MAKALAH INSTRUMEN PENGUKURAN

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar BelakangDunia permesinan banyak kaitanya dengan yang namanya mengukur. Dimana, dalam ilmu permesinan suatu pengukuran berperan cukup vital dalam menentukan ketepatan dan keseimbangan suatu system permesinan. Biasanya seseorang akan lebih hati-hati dalam suatu pengerjaan dengan memberikan toleransi terhadap pengukuran suatu obyek. Seperti contoh saat kita mengukur suatu obyek yang akan di kerjakan dengan mesin dengan diameter obyek benda 10 cm, maka, biasanya seseorang akan memberikan toleransi sebesar 2 -5 mm untuk pengerjaan mesin. Jika tidak, maka akan mempersulit dalam penentuan ketepatan suatu obyek yang diukur.Dalam hal ini, perlu juga ditekankan untuk lebih mengerti fungsi dari suatu alat pengukur sendiri. Dimana, setiap alat memiliki fungsi yang berbeda. Contohnya, apa saja alat ukur itu, digunakan untuk apa saja alat ukur itu, dan juga harus mengerti bagaimana prinsip kerja alat ukur tersebut yang sehingga bisa membantu kita dalam penggunaan alat ukur yang baik dan benar.Dalam pemahaman ini kita akan membahas lebih spesifik lagi beberapa instrument pengukur seperti instrument untuk mengukur tekanan, aliran suatu fluida, dan juga alat ukur bunyi.

B. Rumusan MasalahMelihat latar belakang diatas maka saya tarik beberapa masalah yang mungkin timbul dengan berdasar kepada:1. Kurangnya pemahaman mengenai macam alat ukur dan fungsi alat ukur tersebut2. Kurangnya pemahaman mengenai prinsip kerja suatu alat ukur

C. Pembatasan MasalahKarena cangkupan instrument ukur cukup banyak, maka, dalam pemahaman ini kita akan membahas lebih spesifik lagi beberapa instrument pengukur seperti instrument untuk mengukur tekanan, aliran suatu fluida, dan juga alat ukur bunyi. Yang mungkin akan membantu dalam penyeleseian permasalahan untuk alat ukur lainya.

D. Tujuan PenulisanAdapun tujuan penulisan suatu makalah ini adalah pemahaman yang lebih mengenai alat-alat pengukur, khususnya yang digunakan untuk mengukur intensitas bunyi, tekanan dan aliran.

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Bunyi

1. Bunyi merupakan getaran di dalam medium elastis pada frekuensi dan intensitas yang dapat didengar oleh telinga manusia. Bunyi termasuk gelombang mekanik, karena dalam perambatannya bunyi memerlukan medium perantara, yaitu udara. Ada tiga syarat agar terjadi bunyi. Syarat yang dimaksud yaitu ada sumber bunyi, medium, dan pendengar.

2. Bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar, getaran itu merambat melalui medium menuju pendengar. Sama seperti gelombang lainnya, sumber gelombang bunyi merupakan benda yang bergetar. Energi dipindahkan dari sumber dalam bentuk gelombang bunyi. Selanjutnya, bunyi dideteksi oleh telinga. Oleh otak, bunyi diterjemahkan, dan kita bisa memberikan respon.

3. Misalnya, ketika kita mendengarkan suara lagu dari radio, kita meresponnya dengan ikut bernyanyi, atau sekadar menggoyangkan kaki. Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang terdiri atas partikel-partikel yang berosilasi searah dengan gerak gelombang tersebut, membentuk daerah bertekanan tinggi dan rendah (rapatan dan renggangan).

4. Gelombang bunyi dapat bergerak melalui zat padat, zat cair, dan gas, tetapi tidak bisa melalui vakum, karena di tempat vakum tidak ada partikel zat yang akan mentransmisikan getaran.

2.2 Tekanan

2.2.1 Satuan (Bar dan Pascal)

Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dan dapat diukur dalam unit

seperti psi (Pon per inci persegi), inci air, milimeter merkuri, pascal (Pa, atau N /

m²) atau bar. Sampai pengenalan satuan Si, ‘bar’ yang lebih sering digunakan.

Bar setara dengan 100.000 N / m², yang merupakan satuan SI untuk pengukuran.

Untuk menyederhanakan satuan, N / m² diadopsi dengan nama Pascal, disingkat

Pa. Tekanan cukup sering diukur dalam kilopascal (kPa), dimana 1000 pascal

setara dengan 0.145psi.

2.2.2 Tekanan pada zat padat

Ketika kamu mendorong uang logam diatas plastisin, berate kam telah

memberikan gaya pada uang logam tersebut. Besarnya tekanan pada uang logam

tersebut bergantung pada dorongan (gaya) yang kamu berikan dan luas bidang

tekannya. Semakin besar gaya yang kamu berikan maka, semakin besar pula

tekanan yang dihasilkan. Namun, jika semakin besar luas bidang tekan suatu

benda maka, semakin kecil tekanan yang dapat terjadi. Dengen demikian secara

sistematis besar tekanan dapat dituliskan seperti berikut ini:

P = F/A

Dimana: P = Tekanan (N/m2)

F = Gaya (N)

A = Luas bidang tekan (m2)

2.2.3 Tekanan pada zat cair

Misalkan kita sedang berendam di dalam air, apa yang kita rasakan? Seolah-olah

air menekan seluruh tubuh kita yang bersentuhan dengan air. Tekanan ini

semakin besar apabila kita masuk lebih dalam ke dalam air. Fenomena apa yang

ada dibalik peristiwa ini? Pernyataan ini mengandung pengertian bahwa fluida

memberikan tekanan terhadap benda yang berada di dalamnya. Pengertian ini

diperluas menjadi tekanan pada fluida tergantung pada ketebalannya atau lebih

tepatnya kedalamannya.

2.2.4 Tekanan udara

Pada penjelasan sebelumnya telah sedikit disinggung mengenai tekanan udara.

Tekanan udara sering juga disebut tekanan atmosfer. Ada kemiripan antara

tekanan udara dan tekanan air yang telah kamu pelajari. Tekanan air disebabkan

oleh gaya tarik bumi atau gaya gravitasi terhadap air yang mempunyai massa.

Jika benda diletakkan di kedalaman air yang semakin dalam, jumlah air yang

berada di atasnya akan semakin banyak dan gaya gravitasinya pun akan semakin

besar, sehingga tekanan akan semakin besar. Pada prinsipnya, tekanan udara

sama seperti tekanan pada zat cair. Tekanan udara di puncak gunung akan

berbeda dengan tekanan udara di pantai. Hal ini dikarenakan di puncak gunung

jumlah partikel udaranya semakin kecil yang mengakibatkan gaya gravitasi

partikel juga kecil, sehingga tekanan udaranya pun akan semakin kecil.

2.3 Aliran fluida

2.3.1 Aliran laminar dan aliran turbulen

Ditinjau dari jenis aliran,dapat diklasifikasikan menjadi aliran laminar dan aliran

turbulen. Aliran fliuida dikatakan laminar jika lapisan fluida bergerak dengan

kecepatan yang sama dan dengan lintasan partikel yang tidak memotong atau

menyilang, atau dapat dikatakan bahwa aliran laminar di tandai dengan tidak

adanya ketidak beraturan atau fluktuasi di dalam aliran fluida. Karena aliran

fluida pada aliran laminar bergerak dalam lintasan yang sama tetap maka aliran

laminar dapat diamati. Partikel fluida pada aliran laminar jarang dijumpai dalam

praktek hidrolika. Sedangkan aliran dikatakan turbulen, jika gerakan fluida tidak

lagi tenang dan tunak (berlapis atau laminar) melainkan menjadi bergolak dan

bergejolak (bergolak atau turbulen). Pada aliran turbulen partikel fluida tidak

membuat fluktuasi tertentu dan tidak memperlihatkan pola gerakan yang dapat

diamati. Aliran turbulen hampir dapat dijumpai pada praktek hidrolika. Dan

diantara aliran laminar dan turbulen terdapat daerah yang dikenal dengan

daerah transisi.

Untuk menganalisa kedua jenis aliran ini diberikan parameter tak berdimensi yang dikenal dengan nama bilangan Reynolds (Giles. V, 1984) sebagai berikut:

Re = ρ . D . v / μ

Dimana : Re = Bilangan Reynolds

r = massa jenis (kg/m3)

m = viskositas dinamis (N.s/m2)D = Diameter (m)

v = kecepatan aliran (m/s)

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Pengukuran Bunyi

3.1.1 Sonometer

Sonometer adalah alat untuk menyelidiki frekuensi getaran senar. Alat ini terdiri

atas sebuah kotak kosong yang berlubang dengan kawat yang ditegangkan di

atasnya. Satu ujung kawat diikat dan satu ujung yang lain diberi beban lewat

katrol. Jika kawat digetarkan, maka nada yang dihasilkan dapat ditala dengan

garpu tala. Dengan demikian, efek dari panjang kawat dan tegangan (beban)

dapat diselidiki.

Sonometer merupakan sebuah alat bantu penala dan digunakan dalam

laboratorium fisika sebagai alat penguji nilai frekuensi peralatan.

3.1.2 SLM (Sound Level Meter)

Sound level meter adalah alat pengukur suara. Mekanisme kerja SLM apabila ada

benda bergetar, maka akan menyebabkan terjadinya perubahan tekanan udara

yang dapat ditangkap oleh alat ini, selanjutnya akan menggerakkan meter

penunjuk.Sebuah alat ukur kebisingan disebut Sound Meter. Alat ini didesign

memberikan respon seperti telinga manusia dengan memasukkan sebuah

penguat dalam rangkaian elektroniknya yang memberikan penguatan tegangan

yang lebih kecil pada frekuensi rendah dan tinggi. Alat ukur ini ditandai dalam

satuan desibel (disingkat dB). Desibel (Lambang Internasional = dB) adalah

satuan untuk mengukur intensitas suara. Huruf "B" pada dB ditulis dengan huruf

besar karena merupakan bagian dari nama penemunya,

yaitu "Bell" (Alexander Graham Bell).Sound meter, ada 2 jenis yaitu :

1. Sound meter analog, pada instrumen ini disusun dari rangkaian listrik yang

didesign khusus akan mengkonversi sinyal listrik dari mikropon menjadi suatu

bacaan angka pada skala.

2. Sound meter digital, pada instrument ini disusun dari rangkaian listrik yang

didesign khusus akan mengkonversi sinyal listrik dari mikropon menjadi bacaan

angka yang terdisplai pada layar.

Sebelum dan sesudah pengukuran-pengukuran, perlulah untuk mengecek bahwa

bacaan yang ditayangkan adalah benar dan kalibrasikan meteran tingkat

kebisingan. Kalibrasi dapat dilakukan dengan dua cara: secara internal dengan

sinyal-sinyal listrik atau secara akustik dengan kalibrator suara atau pistonphon.

Kalibrasi internal dilakukan dengan menggunakan referensi tegangan pada

rangkaian-rangkaian listrik dari meteran tingkat kebisingan serta amplitude

disesuaikan. Penyesuaian dilakukan dengan membandingkan nilai yang

ditunjukkan oleh fitur kalibrasi internal terhadap nilai tertayang dari meteran

tingkat kebisingan.

Kalibrasi akustik dilakukan dengan menyisipkan generator suara atau pistonphon

ke dalam mikrofon dari meteran tingkat kebisingan dan menggunakan tekanan

ssuara referensi (berbeda menurut alatnya, misalnya 94 dB pada 1 kHz, 124 dB

pada 250 Hz, dll.). Skala penuh (FS) dari meteran tingkat kebisingan yang dipakai

oleh masukan sinyal kalibrasi disetel 6 dB lebih tinggi dari pada tingkat tekanan

suara dari sinyal kalibrasi normal. Misalnya, bila suara sinyal kalibrasi adalah 124

dB, 130 dB disetel, atau bila suara sinyal kalibrasi adalah 94 dB, 100 dB disetel

pada alat.

Pada sound level meter tipe S2A, kalibrasi sound meter dilakukan dengan hati-

hati. Kalibrasikan sound meter sebelum melakukan tes suara. Menggunakan

calibrator yang disetujui pabriknya.

1. Mengaktifkan kalibrator dan sound level meter

2. Memutar tombol penyetel, dan mengatur tingkat tekanan suara

3. Memastikan kalibrator berada pada sound level meter yang benar

4. Menyesuaikan sound level meter untuk mendapatkan pembacaan yang

benar.

3.2 Pengukuran Tekanan

Terdapat 2 jenis yaitu:

Manometer : Dipergunakan untuk mengukur tekanan udara tertutup

Barometer : Dipergunakan untuk mengukur tekanan udara luar

3.2.1 Manometer Pipa U

Terdiri atas air atau raksa yang berada dalam pipa berbentuk U. dimana pengukuran dilakukan pada satu sisi pipa, sementara tekanan (yang mungkin terjadi karena atmosfir) diterapkan pada tabung yang lainnya. Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkan tekanan yang diterapkan.

Prinsip kerja Manometer Pipa U diatas:

Gambar a.

Merupakan gambaran sederhana manometer tabung U yang diisi cairan setengahnya, dengan kedua ujung tabung terbuka berisi cairan sama tinggi.Gambar b.

Bila tekanan positif diterapkan pada salah satu sisi kaki tabung, cairan ditekan kebawah pada kaki tabung tersebut dan naik pada sisi tabung yang lainnya. Perbedaan pada ketinggian, “h”, merupakan penjumlahan hasil pembacaan diatas dan dibawah angka nol yang menunjukkan adanya tekanan.Gambar c.

Bila keadaan vakum diterapkan pada satu sisi kaki tabung, cairan akan meningkat pada sisi tersebut dan cairan akan turun pada sisi lainnya. Perbedaan ketinggian “h” merupakan hasil penjumlahan pembacaan diatas dan dibawah nol yang menunjukkan jumlah tekanan vakum.

Manometer sendiri selama pelaksanaan audit energi digunakan untuk menentukan perbedaan tekanan diantara dua titik di saluran pembuangan gas atau udara. Perbedaan tekanan kemudian digunakan untuk menghitung kecepatan aliran di saluran dengan menggunakan persamaan Bernoulli (Perbedaan tekanan = v2/2g).

Rincian lebih lanjut penggunaan manometer diberikan pada bagian tentang bagaimana mengoperasikan manometer. Manometer harus sesuai untuk aliran cairan.Kecepatan aliran cairan diberikan oleh perbedaan tekanan = f LV2/2gD dimana f adalah factor gesekan dari bahan pipa, L adalah jarak antara dua titik berlawanan 183 dimana perbedaan tekanan diambil, D adalah diameter pipa dan g adalah konstanta gravitasi.

3.2.2 Bourdon Tube

Bourdon Tube adalah alat ukur tekanan nonliquid. Alat ukur ini secara luas

digunakan didalam industri proses untuk mengukur tekanan statis pada

beberapa aplikasi. Bentuk dari bourdon tube terdiri dari element (C-type, helical

dan spiral) dan dihubungkan secara mekanikal dengan jarum indicator.

Prinsip Kerja Bourdon tube

Tekanan dipandu ke dalam tabung, perbedaan tekanan di dalam dan di luar

tabung bourdon akan menyebabkan perubahan bentuk penampangnya.

Perubahan bentuk penampang akan diikuti perubahan bentuk arah panjang

tabung, dimana perubahan panjang tabung akan dikonversikan menjadi gerakan

jarum penunjuk pada skala. Analisa teoritis tentang perubahan bentuk tabung

bourdon sebagai fungsi perbedaan tekanan di luar dan di dalam tabung bourdon

jarang dilakukan. Perubahan bentuk tabung bourdon diperoleh dari data

eksperimental.

Kelebihan dan Kekurangan

Keuntungan utama dengan tabung Bourdon adalah ia memiliki operasional yang

luas (tergantung pada bahan tabung). Jenis pengukuran tekanan dapat

digunakan untuk rentang tekanan positif atau negatif, walaupun akurasi

terganggu ketika dalam ruang hampa. Intuk dibawah ini lebih dijelaskan

keuntungan dan kerugianya:

Keuntungan

- Murah

- Rentang operasi lebar

- Cepat tanggap

- Sensitifitasnya baik

- Pengukuran tekanan langsung

Kekurangan

- hanya dimaksudkan untuk indikasi utama

- Non transduser linier, dilinierkan oleh mekanisme gear

- Histeresis pada peredaran

- Sensitif terhadap variasi suhu

- Terbatas ketika subjek terkena goncangan dan getaran

3.3 Pengukuran Aliran

3.3.1 Flowmeter

Flowmeter adalah alat untuk mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida

yang mengalir dalam pipa atau sambungan terbuka. alat ini terdiri dari primary

device, yang disebut sebagai alat utama dan secondary device (alat bantu

sekunder). Flowmeter umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu alat utama dan

alat bantu sekunder. Alat utama menghasilkan suatu signal yang merespons

terhadap aliran karena laju aliran tersebut telah terganggu. Alat utamanya

merupakan sebuah orifis yang mengganggu laju aliran, yaitu menyebabkan

terjadinya penurunan tekanan. Alat bantu sekunder menerima sinyal dari alat

utama lalu menampilkan, merekam, dan/atau mentrasmisikannya sebagai hasil

pengukuran dari laju aliran. (koestoer, 2004)

jenis-jenis flowmeter antara lain adalah:

A. Orifice

Kelebihan

• Sederhana kontruksinya

• Mudah pembuatannya

• Harga murah

• Mudah dikalibrasi

• Mudah didapat/dibuat

• Ketelitiannya cukup baik

• Biaya pengadaannya awal : rendah ~ sedang

• Dapat digunakan di dalam cakupan luas (hampir semua phase fluida dan

kondisi aliran).

• Strukturnya kokoh dan sederhana

Kekurangan

• Rugi tekanan (pressure drop) : sedang ~ tinggi

B. Venturi

Keuntungan

• Bila kalibrasi dan pemasangannya tepat, jenis venturimeter ini mempunyai

ketelitian yang paling tinggi diantara semua alat pengukur aliran fluida yang

berdasarkan beda tekanan (orifis dan Nosel aliran).

• Mempunyai penurunan tekanan yang lebih kecil pada kapasitas yang sama.

• Dapat pengukur debit aliran yang besar • Jauh dari kemungkinan tersumbat

kotoran.

• Rugi tekanan (pressure loss) permanan relatif rendah dari pada orifice atau

flow nozzle • Dapat digunakan untuk mengukur cairan yang mengandung

endapan padatan (solids).

Kerugiannya

• Dari segi biaya, venturimeter lebih mahal harganya

• Sulit dalam pemasangan karena panjang • Tidak tersedia pada ukuran pipa

dibawah 6 inches.

C. Turbin Meter

Kelebihan

• Biaya pengadaannya awal : sedang

• Akurasi baik, handal dan proven technology

• Repeatability yang sempurna

• Rangeability yang sempurna

• Pressure drop rendah

Kekurangan

• Hanya untuk aplikasi fluida yang bersih

• Pada nonlubrication fluids kadang-kadang menimbulkan masalah.

• Dibutuhkan pipa straight runs (15 x D) pada upstream turbine meter.

• Direkomendasikan menggunakan strainer.

• Turbinemeter tidak bagus untuk high viscous liquid

• Turbine meter lebih rentan pada turbulens

D. Rotameter

Kelebihan

• Biaya pengadaannya awal : rendah

• Rangebility baik.

• Pressure drop rendah (hampir konstan)

Kekurangan

• Untuk jenis glass tube mudah mengalami kerusakan (pecah).

• Tidak baik untuk laju aliran (flow rate) rendah

• Tidak baik untuk service fluida yang fluktuasi.

• Harus dipasang secara vertical.

• Beberapa variable area meter tidak bisa digunakan di dalam lingkungan gaya

berat yang rendah.

• Secara umum dibatasi pada ukuran pipa kecil (kecuali jika bypass rotameter

digunakan).

E. Flow Nozzle

Kelebihan

• Pressure loss lebih rendah dibandingkan orifice plate.

• Dapat digunakan untuk fluida yang mengandung padatan (solids).

Kekurangan

• Terbatas pada ukuran pipa di bawah 6 “.

• Harga lebih tinggi dibanding dengan orifice.

BAB IV

KESIMPULAN dan SARAN

4.1 Kesimpulan

1. Bunyi merupakan gelombang atau medium elastic yang bergerak melalui zat padat, cair dan gas.

2. Alat ukur bunyi antara lain: sonometer dan sound level meter(SLM)

3. Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas bidang tekan

4. Alat ukur tekanan antara lain: manometer pipa U dan bourdon tube

5. Flowmeter merupakan alat ukur aliran fluida. Dimana memiliki beberapa jenis antara lain: orivice, venture, turbine meter dan nozzle.

4.2 Saran

1. Pemahaman mengenai alat yag dibahas di makalah ini masih sangat kurang dan butuh lebih mendeskripsikan dan menditailkan suatu objek permasalahan. Dimana dimaksudkan pembaca untuk lebih mengerti dalam mempelajari alat ukur.

2. Berbagai macam alat ukur yang di jelaskan diatas harus lebih dijelaskan prinsip kerjanya pula. Dimaksudkan pembaca bisa mengerti lebih jauh.

MAKALAH INSTRUMEN PENGUKURAN

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Pengukuran Tehnik dan Instrumentasi Oleh :

Nama : Ramadheni K.A.

Nim : 0910623017