Kelompok 5

RTU 2A

NAMA :

ANA HBERNAZ B M REZA

M SYUKUR A

Bab ini akan membantu Anda memahami unit yang digunakan dalam mengukur tekanan-dokumen dan menjadi akrab dengan metode yang paling umum menggunakan standar pengukuran tekanan variabel-ous. Dibahas dalam bab ini Istilah - tekanan, berat jenis, berat jenis (SG), dan daya apung Perbedaan antara atmosfer, mutlak, mengukur, dan diferensial nilai pres-yakin Berbagai unit tekanan yang digunakan, yakni, unit Inggris vs SI (metrik) unit Berbagai jenis alat ukur tekanan Selisih, dinamis, dan dampak tekanan statis Hukum diterapkan pada tekanan pertimbangan aplikasi

Tekanan adalah gaya yang diberikan oleh gas dan cairan karena berat badan mereka, seperti tekanan atmosfer di permukaan bumi dan tekanan cairan con-tainerized mengerahkan di bagian bawah dan dinding sebuah wadah. Unit tekanan adalah ukuran gaya yang bekerja di wilayah yang ditentukan. Hal ini paling sering disajikan dalam pound per square inch (psi), kadang-kadang pound per kaki persegi (psf) dalam satuan Inggris, atau pascal (Pa atau kPa) dalam satuan metrik.

P x force/area

Kepadatan r didefinisikan sebagai massa per satuan volume material, yaitu, pound (siput) per kaki kubik (lb (siput) / ft3) atau kilogram per meter kubik (kg/m3). G berat spesifik didefinisikan sebagai berat per satuan volume material, yaitu, pound per kaki kubik (Ib/ft3) atau newton per meter kubik (N/m3). Berat jenis cairan atau padat adalah nilai berdimensi karena merupakan rasio dari dua pengukuran dalam satuan yang sama. Hal ini didefinisikan sebagai kepadatan dari bahan dibagi dengan densitas air atau dapat didefinisikan sebagai berat jenis bahan dibagi dengan berat jenis air pada suhu tertentu. Bobot spesifik dan berat jenis dari beberapa bahan yang umum diberikan pada Tabel 5.1. Specific gravity gas adalah densitas / berat tertentu dibagi dengan kepadatan / berat jenis udara pada 60 ° F dan tekanan atmosfer 1 (14,7 psia). Dalam sistem SI kepadatan di g/cm3 atau mg/m3 dan SG memiliki nilai yang sama. Tekanan statis adalah tekanan dari cairan atau gas yang diam atau tidak bergerak (lihat Gambar. 5.1). Titik A dianggap sebagai tekanan statis meskipun cairan di atasnya mengalir.

Tekanan dinamis adalah tekanan yang diberikan oleh cairan atau gas ketika berdampak pada permukaan atau benda karena gerakan atau aliran. Dalam Gambar. 5.1 dinamis pres-yakin (B - A). Tekanan Dampak (tekanan total) adalah jumlah dari statis dan dinamis pres-langkah pada permukaan atau objek. Titik B pada Gambar. 5.1 menggambarkan tekanan dampak.

 

Ada enam istilah diterapkan pada pengukuran tekanan. Mereka adalah sebagai berikut:Jumlah vakum-yang merupakan nol tekanan atau kurangnya tekanan, seperti yang akan expe-rienced di luar angkasa.Vacuum adalah pengukuran tekanan dibuat antara jumlah vakum dan tekanan atmosfer normal (14,7 psi).Tekanan atmosfer adalah tekanan pada permukaan bumi karena berat dari gas-gas dalam atmosfer bumi dan biasanya diekspresikan di permukaan laut sebagai 14,7 psi atau 101,36 kPa. Meskipun demikian, tergantung pada kondisi atmosfer. Tekanan menurun di atas permukaan laut dan pada ketinggian 5000 ft turun menjadi sekitar 12,2 psi (84,122 kPa).Tekanan absolut adalah tekanan diukur sehubungan dengan vakum dan dinyatakan dalam pound per inci persegi absolut (psia).Pengukur tekanan adalah tekanan diukur terhadap tekanan atmosfer dan biasanya dinyatakan dalam pound per inci persegi ukuran (psig). Gambar 5.2a menunjukkan grafik hubungan antara atmosfer, gauge, dan tekanan absolut.Tekanan diferensial adalah tekanan diukur terhadap yang lain pres-yakin dan dinyatakan sebagai perbedaan antara dua nilai. Ini akan rep-membenci dua poin dalam tekanan atau aliran sistem dan disebut sebagai delta p

Sejumlah unit pengukuran yang digunakan untuk tekanan. Mereka adalah sebagai berikut:1. Pounds per kaki persegi (psf) atau pound per square inch (psi)2. Atmosfer (atm) 3. Pascal (N/m2) atau kilopascal (1000Pa) * 4. Torr = 1 mm merkuri 5. Bar (1.013 atm) = 100 kPaTabel 5.2 memberikan tabel konversi antara berbagai tekanan pengukuran unit.Contoh 5.3 Apa tekanan dalam pascal sesuai dengan 15 psi? p = 15 psi (6,895 kPa / psi) = 102,9 kPa

Tekanan hidrostatik adalah tekanan dalam cairan. Tekanan meningkat karena kedalaman dalam meningkat cair. Peningkatan ini disebabkan oleh berat cairan di atas titik pengukuran. Tekanan diberikan oleh

p = gh di mana p = tekanan dalam pound per satuan luas atau pascal g = berat jenis (lb/ft3 dalam satuan Inggris

atau N/m3 dalam satuan SI) h = jarak dari permukaan dalam satuan kompatibel (ft, di, cm, m, dan seterusnya)

  Tekanan dalam hal ini adalah pengukur tekanan, yaitu, kPa (g). Untuk mendapatkan tekanan total,

tekanan atmosfer harus diperhitungkan. Tekanan total (absolut) dalam hal ini adalah 9,8 + 101,3 = 111,1 kPa (a). G dan harus digunakan dalam setiap kasus untuk menghindari kebingungan. Dalam kasus pound per inci persegi dan pound per kaki persegi ini akan menjadi pound per inci persegi dan mengukur pound per mengukur kaki persegi, atau pound per inci persegi mutlak dan pound per kaki persegi mutlak. Juga perlu dicatat bahwa jika gliserin digunakan sebagai pengganti air tekanan akan menjadi 1,26 kali lebih tinggi, sebagai gravitasi spesifik adalah 1,26.

  The hidrostatik paradoks menyatakan bahwa tekanan pada kedalaman tertentu dalam cairan adalah

independen dari bentuk wadah atau volume cairan yang terkandung. Nilai tekanan adalah hasil dari kedalaman dan kepadatan. Gambar 5.3a menunjukkan var-ious bentuk tank. Tekanan total atau gaya pada sisi wadah tergantung pada bentuknya, tapi pada kedalaman tertentu. Tekanan diberikan oleh Persamaan. (5.2). Apung adalah gaya ke atas yang bekerja pada suatu benda tenggelam atau mengambang dalam cairan. Berat kurang dari itu di udara karena berat fluida yang dipindahkan. Gaya ke atas pada objek menyebabkan penurunan berat badan ini disebut gaya apung dan diberikan oleh

  B = Gv dimana B = gaya apung (lb) g = berat jenis (Ib/ft3) V = volume pengungsi cair (ft3)

Dalam Gambar. 5.3b, a, b , c, dan d dengan ukuran yang sama. Pasukan apung pada dan c adalah sama meskipun kedalaman mereka berbeda. Tidak ada kekuatan apung di d sebagai cairan tidak bisa mendapatkan di bawah ini untuk menghasilkan gaya. Daya apung berlaku pada b adalah setengah dari itu pada dan c, karena hanya setengah dari objek tersebut terendam. 

Pascal undang menyatakan bahwa tekanan yang diterapkan untuk cairan tertutup (atau gas) ditransmisikan ke seluruh bagian cairan dan dinding wadah. Hal ini ditunjukkan dalam tekan hidrolik pada Gambar. 5.4. Aforce FS, diberikan pada piston kecil (mengabaikan gesekan), akan mengerahkan tekanan dalam cairan yang diberikan oleh

di mana AS adalah luas penampang dari piston yang lebih kecil. Karena tekanan ditularkan melalui cairan ke silinder kedua (hukum Pascal), gaya pada piston yang lebih besar (FL) diberikan oleh

dimana AL adalah luas penampang piston besar (dengan asumsi piston berada pada tingkat yang sama), dari mana

Hal ini dapat dilihat bahwa gaya FL diperbesar oleh rasio daerah piston. Prinsip ini digunakan secara luas dalam kerekan, peralatan hidrolik, dan sejenisnya. 

Vakum adalah sangat sulit untuk mencapai dalam praktek. Pompa vakum hanya bisa mendekati vakum benar. Baik Vacuums volume kecil, seperti barometer, dapat dicapai. Tekanan kurang dari tekanan atmosfer yang sering disebut sebagai "mengukur negatif" dan ditandai dengan jumlah di bawah atmosfer pres-yakin, misalnya, 5 psig akan sesuai dengan 9,7 psia (asumsikan atm = 14,7 psia).

Manometer

Manometer adalah contoh yang baik dari alat pengukur tekanan, meskipun mereka tidak seperti biasa seperti dulu lagi karena perkembangan baru, lebih kecil, lebih kasar, dan lebih mudah digunakan sensor tekanan. Manometer tabung-U terdiri dari tabung kaca berbentuk U sebagian diisi dengan cairan. Ketika ada tekanan yang sama di kedua sisi, tingkat cair akan sesuai dengan titik nol pada skala seperti ditunjukkan pada Gambar. 5.5a. Skala yang lulus dalam satuan tekanan. Ketika tekanan yang diterapkan pada satu sisi U-tabung yang lebih tinggi daripada di sisi lain, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5.5b, cairan naik lebih tinggi pada sisi tekanan rendah, sehingga perbedaan ketinggian dua kolom cairan mengkompensasi perbedaan tekanan, seperti pada Persamaan. (5.2). Perbedaan tekanan yang diberikan oleh

  PR - PL = g × perbedaan ketinggian cairan dalam kolom  di mana g adalah berat jenis cairan dalam manometer. Manometer

miring dikembangkan untuk mengukur tekanan rendah. Tekanan rendah lengan cenderung, sehingga cairan memiliki jarak lagi untuk melakukan perjalanan dari

 

dalam tabung vertikal untuk perubahan tekanan yang sama. Hal ini memberikan skala diperbesar seperti ditunjukkan pada Gambar. 5.6a. Nah manometer alternatif untuk manometer untuk mengukur tekanan cenderung rendah menggunakan cairan low-density. Dalam manometer dengan baik, satu kaki memiliki diameter lebih besar dari kaki yang lain, seperti ditunjukkan pada Gambar. 5.6b. Bila tidak ada perbedaan pres-yakin tingkat cair akan berada di ketinggian yang sama untuk membaca nol. Peningkatan tekanan di leg besar akan menyebabkan perubahan besar dalam ketinggian cairan di leg kecil. Tekanan di area yang lebih besar dari sumur harus seimbang dengan volume yang sama cairan meningkat di leg kecil. Efek ini mirip dengan keseimbangan tekanan dan volume di jack hidrolik.

Pengukur adalah kelompok utama sensor tekanan yang mengukur tekanan sehubungan dengan tekanan atmosfer . Sensor Gauge biasanya perangkat yang mengubah bentuk mereka ketika tekanan diterapkan . Perangkat ini meliputi diafragma , topi - sules , bellow , dan tabung Bourdon . Diafragma terdiri dari lapisan tipis atau film dari bahan didukung pada bingkai kaku dan ditunjukkan pada Gambar . 5.8a . Tekanan dapat diterapkan pada satu sisi film untuk penginderaan gauge atau tekanan dapat diterapkan untuk kedua sisi film untuk berbeda -sajalah atau absolut penginderaan tekanan. Berbagai macam bahan dapat digunakan untuk film penginderaan , dari karet plastik untuk perangkat tekanan rendah , silikon untuk tekanan menengah , untuk stainless steel untuk tekanan tinggi . Ketika tekanan diterapkan pada diafragma , film mendistorsi atau menjadi sedikit bulat . Gerakan ini dapat dirasakan dengan menggunakan strain gauge , piezoelektrik , atau perubahan kapasitansi teknik-teknik ( teknik lama termasuk perangkat tumpukan karbon magnetik dan ) . The penggundulan masi dalam perangkat penginderaan atas menggunakan transduser untuk memberikan sinyal-sinyal listrik

Dari semua perangkat ini diafragma silikon micromachined adalah yang paling umum digunakan sensor tekanan industri untuk generasi sinyal listrik . Sebuah diafragma silikon menggunakan silikon , yang merupakan semikonduktor . Hal ini memungkinkan strain gauge dan penguat diintegrasikan ke permukaan atas struktur silikon setelah diafragma itu terukir dari sisi belakang . Perangkat ini memiliki built-in suhu kompensasi piezoelektrik strain gauge dan amplifier yang memberikan tegangan output tinggi ( 5 V FSD [ volt pembacaan skala penuh atau defleksi ] ) . Mereka sangat kecil , akurat ( 2 persen FSD ) , dapat diandalkan , memiliki rentang operasi suhu yang baik , biaya rendah , dapat menahan overload tinggi, memiliki umur panjang yang baik , dan tidak terpengaruh oleh banyak bahan kimia . Komersial yang dibuat perangkat yang tersedia untuk mengukur , diferensial, dan tekanan mutlak penginderaan hingga 200 psi ( 1,5 MPa ) . Kisaran ini dapat diperpanjang dengan menggunakan diafragma stainless steel untuk 100.000 psi ( 700 MPa ) . Gambar 5.7a menunjukkan penampang dari tiga konfigurasi dari chip silikon ( sensor meninggal ) yang digunakan dalam sensor tekanan microminiature , yaitu , mengukur , mutlak , dan diferensial. Yang diberikan dimensi menggambarkan bahwa unsur-unsur penginderaan sangat kecil . Mati tersebut dikemas ke dalam kotak plastik ( sekitar 0,2 × 0,6 di tebal diameter ) . Sebuah perakitan pengukur ditunjukkan pada Gambar . 5.7b . Sensor yang digunakan pada tekanan darah

monitor dan banyak aplikasi industri, dan secara luas digunakan dalam aplikasi tekanan penginderaan otomotif, yaitu, tekanan udara bermacam-macam, tekanan udara barometrik, minyak, cairan transmisi, istirahat cairan, power steering, tekanan ban dan sejenisnya. Kapsul dua diafragma bergabung kembali ke belakang, seperti ditunjukkan pada Gambar. 5.8b. Tekanan dapat diterapkan pada ruang antara diafragma memaksa mereka

selain untuk mengukur tekanan gauge. Perluasan diafragma dapat mekanis digabungkan ke alat penunjuk. Defleksi dalam kapsul tergantung pada diameter, ketebalan material, dan elastisitas. Bahan yang digunakan adalah fosfor perunggu, stainless steel, dan paduan nikel besi. Tekanan berbagai instrumen-instrumen menggunakan bahan-bahan hingga 50 psi (350 kPa). Kapsul dapat bergabung bersama untuk meningkatkan sensitivitas dan gerakan mekanis. Bellows mirip dengan kapsul, kecuali bahwa diafragma bukannya bergabung langsung bersama-sama, dipisahkan oleh sebuah tabung bergelombang atau tabung dengan con-volutions, seperti ditunjukkan pada Gambar. 5.8c. Ketika tekanan diterapkan pada bellow itu elon-gerbang dengan peregangan convolutions dan bukan diafragma akhir. Bahan yang digunakan untuk jenis bellow dari sensor tekanan adalah sama dengan yang digunakan untuk cap-sule, memberikan berbagai tekanan bellow hingga 800 psi (5 MPa). Perangkat Bellows dapat digunakan untuk pengukuran tekanan absolut dan diferensial. Pengukuran diferensial dapat dibuat dengan menghubungkan dua bellow mechani-Cally, menentang satu sama lain ketika tekanan diterapkan kepada mereka, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5.9a. Ketika tekanan P1 dan P2 diterapkan pada bellow skala diferensial read-ing diperoleh. Gambar 5.9b menunjukkan bellow dikonfigurasi sebagai diferensial pres-yakin transduser mengendarai linear variabel transformator diferensial (LVDT) untuk mendapatkan sinyal listrik, P2 bisa menjadi tekanan atmosfer untuk mengukur kali hasil pengukuran. Bellow adalah yang paling sensitif dari perangkat mekanik untuk pengukuran tekanan rendah, yaitu, 0-210 kPa.

Tabung Bourdon yang berlubang, cross-sectional berilium, tembaga, atau tabung baja, dibentuk menjadi tiga seperempat lingkaran, seperti ditunjukkan pada Gambar. 5.10a. Mereka bisa persegi panjang atau oval secara cross section, namun prinsip operasi adalah bahwa tepi luar dari penampang memiliki permukaan lebih besar dari bagian dalam. Ketika tekanan diterapkan, tepi luar memiliki total angkatan proporsional lebih besar diterapkan karena luas permukaan yang lebih besar, serta diameter meningkat lingkaran. Dinding tabung adalah antara 0,01 dan 0,05 di tebal. Tabung yang berlabuh di salah satu ujung sehingga ketika

tekanan diterapkan ke dalam tabung, mencoba untuk meluruskan dan dengan berbuat demikian ujung bebas bergerak tabung. Gerakan ini dapat secara mekanis digabungkan ke pointer, yang ketika dikalibrasi, akan menunjukkan tekanan sebagai garis indikator sight, atau dapat digabungkan dengan potensiometer untuk memberikan nilai resistansi sebanding dengan tekanan untuk sinyal-sinyal listrik. Gambar 5.10b menunjukkan tekanan tabung heliks. Konfigurasi ini lebih sensitif daripada melingkar tabung Bourdon. The tabung Bourdon berasal dari tahun 1840-an. Hal ini dapat diandalkan, murah, dan salah satu yang paling umum gen-eral tujuan alat pengukur tekanan. Tabung Bourdon dapat menahan overloads hingga 30 sampai 40 persen dari nilai beban max-Imum mereka tanpa kerusakan, tetapi jika kelebihan beban mungkin memerlukan kalibrasi ulang. Tabung juga dapat dibentuk menjadi heliks atau bentuk spiral untuk meningkatkan jangkauan mereka. The tabung Bourdon biasanya digunakan untuk mengukur mengukur positif pres-langkah, tetapi juga dapat digunakan untuk mengukur tekanan pengukur negatif. Jika pres-yakin pada tabung Bourdon diturunkan, maka diameter tabung mengurangi. Gerakan ini dapat digabungkan ke pointer untuk membuat alat pengukur vakum. Tabung Bourdon dapat memiliki berbagai tekanan sampai 100.000 psi (700 MPa). Gambar 5.11 menunjukkan

Barometer yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer. Sebuah barometer sederhana adalah barometer merkuri ditunjukkan pada Gambar. 5.12a. Hal ini sekarang jarang digunakan karena kerapuhan dan toksisitas merkuri. Aneroid (tidak ada cairan) barometer disukai untuk pembacaan langsung (bellow pada Gambar. 5.9 atau heliks tabung Bourdon pada Gambar. 5.10b) dan solid-state sensor tekanan absolut untuk output listrik. Sebuah pengukur tekanan piezoelektrik ditunjukkan pada Gambar. 5.12b. Kristal piezoelektrik pro-Duce tegangan antara wajah yang berlawanan mereka ketika kekuatan atau tekanan yang diterapkan pada kristal. Tegangan ini dapat diperkuat dan perangkat yang digunakan sebagai sensor tekanan. Perangkat Capacitive menggunakan perubahan kapasitansi antara diafragma penginderaan dan piring tetap untuk mengukur tekanan. Beberapa sensor tekanan silikon micromachined menggunakan teknik ini dalam preferensi untuk strain gauge. Ini tech-nique juga digunakan di sejumlah perangkat lain untuk secara akurat mengukur setiap perubahan kecil dalam deformasi diafragma

Vacuum instrumen yang digunakan untuk mengukur tekanan kurang dari atmosfer pres-yakin. The Bourdon tube, diafragma, dan bellow dapat digunakan sebagai alat pengukur vakum, namun mengukur tekanan negatif sehubungan dengan tekanan atmosfer. Silikon mutlak pengukur tekanan memiliki built-in referensi tekanan rendah, sehingga dikalibrasi untuk mengukur tekanan absolut. Perangkat konvensional dapat digunakan sampai 20 torr (5 kPa). Rentang ini dapat diperpanjang ke bawah sekitar 1 torr dengan perangkat penginderaan khusus.

The Pirani gauge dan setup khusus menggunakan termokopel dapat mengukur vaksin uums turun menjadi sekitar 5 torr. Metode ini didasarkan pada hubungan panas con produksi dan radiasi dari elemen pemanas untuk jumlah molekul gas per satuan volume di wilayah tekanan rendah, yang menentukan tekanan. Pengukur ionisasi dapat digunakan untuk mengukur tekanan turun menjadi sekitar 2 torr. Gas terionisasi dengan berkas elektron dan arus diukur antara dua elektroda dalam gas. Saat ini sebanding dengan jumlah ion per satuan volume, yang juga sebanding dengan tekanan gas. McLeod gauge adalah perangkat yang dibentuk untuk mengukur tekanan yang sangat rendah, i. e., dari 1 sampai 50 torr. Perangkat memampatkan gas tekanan rendah sehingga meningkatkan pres-yakin dapat diukur. Perubahan volume dan tekanan kemudian dapat digunakan untuk menghitung tekanan gas asli, menyediakan bahwa gas tidak mengembun.

Perangkat pengindera tekanan yang dipilih untuk rentang tekanan, persyaratan overload, akurasi, kisaran suhu operasi, membaca line-of-sight, atau sinyal listrik, dan waktu respon. Dalam beberapa aplikasi ada persyaratan khusus lainnya. Parameter, seperti hystersis dan stabilitas, harus diperoleh dari spesifikasi orang-ufacturers '. Untuk aplikasi industri yang paling membaca tekanan positif, tabung Bourdon adalah pilihan yang baik untuk pembacaan visual langsung dan sensor tekanan silikon untuk generasi sinyal listrik. Kedua jenis perangkat memiliki sensor yang tersedia secara komersial untuk mengukur dari beberapa pound per inci persegi tekanan FSD hingga 10.000 psi (700 MPa) FSD. Tabel 5.3 memberikan perbandingan dua jenis perangkat. Tabel 5.4 daftar rentang operasi untuk beberapa jenis sensor tekanan.

 

Perangkat pengindera tekanan dikalibrasi di pabrik. Dalam kasus di mana sensor adalah tersangka dan perlu dikalibrasi ulang, sensor dapat kembali ke faktor-tory untuk kalibrasi ulang, atau dapat dibandingkan dengan referensi diketahui. Perangkat tekanan rendah dapat dikalibrasi terhadap manometer cair. Perangkat tekanan tinggi dapat dikalibrasi dengan tester mati-berat. Dalam tester mati-berat tekanan untuk perangkat yang diuji diciptakan oleh beban pada piston. Tekanan tinggi dapat direproduksi secara akurat.

Standar pengukuran tekanan dalam bahasa Inggris dan satuan SI dibahas dalam bagian ini. Rumus tekanan dan jenis instrumen dan sensor yang digunakan dalam pengukuran tekanan diberikan.

Poin-poin utama yang dibahas adalah:1. Definisi istilah dan standar yang digunakan dalam pengukuran

tekanan, baik pengukur dan tekanan mutlak2. Inggris dan SI unit pengukuran tekanan dan hubungan antara

keduanya serta atmosfer, torr, dan standar milibar.3. Tekanan hukum dan formula yang digunakan dalam

pengukuran tekanan hidrostatik dan daya apung bersama dengan contoh.

4. Berbagai jenis instrumen termasuk manometer, diafragma, dan sensor tekanan micromachined. Berbagai konfigurasi untuk digunakan dalam tekanan absolut dan diferensial penginderaan di kedua cair dan tekanan gas ukuran-dokumen.

5. Pada bagian aplikasi, karakteristik sensor tekanan yang com-dikupas, dan pertimbangan yang harus dilakukan ketika menginstal sensor tekanan diberikan.