical
1.
1. ManometerManometer a.
a. U-tube ManometerU-tube Manometer
b.
b. Well Type ManometerWell Type Manometer
Banyak digunakan karena pengukurannya lebih mudah: pembacaan hanya Banyak digunakan karena pengukurannya lebih mudah: pembacaan hanya pada salah satu leher tube.
pada salah satu leher tube.
c.
c. BarometerBarometer
Alat ukur tekanan absolute dengan rentang tekanan dari zero absolute Alat ukur tekanan absolute dengan rentang tekanan dari zero absolute sampai atmospheric pressure.Biasanya dinyatakan dalam mm Hg.
sampai atmospheric pressure.Biasanya dinyatakan dalam mm Hg.
2.
2. Piston Gauge atau sering disebut dengan Dead Weight Tester (DWT)Piston Gauge atau sering disebut dengan Dead Weight Tester (DWT)
3.
3. Elastic Pressure TransducerElastic Pressure Transducer a.
a. Bourdon TubeBourdon Tube
Terdiri pipa lengkung berongga.Digunakan untuk fluida dalam pipa.Tekanan Terdiri pipa lengkung berongga.Digunakan untuk fluida dalam pipa.Tekanan dalam pipa menyebabkan pipa pada alat berubah bentuk.Tekanan ditentukan dari dalam pipa menyebabkan pipa pada alat berubah bentuk.Tekanan ditentukan dari perubahan secara
perubahan secara mekanik penunjuk mekanik penunjuk pada alat.pada alat.Tipe bourdon tube Tipe bourdon tube adalah C, adalah C, spiral,spiral, dan helical.
dan helical.
Keuntungan dan kekurangan Keuntungan dan kekurangan
• Bersifat portabel
• Bersifat portabel • Pengukuran• Pengukuran terbatas pada tekanan statisterbatas pada tekanan statis
• Ketelitian cukup tinggi
• Ketelitian cukup tinggi • Terjadi histerisis• Terjadi histerisis
• Terpeng
• Terpengaruh shocaruh shock k dan vibrasidan vibrasi
b.
b. Diaphragm Pressure GageDiaphragm Pressure Gage
Alat ini menggunakan deformasi elastis dari suatu diafragma (membran) untuk Alat ini menggunakan deformasi elastis dari suatu diafragma (membran) untuk mengukur perbedaan tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan referensi.
mengukur perbedaan tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan referensi.
Digunakan secara luas untuk tekanan gauge; dan dapat mendeteksi tekanan Digunakan secara luas untuk tekanan gauge; dan dapat mendeteksi tekanan rendah: 0
rendah: 0 – – 4 mm. 4 mm.
Keuntungan dan kekurangan Keuntungan dan kekurangan Respon lebih cepat
Respon lebih cepat
Akurasi tinggi (sampai 0,5 % FS) Akurasi tinggi (sampai 0,5 % FS)
Linieritas baik jika perubahan tekanan tidak lebih besar dari pada ketebalan Linieritas baik jika perubahan tekanan tidak lebih besar dari pada ketebalan diafragma.
diafragma.
Relatif mahal Relatif mahal
c.
c. BellowsBellows
Prinsip operasi didasarkan pada perubahan volume dari element bellows sehingga Prinsip operasi didasarkan pada perubahan volume dari element bellows sehingga diperoleh hubungan yang linear antara tekanan dan simpangan. Digunakan untuk diperoleh hubungan yang linear antara tekanan dan simpangan. Digunakan untuk mengukur tenakan
mengukur tenakan absolut (tekanan rendah) absolut (tekanan rendah) Range: tekanan rendah Range: tekanan rendah sampai 155.1sampai 155.1 mmHg (3 psi) ; atau sampai 40 mmHg, jika bellows dibuat cukup besar.
mmHg (3 psi) ; atau sampai 40 mmHg, jika bellows dibuat cukup besar.
Kelebihan Kelebihan
• Biaya pengadaan awal : rendah
• Biaya pengadaan awal : rendah
• Konstruksi kuat dan sederhana
• Konstruksi kuat dan sederhana
• Dapat digunakan untuk tekanan renda
• Dapat digunakan untuk tekanan rendah dan menengahh dan menengah
• Dapat digunakan untuk mengukur tekanan a
• Dapat digunakan untuk mengukur tekanan a bsolut, bsolut, tekanan tekanan relatif relatif (gauge) (gauge) dandan tekanan diferensial.
tekanan diferensial.
Kekurangan Kekurangan
• Memerlukan kompensasi temperature
• Memerlukan kompensasi temperature
• Tidak dapat digunakan untuk mengukur tekanan tinggi.
• Tidak dapat digunakan untuk mengukur tekanan tinggi.
• Mempunyai histeresis dan drift yang
• Mempunyai histeresis dan drift yang besar. besar.
• Tidak cocok untuk mengukur tekanan yang dinamis.
• Tidak cocok untuk mengukur tekanan yang dinamis.
B.
B. Alat Ukur TemperaturAlat Ukur Temperatur Rentang skala suhu Rentang skala suhu
Beberapa Metode Pengukuran Suhu Beberapa Metode Pengukuran Suhu 1.
1. Expansion Expansion Thermometer Thermometer 3.Electrical 3.Electrical Temperature Temperature InstrumentInstrument Expansion of solid
Expansion of solid Resistance thermometerResistance thermometer Expansion of liquid
Expansion of liquid ThermocoupleThermocouple Expansion of gas
Expansion of gas ThermistorThermistor 2.
2. Filled-System Filled-System Thermometer Thermometer 4. 4. PyrometerPyrometer Liquid-filled
Liquid-filled thermometer thermometer Radiation Radiation pyrometerpyrometer Vapor-pressure thermometer
Vapor-pressure thermometer Optical pyrometerOptical pyrometer Mercury-filled thermometer
Mercury-filled thermometer
1.
1. Expansion ThermometerExpansion Thermometer a.
a. Bimetallic ThermometerBimetallic Thermometer Tersedia:
Tersedia: – – 103 s.d. 1004103 s.d. 1004 ooFF atau
atau – – 75 s.d. 54075 s.d. 540 ooCC Ekspansi elemen bimetallic Ekspansi elemen bimetallic (dua strip logam). Masing- (dua strip logam). Masing- masing strip logam mempunyai masing strip logam mempunyai koefisien
koefisien ekspansi ekspansi termal berbtermal berbeda. eda. Ketika Ketika strip strip dipanaskan, dipanaskan, seiring seiring dengandengan naiknya suhu, keduanya berekspansi dengan panjang berbeda. Jarak ekspansi naiknya suhu, keduanya berekspansi dengan panjang berbeda. Jarak ekspansi proporsional
proporsional terhadap terhadap pangkat pangkat dari dari panjang panjang strip strip dan dan berbanding terbaliberbanding terbalik k dengandengan tebal strip (logam). Pergerakan bimetallic digunakan menggerakkan pointer tebal strip (logam). Pergerakan bimetallic digunakan menggerakkan pointer sehingga melintasi skala kalibrasi suhu.
sehingga melintasi skala kalibrasi suhu.
b.
b. Liquid in Glass ThermometerLiquid in Glass Thermometer
Salah satu alat ukur suhu yang palin sederhana, dan Salah satu alat ukur suhu yang palin sederhana, dan digunakan di laboratoriudan industri.
digunakan di laboratoriudan industri.
Range:
Range: – – 18.4 s.d. 60818.4 s.d. 608 ooF atauF atau – – 120 s.d. 320120 s.d. 320 ooFF Alkohol : untuk suhu sangat rendah Merkuri
Alkohol : untuk suhu sangat rendah Merkuri : untuk suhu: untuk suhu tinggi (merkuri membeku pada suhu
tinggi (merkuri membeku pada suhu – – 3939ooC) MudahC) Mudah pecah dan tidak mudah beradap
pecah dan tidak mudah beradaptasi dengan perubahantasi dengan perubahan suhu, sehingga penggunaannya di industri terbatas.
suhu, sehingga penggunaannya di industri terbatas.
Tidak digunakan, jika suhu berfluktuasi akan diukur Tidak digunakan, jika suhu berfluktuasi akan diukur dengan akurasi tinggi.
dengan akurasi tinggi. Termometer gelas berisi air raksaTermometer gelas berisi air raksa
Thermometer with spiral Thermometer with spiral bimetallic element
bimetallic element
Thermometer with helical Thermometer with helical bimetallic element
bimetallic element
yang digunakan di industri: tangki terbuka berisi cairan, kettle, steam line,dan yang digunakan di industri: tangki terbuka berisi cairan, kettle, steam line,dan aliran fluida dalam pipa.
aliran fluida dalam pipa.
c.
c. Filled-system ThermometerFilled-system Thermometer
Jika bulb dipanaskan atau didi
Jika bulb dipanaskan atau didinginkan, makanginkan, maka fluida didalamnya mengembang atau
fluida didalamnya mengembang atau berkontraksi, sehingga bourdon berkontraksi, sehingga bourdon tubetube bergerak. Perpindahan bourdon bergerak. Perpindahan bourdon tubetube
menggerakan pointer untuk membaca suhu.
menggerakan pointer untuk membaca suhu.
Cairan pengisi
Cairan pengisi bulb: mercury, bulb: mercury, ethyl alcohol,ethyl alcohol, xylene, toluene. Koefisien ekspasi xylene xylene, toluene. Koefisien ekspasi xylene adalah 6 kali mercury.
adalah 6 kali mercury.
Liquid-filled ThermometerLiquid-filled Thermometer
Cairan pengisi bulb: mercury, ethyl alcohol, xylene, toluene.
Cairan pengisi bulb: mercury, ethyl alcohol, xylene, toluene.
Koefisian ekspasi xylene adalah 6 kali koef ekspansi mercury, jadi Koefisian ekspasi xylene adalah 6 kali koef ekspansi mercury, jadi memungkinkan perancangan bulb kecil.
memungkinkan perancangan bulb kecil.
Kadang-kadang, air digunakan sebagai pengisi bulb Kadang-kadang, air digunakan sebagai pengisi bulb Kriteria yang harus dipenuhi:
Kriteria yang harus dipenuhi:
1.
1. Tekanan sistem (di dalam bulb) harus lebih besar daripada tekanan uapTekanan sistem (di dalam bulb) harus lebih besar daripada tekanan uap cairan pengisi, untuk mencegah penguapan.
cairan pengisi, untuk mencegah penguapan.
2.
2. Cairan pengisi tidak boleh Cairan pengisi tidak boleh membeku supaya tidak mengganggumembeku supaya tidak mengganggu kalibrasi/pembacaan suhu.
kalibrasi/pembacaan suhu.
Vapor-pressure ThermometerVapor-pressure Thermometer
Bulb sebagian berisi cairan, kapiler dan bourdon Bulb sebagian berisi cairan, kapiler dan bourdon berisi gas. Cairan mendidih dan menghasilkan berisi gas. Cairan mendidih dan menghasilkan
gas/uap yang mengisi kapiler
gas/uap yang mengisi kapiler dan bourdon.dan bourdon.
Cairan terus mendidih sampai mencapai tekanan Cairan terus mendidih sampai mencapai tekanan uapnya. Di titik P
uapnya. Di titik P vapvapcairan berhenti mendidih,cairan berhenti mendidih, kecuali jika suhu naik. Saat suhu turun, sebagian kecuali jika suhu naik. Saat suhu turun, sebagian uap mengembun, dan tekanan turun. Karena perubahan tekanan ini,
uap mengembun, dan tekanan turun. Karena perubahan tekanan ini, bourdonbourdon menggerakkan p
menggerakkan pointer ointer yang yang dapat mengindikasikan dapat mengindikasikan suhu.suhu.
Rentang suhu
Rentang suhu cairan yang dcairan yang digunakan dalam igunakan dalam vapor-pressure thermometervapor-pressure thermometer
d.
d. Resistance Thermometer DetectorResistance Thermometer Detector
Karena tahanan logam tertentu berubah dengan Karena tahanan logam tertentu berubah dengan berubahnya suhu, sifat ini digunak
berubahnya suhu, sifat ini digunakan untuk mengukuran untuk mengukur suhu.
suhu. Jika T ↑ maka R ↑ (vice versa).Jika T ↑ maka R ↑ (vice versa). Elemen tahanan Elemen tahanan biasanya panjang (dibentuk spiral), diselubungi
biasanya panjang (dibentuk spiral), diselubungi dengan porselin untuk mencegah hubungan singkat dengan porselin untuk mencegah hubungan singkat antara wire dan metal sheath. Jenis-jenis logam antara wire dan metal sheath. Jenis-jenis logam platinum, copper, dan nickel.
platinum, copper, dan nickel.
Karakteristik beberapa RTD Karakteristik beberapa RTD
e.
e. ThermocoupleThermocouple
Prinsip kerja thermocouple Prinsip kerja thermocouple tergantung dari pengaruh tergantung dari pengaruh thermoelectric. Jika salah satu thermoelectric. Jika salah satu junction
junction dipanaskan, arus mengalirdipanaskan, arus mengalir dalam circuit
dalam circuit dan dan dideteksi olehdideteksi oleh galvanometer. Jumlah arus galvanometer. Jumlah arus yangyang dihasilkan tergantung dari perbedaan suhu antara dua junction dan
dihasilkan tergantung dari perbedaan suhu antara dua junction dan karakteristiknya. Hal ini
karakteristiknya. Hal ini pertama kali diteliti oleh pertama kali diteliti oleh Seeback (1821) Seeback (1821) sehinggasehingga dikenal dengan Seeback Effect.
dikenal dengan Seeback Effect.
Penerapan thermocouple Penerapan thermocouple
EMF chart for various thermocouples with free end at 0 EMF chart for various thermocouples with free end at 0 ooCC
f.
f. Radiation PyrometerRadiation Pyrometer
Pyrometry adalah salah satut
Pyrometry adalah salah satuteknik pengukuraneknik pengukuran suhu tanpa kontak fisik, tetapi suhu fluida suhu tanpa kontak fisik, tetapi suhu fluida dideteksi dengan mengukur radiasi
dideteksi dengan mengukur radiasi
elektromagnetik. Dalam pyrometer radiasi, elektromagnetik. Dalam pyrometer radiasi, sebuah bodi hitam digunakan untuk menyerap sebuah bodi hitam digunakan untuk menyerap panas.
panas. Lensa digunakan untuk menyatukanLensa digunakan untuk menyatukan (focus) energi radiasi dari bodi. Radiasi (focus) energi radiasi dari bodi. Radiasi energi diterima oleh detector (thermocouple, thermophile), dan diteruskan ke energi diterima oleh detector (thermocouple, thermophile), dan diteruskan ke recorder, sehingga suhu fluida dapat dibaca. Pryrometer dapat mengukur suhu recorder, sehingga suhu fluida dapat dibaca. Pryrometer dapat mengukur suhu tinggi (>1400
tinggi (>1400 ooC).C).
g.
g. Optical PyrometerOptical Pyrometer
