Download - Modul Instrumentasi Tekanan
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
1/28
ModulInstrumentasi dan SOP Tekanan
oleh:Bambang Murdaka Eka Jati
I. Instrumentasi tekanan1.1 Pendahuluan 1.6 Kalibrasi Tekanan1.2 Besaran Tekanan 1.7 Pemilihan Sensor Tekanan1.3 Ragam Cara Kera Sensor Tekanan 1.! "ks#erimen Tekanan1.$ Ka%asan &kur Tekanan 1.!.1 'ukum Bo(le1.) Ragam Sensor Tekanan Kon*ensional 1.!.2 Termometer +as
II. S,P Tekanan2.1 Pendahuluan2.2 S,P 'ukum Bo(le2.3 S,P Termometer +as
I. Instrumentasi Tekanan
1.1 Pendahuluan
Bersama dengan besaran suhu- tekanan meru#akan besaran isika (ang #enting
dalam kehidu#an sehari/hari. 0ingkungan terasa gerah bila bersuhu dan berkelemba#an
besar- serta terasa dingin bila bersuhu rendah. Inormasi uaa selalu memuat inormasi
suhu (ang menadi salahsatu #erhatian mas(arakat khususn(a di daerah (ang
mem#un(ai $ musim. Selain itu- inormasi uaa uga memuat inormasi tentang
keberadaan badai. Badai berhubungan erat dengan nilai tekanan atmosir di sebuah
tem#at.
Tekanan meru#akan #arameter isika (ang biasa dium#ai #ada #ema#aran
termodinamika- aerodinamika- akustik- mekanika luida- dan bioisika. Inormasi nilaitekanan di#erlukan #ada beragam enis #embangkit tenaga- misaln(a #embangkit listrik
tenaga air- nuklir- angin- dan #anas bumi. Pada #embangkit itu selalu melibatkan sistem
monitor dan #engontrol tekanan. Sebagai #arameter (ang #enting- #ada o#erasi
manuaktur- nilai tekanann(a selalu dikontrol. Pada o#erasi itu- sistem kontrol tekanan
bolehadi sudah terotomatisasi atau dio#erasikan oleh seorang o#erator. Termasuk
1
1
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
2/28
robot- uga selalu melibatkan sensor tekanan. Sistem itu selalu melibatkan instrumentasi
(ang didalamn(a melibatkan sensor tekanan.
Sensor tekanan da#at dibedakan berdasarkan ka%asan ukurn(a. Ka%asan ukur
tekanan itu dari tekanan terkeil ultra high vacuums4 hingga tekanan terbesar ultra
high pressure4. 5ari #engukuran nilai tekanan- nilai itu da#at din(atakan sebagai 14
nilai mutlak absolut4- dan 24 nilai relati. ilai tekanan mutlak diartikan sebagai nilai
tekanan relati terhada# *akum ruang ham#a4- dan nilai tekanan relati adalah nilai
tekanan relati terhada# tekanan atmosir. Bedatekanan antara 2 titik #ada medium
da#at dihubungkan dengan karakteristik isik misaln(a suhu4 dan kimia misaln(a
korosi4.
1.2 Besaran Tekanan
Tekanan meru#akan salahsatu besaran isika. Sebagai salahsatu besaran isika-
sehingga tekanan din(atakan dalam angka #ada satuan tekanan tertentu. 5ikenal bahan
(ang sensiti terhada# #erubahan nilai tekanan. Bahan itu biasa di#erankan sebagai
sensor tekanan. 5ikenal seumlah model sensor tekanan- baik untuk tekanan mutlak-
relati- atau#un dierensial.
Besaran tekanan berbeda dengan ga(a- sebab tekanan adalah ga(a #er satuan
luas. Beratn(a benda meru#akan ukuran ga(a- sementara itu sakitn(a kaki kita bila
keatuhan benda meru#akan ukuran tekanan. Pada ga(a (ang sama- #ada luasan (ang
lebih keil- memberikan tekanan (ang lebih besar- sehingga da(a tembusn(a uga lebih
besar. +a(a dan massa biasa di#akai #ada mekanika #artikel- sementara itu tekanan
dan massa enis massa #er satuan *olume4 biasa di#akai #ada mekanika luida.
Pemakaian besaran tekanan dan massa enis #ada luida siatn(a lebih #raktis- sebab
#engamat tidak mungkin men(aksikan ga(a atau massa oleh setia# molekul luida- dan
(ang mungkin han(alah ga(a #er satuan luas tekanan4 dan massa #er satuan *olume
massa enis4.
Berikut ini di#a#arkan tentang tekanan (ang teradi #ada luida. 8luida dimaksud
bisa beru#a 9at air- atau#un gas. :ika terda#at elemen ga(a Fd (ang bekera dalam
arah normal #ada elemen luasan #ermukaan Ad maka luida di dalam %adah itu
menderita tekanan P 4
dA
FdP= 14
2
2
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
3/28
Persamaan 14- selain memberi gambaran bah%a tekanan meru#akan ga(a #er satuan
luas- uga memberi gambaran bah%a besar tekanan bisa ditentukan bila besar ga(a dan
luas di tem#at ga(a itu bekera telah diketahui nilain(a.
Berhubung tekanan meru#akan besaran isika- maka besaran tekanan da#at
teradi #ada seumlah #eristi%a isika. ;isaln(a saa- tekanan #ada luida statis dan
dinamis- serta tekanan #ada gas. Selain itu- dikenal #ula istilah tekanan atmosir- dan
tekanan bernilai 1 atmosir 1 meter di atas #ermukaan
laut. 5ikenal seumlah satuan tekanan- dan hubungan kesetaraan antarsatuan itu
di#erlihatkan #ada Tabel 1.
Tabel 1Seumlah satuan dari tekanan
Pasal
Pa4
bar
bar4
/6 Satuan standar internasional
1 bar 1>) 1 =-!6=?1>/1 1 bar meru#akan tekanan
atmosir standar1 kg@m2 =-!>3=?1>$ =-!>3?1>/1 =-!6?1>/1 Satuan lama
1 132)?1>
)
1->133 1 Tekanan atmosir normal1 m air =!->$ =-!>?1>/$ =-6!?1>/$
1 mm 'g 1-33?1>2 1-333?1>/3 1-316?1>/3 :ika massa enis 'g 13-)=)=32
kg@dm3maka 1 mm'g 1 Torr
1 ini 'g 3.3!6?1>3 3-3!6?1>/2 3.3$2?1>/2
1 #si 6-!=>?1>3 6-!=?1>/2 6-!=?1>/2 Pound #er ini2
5itinau luida statis tidak mengalir4 (ang bermassa enis dan di
#ermukaann(a bertekanan atmosir Po4 serta diketahui bah%a di tem#at itu
ber#ere#atan gra*itasi bumi g. Tekanan #ada luida itu P4 #ada kedalaman hadalah
P PoA gh 24
Pada #eristi%a ini- gh disebut tekanan hidrostatik- dan P semakin besar #ada
kedalaman h4 (ang semakin besar #ula.
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
4/28
Ph4 #ada ketinggian hdi atas Po- #ada massa enis udara u dan #ere#atan gra*itasi
bumi g- maka Ph lebih keil dari Po. Itu din(atakan #ada kaitan Ph Po / ghu .
Persamaan itu- ika ra#at udara homogen- da#at digunakan sebagai dasar #enentuan
ketinggian tem#at relati terhada# #ermukaan laut.
Pada luida dinamis mengalir4- nilai tekanann(a disebut tekanan total Pt4
meru#akan hasil umlah dari tekanan statis Ps#ersamaan 24 dan tekanan dinamis Pd4.
:ika luida itu bermassa enis dan mengalir #ada kelauan v- maka Pdmemenuhi
2
2
1vP
d = 3a4
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
5/28
Sensor ini +ambar 14 melibatkan sebuah diaragma dari bahan #adat dan
lentur4 dan ruangan (ang dibuat *akum berada di dalam sensor4. :ika tekanan
$ambar 1Sebuah sensor tekanan absolut.
di luar sensor Pbisa beru#a tekanan atmosir atau tekanan mekanis (ang ingin
diukur4 begitu besar dan menekan diaragma maka #ermukaan diaragma
melengkung ke ba%ah. Sebalikn(a- bila Pmengeil maka #ermukaan diaragma
kembali datar. Besarn(a sim#angan #ermukaan diaragma (ang melengkung ke
ba%ah adalah sebanding dengan P.
b4 Sensor tekanan relati
Sensor ini menggunakan tekanan auan Po4 sehingga nilai ukur tekanan statis-
dinamis- atau total4 bersiat relati terhada# Po.
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
6/28
$ambar 3Bagan sensor tekanan dierensial.
(ang diukur adalah P P1 P24. Se#erti haln(a sensor tekanan absolut- nilai
tekanan sensor ini di#erlihatkan #ada sim#angan lengkung #ada #ermukaan
diaragma.
1.% "a&asan 'kur Tekanan
Pom#a *akum selalu menggunakan sensor tekanan untuk mengukur tekanan
gas (ang auh lebih keil dari tekanan gas dalam keadaan normal. Pada masalah ini
dikenal #arameter umlah molekul rerata di dalam %adah #er satuan *olume. &mumn(a-
tekanan *akum din(atakan dalam $ ka%asan tekanan- (aitu tekanan *akum #rimer-
*akum medium- *akum lanut- dan ultra*akum Tabel 24.
Tabel 2Beragam ka%asan tekanan *akum
Tekanan *akum
#rimer kasar4
akum
medium
akum lanut <ra/*akum
Ka%asan tekanan
seara #endekatan4
1>)/ 1>2Pa
1>3 1 mbar
1>2 1>/1Pa
1 1>/3mbar
1>/1 1>/)Pa
1>/3 1>/7mbar
D 1>/)Pa
D 1>/7mbar
:umlah molekul #er
m3
1>1=/ 1>16 1>16/ 1>13 1>13/ 1>= D 1>=
:arak antartumbukan 1>/6 1>/3m 1>/3 1m 1 1>$m E 1>$
Ragam aliran Putaran kental4 ;edium ;olekuler ////
Pengeilan tekanan gas di dalam %adah sehingga disebut *akum memerlukan#om#a (ang disebut #om#a *akum. ;etode utama dalam #engaturan tekanan *akum
#rimer adalah berdasar eek dari #emanasan gas di dalam %adah. :ika %adah
di#anaskan maka tekanan gas membesar. Kemudian- gas diionisasi dan selanutn(a
di#om#a keluar. Cara kera #om#a *akum di#isahkan menadi 3 kelom#ok.
Pengelom#okan itu dilandasi oleh eek isikan(a Tabel 34. Pada eek mekanika- sensor
6
6
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
7/28
tekanann(a beru#a #erubahan sim#angan karena adan(a tarikan gas keluar seara
mekanik. "ek karakteristik kelistrikan gas di dalam %adah dihubungkan seara
langsung dengan umlah molekul gas di dalam %adah dan umlah ion (ang teradi
karena adan(a arus listrik antara 2 elektroda. "ek #emanasan termal4 didasari oleh
#anasn(a elemen sensor- dimana tekanan itu bergantung #ada suhu lingkungann(a.
Pada Tabel 3- #engelom#okan itu disebut enis kon*ersi- (ang meli#uti mekanika- listrik-
dan termal.
Tabel 3Perbedaan enis kon*ersi (ang digunakan#ada #engukuran tekanan *akum.
:enis
Kon*ersi
Proses 8isika Keterangan
;ekanika Pom#a tabung Bourdon
Pom#a diaragma akti
Pom#a diaragma #ie9oresisti
1. 'argan(a murah- tidak teliti- untukinstalasi (ang statis.
2. 'argan(a murah- tidak teliti- e#at
tangga#- untuk tekanan *akum seara
kasar.
3. Industri (ang memanaatkan tekanan
*akum- termasuk keselamatan sistem
*akum.
0istrik Ionisasi 5irekomendasi untuk #engukuran
tekanan *akum hingga 1>/!Pa.
Termal Pom#a #irani
Pom#a termoko#el
1. Sensiti*itas #om#a direkomendasi
#ada #engukuran tekanan keil.
2.Tidak terlalu teliti- berukuran keil.
Ka%asan nilai tekanan menengah adalah antara 1>2Pa hingga 1>!Pa. Ka%asan
nilai tekanan itu biasa di#akai #ada beragam #roses #ada industri.
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
8/28
:enis Kon*ersi Proses 8isika Keteranganariasi
tahanan
Strain gauge #ie9oresisti
Potensiometer
'arga murah- di#akai #ada altimeter-
barometer- #roses #emantau
keselamatan.5igunakan #ada #engukuran tekanan
rendah- misaln(a barometer statis.
ariasi
ka#asitansi
Sensor ka#asiti untuk
tekanan standar
Sensor tekanan #ada ka%asan lebar
ariasi
induktansi
Sensor ka#asiti #ada #elat
ti#is ilm4
Induksi diri dan timbal/balik
;engukur tekanan #ada dinding atau
#anas lingkungan- analisis #ada
*ariasi tekanan (ang e#at.
Peka #ada gerak bergetar.
,silatorelektromekanis
,silator dengan kristal
,silator dengan
menggetarkan tabung
Stabil teta#i nilai terbaa ada ralat-biasa di#akai #ada anemobarometer.
&ntuk anemometer #ada #esa%at
,#tika 8otolistrik
8iber o#tik
Pengukuran tekanan di laboratorium.
5i#akai #ada industri min(ak- energi-
dan mesin.Sensor
#engontrol
kesetimbangan
Kesetimbangan ga(a Teliti untuk skala laboratorium- di#akai
#ada alat ukur anemobarometer- dan
teliti ketika digunakan untuk
mengukur tekanan statis.
Tekanan disebut besar dan sangat besar adalah 1>! Pa atau lebih. Se#erti
haln(a #ada ka%asan tekanan menengah- nilai tekanan ini din(atakan dalam #ulsa
listrik- sehingga sistem #om#a dan #engukurann(a bersiat elektronis. amun-
berhubung sensor (ang digunakann(a untuk tekanan besar maka enis dan siatn(a
bersiat khas Tabel )4. Bahan sensor (ang digunakan beru#a #ie9oelektrik atau osilator
elektromekanis. Pie9oelektrik dilandasi oleh adan(a tekanan #ada bahan men(ebabkankera#atan muatan listrik berubah- dan biasa di#akai #ada sensor tekanan #ada sistem
(ang bersiat statis. Sementara itu- osilator elektromekanis digunakan untuk mengukur
tekanan sistem (ang bersiat dinamis- misaln(a tekanan oleh gelombang #ermukaan air.
Tabel (Ti#e kon*ersi #ada nilai tekanan tinggi.
8
8
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
9/28
:enis Kon*ersi Proses 8isika Keterangan"ek
#ie9olistrik
Pie9o listrik Pada instrumentasi #engukuran
tekanan besar- misaln(a #ada ui
mesin.&ntuk #engukuran tekanan (ang
dinamis sehingga %aktu tangga#n(a
e#at dalam orde millisekon4.,silator
elektromekanik
+elombang #ermukaan Pengukuran nilai tekanan absolut dan
sistem stabil- dan biasa digunakan
#ada sistem (ang di dalamn(a
terda#at mikro#rosesor.
1.( agam Sensor Tekanan "on)ensional
Sensor tekanan kon*ensional dimaknai sebagai sensor (ang telah biasa di#akai
#ada beragam enis alat ukur tekanan dan telah biasa dikenal oleh mas(arakat a%am.
Sensor (ang digunakan berlandaskan siat mekanika bahan- misaln(a ga(a- sim#angan-
atau siat elastisitas bahan. :ika alat ukur ini bersiat elektronis- di#astikan sonsor itu
terhubung dengan sebuah untai sehingga berkeluaran tegangan listrik- dan untai itu
disebut transduser.
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
10/28
$ambar %Seumlah transduser tekanan elastis.
mengau +ambar $- diukur berdasarkan #ergeseran di uungn(a. Sensor tekanan
se#erti itu biasa ditera#kan #ada alat ukur tekanan beru#a tabung bourdan.
;engau +ambar $- saat ini- diaragma meru#akan sensor tekanan (ang #aling
#o#uler. Sensor itu beru#a membran lentur- (ang sim#angann(a da#at terhubung
dengan ka#asitor- induktor- atau strain gaugeSG4. Sim#angan membran dari #usatn(a
?4 bersiat mengubah ka#asitansi #ada ka#asitor- induktansi #ada induktor- dan
resistansi #ada SG. Pada #eristi%a ini- sim#angan membran 4 meru#akan ungsi linear
terhada# tekanan P4. :ika tebal membran bermodulus elastisitas !- #ada ketebalan t-
diameter d- dan rasio #oisson maka di#enuhi #ersamaan
3
42
256
)1(3
Et
Pdx
=)4
Persamaan )4 berlaku #ada ka%asandari > sam#ai dengan setengah tebal membran
F t4.
Selanutn(a- sensor tekanan dari membran di atas biasa dilengka#i untai sehingga
menadi sebuah transduser tekanan +ambar )4. +ambar ) mem#erlihatkan tekanan
oleh gas mele%ati #i#a sebelah kiri. Pi#a itu mendorong kantung (ang ber#ermukaan
membran diaragma4- sehingga membran itu menekan #egas terkalibrasi (ang berada
di sebelah kanan kantung. 5orongan #ada #egas men(ebabkan logam di dalam
induktor disebut inti4 bergeser ke kanan. Pergeseran inti di dalam induktor
men(ebabkan induksi diri induktor berubah sehingga ggl induksin(a uga berubah. Pada
#eristi%a ini- semakin besar tekanan maka sim#angan diaragma ?4 semakin besar dan
inti semakin tergeser ke kanan dan akibatn(a #erubahan ggl uga semakin besar.
Sebalikn(a- bila tekanan keil maka #egas di sebelah kanan membran enderung
menarik inti ke kiri. 5ari ggl induksi #ada induktor dihubungkan #ada untai #engubah
10
10
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
11/28
sin(al sehingga di#eroleh sin(al keluaran. Transduser ini tidak han(a da#at digunakan
sebagai dasar #engukuran tekanan seara elektronis- teta#i uga bisa digunakan untuk
meng/ukur tinggi 9at air level meter4. :ika 9at air itu bermassa enis #ada
#ere#atan gra*itasi bumi g4- maka kedalaman dari #ermukaan 9at air hbertekanan P-
$ambar (Bagan sebuah transduser tekanan.
dan di#eroleh hubungan
P gh 64
'ubungan linear antara P dengan h- dimanaatkan mengukur h sebagai level meter4
atas dasar #engukuran P.
ilai tekanan (ang sebanding dengan #ergeseran #ada inti di dalam induktor
+ambar )4 ditera#kan #ada transduser tekanan dengan tabung Bourdon +ambar 64.
Pada transduser ini salahsatu uung tabung dihubungkan dengan inti "V#T. Ketika
tekanan #ada tabung bertambah maka tabung bergerak men(usut. Sebalikn(a- bila
tekanan bertambah maka tabung mengembang. Pen(usutan dan #engembangan
tabung men(ebabkan inti "V#T tertekan atau tertarik. Tentusaa #en(usutan atau
#eregangan tabung meru#akan ungsi linear terhada# nilai tekanan. Pada #eristi%a ini-
#erubahan #osisi inti men(ebabkan timbuln(a ggl #ada keluaran "V#T.
11
11
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
12/28
$ambar *Tabung Bourdon
1.* "alibrasi Tekanan
Pengukur besaran isika- termasuk tekanan- ketika #engukur membaa hasil
ukurn(a selalu bertan(a- a#akah hasil ukur ini benar dan a#akah ketelitian #engukuran
ini bisa di#era(aG 'asil ukur dari sebuah #engukuran disebut benar bila nilai ukur itu
sesuai nilai ukur auann(a. ilai ukur auan adalah nilai standar dari #engukuran
besaran itu. Proses #engeekan nilai skala alat ukur terhada# nilai standar disebut
kalibrasi atau #eneraan. ilai standar #ada kalibrasi bergantung #ada enis besarann(a.
;isaln(a- suhu berdasar es menair sebagai bersuhu >oC dan air mendidih sebagai
1>>oC- bila bahan itu berasal dari air murni dan bertekanan teta# 1
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
13/28
di#eroleh maka dari bedaketinggian tangki kiri dan kanan da#at digunakan untuk
menentukan P.
:ika airan 'g itu bermassa enis dan bedaketinggian antara tangki kiri dan
kanan adalah h- tekanan auan #ada tangki di sebelah kanan Pr 1>/2 Pa4-
serta ditem#at itu ber#ere#atan gra*itasi bumi g- maka da#at di#eroleh
hubungan antara P- Pr- - dan hdalam bentuk
ghPP r += 74
$ambar +Cara kera manometer standar.
b4 Tekanan standar orde tinggi
Kalibrator tekanan model ini melibatkan 2 buah #iston- (aitu sebuah #iston #rimer
*ertikal4 dan sebuah #iston sekunder di sisi kanan +ambar !4. Piston #rimer
terhubung dengan sebuah #emberat dan silinder tandon. Sementara itu- #istonsekunder terhubung sebuah #enguni beru#a sebuah skru#.
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
14/28
ilai Padalah nilai tekanan (ang sebenarn(a- dan di#akai sebagai nilai tekanan
standar #ada alat itu. ilai itu dibandingkan dengan nilai tekanan terbaa #ada alat
ukur tekanan (ang diui. 'al itu dilakukan #ula nilai Poleh nilai m#ada #emberat
(ang lain. :ika terda#at selisih antara Pdengan nilai terbaa #ada alat (ang diui-
selisih itu bernilai teta#- #ada berbagai nilai P (ang di#erankan sebagai standar-
maka selisih nilai tekanan itu meru#akan ralat sistematis dari alat ukur tekanan (ang
diui atau dikalibrasi.
$ambar ! Bagan kalibrasi alat ukur tekanan.
1.+ Pemilihan Sensor Tekanan
Telah dikenal seumlah sensor (ang da#at digunakan sebagai sensor tekanan.
Setia# enis sensor- sebagai sensor tekanan- memiliki keunggulan dan kelemahan
tersendiri- dan itu terutama bergantung #ada ka%asan ukurn(a. Pemilihan sensor
tekanan- (ang nantin(a digunakan sebagai bahan utama #embuatan alat ukur tekanan
seara elektronis- memerlukan seumlah #ertimbangan. Itu dimaksudkan agar alat ukur
tekanan (ang dibuat da#at bekera eekti dan eisien dengan hasil ukur ter#era(a-
(ang #ada akhirn(a menguntungkan bagi #emakain(a.
Setia# membuat alat ukur elektronis- termasuk alat ukur tekanan- selalu
melibatkan sensor dan seumlah untai. 5ua hal (ang #erlu di#erhatikan dalam
#embuatan alat- (aitu #emilihan sensor- dan standar #roduksi. 8aktor aktor (ang #erlu
di#ertimbangkan dalam memilih enis sensor tekanan meli#uti #engaruh sensor dan
seluruh untai transdusern(a terhada# ketelitian- %aktu tangga#- selang %aktu kalibrasi-
ke#ekaan terhada# #engaruh luar- dimensi- keselamatan- kekom#atibelan- dan
hargan(a. Sementara itu- setia# #roduk (ang dihasilkan harus memenuhi standar
14
14
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
15/28
#roduksi. Standar #roduksi meli#uti standar kualitas dan standar #enam#ilan. Standar
kualitas teradi adan(a riset #engembangan terhada# #roduk itu- dan #ada #roduk
tersebut di#erlihatkan adan(a inormasi s#esiikasi dan karakterisasi dari #roduk.
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
16/28
1.+ Eks,erimen Tekanan
"ks#erimen tekanan- #ada modul ini- diontohkan dalam bentuk 2 to#ik
eks#erime. Pertama- eks#erimen 'ukum Bo(le. "ks#erimen ini dimaksudkan untuk
mengukur tekanan atmosir berdasar metode analisa graik melalui titik #otong #ada
salahsatu sumbun(a. %edua- eks#erimen Termometer +as. Pada eks#erimen ini
besaran tekanan di dalam ruang tertutu# digunakan untuk mengukur suhu di dalam
ruang tadi. Kedua eks#erimen itu berdasar hukum Bo(le/+a( 0ussa. Pesan dari kedua
ontoh eks#erimen ini 14 terda#at beragam metode #engukuran tekanan- dan 24
tekanan da#at digunakan sebagai #eubah untuk menentukan besaran isika lainn(a.
1.-.1 ukum Bo/le
0a Tu#uan ,erobaan
;enentukan tekanan atmosir di laboratorium- dengan metode graik
0b asar teori
meter. Inormasi nilai tekanan udara berguna untuk
ramalan uaa- sebab bila di satu tem#at bertekanan auh lebih rendah dari
seharusn(a maka sebentar lagi teradi badai. Selain itu- nilai tekanan atmosir
berguna #ula untuk menentukan tinggi tem#at relati terhada# #ermukaan laut-termasuk uga menentukan tinggi #esa%at udara.
+as dibedakan menadi 2- (aitu gas ideal dan gas seati. +as ideal teradi di dalam
%adah #ada tekanan rendah. 5itinau gas ideal di dalam tabung tertutu# *olume V-
16
16
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
17/28
#ada tekanan P- suhu T- umlah mol gas n- dan teta#an gas umum &- dikuasai oleh
hukum Bo(le
PV n&T 1.!.1.14
:ika ndan Tteta#- maka n&Tsama dengan sebuah teta#an C- sehingga #ersamaan
1.!.1.14 menadi
PV C 1.!.1.24
Persamaan 1.!.1.24 da#at digunakan untuk menentukan tekanan atmosir tekanan
udara luar4 di laboratorium Po4- dan din(atakan dalam m'g.
0 Metode ,erobaan
.1
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
18/28
$ambar 1.-.1.1Bagan alat #raktikum $ambar 1.-.1.2Penentuan tekanan atmosir.
0d 5nalisa data
&ntuk eari #i#a r- #ada tekanan udara luar Po- massa enis 'g adalah (- dan
#ere#atan gra*itasi bumi g- maka tekanan di dalam #i#a kiri #ada keadaan kran
tertutu#4 adalah
P PoA(gh 1.!.1.34
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
19/28
1
2
3
$
)
6
7
!
=
1>
;engetahui tgl HHHHH
Instruktur-
HHHHHHHHHH..4
1.-.2 Termometer $as
0a Tu#uan ,erobaan
;enentukan nilai koeisien tekanan- oleh hubungan antara tekanan dengan suhu gas
#ada *olume teta#.
0b asar teori
Termometer gas berguna untuk mengukur suhu gas (ang din(atakan oleh
tekanan gas itu. ;etode ini biasa digunakan #ada industri (ang memerlukan inormasi
suhu gas di %adah tertutu#- misaln(a di #abrik gula. Tentu saa #eristi%a ini dikuasai
oleh hukum Bo(le/+a(lussa.
&ntuk ka%asan tekanan tertentu- gas (ang *olumen(a dibuat teta#- maka nilai
tekanan gas itu berubah seara linear terhada# #erubahan suhun(a. Ketika gas bersuhu
>oC tekanann(a Pom'g4 dan #ada suhu toC4 bertekanan Pt- #ada koeisien tekanan
*- maka di#enuhi kaitan
19
19
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
20/28
Pt Po1A*t4
1.!.2.14
Persamaan 1.!.2.14 digunakan sebagai dasareks,erimentermometer gas.
Termometer gas +ambar 1.!.2.14
melibatkan sebuah %adah & ber*olume
teta#. adah itu terhubung dengan #i#a
#enghubung &+4- serta #i#a manometer terbuka $ dan B. Kedua #i#a $ dan B4
terhubung dengan sebuah #i#a karet %. % da#at uga diganti dengan reser*oir
#enadang4 ber#enghisa# (ang da#at ditarik atau didorong dengan #emutar.
$ambar 1.-.2.1Bagan sebuah termometer gas.
5isebabkan oleh *olume gas di &adalah teta#- sehingga #erubahan suhu gas di &
men(ebabkan tinggi #ermukaan air raksa 'g4 di < turun- sedangkan #ermukaan 'g
di Bnaik. Ini men(ebabkan tinggi #ermukaan 'gdi B hB4 dan di$ h$4 berselisih
ht hB h$4. &ntuk tekanan udara luar di B4 adalah Pb- maka tekanan gas di &
#ada suhu tadalah
Pt PbA ht 1.!.2.24
Kombinasi #ersamaan 1.!.2.14 dan 1.!.2.24 memberikan kaitan
ht h$ hB Po1A*t4 Pb 1.!.2.34
Persamaan 1.!.2.34 da#at ditulis dalam bentuk
ht Po*tA C 1.!.2.$4
dimana C Po Pb. Persamaan 1.!.2.$4 da#at digunakan untuk menentukan nilai
Po dan * dengan metode graik. +raik di#lot ht *s. T- dan C di#eroleh dari titik
#otong garis dengan sumbu ht. Pb dibaa #ada barometer (ang ter#am#ang di
dinding laboratorium. Suhu gas dibaa #ada termometer (ang di#asang #ada ruang
di sekitar &. ilai htdiukur dari selisih tinggi #ermukaan 'gdi$dengan di B. 'asil
20
20
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
21/28
#embaaan barometer Pb4 dan C dari graik- men(ebabkan Po bisa di#eroleh.
->>>.>2$3@oC.
2- Pemuaian Penghubung &+
Seharusn(a suhu &+sama dengan &- teta#i ken(ataann(a &+bersuhu sama dengan
suhu ruangan. Ini men(ebabkan nilai tekanan udara di &+ berbeda dengan (ang
dihara#kan. :ika diketahui *olume &+adalah V&+bersuhu Tkel*in4- dan &ber*olume
V&serta bersuhu T&- maka dengan hukum II 5alton memberikan koreksi tekanan
sebesar
+
+ )1(1'
'
RRR
R
T
T
VV
V1.!.2.)4
Berhubung V&+DD V&- maka #ersamaan 1.!.2.)4 da#at didekati dengan
+
RR
R
T
T
V
V '1 1.!.2.64
oC4. Kombinasi #ersamaan 1.!.2.1 dengan 1.!.2.7 dan !4
memberikan
21
21
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
22/28
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
23/28
6. ;enghitung *olume ruang &.
a4 &kurlah diameter dan tinggi mantel ruang &.
b4 Isilah mantel itu dengan air hingga #enuh- kemudian keluarkanlah untuk
diukur *olumen(a. olume ruang &adalah selisih antara *olume mantel
dengan *olume air.
7. ;enghitung *olume &+.
&kurlah diameter luar dari #i#a #enghubung. Kira/kirakan diameter
dalamn(a- ukurlah #anang #i#a #enghubung- dan kemudian hitunglah
*olumen(a.
d. 5nalisa ata
Plotlah graik dengan memilih t sebagai absis sumbu datar4 dan ht sebagai
ordinatn(a sumbu tegak4. &kurlah Pbdengan membaa sika# barometer di dinding
ruangan laboratorium. Tentukan Cmelalui titik #otong garis linear graik di sumbu ht.
Kemudian- tentukan Po. 'itunglah slo#e graik ht*s t- dan tentukan*. Koreksilah nilai
Podengan #ersamaan 1.!.2.!4. ilai*dikoreksi dengan mengambil salahsatu nilai t
dan menera#kann(a #ada #ersamaan 1.!.2.1>4. ilai * hasil ukur adalah nilai *
terkoreksi.
T5BE6 5T5 E"SPEIME7
TEMOMETE $5S
ama Praktikan IP
ama Partner IP
Prodi@8ak 'ari@Tanggal
Pb HHHH..m'g
V& HHHHHm3J
V&+ HHHHHm3J d HHHHmJ t HHHHHm
T HHHHHK
o toC4 T&K4 hBm4 h$m4 htm4
1
2
3
$
23
23
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
24/28
)
6
7
!
=
1>
;engetahui tgl HHHHH
Instruktur-
HHHHHHHHHH..4
II. SOP Tekanan
2.1 Pendahuluan
Standard ,#erasional Proedure S,P4 untuk besaran tekanan melibatkan 2
as#ek S,P. Kedua as#ek itu adalah a4 saranan(a disebut S,Pa44- dan b4
#engukurn(a disebut S,Pb44. S,Pa4 meli#uti tersedian(a alat- #erangkat- lingkungan-
orang bertugas- dan #rosedur #elaksanaann(a.
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
25/28
standar bagi #etugas- #elaku atau #engukur- dan hasiln(a beru#a indikasi dan ukuran
ketram#ilan dari #engukur. Tingkat ketram#ilan #engukur din(atakan dalam nilai
#eringkat dari terburuk dengan nilai >- hingga terbaik dengan nilai $4.
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
26/28
;aksimum 2) 1>>
2.3 SOP Termometer $as
1. S,Pa4
S,P Termometer +asPengertian
Tuuan
Kebiakan
Petugas
Peralatan
ProsedurPelaksanaan
2. S,Pb4
o. 1 2 3 $
1 Pra eks#erimen )2 "ks#erimen 1>
3 Pen(elesaian eks#erimen 3$ Pera%atan alat 2
) 5okumentasi )
;aksimum 2) 1>>
a4tar Pustaka
Pur%adi- B.- dkk- 1==6 Panduan Praktikum .isika #asar- hal 3 9 *- 0aboratorium
8isika 5asar- 8;IP< &+;- og(akarta.+abriel- :.8.- 1==6 8isika Kedokteran- Penerbit Buku Kedokteran "+C- :akartaPo#le- S.- 1==3 !plaining Physics- +CS" "dition- ,?ord &ni*ersit( Press- ,?ord
26
26
-
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
27/28
Ri#ka- P.- Ti#ek- >7 /odern Sensors 'anbook- > /easurement0 nstrumentation and !periment
#esign in Physics and !ngineering- Prentie 'all o India Pri*ate 0imited-e% 5elhi
&sher- ;.:.- 1=!) Sensors and Transducers- ;a ;illan- "duation 0td.- 0ondon
htt#@@ka#uk#kusolo.om@2>@>@>[email protected] diakses 2> Se#tember 2>1>
27
27
http://kapukpkusolo.com/20/0/08/SP.Pressurehttp://kapukpkusolo.com/20/0/08/SP.Pressure -
7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan
28/28
28