Verifikasi Penentuan Nilai dan Ketidakpastian Tekanan yang Dibangkitkan dari Parameter

Hydraulic Pressure Balance

Gigin Ginanjar , R Rudi Anggorogigin@kim.lipi.go.id

Lab Tekanan Sub Bidang Metrologi MassaPusat Penelitian Kalibrasi Instrumentasi dan Metrologi-LIPI

Pressure balance• Apakah Pressure Balance itu?

Pressure balance adalah sebuah alat standar primer pada tekanan yang terdiri dari Piston dan Silinder

Parameter Pressure Balance

• Luasan Efektif Ao(0,20)

• Koefisien distorsi λ

)P1))(20t(1(A

cg1MP

n)20,0(

Lm

a

.....(1)

Persamaan Pressure Balance

Pressure Balance

DH Instruments PG 7301 Automatic Mass Handler terdiri dari 3 Piston (0.2 – 500 ) MPa

Sertifikat MMIJ 2009• Mengunakan metoda B dari EA G.26 [8] untuk bentuk pelaporan kalibrasi

Metodologi

langkah penentuan parameter pressure balance:1.Hitung Koreksi Yang diakibatkan oleh

penggunaan gravitasi internasional dan reference temparatur misalnya 23oC.

2. Hitung massa dari masing – masing beban kemudian hitung gaya untuk masing-masing titik kalibrasi.

3.Hitung luasan P/C tiap titik tekanan4.Hitung Luasan dan koefisien distorsi dengan

mengunakan regresi 5.Hitung kembali tekanan dan verifikasi hasilnya.

Koreksi Tekanan diakibatkan nilai Grafitasi Lokal Dan Suhu Referensi piston

)tt(

1

g

gPP

rI

L)23,g()20,g( IL

gI = 9.80665 ms-2

Nilai gravitasi lokal lab tekanan KIM LIPI tahun 2007

Lokasi Nilai Ketidakpastian

mgal mgal

4 978137.908 0.018

5 978137.892 0.018

6 978137.905 0.017

7 978137.924 0.021

8 978137.944 0.018

9 978137.929 0.015

10 978137.930 0.016

11 978137.943 0.016Dimana 1 mgal = 1 cm s-2

gL =9.78137922 ms-2

...(2)

Koreksi Tekanan diakibatkan nilai Grafitasi Lokal Dan Suhu Referensi piston

• suhu Lab Tekanan 20oC dan suhu Sertifikat adalah 23oC

• Maka nilai koreksi tekanan pada tekanan nominal 2 MPa menggunakan persamaan (2)

• 2.00466 *(9.80665/9.78137922)*(1/20-23.7) = 1.999562 MPa

Perhitungan Gaya

No ∑M(1-u/m)   F P(gL,20) P(gL,20) P(gL,20)2 A(p,20)

  Kg   N MPa Pa Pa2 m2

1 10.01953976 98.0052 19.98912123 19989121.23 3.9956E+14 4.90292E-06

2 30.08018891 294.2260 60.0077906 60007790.6 3.6009E+15 4.90313E-06

3 50.1302538 490.3433 100.00291 100002910 1.0001E+16 4.90329E-06

4 70.2029012 686.6814 140.0405211 140040521.1 1.9611E+16 4.90345E-06

5 90.2654453 882.9208 180.0552904 180055290.4 3.242E+16 4.90361E-06

6 100.2939813   981.0137 200.0561916 200056191.6 4.0022E+16 4.90369E-06

cg1MF Lm

a

...(3)

Hasil Penentuan Parameter Pressure Balance

DHI P Orde1 Porde2

Ao m2 4.901283E-06 4.902861E-06 4.902903E-06

Pa-1 7.60E-13 8.52E-13 8.07E-13

me kg 9.75156E-05

Perhitungan Nilai Tekanan yang dihasilkan oleh parameter Pressure

Balance

PDHI P(gL,20) ORDE1 P(gL,20) ORDE2

delta P delta P delta P

ppm ppm ppm

-319.7 4.1 1.9

-331.1 -3.6 -1.1

-333.4 -2.2 -0.2

-335.2 -0.4 0.4

-337.6 0.9 0.2

-339.1 1.3 -0.2

ppm=10-6

Dengan mempergunakan persamaan (1) maka dapat diperoleh nilai perbedaan Antara tekanan yang berasal dari penentuan parameter dan ssertifikat kalibrasi

Verifikasi Nilai Ketidakpastian parameter Pressure Balance

Pnominal UP(k=2) UP(k=2)

U(k=2) U(k=2)

 

MPa kPa Ppm

ppm/MPa ppm / MPa

 

2 0.141 70 1.74  

6 0.23 38 0.61 0.04097

10 0.33 33 0.42 0.13308

14 0.43 31 0.35 0.18135

18 0.54 30 0.32 0.19783

20 30 0.6 0.30 0.09422

Verifikasi Nilai Ketidakpastian parameter Pressure Balance

Pnom Up(k=2) diff dari sertifikat NMIJ

MPa [kPa] [ppm] [kPa] ppm

20 0.72 36.1 0.0210 1.1

60 2.14 35.7 -0.0590 -1.0

100 4.20 42.0 0.0010 0.0

140 6.90 49.3 0.0010 0.0

180 10.24 56.9 -0.0590 -0.3

200 12.15 60.8 -0.0490 -0.2

Up(k=2) = 2.0 10-4P2 + 1.95 10-2 P + 2.51 10-1 dalam kPa dan P dalam MPa

Mid Piston

y = 6.42E-02x - 1.43E+00R2 = 9.76E-01

y = 2.00E-04x2 + 1.95E-02x + 2.51E-01R2 = 1.00E+00

-2.00

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

0 50 100 150 200 250

P (MPa)

U (k

Pa)

Kesimpulan• Penentuan nilai parameter pressure balance yang diperoleh

dari nilai tekanan pressure balance dapat dihitung dengan cara mengkoreksi nilai gravitasi dan koreksi temperatur.

• Pada penentuan parameter pengunaan regresi linear orde kedua lebih tepat dipergunakan karena menghasilkan nilai dengan perbedaan tekanan terkecil.

• Penghitungan ketidakpastian parameter luasan efektif tekanan tidak dilakukan hanya perhitungan ketidakpastian koefisien distorsi saja yang dihitung.

• Seperti penentuan nilai ketidakpastian tekanan juga menggunakan pendekatan orde kedua dengan perbedaan tekanan tidak lebih dari 2 ppm bila dibandingkan dengan nilai serfikat kalibrasi.

Ucapan terima Kasih

Tawat ChangpanNIMT Thailand

• [1] Roberts. Dadson, Sylvial.Levis GrahamN.Peggs. The Pressure Balance, theory and practice, HMSO NPL. 1982.

• [2] Sertifikat Pressure Balance PTB no 20013.13-010666634 0081 26092001

• [3] Sertifikat pengukuran Gravitasi BMG tahun 2007• [4] Sertifikat Pressure balance NMIJ no 92003,92004,92005 tahun

2008• [5] Calibration Report DHI No 56000,56063,56064 November 2007• [6] http://kcdb.bipm.org/AppendixC/M/JP/M_JP.pdf diunduh pada 12

Mei 2010 pukul 10:52• [7] Manual book DHI DH Instruments, Inc., 2007, PG7000TM Piston

Gauges Operation and Maintenance Manual, DH Instrument, USA.• [8] Pressure Laboratory, 2009, I.MM.3.01 Calibration procedure for

hidraulic pressure balance, KIM-LIPI• [9]EAl G-26 Pressure Balance

Terima kasih