PENGARUH KOEFISIEN DISTORSI PISTON PADA PENINGKATAN KEMAMPUAN TEKANAN DARI DEAD WEIGHT TESTER HINGGA 20 MPa

Gigin Ginanjar, Rudi Anggoro SPuslit KIM-LIPIKomplek Puspiptek Serpong Gedung 420,15314gigin@kim.lipi.go.id

Apa itu Dead Weight Tester (DWT)

Silinder

piston

beban

))20t)((1(A

cg)1(M

PPC20,p

m

a

Realisasi dari hukum Pascal

A

gMP

Persamaan DWT

Apa itu Koefisien Distorsi

)P1(A N20,p

)31(E2

1

1b

r

1b

r

E2

11

122

2

2

1. Cross float

2. Perhitungan

2. Simulasi

Koefiesien yang menggambarkan perubahan luasan terhadap tekanan

Metodologi

Penghitungan Koefisien Distorsi Menggunakan metoda Cross float sampai 20 MPa

Perhitungan menggunakan Persamaan Koefisien Distorsi

Simulai Menggunakan Finite Elemen Analisis (FEM)

Pengambilan Data Cross Float

StandarDHI model PG 7302–AMH 20MPa s/n578

UUTBudenberg model 380L s/n H 759

Data Kalibrasi

No Nominal Pressure

MPa

Tekanan DWT std

MPa

Balancing Mass

g

Ket

1 1,2 1,201 21 20,787

2 2 2,000 56 47,525(STD) STD

3 2,8 2,793 44 40,987

4 3,6 3,601 44 40,377 (STD) STD

5 4 3,990 38 76,203

6 6 6,003 96 109,494

7 8,4 8,405 87 41,943

8 10 9,985 31 155,394

9 10,8 10,810 98 161,682

10 12 12,009 30 109,013

11 14 13,990 94 171,340

12 18 17,994 91 198,200

13 20 19,996 02 15,401

Hasil Kalibrasi

y = 3E-10x + 4E-05

4,031700E-05

4,031800E-05

4,031900E-05

4,032000E-05

4,032100E-05

4,032200E-05

4,032300E-05

4,032400E-05

4,032500E-05

0 5 10 15 20 25

Tekanan (MPa)

Lu

asan

(m

2)

Hasil Kalibrasi :Parameter DWT

12 MPa 20 MPa EN

Nilai Ketidakpastian Nilai Ketidakpastian

Ao(m2) 4,03171 10-5 3,1 10-10 4,03173 10-5 2,110-10 0,4

b(Pa-1) 8,2 10-12 1,0 10-12 8,29 10-12 9,2 10-13 0,6

4,03168E-05

4,03169E-050,000040317

4,03171E-054,03172E-05

4,03173E-054,03174E-05

4,03175E-054,03176E-05

4,03177E-05

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Parameter

Lu

asan

Efe

ktif

(m

2 )

20 MPa

12 MPa

5E-125,5E-12

6E-126,5E-12

7E-127,5E-12

8E-128,5E-12

9E-129,5E-12

1E-11

0 0,5 1 1,5 2 2,5

parameter

Ko

efis

ien

Dis

tors

i (P

a-1)

20 MPa

12 MPa

Perhitungan Koefisien Distorsi

)31(E2

1

1b

r

1b

r

E2

11

122

2

2

Untuk piston dan silinder dengan material yang sama maka persamaan menjadi

2

b

r

1

E

12

Modulus Young = 207 GPa dan Poisson Ratio sebesar 0,31.nilai diameter piston adalah 3,5 mm dan diameter luar silinder 38 mm sehingga diperoleh nilai koefisien distorsi sebesar 3,2 10-12 Pa-1

Simulasi FEMBentuk masukan piston dalam simulasi FEM

Hasil Simulasi FEM12 MPa 20 MPa

Hasil FEM (nodal solution

Perhitungan Koefisien Distorsi FEM

Perubahan dari piston, nilai perubahan adalah negatif dengan rerata antara posisi sumbu Y sekitar 8 sampai 40 adalah -1.24 x 10-4 mm, sedangkan perubahan pada silinder adalah positif dengan nilai rerata pada sumbu Y yang sama dengan piston adalah 3.8 x 10-4 mm diperoleh nilai koefisien ditorsi piston sebesar 3.6 x 10-12 Pa-1

Kesimpulan

Peningkatan kemampuan dari sebuah DWT dapat dilakukan dengan menambahkan beban, pada piston DWT 12 MPa telah dilakukan peningkatan kemampuan sampai 20 MPa dan dilihat perubahan dari parameter DWT luasan efektif dan koefisien distorsi dan dari pengambilan data diperoleh nilai EN<1 untuk kedua parameter tersebut.

Hasil perhitungan koefisien distorsi secara teoritis dan simulasi FEM diperoleh perbedaan sebesar 10% .

Hasil koefisien distorsi pengambilan data tidak mempunyai nilai kesesuaian dengan teoritis dan simulasi dikarenakan berbagai hal terkait penyederhanan dan pembatasan dari masalah .

Ucapan Terima Kasih

Ucapan terimakasih diberikan kepada Puslit-KIM LIPI terutama subidang Metrologi Massa dan Laboratorium Tekanan Subbidang Kalibrasi Mekanik. Penelitian ini juga diberikan untuk UPT-LIN (BPI) Bandung untuk kemungkinan dari pengembangan DWT lebih lanjut.

Daftar Acuan

[1] OIML., (1994), R110 Pressure Balances,26 [2] Dadson R.S.,Lewis S.L., Peggs. G N(1982) The

presure Balance-Theory and Practice, National Physical Laboratory, Her Majesty Stationery Office

[3] Kwon Y.W ., Bang.H(2000) The finite element Method Using Mathlab,CRC Press, edisi kedua

[4] Buananno G., Molinar G.,(2007)Ten Years of expreminting in modelling Presure Balance in Liquid Media up to Few GPA,

[5] ____,(2009) , I.MM.3.01 Calibration for Hydraulic Pressure Balance, versi 1 rev3

[6] _____, (1999),DH Budenberg 580 Series Hydraulic Dead Weight Testers,Altrincham

[7] Carvill .J.,(2003), Mechanical Engineer’s Data Handbook, Butterworth-Heinemann, Burlington

Terima Kasih