MAKALAH PENGUKURAN TEKNIK

FUNGSI DAN CARA KERJA ALAT UKUR TEKANAN, SUHU DAN ALIRAN

Disusun Oleh :

ABDUL KHOFIR

1D

Dosen Pengampu :

M. FAJAR SIDIK,M.Eng

UNIVERSITAS PANCASAKTI TEGAL

FAKULTAS TEKNIK

TEKNIK MESIN S1

2015

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat,

karunia, serta taufik dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan makalah tentang “ Fungsi

dan cara kerja alat ukur suhu, tekanan dan aliran” dengan baik meskipun banyak kekurangan

didalamnya. Dan juga kami berterima kasih pada Bapak M. Fajar Sidik,M.Eng selaku Dosen

mata kuliah Pengukuran Teknik yang telah memberikan tugas ini kepada kami.

       Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan

serta pengetahuan kita tentang fungsi dan cara kerja alat-alat ukur tersebut sehingga kita

dapat menggunakannya dengan lebih baik. Kami juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam

makalah ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, kami berharap

adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan makalah yang telah kami buat di masa yang

akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang membangun.

       Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya.

Sekiranya laporan yang telah disusun ini dapat berguna bagi kami sendiri maupun orang yang

membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang

kurang berkenan dan kami memohon kritik dan saran yang membangun demi perbaikan di

masa depan.

Tegal, September 2015

Penyusun

ii

Daftar isi

Halaman Judul................................................................................................................i

Kata pengantar ...............................................................................................................ii

Daftar isi ........................................................................................................................iii

Bab I Pendahuluan ........................................................................................................1

1.1 Latar belakang .........................................................................................................1

1.2 Rumusan masalah ....................................................................................................1

1.3 Tujuan penulisan ......................................................................................................1

Bab II Pembahasan.........................................................................................................2

2.1 Alat akur tekanan (Pressure Measurement)..........................................................2

A. Pengertian..............................................................................................................2

B. Jenis alat ukur tekanan...........................................................................................2

1. Manometer..........................................................................................................2

2. Barometer............................................................................................................3

2.2 Alat ukur Suhu.......................................................................................................5

A. Pengertian..............................................................................................................5

B. Prinsip kerja thermometer......................................................................................5

2.3 Alat ukur aliran......................................................................................................6

A. Venturi meter.........................................................................................................6

B. Flow nozzle............................................................................................................8

C. Pitot tube................................................................................................................8

D. Plate orifice............................................................................................................9

Bab III Penutup ..............................................................................................................11

3.1. Kesimpulan ...........................................................................................................11

3.2 Saran .....................................................................................................................11

Daftar pustaka................................................................................................................12

iii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Alat ukur merupakan suatu alat yang dapat digunakan oleh manusia untuk membantu

dalam proses penentuan parameter. Terdapat berbagai macam alat ukur yang telah ada saat

ini. Diantaranya alat ukur suhu, tekanan dan aliran. Alat-alat ukur tersebut mempunyai fungsi

dan cara kerja masing-masing. Sangat penting bagi kita mengetahui fungsi dan prinsip

kerjanya.

Alat ukur tekanan menjadi satu komponen penting di dunia engineering yang paling

banyak digunakan. Saat ini saja sudah ada sekitar 50 teknologi untuk mengukur tekanan,

serta ada sekitar 300 perusahaan di dunia yang memproduksi alat ini. Sedangkan alat

pengukur suhu yang sering kita jumpai adalah thermometer, biasa kita lihat di rumah sakit,

sekolah, laboratorium dan bahkan di rumah-rumah juga tidak jarang memiliki alat tersebut

dikarenakan manfaatnya yang cukup vital. Fungsi dari thermometer tersebut pada dasarnya

memberikan informasi berapa derajat suhu di suatu ruangan, zat, atau benda. Dan untuk alat

ukur aliran sendiri salah satunya dapat kita lihat penerapannya pada PLTU yaitu pada alat

yang bernama venturi meter, berfungsi mengukur debit aliran udara panas. Mengingat fungsi

alat-alat tersebut sangat penting untuk ilmu pengetahuan maka perlu kita mempelajari dan

lebih mengenal fungsi dari masing-masing bagian dan prinsip kerjanya.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian di atas maka penyusun dapat merumuskan rumusan masalah sebagai

berikut :

1. Apa fungsi alat ukur tekanan, suhu dan aliran?

2. Bagaimana prinsip kerja alat ukur tersebut?

1.3 Tujuan Penulisan

Sejalan dengan rumusan masalah di atas, makalah ini disusun dengan tujuan untuk

mengetahui :

1. Mengetahui fungsi alat ukur tekanan, suhu dan aliran.

2. Mengetahui prinsip kerja alat ukur tersebut.

3. Menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari.

1

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Alat Ukur Tekanan (Pressure Measurement)

A. Pengertian

Pengertian alat ukur tekanan adalah suatu alat ukur yang digunakan sebagai indikator

terjadinya perubahan tekanan pada peralatan proses. Tekanan terjadi karena adanya gaya

yang terjadi pada suatu bidang luasan. Istilah-istilah tentang pengukuran tekanan yaitu :

a.. Absolute Pressure (tekanan mutlak) adalah gaya yang bekerja pada satuan luas, tekanan

… .ini dinyatakan dan diukur terhadap tekanan NOL.

b.. Gauge Pressure (tekanan relative) adalah tekanan yang dinyatakan dan diukur terhadap

…..tekanan atmosfer. Jadi tekanan relatif adalah selisih antara tekanan absolute dengan

…..tekanan atmosfer (1 atmosfer = 760 mmHg = 14.7 psig).

c. Vakum Pressure (tekanan hampa) adalah tekanan yang lebih rendah dari tekanan

….atmosfer.

d..Differential Pressure (tekanan differensial) adalah tekanan yang diukur tehadap tekanan

…lain.

B. Jenis Alat Ukur Tekanan

1. Manometer

Manometer  adalah suatu alat ukur tekakan zat cair di dua titik. Manometer ini adalah

alat ukur tekanan yang sangat sederhana. Pengamat bisa langsung melihat perbedaan tekanan

dari tabung yang sudah diskalakan. Manometer biasanya digunakan untuk pengukuran

tekanan zat cair yang tidak terlalu tinggi  atau mendekati tekanan atmosfir. Fungsi

manomometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi untuk mengukur

perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Jenis manometer tertua adalah manometer

kolom cairan. Versi manometer sederhana kolom cairan adalah bentuk pipa U  yang diisi

cairan setengahnya biasanya berisi minyak, air atau air raksa, 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 terukur.

2

Prinsip kerja Manometer

Gambar 1. Prinsip Kerja Manometer

Berdasarkan penjelasan diatas, manometer adalah alat ukur yang sedehana dan simple

dalam proses pengukuran. Prinsipnya adalah :

Pada gambar A adalah manoter tabung U yang diisi zat cair stengahnya. Pada tabung tersebut

diberi skala yang telah dikalibrasi agar hasil pengukuran dapat dipertanggungjawabkan.

Pada gambar B dibagian kiri dari tabung diberi tekanan sehingga cairan pada tabung sebelah

kan naik sejauh tinggi yang ditunjukkan di skala. Nilai dari tekanan adalah penjumlahan hasil

pembacaan diatas dan dibawah angka nol.

2. Barometer

Barometer merupakan alat yang dapat mengukur tekanan udara. Hal ini

memungkinkan peramal cuaca atau ilmuwan memprediksi cuaca lebih akurat hingga cuaca

ekstrim. Jika tekanan udara yang terukur tinggi menunjukkan cuaca yang bersahabat, namun

sebaliknya jika yang terukur tekanan rendah, memungkinkan terjadi badai. Adapun jenis-

jenis barometer yaitu barometer air raksa/merkuri, barometer air, barometer aneroid,

barograph dan yang terbaru adalah digital barometer.

3

Prinsip Kerja Barometer

Gambar 2. Prinsip Kerja Barometer

Prinsip kerja masing-masing jenis barometer berbeda-beda namun salah satu yang

akan dijelaskan adalah barometer air raksa (merkuri) digunakan untuk mengukur tekanan

atmosfer. Barometer air raksa terbuat dari tabung gelas dengan ketinggiansekitar 84 cm dan

tertutup pada ujung atasnya. Sedang ujung tabungsatunya dibiarkan terbuka serta dicelupkan

dalam wadah yang berisi airraksa. Pada suhu dan tekanan normal tinggi air raksa berkisar

pada 76cm. Karena terdapat daerah hampa di bagian atas barometer, kolom merkuri tidak

mengalami tekanan dari ujung atas tabung kaca.Jadi, kolom merkuri di tabung kaca naik atau

turun karena efek tekanan atmosfer pada permukaan wadah air raksa sehingga mencerminkan

tekanan atmosfer total pada tempat tersebut.

4

2.2 Alat Ukur Suhu (Temperature Measurement)

A. Pengertian

Alat untuk mengukur suhu disebut thermometer. Thermometer memanfaatkan sifat

termometrik suatu zat, yaitu perubahan sifat-sifat zat karena perubahan suhu zat itu.

Termometer yang banyak digunakan sekarang adalah termometer raksa. Disebut thermometer

raksa karena di dalam termometer ini terdapat air raksa. Fungsi raksa adalah sebagai

penunjuk suhu. Raksa akan mengembang bila termometer menyentuh benda yang lebih

hangat dari raksa.

Adapun jenis thermometer dapat dibedakan berdasarkan dari bahan penyusunnya

yaitu :

a.Thermometer dengan bahan cair jenisnya seperti thermometer laboratorium, thermomerter

ruang, thermometer klinis dan thermometer six-bellani

b.Thermometer dengan bahan zat padat jenisnya adalah termometr bimetal, thermometer

hambatan dan termokopel

c.Thermometer dengan bahan gas adalah jenis thermometer yang memanfaatkan sifat-sifat

termal gas. Ada dua macam termometer gas yaitu termometer yang volume gasnya dijaga

tetap dan tekanan gas tersebut dijadikan sifat termometrik dari thermometer. Kemudian

thermometer yang tekanan gasnya dijaga tetap dan volume gas tersebut dijadikan sifat

termometrik dari htermometer.

d.Thermometer optis adalah thermometer yang bekerja menggunakan sinar optic/ sinar

inframerah.

B. Prinsip kerja thermometer

Gambar 3. Prinsip Kerja Thermometer

5

Masing-masing jenis thermometer memiliki cara kerja tersendiri, namun secara umum

cara kerja thermometer adalah sebagai berikut :

Ketika temperatur naik, cairan di bola tabung mengembang lebih banyak daripada

gelas yg menutupinya. Hasilnya, benang cairan yg tipis dipaksa ke atas secara kapiler.

Sebaliknya, ketika temperatur turun, cairan mengerut dan cairan yg tipis di tabung bergerak

kembali turun. Gerakan ujung cairan tipis yg dinamakan meniscus dibaca terhadap skala yg

menunjukkan temperatur.

Zat untuk termometer haruslah zat cair dengan sifat termometrik artinya mengalami

perubahan fisis pada saat dipanaskan atau didinginkan, misalnya raksa dan alkohol. zat cair

tersebut memiliki dua titik tetap (fixed points), yaitu titik tertinggi dan titik terendah.

Misalnya, titik didih air dan titik lebur es untuk suhu yang tidak terlalu tinggi. Setelah itu,

pembagian dilakukan di antara kedua titik tetap menjadi bagian-bagian yang sama besar,

misalnya termometer skala Celcius dengan 100 bagian dan setiap bagiannya bernilai 1C.

3.1.Alat Ukur Aliran (Flow Measurement)

Jenis alat ukur aliran fluida yang paling banyak digunakan diantaranya alat ukur

lainnya adalah alat ukur fluida jenis laju aliran. Hal ini dikarenakan oleh konstruksinya yang

sederhana dan pemasangannya yang mudah. Alat ukur aliran fluida jenis ini dibagi empat

jenis yaitu:

A.Venturi meter

Venturi Meter ini merupakan alat primer dari pengukuran aliran yang berfungsi untuk

mendapatkan beda tekanan. Sedangkan alat untuk menunjukan besaran aliran fluida yang

diukur atau alat sekundernya adalah manometer pipa U. Venturi Meter memiliki kerugian

karena harganya mahal, memerlukan ruangan yang besar dan rasio diameter throatnya dengan

diameter pipa tidak dapat diubah.

Untuk sebuah venturi meter tertentu dan sistem manometer tertentu, kecepatan aliran

yang dapat diukur adalah tetap sehingga jika kecepatan aliran berubah maka diameter

throatnya dapat diperbesar untuk memberikan pembacaan yang akurat atau diperkecil untuk

mengakomodasi kecepatan aliran maksimum yang baru.

6

Prinsip Kerja Venturi Meter

Gambar 4. Prinsip kerja venture meter

Prinsip Kerja Venturimeter tanpa manometer ini berdasar pada Asas Bernoulli yang

berbunyi: Pada pipa mendatar (horizontal), tekanan fluida yang paling besar adalah pada

bagian kelajuan alirnya paling kecil, dan tekanan paling kecil adalah pada bagian kelajuan

alirnya paling besar.

Venturi meter Fluida yang mengalir dalam pipa mempunyai massa jenis ρ. Kecepatan

fluida mengalir pada pipa sebelah kanan, maka tekanan pada pipa sebelah kiri lebih besar.

Perbedaan tekanan fluida di dua tempat tersebut diukur oleh manometer yang diisi dengan

fluida dengan massa jenis ρ’ dan manometer menunjukkan bahwa perbedaan ketinggian

permukaan fluida di kedua sisi adalah H. Dengan menggunakan persamaan kontinuitas dan

Persamaan Bernouli, diperoleh :Menghitung kelajuan cairan dalam pipa memakai

venturimeter tanpa manometer Persamaan Bernoulli adalah dan kontinuitas A1.v1 = A2.v2,

maka Cairan mengalir pada mendatar maka h1 = h2 sehingga,

P1 – P2 = ½ .ρ.(v22– v12)_____(1)

Maka pada tabung fluida diam, maka tekanan hidrostatisnya : P1 = ρ.g.hA

dan P2 = ρ.g.hB

maka P1 – P2 = ρ.g(hA –hB ) = ρ.g.h —– (2)

Keterangan:

v : kelajuan gas, satuan (m/s)

v1 : kecepatan fluida pada pipa yang besar satuannya (m/s)

h : beda tinggi air raksa, satuan (m)

A1 : luas penampang pipa yang besar satuannya (m2)

A2 : luas penampang pipa yang kecil (pipa manometer) satuannya (m2)

ρ : massa jenis gas, satuannya (Kg/m3)

ρ’ : massa jenis cairan pada manometer satuannya (Kg/m3)

7

P2P1

P1 > P2

Aliran fluida

B. Flow Nozzle

Flow Nozzle sama halnya dengan plat orifice yaitu terpasang diantara dua flensa.

Flow Nozzle biasa digunakan untuk aliran fluida yang kecil. Karena flow nozzle mempunyai

lubang lebih besar dan kehilangan tekanan lebih kecil daripada plat orifice sehinga flow

nozzle dipakai untuk fluida kecepatan tinggi pada temperatur tinggi dan untuk penyediaan air

ketel. Flow nozzle ini merupakan alat primer dari pengukuran aliran yang berfungsi untuk

mendapatkan beda tekanannya. Sedangkan alat untuk menunjukkan besaran aliran fluida

yang diukur atau alat sekundernya adalah berupa manometer. Pada flow nozzle kecepatan

bertambah dan tekanan semakin berkurang seperti dalam venturi meter. Dan aliran fluida

akan keluar secara bebas setelah melewati lubang flow nozzle sama seperti pada plat orifice.

Flow nozzle terdiri dari dua bagian utama yang melengkung pada silinder.

Gambar 5. Flow Nozzle

C. Pitot tubesNama pitot tubes datang dari konsensip Henry de Pitot pada tahun 1732. Pitot tubes

mengukur besaran aliran fluida dengan jalan menghasilkan beda tekanan yang diberikan oleh

kecepatan fluida itu sendiri dapat dilihat pada Gambar diatas, pitot tubes membutuhkan dua

lubang pengukuran tekanan untuk menghasilkan suatu beda tekanan. Pada pitot tubes ini

biasanya fluida yang digunakan adalah jenis cairan dan gas. Pitot tubes terbuat dari stainless

steel dan kuningan.

Fungsi dari pilot tube untuk mengukur tekanan fluida pada wind tunnel dan

menghitung profil kecepatan aliran pada pipa. Sedangkan aplikasi Pitot Tubediterapkan untuk

mengukur kecepatan pada pesawat (airspeed) ,altimeter pesawat dan mengukur tekanan

fluida pada wind tunnel (terowongan angin).

8

Prinsip Kerja Pitot tubes

Gambar 6. Prinsip kerja pitot tubes

Cara kerja pitot tube adalah:

1.Pipa yang mengukur tekanan statis terletak secara radial pada batang yang dihubungkan ke

manometer (pstat).

2.Tekanan pada ujung pipa di mana fluida masuk merupakan tekanan stagnasi (p0).

3.Kedua pengukuran tekanan tersebut dimasukkan dalam persamaan Bernoulli untuk

mengetahui kecepatan alirannya.

4.Sulit untuk mendapat hasil pengukuran tekanan stagnasi secara nyata karena adanya friksi

pada pipa. Hasil pengukuran selalu lebih kecil dari kenyataan akibat faktor C (friksi empirik).

D. Flat Orifice

Orifice merupakan salah satu komponen dari perangkat primer (primary device) untuk

mengukur aliran dengan menggunakan prinsip mengubah kecepatan aliran, riilnya yaitu

mengubah luasan yang dilalui aliran fluida tersebut (orifice).

Orifice adalah salah satu alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran volum atau

massa fluida di dalam saluran yang tertutup (pipa) berdasarkan prinsip beda tekanan. Alat ini

berupa plat tipis dengan gagang yang diapit diantara flens pipa. Fungsi dari gagang orifice

adalah untuk memudahkan dalam proses pemasangan dan penggantian. Orifice termasuk alat

ukur laju aliran dengan metode rintangan aliran (Obstruction Device). Karena geometrinya

sederhana, biayanya rendah dan mudah dipasang atau diganti.

9

Orifice Plate(Sebuah plat lubang) adalah pelat tipis dengan lubang di tengah. Hal ini

biasanya ditempatkan dalam pipa aliran fluida di mana. Ketika cairan mencapai pelat orifice,

dengan lubang di tengah, cairan dipaksa untuk berkumpul untuk pergi melalui lubang kecil,

titik konvergensi maksimum sebenarnya terjadi tak lama hilir orifice fisik, pada titik kava

disebut contracta (lihat gambar sebelah kanan). Seperti tidak demikian, kecepatan dan

perubahan tekanan. Di luar contracta vena, cairan mengembang dan kecepatan dan tekanan

perubahan sekali lagi. Dengan mengukur perbedaan tekanan fluida antara bagian pipa normal

dan di vena contracta, tingkat aliran volumetrik dan massa dapat diperoleh dari persamaan

Bernoulli.

Prinsip kerja Orifice Meter

Gambar 7. Prinsip kerja plate orifice

Pada dasarnya orifice berupa plat tipis dengan lubang di bagian tertentu (umumnya di

tengah). Fluida yang mengalir melalui pipa ketika sampai pada orifice akan dipaksa untuk

melewati lubang pada orifice. Hal itu menyebabkan terjadinya perubahan kecepatan dan

tekanan. Titik dimana terjadi kecepatan maksimum dan tekanan minimum disebut vena

contracta. Setelah melewati vena contracta kecepatan dan tekanan akan mengalami

perubahan lagi. Dengan mengetahui perbedaan tekanan pada pipa normal dan tekanan pada

vena contracta, laju aliran volume dan laju aliran massa dapat diperoleh dengan persamaan

Bernoull

10

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Dari Paparan atau penjelasan di atas, maka penulis dapat menyimpulkan bahwa sesuai

dengan makalah “Fungsi dan cara kerja alat ukur tekanan, suhu dan aliran” penulis

menyimpulkan bahwa pengetahuan tentang fungsi dan cara kerja alat ukur sangat bermanfaat

untuk kita pelajari sehingga kita dapat mengetahui cara menggunakan alat tersebut dengan

benar beserta penerapannya. Karena di setiap pekerjaan kita tak lepas dari yang namanya alat

ukur. Dan semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan khususnya bagi penulis.

3.2 Saran

Menyadari bahwa penulis masih jauh dari kata sempurna, kedepannya penulis akan

lebih fokus dan rinci dalam menjelaskan tentang makalah di atas dengan sumber - sumber

yang lebih banyak yang tentunya dapat di pertanggung jawabkan. Terima kasih.

11

DAFTAR PUSTAKA

http://ridhoernandi.blogspot.co.id/2012/04/manometer.html

http://artikel-teknologi.com/alat-ukur-tekanan-pressure-switch/

http://www.slideshare.net/fniken/alat-ukur-tekanan

http://4muda.com/mengenal-lebih-jauh-barometer-prinsip-kerja-barometer-dan-aplikasinya/

http://softilmu.blogspot.co.id/2014/08/pengertian-dan-alat-ukur-suhu.html

http://sjitok.blogspot.co.id/2014/12/makalah-alat-pengukuran-laju-aliran.html

http://artikel-teknologi.com/alat-ukur-aliran-menggunakan-venturi-meter/

12