BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Pada zaman seka rang banyak s eka l i a l a t - a l a t yng d igunakan

un tuk mengukur ba ik suhu , t ekanan ,maupun l a i nnya .D i s in i , kami

i ng in men j e l a skan baga imana pengukuran t ekanan s eca ra e f ek

mekan ik ,ba ik da r i penge r t i an ,maupun da r i p r i n s ip ke r j a , dan

ap l i ka s i da r i a l a t - a l a t nya . pengukuran t ekanan ca i r an dan ga s

me rupakan s a l ah s a tu ha l yang pa l i ng umum d ip rose s i ndus t r i .

Pe rbedaan kond i s i dan dae rah pengukuran akan mengak iba tkan

ha s i l pengukuran yang be rbeda s eh ingga d ipe r l ukan r ancangan t i pe

i n s t rumen t uku r a t au t r n sduse r t ekanan yang be rbeda . Pengukuran

t ekanan ba ik f l u idah ca i r maupun ga s d i l akukan d ida l am sa lu r an

a t au ruangan t e r t u tup .

A la t pengukuran ada l ah sua tu a l a t yang dapa t mende t eks i

kebe radaan sua tu f enomena a l am dan mengukurnya salam suatu kuantitas

fisik dan mengubahnya menjadi suatu sinyal yang dapat dibaca olehpengamat atau

alat tertentu. Begitu banyaknya besaran fisik yang dapat diamati dari sekian

banyakfenomena alam yang ada di dunia ini, maka ada begitu banyak sensor

yang diciptakan dan ditemukanoleh manusia, masing-masing spesifik untuk

jenis besaran dan obyek yang diukurnya. Karenanya, teknologi sensor terus

berkembang seiring dengan berjalannya waktu. Sensor-sensor erticalt dikaji dan

dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan dan rasa ingin tahu manusia, dan

menciptakan suatustandar pengukuran yang universal.Dalam makalah ini akan

dibahas mengenai macam-macam dan perkembangan teknologi sensor,yang

dikhususkan pada sensor pressure, force, density and level atau tekanan, gaya, massa

jenis danlevel.

Sensor Tekanan

Banyak ve r t i c a l yang t e l ah d i c ip t akan un tuk mengama t i adanya

t ekanan dan mengukurnya , dengan berbagai keuntungan dan kerugiannya.

Kisaran tekanan, kepekaan, respon dinamik danbiaya semua bervariasi antara satu

alat dan alat yang lain. Manometer kolomraksa pertamadiciptakan oleh

Evangelista

Toricelli pada tahun 1643. Manometer U-Tube ditemukan oleh Christian

Huygens pada tahun 1661.1 . J e n i s - J e n i s P e n g u k u r a n T e k a n a n Sensor

tekanan dapat diklasifikasikan dalam jangka waktu mengukur tekanan,

kisarantemperatur operasi dan yang paling penting jenis tekanan. Dalam hal

jenis tekanan,sensor dapat dibagi dalam kategoria. Sensor tekanan absolutb.

Sensor tekanan gaugec. Sensor tekanan vakumd. Sensor tekanan

diferensiale. Sensor tekanan “sealed.

T e k n o l o g i P e r a s a T e k a n a n Ada dua ke lompok da sa r

denganmenggunakan za t l a i n , b i a sanya f l u ida s ebaga i med ium un tuk

dan menggunakan tekanan atmosfir atau tekanan lain sebagai referensi.

Sensor jenis ini disebut sensor tekanan hidrostatik. Yang kedua adalah dengan

menggunakan pengumpul gaya, sepertidiafragma, piston, dan lain-lain untuk mengukur

tegangan (atau defleksi) pada tekanan disuatu area. Sensor jenis ini disebut sensor

tekanan aneroid.3. Sensor Tekanan HidrostatikPengukur hidrostatik

membandingkan tekanan dengan gaya hidrostatik per unit area pada dasar

kolom fluida. Pengukuran hidrostatik tidak tergantung dengan tipe gas yang diukur,dan

didesain agar mempunyai kalibrasi linear. Respon dinamiknya sangat rendah.a .

P i s t o n Pengukur t ekanan t i pe p i s t on menggunakan sua tu beban a t au

pegas s ebaga i penyeimbang

Tekanan yang diamati.b . Ko lom Za t Ca i r  Sensor tekanan yang

menggunakan kolom zat cair terdiri dari tabung ertical yangberisi zat cair dengan

salah satu ujungnya dihubungkan dengan tekanan yangakan diamatai. Salah satu

versi sederhananya adalah tabung berbentuk U yangdiisi setengahnya dengan zat cair.

Jika salah satu ujungnya dihubungkan dengantekanan yang akan diukur dan ujung

lainnya dibiarkan berhubungan langsungdengan tekanan udara (atmosfer)

maka akan timbul perbedaan ketinggian Hpada kedua ujung tabung-U.

1.2 RUMUSAN MASALAH

1. Apa itu pengertian pengukuran tekanan efek mekanik ?

2. Apa saja macam –macam alat pengukuran tekanan efek mekanik

3. Bagaimana prinsip kerja dan aplikasi alat-alat pengukuran mekanik ?

1.3 TUJUAN PENULISAN

1. Menjelaskan pengertian pengukuran tekanan efek mekanik

2. Menjelaskan tentang teknik pengukuran efek mekanik

3. Menjelaskan macam-macam alat ukur efek mekanik serta cara kerja

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Pengukuran Tekanan Efek Mekanik

Tekanan adalah gaya tiap satuan luas yang dihasilkan oleh gas, cairan, atau benda

padat. Tekanan dapat diukur sebagai tekanan absolut, tekanan diferensial atau tekanan

terukur. Tekanan absolut adalah tekanan total yang dihasilkan oleh medium, sedangkan

tekanan diferensial adalah beda antara dua tekanan.

Pengukuran tekanan secara mekanik kebanyakan melakukan pengukuran tekanan

yang lebih besar dari satu atm. Alat-alat untuk mengukur tekanan berksar dari

manometer bejana U sederhana sampai alat elektro-mekanis yang sangat kompleks..

2.2 Prinsip Tekana, Transduser tekanan

2.3 Macam - macam Pengukuran Efek Mekanik

1. Manometer

Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi untuk

mengukur  perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Jenis manometer

tertua adalah manometer kolom cairan. Jenis-jenis manometer lainnya adalah :

manometer tabung U, manometer jenis bejana, manometer miring. . Versi manometer

sederhana kolom cairan adalah bentuk pipa U (diterapan pada tabung yang lainnya.

Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkantekanan yang diterapan.

Jenis- jenis manometer:

Manometer Tabung-U (U-tube manometer)

Manometer jenis bejana (well-type manometer)

Manometer miring ( inclined manometer ).

Manometer Tabung U ( U-tube manometer )

Gambar Manometer

Kerja manometer adalah sebagai berikut 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 Jenis Bejana ( Well-type manometer )

Manometer jenis bejana ini mempunyai prinsip kerja yang sama seperti

manometer tabung-U. Manometer jenis bejana banyak digunakan karena mudah dalam

pembacaan skala. Tekanan terukur dibaca hanya pada satu lengan saja seperti

ditunjukkan pada gambar ini.

Gambar.

Luas bejana tertutup dibuat sengaja besar dibandingkan dengan luas pipa sehingga

Manometer miring ( inclined manometer )

Manometer dapat pula dipasang pada posisi miring agar skala menjadi lebih

panjang dan pembacaan lebih mudah. Gerakan cairan lebih besar sepanjang pipa

terhadap perubahan ketinggian vertical yang diketahui karena alat ini berlengan

satu, skala terkalibrasi dikoreksi untuk perubahan kecil dari ketinggian bejana.

Gambar.

2. Barometer

Definisi barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara luar (tekanan

atmosfer). Barometer sederhana adalah barometer raksa atau barometer Torricelli.

Pengukur tekanan dengan barometer ini dengan cara menghitung tinggi permukaan

raksa pada bejana (bentuk lurus) atau selisih tinggi permukaan raksa pada bejana

(bentuk J) barometer Torricelli ditemukan oleh ilmuwan fisika berkebangsaan Italia,

bernama Evangelista Torricelli (1608 – 1647) mula-mula tabung kaca yang panjangnya

1 meter diisi raksa, kemudian tabung kaca diubalik dan dipasang pada statif. Ternyata,

sebagian raksa turun ke bejana dan pada bagian atas tabung terdapat ruang hampa yang

disebut ruang hampa Torricelli. Tinggi raksa dalam tabung adalah 76 cm. tekanan raksa

setinggi 76 cm inilah yang dimaksudkan tekanan 1 atmosfer. Jenis barometer yang lain

adalah barometer logam atau barometer aneroid.

Gambar.

3. Penguji Bobot Mati

Penguji bobot mati ialah suatu peranti yang digunakan untuk menyeimbangkan

tekanan fluida dengan suatu bobot yang diketahui. Biasanya  peranti ini digunakan

untuk kalibrasi-statistik pengukur tekanan dan jarang digunakan untuk pengukuran

tekanan pada keadaan sebenarnya. ketelitian penguji bobot-mati dibatasi oleh dua faktor

yaitu:

Gesekan antara silinder dan piston

Ketidakpastian mengenai luas piston.

Gesekan dapat dikurangi dengan memutar piston dan menggunakan permukaan

yang cukup panjang untuk menjaga agar minyak mengalir pada ruang anulus antara

piston dan silinder. Luas bidang tempat bekerjanya gaya bobot bukanlah luas piston dan

silinder.

Gambar,.

4. Pengukuran Tekanan Mc leod

Pengukur McLeod ini ialah suatu modifikasi manometer raksa. Reservoar yang

dapat dipindah diturunkan hingga kolom raksa turun sampai di bawah  bukaan Cembul

dan kapiler  sekarang mempunyai tekanan yang sama dengan sumber tekanan. Reservor

itu kemudian dinaikkan sampai raksa mengisi cembul dan masuk kedalam kapiler

sampai titik dimana permukaan di dalam kapiler acuan sampai pada titik nol.

Gambar.

5. Pengukur Tekanan Diafragma

Pengukur diafragma merupakan piranti deformasi elastis yang banyak digunakan

dalam pengukuran tekanan. Dalam gambar 1. 12 diperlihatkan diafragma rata diberi

perbedaan tekanan Ρ1 - Ρ2. Diafragma ini akan mengalami defleksi sesuai dengan

perbedaan tekanan tersebut.

Pada diafragma dipasang pengukur regangan tahanan untuk mengetahui

deformasi, seperti terlihat pada gambar 1.13. Keluaran dari pengukur ini merupakan

fungsi tegangan setempat, yang tentunya sangat berhubungan dengan defleksi diafragma

dan beda tekanan tersebut. Defleksi pada umumnya linier dengan ΔΡ jika defleksi

tersebut kurang dari 1/3 tebal diafragma.Alat ini menggunakan deformasi elastis dari

suatu diafragma (membran) untuk mengukur perbedaan tekanan yang tidak diketahui

dengan tekanan referensi Salah satu bentuk Diaphragm pressure gage terdiri sebuah

kapsul yang terbagi atau sebuah diafragm. Salah satu sisi diafragma terbuka pada

tekanan eksternal target, P Ext, dan sisi lain dihubungkan dengan tekanan yang

diketahui, P Ref.

Gambar.

6. Pengukuran tekanan bellows

Elemen bellow termasuk transducer tekanan yang mengkonversikan perbedaan

tekanan menjadi perpindahan fisik yang keluarannya merupakan suatu ekspansi garis

lurus.

Prinsip Operasi :

• Kuningan

• Fosfor-perunggu

• Berrilium-tembaga

• Monel

• Stainless steel

• Inconel

• dan bahan metal lainnya

Prinsip operasi didasarkan pada perubahan volume dari element bellows

sehingga diperoleh hubungan yang linear antara tekanan dan simpangan. Absolute

Pressure Relative Pressure (Gauge) Differential Pressure.

gambar

7. Pengukuran Tekanan Tabung Bourdon

Pengukur tabung Bourdon banyak digunakan untuk pengukuran tekanan statik,

harganya relatif murah, tetapi cukup dapat diandalkan. Konstruksi tabung Bourdon

dapat dilihat pada gambar 1. 11. Tabung Bourdon biasanya mempunyai penampang

elips dan konfigurasi "C". Bila terdapat tekanan dalam tabung tersebut, akan terjadi

deformasi elastik pada tabung, yang dalam keadaan ideal sebanding dengan tekanan.

Ujung pengukur ini dihubungkan dengan suatu penghubung Berpegas yang

memperbesar perpindahan dan mengubahnya menjadi gerakan putar pada jarum

penunjuk. Penghubung itu dibuat sedemikian rupa sehingga mekanisme tersebut dapat

diukur untuk memberikan kelinieran yang optimum.

Gambar.

2.4 Prinsip kerja dari Pengukuran Tekanan Efek Mekanik

Manometer

Barometer

Penguji Bobot Mati

Pengukuran Tekanan Mc leod

Pengukur Tekanan Diafragma

Pengukuran tekanan bellows

Prinsip operasi didasarkan pada perubahan volume dari element bellows sehingga

diperoleh hubungan yang linear antara tekanan dan simpangan. Absolute Pressure

Relative Pressure (Gauge) Differential Pressure.

Tekanan Tabung Bourdon

Kelebihan Dan Kekurangan dari Macam – macam Pengukuran Tekanan Efek

Mekanik

3.1 Kelebihan Dan Kekurangan dari Manometer

Kelebihan :

Biaya murah Sederhana dan cukup baik respon lambat dan terjadi osilasi

Kekurangan :

Akurasi pengukuran tergantung pada presisi tinggi cairan pada pipa U

Tidak dapat digunakan untuk tekanan vakum Cairan dalam pipa U TIDAK BOLEH ada interaksi dengan

fluida yang diukur] Kontaminasi merkuri dan uap air dapat terjadi,

terutama pada pengukuran tekanan rendah.

3.2 Kelebihan dan kekurangan dari Barometer

3.3 Kelebihan dan kekurangan dari Penguji Bobot Mati

Kelebihan :

Kekurangan :

3.4 Kelebihan dan kekurangan dari Pengukuran Tekanan Mc leod

Kelebihan :

Kekurangan :

3.5 Kelebihan dan kekurangan dari Pengukur Tekanan Diafragma

Kelebihan :

Kekurangan :

3.6 Kelebihan dan kekurangan dari Pengukuran Tekanan bellows

Kelebihan :

Biaya pengadaan awal : rendah Konstruksi kuat dan sederhana Dapat digunakan untuk tekanan rendah dan menengah Dapat digunakan untuk mengukur tekanan absolut, tekanan

relatif (gauge) dan tekanan diferensial.

Kekurangan :

Memerlukan kompensasi temperature Tidak dapat digunakan untuk mengukur tekanan tinggi Mempunyai histeresis dan drift yang besar Tidak cocok untuk mengukur tekanan yang dinamis.

3.7 Kelebihan dan kekurangan dari Pengukuran Tekanan Tabung Bourdon

Kelebihan :

Bersifat portabel Ketelitian cukup tinggi

Kekurangan :

Pengukuran terbatas pada tekanan statis Terjadi histerisis Terpengaruh shock dan vibrasi

Aplikasi dari Pengukuran Tekanan Efek Mekanik

1. ManometerManometer pipa U digunakan secaraluas pada audit energi untuk mengukur

perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan, misalnyadi saluran pembuangan gas atau udara. Juga untuk pengukuran perbedaan tekanan pada pipa pitot dan orifice (air handling andventilation system). 2. Barometer

Barometer air raksa umumnya digunakan dalam peramalan cuaca,dimana tekanan udara yang tinggi menandakan cuaca yang baik,sedangkan tekanan udara rendah menandakan cuaca buruk dankemungkinan ada hujan atau badai.

2. Penguji Bobot Matidigunakan untuk kalibrasi statistik pengukuran

4. Tekanan Mc leod

McLeod dipakai untuk mengukur tekanan yang sangat rendah (vacum)

5. Tekanan Diafragma

Tekanan diafragma digunakan untuk mengukur tekanan denganrange normal dan

vacuum hingga 200 psig. Misalnya, untuk memantautekanan dari tabung gas, mengukur

tekanan atmosfer, dan mengukur tekanan vakum dalam pompa vakum.

6. Tekanan bellows

Bellows biasanya digunakan sebagai elemen penerima, pneumaticrecorders, indicators dan controllers serta unit diferensial pressure untuk  pengukuran aliran (flow)

7. Tekanan Tabung Bourdon

Digunakan untuk mengukur tekanan fluida dalam pipa. Tekanan dalam pipa

menyebabkan pipa pada alat berubah bentuk. Bourdon tube ada tiga jenis, yaitu :a.C-

type Bourdon Tube

BAB III

PENUTUP

4.1 KESIMPULAN

Pada umumnya pengukuran tekanan efek mekanik kebanyakan melakukan

tekanan yang lebih besar dari 1 atm atau derajat tekanannya cukup besar dan berbeda.

Dan juga pengukuran efek mekanik digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan

diantara dua titik yang berlawanan (tekanan yang berbeda).

DAFTAR PUSTAKA

ModulInstrumendanteknikPengukuranPoliteknikNegerisriwijaya