LEMBAR PENUGASAN
Judul praktikum
: Instrumentasi Pengukuran Tekanan
Laboratorium
: Komputasi Dan Pengendalian Proses
Jurusan / prodi
: Teknik Kimia / DIII
Nama
: Sofian Hadi
Nim
: 100302048
Kelas / semester
: A2-PPL / IV
Anggota kelompok
: Silvia Mardhania A Muhammad Reza Andri Munandar
Uraian tugas
:
1. Lakukan pratikum sesuai dengan prosedur tekanan 2. Ambil data 15 kali dengan satuan bar, Psi dan mmHg 3. Satuannya diubah menjadi km/cm2 4. Buat grafik semuanya 5. Pembahasan dan kesimpulan tidak boleh sama dengan teman kelompok
Ka. Laboratorium
Pembimbing
Ir. Syaffruddin, M.Si
Ir. Helmi, MT
Nip:19650819 199802 1 001
Nip:19620921 199 303 1 001
LEMBAR PENGESAHAN
Judul praktikum
: Instrumentasi Pengukuran Tekanan
Mata kuliah
: Instrumentasi Dan Pengukuran + Praktikum
Nama
: Sofian Hadi
Nim
: 100302048
Kelas / semester
: A2-PPL / IV
Dosen pembimbing
: Ir. Helmi, MT
Nip
: 19620921 199303 1 001
Ka. Lab
: Ir. Syaffruddin, M.Si
Nip
: 19650819 199802 1 001
Tanggal pengesahan
:
Ka. Lab oraturium
Pembimbing
Ir. Syaffruddin, M.Si
Ir. Helmi, MT
Nip:19650819 199802 1 001
Nip: 19620921 199303 1 001
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang Pada zaman sekarang banyak sekali alat-alat yang digunakan untuk mengukur tekanan, suhu dan lain-lainnya. Disini akan dijelaskan tentang elemen-elemen yang sering digunakan untuk mengukur tekanan, baik untuk tekanan absolute, gauge, vakum maupun tekanan diferensial (beda tekanan) yaitu diafragma, elemen baurdon, elemen bellows, barometer dan manometer. Alat pengukuran adalah suatu alat yang dapat mendeteksi keberadaan suatu fenomena alam dan mengukuarnya dalam suatu kuantitas dan dapat mengubahnya menjadi suatu sinyal yang dapat dibaca oleh pengamat atau alat tertentu. Tekanan diferensial sebagai gaya persatuan luas dan dapat diukur dalam unit seperti Psi (pound 3
perinci persegi). Inci air mm mercury (Pa N/m) atau Bar. Bar setara dengan 100,000 N/m yang merupakan satuan Si untuk pengukuran. Untuk menyederhanakan satuan N/m 3 diadobsi dengan nama pascal, disingkat Pa. tekanan cukup sering diukur dengan satuan kilopascal (Kpa) diman 1000 pascal setara dengan 0,145 Psi. Pascak adalah indicator untuk mengukur harga tekanan, ketika tekanan diukur dalam keadaan vakum mutlak (tidak ada kondisi atmosfer) maka hasilnya dalam paskal ( mutlak).
1.2 Tujuan Percobaan : 1. Mengenal instrument pengukuran tekanan 2. Dapat dan mampu mengenal instrument pengukuran tekanan 3. Mampu mengkalibrasi alat ukur tekanan 4. Membuktikan rumus konversi satuan 5. Menentukan rumus linearitas alat ukur tekanan vs waktu 6. Menentuka responsibiltas
1.3 Alat dan bahan
:
1.3.1 Alat-alat yang di gunakan :
Seperangkat alat pengukuran tekanan
Manometer pipa U
Compressor
Barometer
Stopwatch
Pentul
Selang
Isolasi
1.3.2 Bahan-bahan yang digunakan :
Gas
Gambar 1. Manometer pipa U
Gambar 2. Compressor
Gambar 3. Barometer
gambar 4. Stopwacht
Gambar 5. Pentol
gambar 6. Selang
1.4 Langkah Kerja a. kalibrasi manometer : 1. selang dimasukkan ke saluran udara 2. manometer di ambil dan dihubungkan 3. skala dibaca dan dicatat 4. langkah 2 dan 3 diulang 5 kali 5. tekanan rata-rata dihitung
b. kalibrasi barometer : 1. selang dimasukkan ke saluaran udara 2. keran dibuaka secara perlahan-lahan 3. skala dibaca dan dicatat 4. hitung tekanan rata-rata
c. linearitas barometer : 1. udara dialirakan pada selang 2. persimpangan selang ditutup dengan plaster 3. barometer diletakkan diujung selang 4. skala dibaca dan dicatat 5. dilubangi dengan jarum pada plaster hingga 14 kali dan setiap dilubangi skala barometer dibaca dan dicatat.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 1.3 Dasar Teori. Tekanan merupakan gaya persatuan luas, dengan demikian suatu tekanan sama dengan tegangan dan pada umumnya tekanan dapat dianggab sebagai jenis tegangan juga. Gaya persatuan luas yang diberikan oleh fluida pada dinding yang menmpungnya kita namakan sebagai tekanan. Sedangkan gaya yang ditimbulkan sebagai akibat regangan (strain) di dalam zat padat dinamakan sebagai tegangan. Tegangan absolute (absolute pressure) menunjukan nilai absolute (mutlak) yaitu gaya persatuan luas yang bekerja pada penampung fluida. Tekanan relative atau tekanan pengukur (gauge pressure) ialah selisih antara tekanan absolute dan tekanan atmosfer setempat vakum atau hampa menunjukan berapa lebihnya tekanan atmosfer dari tekanan absolute. Dari definisi-definisi ini dapat dilihat bbahwa tekanan
Gambar 1.1 hubungan antara istilah-istilah tekanan
absolute tidak negative dan tekanan vakum tidak mungkin lebih besar dari tekanan atmosfer. Ketika istilah ini dapat digambarkan dalam grafik sebagai berikut.
Perlu disinggung disini bahwa teknan fluida local bergantung pada berbagai variable, elevasi (ketinggian), kecepatan aliran, densitas fluida dan suhu merupakan parameter-parameter yang biasanya penting. Dalam system inggris, satuan tekanan yang lazim digunakan adalah pound force persatuan inch (Psi), tekanan relative (gauge pressure) mempunyai satuan yang sama tetapi ditandai dengan lambang 2
Psig sedangkan satuan international (SI) untuk tekanan adalh newton per meter persegi (N/m ) atau pascal (pa) atau satuan-satuan lainnya adalah atmosfer standar (atm) yaitu tekanan rata-rata yang diberikan atmosfer bumi diatas permukaan laut yaitu 101325 pa, 101,325 Kpa atau 0,101325 Mpa. Tekanan sering dinyatakan dalam kolom fluida (umpamanya air raksa) yang dapat dipikul pada suhu 20
o
C pada
permukaan atmosfer standar (baku) tinggi ini adlah 760 mm raksa (mmHg) yang densitasnya adalah 13,5951 g/cm3. Tekanan (P) yang dilakukan suatu fluida pada sebuah permukaan didefinisikan sebagi gaya normal yang dilakukan oleh fluida per unit luas permukaanya, atau dapat juga dengan menggunakan persamaan berikut ini :
P=
Dimana : 2
P = tekanan (Nm ) F = gaya (newton) A = luas permukaan (m 2) g = kecepatan grafitasi (m/s 2) h = tinggi (m)
= density (kg/m3) Selain bermacam-macam satuan yang dipakai, untuk tekanan khususnya untuk gas ada 3 macam yaitu : 1. Tekanan gauge, yaitu suatu gas yang lebih besar dibandingkan udara luar atau atmosfer. 2. Tekanan vakum, yaitu tekanan suatu gas yang lebih kecil dibandingkan dengaan atmosfer. 3. Tekanan absolute, yaitu tekanan gas yang sebenarnya.
Berbeda dengan teekanan absolute yang dinyatakan dengan Psi (pound per square inch absolute), sedangkan tekanan gauge dinyatakan dengan Psig (pound per square in gauge). Elemen-elemen yang paling sering digunakan untuk mengukur tekanan absolute, gauge, vakum, maupun tekanan diferensial (beda tekanan) yaitu diafragma, elemen bellows, elemen bourdon, borometer dan manometer.
1.3.1 Diafragma Diafragma ini digunakan untuk mengukur tekanan gauge, difleksi difragma ini diteruskan oleh jarum penunjuk oleh engsel. Bahan yang dipakai untuk diafragma ini terbuat dari logam antara lain stainlee steel, beryllium copper, trumpet dan sebagainya. Diafrgma ini merupakan diafragma tunggal (sungle diafragma) yang mempunyai sensivitas rendah. Ada juga diafragma ganda (double diafrgama) yang biasa disebut kapsul.sensivitis kapsul ini jauh lebih besar dibandingkan dengan diafragma tunggal. Untuk mendapatkan sensivitas yang lebih besar lagi, beberapa kapsul dijadikan satu. Bahan yang dipai adalah pospur, bergilium copper, stainless steel dan trumpet. Selain diafragma logam juga terdapat diafragma yang bukan logam biasanya terbuat dari kulit, sutra, tetrion, dan ne opropana. Oleh karena tidak terbuat dari logam maka konstanta pegas yang difleksikan merupakan ukuran dari tekanan seperti tampak pada gambar berikut ini.
Gambar 1.2 Diafragma Bahan yang dipakai untuk diafragma adalah phosphor, beryllium copper, stailes steel dan trumpet, selain diafragma logam juga terdapat diafragma bukan logam yang biasnya terbuat dari kulit, sutra, Teflon dan neoprene. Oleh karena tidak terbuat dari logam maka konstanta pegasnya telalu kecil untuk dapat sebagai pengukur tekanan, te tapi memang diafragma ini hanya dipakai sebagai penampungan
gas yang akan di ukur tekananya. Pada diafragma ini dipasang suatu pegas yang difleksinya merupakan ukuran dari tekanan seperti pada gambar berikut.
1.3.2 Elemen Bellows Pengukuran tekanan dengan tekanan elemen bellows banyak digunakan di industry. Pengukuran tekanan dengan elemen ini memamfaatkan hubunagan linear antara tekanan dengan perubahan volume elemen. Elemen ini dapat mengukur tekanan absolute, tekanan relatif maupun tekanan diferensial. Di bawah ini adalah elemen bellows yang dipakai untuk mengukur tekanan absolute, tekanan relative dan tekanan diferensial,
Gambar 1.3 (a) tekanan absolute (b)tekanan relative (gauge) (c)tekanan diferensial Pada gambar (1.3) diatas prinsip operasinyai didasarkan pada perubahan volume dari elemen bellows sehingga diperoleh hubungan yang linear antara tekanan dan simpangan. Bahan-bahan terdiri dari:
Kuningan
Fosfor-perunggu
Berrilium-tembaga
Monel
Stailess steel
Inconel dan bahan metal lainnya
1.3.3
Elemen Bourdon Pada umumnya elemen bourdon merupakan suatu tabung (bourdon tube) dengan penampang
yang non sirkuler, perbedaan sisi luar dan dalam (tekanan tinggi) dari tabung menyebabkan tabung berusaha untuk merubah bentuk. Penampangnya menjadi lingkaran dan ini menyebabkan distorsi bentuk system yang berupa translasi lengkung ujung bebeas dari tabung. Elemen bourdon tipe C spiral, helix dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 1.4 tipe spiral elemen bourdon
1.3.4
Barometer dan Manometer Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer disebut barometer. Barometer air raksa
ditemukan oleh Evangelista
Torricelli (1608 - 1647). Barometer terdapat beberapa macam yaitu
barometer fortin, barometer air, dan barometer aneroid. Barometer aneroid lebih praktis dari pada barometer raksa karena terbuat dari logam dan mudah dibawa ke mana-mana. Barometer aneroid terdiri dari kotak logam bergelombang yang dihubungkan ke jarum penunjuk melalui batang penghubung, tuas, dan rantai yang lembut. Kotak logam tersebut sangat peka terhadap perubahan tekanan atmosfer, apabila tekanan atmosfer naik, maka volume kotak logam akan mengecil. Ini mengakibatkan batang penghubung akan tertarik ke bawah dan rantai akan menarik jarum penunjuk sehingga berputar ke kanan. Apabila tekanan atmosfer turun, maka yang terjadi sebaliknya. Barometer aneroid disebut juga Altimeter, dan digunakan sebagai alat pengukur ketinggian pesawat.
Gambar 1.5 barometer Alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang tertutup adalah manometer. Ada dua jenis manometer yaitu manometer raksa dan manometer logam. Manometer yang menggunakan zat cair biasanya manometer air raksa, yang disebut manometer air raksa. Untuk mengukur tekanan-tekanan yang tinggi dugunakan manometer logam. Salah satu manometer yang banyak digunakan adalah manometer Bourdon. Manometer logam terdiri dari pipa logam melengkung yang dihubungkan dengan jarum penunjuk. Makin besar pula tekanannya, makin besar putaran jarum penunjuk. Manometer Bourdon ini dilengkapi skala yang langsung menunjuk tekanan yang diukur seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.
Gambar 1.6 manometer pipa U
BAB III DATA PENGAMATAN Tabel 1. tekanan yang di belum di konversikan
Temperatur
Percobaan Ke mmHg
Psi
Bar
1
17
0,3
0,02
2
17
0,3
0,02
3
23
0,5
0,04
4
23
0,5
0,04
5
23
0,5
0,04
6
28
0,6
0,04
7
48
1
0,07
8
67
1,8
0,1
9
83
4
0,29
10
87
7
0,45
11
90
8
0,57
12
95
8,8
0,6
13
95
8,8
0,6
14
98
9,5
0,65
15
98
9,5
0,65
Grafik Tekanan 100 90 80 70 n a n a k e t
60 50
mmHg
40
Psi
30
Bar
20 10 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
waktu
Grafik 1. Tekanan yang belum di konversikan
14
15
BAB IV PENGOLAHAN DATA Tabel 2. tekanan yang sudah di konversiakan ke kg/cm 2 Temperatur
Percobaan Ke mmHg
Psi
Bar
1
0,0231
0,0211
0,0204
2
0,0231
0,0211
0,0204
3
0,0313
0,0352
0,0408
4
0,0313
0,0352
0,0408
5
0,0313
0,0352
0,0408
6
0,0381
0,0422
0,0408
7
0,0653
0,0703
0,0717
8
0,0912
0,1266
0,102
9
0,1129
0,2814
0,2959
10
0,1183
0,4925
0,4592
11
0,1225
0,5628
0,5817
12
0,1293
0,6192
0,6123
13
0,1293
0,6192
0,6123
14
0,1335
0,6684
0,6633
15
0,1935
0,6684
0,6633
Grafik Tekanan Setelah dikonversi ke kg/cm 2 0.7 0.6 0.5 0.4 n a n a k e t
mmHg 0.3
Psi
0.2
Bar
0.1 6E-16 -0.1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
waktu
Grafik 2. Tekanan setelah konversi ke kg/cm 2
14
15
BAB V PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN 5.1 Pebahasan Berdasrkan hasil dan hasil praktikum instrument tekanan, diperoleh nilai pengukuran tekanan menggunakan manometer dan barometer. Pengukuran dilakukan sebanyak 15 kali dengan masing-masing alat, pada manometer didapat dalam satuan mmHg dan pada barometer diperoleh dalam satuan Psi dan Bar. Tekanan mula-mula pada manometer diperoleh 10 mmHg, dan pada barometer didapat tekanan 0,3 Psi dan 0,2 bar. Stelah lima belas kali di peroleh tekanan 98 mmHg pada manometer dan 9,5 Psi, 0,65 2
2
Bar. Kemudian setiap satuan dikonversikan ke dalam satuan kg/cm . Setelah di konversikan kg/cm nilai tekanan pada manometer mula-mula adalah 0,0231mmHg, 0,0211 Psi, dan 0,0204 Bar. Melalui grafik dapat dilihat hubungan linearitas antara waktu dan tekanan, semakin lama, maka tekanan yang diperoleh besar. Nilai tekanan setelah dikonversikam pada manometer lebih kecil dari pada nilai tekanan pada barometer. Hal ini disebabkan keakuratan manometer dan barometer yang berbeda. Barometer digunakan pada system terbuka atau atmosfer sedangkan manometer untuk mengukur sistem yang ada didalam ruang tertutup.
5.2 Kesimpulan 1. Tekanan pada manometer cenderung lebih kecil dari tekanan pada barometer setelah di konversikan. 2. Perbedaan nilai tekanan antara manometer dan barometer di sebabkan oleh fungsi manometer yang mengukur tekanan pada system tertututp, sedangkan barometer pada system terbuka. 3. Hubungan antara waktu percobaan dan tekanan pada grafik semakin lama waktu percobaan semakin tinggi tekanan yang diperoleh.
DAFTAR PUSTAKA
Holman. J.P. Metode Pengukuran Teknik. edisi keempat, terj. E. jasjfi. Erlangga. Jakarta:1984
S. R. Endang, dkk. Petunjuk paraktikum instrumentasi dan pengendalian proses. Derektorat jendral pendidikan. Bandung: 1996
Hartono, 2008. Handbook pertamina, jurnal instrument begineer, PT.pertamina (persero) refinity unit II Dumai.
Pertamina, 1969, maintenance instrumentasi lesson guida, fox boro perkind Indonesia, anonym. Yokohaman heavy dockyard.
Refinery unit II. Dumai. PT.pertamina, 2006. Handbook pertamina, As. Bult. Drawing. Mirshi,hibushi instusties LTD. Indonesia.
http : // www.google.com / instrument pengukuran tekanan di akses 03 april 2012.
http://www.dasar-dasarpengukurantekanan.co.id. Di akses 03 april 2012
http://www.tekanan.co.id. Di akses 03 april 2012
LAMPIRAN
1. Contoh perhitungan konversi satuam dari mmHg ke kg/cm 2
17 mmHg x
0,3 Psi x
0,02 Bar x
