< Previous | 20 Teknik Pengukuran Besaran Proses Jika diatur secara vertikal dari zero line, maka tinggi cairan = h, sedangkan panjang kolom yang miring = L. Dengan kemiringan sudut = x, maka hubungan h dengan L dapat dinyatakan sebagai: h=L sin x. Untuk pipa tegak seperti pada manometer bak : 푃2 - 푃1 = 휌 g 1+ 퐴1퐴2 h. Pada manometer miring yang diukur adalah L, sehingga dari rumus (2.1) akan didapat 푃2 - 푃1 = 휌 g 1+ 퐴1퐴2 L sin 훼 Jika 퐴1퐴2 kecil sekali dan diabaikan, maka 푃2 - 푃1 = 휌 g L sin 훼 Contoh soal : Sebuah manometer miring menggunakan zat cair yang rapat massanya 200 kg/푚3, perbandingan 퐴1퐴2 diabaikan, sudut kemiringan dari pipa 30°, percepatan gravitasi g = 9,8 푚푑푒푡2 . Jika hasil pengukuran panjang L = 10 cm, maka 푃2 - 푃1= 200.9,8.0,1 sin 30° = 98 Pa. 1.6. Manometer Cincin Manometer cincin dipergunakan untuk mengukur perbedaan tekanan. Pipa dibuat melingkar, tetapi tidak membentuk lingkaran penuh. Kedua ujungnya mempunyai sambungan yang terbuat dari bahan yang fleksibel. Kedua sambungan tadi dihubungkan dengan ruangan-ruangan yang masing-masing akan diukur perbedaan tekanannya. (Gambar 2.6). | 21 Teknik Pengukuran Besaran Proses Gambar 2.6: Manometer cincin. Sisi kiri dihubungkan dengan ruangan yang bertekanan푃2sedangkan sisi kanan dihubungkan dengan ruangan yang bertekanan 푃1 dimana 푃2 lebih besar dari 푃1. Oleh karena itu bila luas penampang pipa = A, maka gaya yang bekerja pada ujung pipa kiri sebesar 푃2 X A, akan lebih besar dari gaya yang bekerja pada ujung pipa kanan sebesar 푃1 X A, sehingga cincin akan berputar searah jarum jam pada titik tumpu T. Pada bagian bawah cincin dipasang pemberat W, sehingga didapat setimbang,yaitu: (푃2 - 푃1) x A x r = W x R sin 훼 푃2 - 푃1 = 푊 푥 푅 sin 훼퐴푟 Sehingga : 푃2 - 푃1 = 푅푊 푟퐴sin 훼 . . . . . . . . .(2.2) Dari rumus(2.2) di atas, R = jari-jari pemberat, W = berat pemberat, r = jari-jari rata-rata pipa cincin, A = luas penampang pipa, maka = 푅푊 푟퐴 merupakan tetapan. Oleh karena itu pengukuran cukup hanya mengukur besar sudut kemiringan. Dari rumus (2.2) di atas, tidak ada hubungannya dengan besaran yang dimiliki oleh cairan seperti berat jenis, perbedaan | 22 Teknik Pengukuran Besaran Proses tinggi dan sebagainya. Dapatlah dinyatakan bahwa cairan pengisi cincin hanya berfungsi sebagai pemisah. 1.7. Manometer Lonceng (Bell Manometer) Dengan memperhatikan pada fungsinya, maka dikenal macam-macam lonceng untuk tekanan gage dan manometer lonceng untuk tekanan diferensial. Kedua macam manometer ini prinsip kerjanya sama, bahwa untuk mendapatkan kesetimbangan dipergunakan pegas. Hukum Hooke menyatakan bahwa bila pada pegas diberikan gaya sebesar F, maka besar gaya F tersebut akan berbanding lurus dengan jarak geser X dari pegas. Hukum Hooke ini dapat ditulis dalam bentuk matematik, yaitu : F = k.x. F = gaya yang bekerja pada pegas, N x = jarak geser/perubahan panjang pegas, m k =konstanta pegas N/m (force constant) 1.7.1. Manometer lonceng untuk tekanan gage Cairan berfungsi sebagai pemisah seperti pada manometer cincin. | 23 Teknik Pengukuran Besaran Proses Gambar 2.7. Manometer lonceng untuk tekanan gage. Keterangan : S = pegas L = Lonceng (sungkup) C = Cairan (seal liquid) Dalam sungkup lonceng L, tekanannya sama besar dengan tekanan yang diukur (=P) Jika luas penampang lonceng = A, maka gaya dorong ke atas = P x A. Gaya tersebut mendesak pegas sehingga bergeser sejauh x, sehingga: P x A = k x X P = x X……………………………….. (2.3) Dengan mengukur X maka P dapat ditentukan, karena sudah tertentu. | 24 Teknik Pengukuran Besaran Proses Untuk memudahkan pembacaan X, maka pada gerakan dari lonceng dan pegas disertakan jarum penunjuk yang menunjukkan besarnya X pada skala yang telah dilkalibrasi. 1.7.2. Manometer lonceng untuk tekanan diferensial Lonceng (sungkup) berada dalam ruang tertutup. Dalam lonceng dihubungkan dengan tekanan tinggi (푃2) dan bagian luar dari lonceng dihubungkan dengan tekanan rendah (푃1). Gambar 2.8: Manometer lonceng untuk tekanan diferensial Gaya yang mendorong lonceng dengan luas penampang A adalah (P2 – P1) x A sehingga menggeserkan pegas sejauh X. (P2 – P1) x A = k x X (P2 – P1) = x X………………………. (2.4) 2. ELEMEN ELASTIS Benda-benda yang digunakan sehari-hari dapat dibentuk dengan pengaruh gaya. | 25 Teknik Pengukuran Besaran Proses Beberapa bahan berubah bentuk pada waktu diberi gaya dan bentuknya kembali ke semula jika gaya yang bekerja tersebut dilepas lagi. Ada juga yang bentuknya tidak kembali ke bentuk semula. Suatu bahan yang bentuknya kembali tepat ke keadaan semula setelah gaya yang bekerja pada bahan tersebut dilepas kembali disebut bahan Elastis Sempurna (Perfectly Elastic Material). Yang sama sekali tidak kembali ke keadaan semula disebut bahan baku sempurna (Inelastic Material). Beberapa bahan yang hampir elastis sempurna sampai perubahan bentuk maksimum yang tertentu, tetapi jika titik perubahan tersebut dilewati maka bentuknya tidak dapat kembali ke semula pada saat gaya dilepas, bahan tersebut disebut Elastis Terbatas (Elastic Limit). Pada daerah elastic hukum Hooke berlaku. Pada daerah tersebut besarnya tegangan yang diberikan sebanding dengan regangannya. Untuk bahan yang menerima gaya besar sehingga terjadi peregangan yang melewati daerah elastic limit maka bahan tidak dapat kembali ke keadaan semula. Jika hal ini terjadi pada bahan elemen ukur, maka hasil pengukuran tidak akan benar. Macam-macam elemen elastic yang biasa dipakai untuk mengukur tekanan adalah : a. Diafragma; b. Bellow; c. Tabung Bourdon. 2.1. Diafragma Diafragma sederhana terdiri dari lembaran tipis dan datar yang terbuat dari logam dan bukan logam. | 26 Teknik Pengukuran Besaran Proses Diafragma dipergunakan untuk mengukur tekanan diferensial. (Gambar 2.9a). Diafragma mempunyai simpangan kecil, sehingga sensitivitasnya kecil. Untuk memperoleh sensitivitas yang lebih besar maka dibuat diafragma bergelombang (Gambar 2.9b). Gambar 2.9 a : Diafragma datar Gambar 2.9b : diafragma bergelombang Kedua jenis diafragma di atas tergolong pada diafragma tunggal (single diafragma). Untuk memperoleh sensitivitas yang lebih besar maka diafragma tunggal dibentuk ganda dengan dengan melekatkan setangkup. Diafragma semacam ini disebut Kapsul. | 27 Teknik Pengukuran Besaran Proses Gambar 2.10 : Kapsul tunggal Dengan kapsul tunggal seperti pada gambar 2.10, dapat diukur tekanan gage. Gas yang hendak diukur tekanannya dimasukkan dari saluran pemasukan (inlet). Kapsul mengembang menggerakkan batang pengungkit ke sebelah atas, karena sisi kapsul sebelah bawah terpasang menjadi satu dengan base (dasar), batang pengungkit menggerakan jarum penunjuk. Dengan menyusun beberapa kapsul menjadi kapsul berganda diperoleh pengkur tekanan gage yang sensitivitasnya lebih besar lagi. Gambar 2.11 : Kapsul ganda untuk tekanan gage | 28 Teknik Pengukuran Besaran Proses Untuk mencegah terjadinya kerusakan alat yang disebabkan oleh beban yang diluar batas kemampuan kapsul, maka dipasang range stop. Jika tekanan terlalu besar maka dibatas dengan memakai over range stop. Sedangkan untuk tekanan yang terkecil dibatasi dengan under range stop. Dengan kapsul ganda kita dapat mengukur tekana diferensial. (gambar 2.12). Apabila 푃1 dimasukan dari sebelah kiri dan 푃2 yang lebih besar dari sebelah kanan, maka bagian jarum penunjuk sebelah bawah akan bergerak ke sebelah kanan. Gambar 2.12 : Kapsul ganda untuk tekanan diferensial 2.2. Bellow Bellow terbuat dari logam yang sama dengan logam yang dipasang untuk membuat diafragma. Daerah pengukuran bellow besar dari diafragma. Untuk mendapatkan daerah pengukuran yang lebih besar, maka bellow dapat dilengkapi dangan pegas. Kita dapat menggunakan bellowuntuk mengukur tekanan gage dan tekanan diferensial. | 29 Teknik Pengukuran Besaran Proses Gambar 2.13: Bellow untuk tekanan gage. Gambar 2.14: Bellow dengan pegas untuk tekanan diferensial. 2.3. Tabung Bourdon Tabung Bourdon terdiri dari bentuk-bentuk C, spiral, Helical, dan punter (tursted). Penampang tabung Bourdon berbentuk pipih lonjong, sehingga penampung luar dan penampung dalam tidak sama. Jika diberikan tekanan ke dalam tabung Bourdon, aka tabung tersebut akan bergerak, yang bentuknya menentukan pada bentuk gerak yang terjadi. Untuk bentuk C, spiral dan helical akan bergerak translasi, sedangkan untuk puntir akan diperoleh gerakan rotasi. Baik translasi maupun rotasi akan menghasilkan simpangan (defleksi) yang Next >