Teknik pengukuran

 Pengukuran adalah membandingkan sesuatu  dengan sesuatu  yang lain yang dianggap sebagai patokan.

Peranan pengukuran dalam kehidupan sehari-hari sangat penting. Seorang tukang jahit pakaian mengukur panjang kain untuk dipotong sesuai dengan pola pakaian yang akan dibuat dengan menggunakan meteran pita. Penjual daging menimbang massa daging sesuai kebutuhan pembelinya dengan menggunakan timbangan duduk. Seorang petani tradisional mungkin melakukan pengukuran panjang dan lebar sawahnya menggunakan satuan bata, dan tentunya alat ukur yang digunakan adalah sebuah batu bata. Tetapi seorang sarjana mengukur lebar jalan menggunakan alat meteran kelos untuk mendapatkan satuan meter.

1.         Pengukuran Besaran Panjang

Alat ukur yang digunakan untuk mengukur panjang benda haruslah sesuai dengan ukuran benda. Sebagai contoh, untuk mengukur lebar buku kita gunakan pengaris, sedangkan untuk mengukur lebar jalan raya lebih mudah menggunakan meteran kelos.

a.         Pengukuran Panjang dengan Mistar

Penggaris atau mistar berbagai macam jenisnya, seperti penggaris yang berbentuk lurus, berbentuk segitiga yang terbuat dari plastik atau logam, mistar tukang kayu, dan penggaris berbentuk pita (meteran pita). Mistar mempunyai batas ukur sampai 1 meter, sedangkan meteran pita dapat mengukur panjang sampai 3 meter. Mistar memiliki ketelitian 1 mm atau 0,1 cm. Posisi mata harus melihat tegak lurus terhadap skala ketika membaca skala mistar. Hal ini untuk menghindari kesalahan pembacaan hasil pengukuran akibat beda sudut kemiringan dalam melihat atau disebut dengan kesalahan paralaks.

Gambar 1. Mistar

b.         Pengukuran Panjang dengan Jangka Sorong

Jangka sorong merupakan alat ukur panjang yang mempunyai batas ukur sampai 10 cm dengan ketelitiannya 0,1 mm atau 0,01 cm. Jangka sorong juga dapat digunakan untuk mengukur diameter cincin dan diameter bagian dalam sebuah pipa. Bagian-bagian penting jangka sorong yaitu:

1. rahang tetap dengan skala tetap terkecil 0,1 cm

2. rahang geser yang dilengkapi skala nonius. Skala tetap dan nonius mempunyai selisih 1 mm.

Menggunakan Jangka Sorong

Gambar 2. Jangka sorong

1. Langkah pertama.

Tentukan terlebih dahulu skala utama. Pada gambar terlihat skala nol nonius terletak di antara skala 2,4 cm dan 2,5 cm pada skala tetap. Jadi, skala tetap bernilai 2,4 cm.

2. Langkah kedua.

Menentukan skala nonius. Skala nonius yang berimpit dengan skala tetap adalah angka 7. Jadi, skala nonius bernilai 7 x 0,01 cm = 0,07 cm.

3. Langkah ketiga.

Menjumlahkan skala tetap dan skala nonius. Hasil pengukuran = 2,4 cm + 0,07 cm = 2,47 cm. Jadi, hasil pengukuran diameter baut sebesar 2,47 cm.

c.         Pengukuran Panjang dengan Mikrometer Sekrup

Mikrometer sekrup memiliki ketelitian 0,01 mm atau 0,001 cm. Mikrometer sekrup dapat digunakan untuk mengukur benda yang mempunyai ukuran kecil dan tipis, seperti mengukur ketebalan plat, diameter kawat, dan onderdil kendaraan yang berukuran kecil. Bagian-bagian dari mikrometer adalah rahang putar, skala utama, skala putar, dan silinder bergerigi. Skala terkecil dari skala utama bernilai 0,1 mm, sedangkan skala terkecil untuk skala putar sebesar 0,01 mm.

Menggunakan Mikrometer Sekrup

Gambar 3. Mikrometer sekrup

1.      Langkah pertama.

Menentukan skala utama, terlihat pada gambar skala utamanya adalah 1,5 mm.

2.    Langkah kedua.

Perhatikan pada skala putar, garis yang sejajar dengan skala utamanya adalah angka 29. Jadi, skala nonius sebesar 29 x 0,01 mm = 0,29 mm.

3.    Langkah ketiga.

Menjumlahkan skala utama dan skala putar. Hasil pengukuran = 1,5 mm + 0,29 mm = 1,79 mm. Jadi hasil pengukuran diameter kawat adalah 1,79 mm.

2.         Pengukuran Tekanan

Manometer adalah alat ukur tekanan dan manometer tertua adalah manometer kolom cairan. Alat ukur ini sangat sederhana, pengamatan dapat dilakukan langsung dan cukup teliti pada beberapa daerah pengukuran. Manometer kolom cairan biasanya digunakan untuk pengukuran tekanan yang tidak terlalu tinggi (mendekati tekanan atmosfir).

2.1       Fungsi manometer

Manometer 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 (lihat Gambar 4-4) 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 diterapkan.

 Gambar 4. Ilustrasi skema manometer kolom cairan

2.2       Prinsip kerja manometer

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.

2.3       Penggunaan manometer

Selama pelaksanaan audit energi, manometer 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 lanjutpenggunaan 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.

Manometer tersebut digunakan untuk mengukur tekanan tera yang terdiri dari sebuah tabung yang berbentuk U yang berisi cairan, umumnya mercury (air raksa) atau air. Tekanan p yang terukur adalah berhubungan dengan perbedaan tinggi permukaan air antara dua sisi tabung.

           Gambar 5.Monometer Tabung terbuka            Gambar 6. Monometer air raksa

Tekanan atmosfir dapat diukur dengan alat jenis monometer air raksa dengan salah satu ujung tabung tertutup, seperti pada gambar 5. Ruang di atas kolom air raksa hanya mengandung uap air raksa, yang tekanannya begitu kecil pada temperature biasa sehingga tekanan tersebut dapat daiabaikan besarnya. Dengan demikian dari persamaan diperoleh tekanan atmosfir adalah P₀=gh

Tekanan atmosfir disuatu titik secara numerik adalah sama dengan berat kolom udara sebanyak satu satuan luas penampang yang membentang dari titik tersebut ke puncak atmosfir. Maka tekanan atmosfir di suatu titik akan berkurang dengan ketinggian. Dari hari ke hari akan ada variasi-variasi tekanan atmosfir karena atmosfir tersebut tidaklah static.

Kolom air raksa di dalam barometer akan mempunyai tinggi sebesar kia-kira 76 cm di permukaaan laut yang berubah dengan tekanan atmosfir. Suatu tekanan yang ekuivalen dengan tekanan yang dikeluarkan oleh persis 76 cm air raksa pada suhu 0oC di bawah grafitasi standar, g = 980 cm2, dinamakan satu atmosfir (1 atm). Massa jenis air raksa pada temperature ini adalah 13,595 gram/cm3, maka satu atm adalah ekuivalen dengan :

1 atm = (13,595 gram/cm3)(980 cm/s2 (76 cm) = 1,013 x 105) N/m2)= 1,013 x 105 Pa.

Seringkali tekanan dispesifikasikan dengan memberikan tinggi kolom air raksa pada suhu 0⁰)C, sehinggga tekanan sering dinyatakan dalam “ sentimeter air raksa (cm-Hg).

2.4       Sumber Tekanan

2.4.1    Tekanan Statis

Dalam keadaan atmosfer titik tertentu, tekanan statis diberikan sama ke segala arah. Tekanan statis adalah hasil dari berat semua molekul udara di atas titik jenuh.

Tekanan statis tidak melibatkan gerakan relatif udara.

 Gambar 7. Tekanan statis

2.4.2    Tekanan Dinamis

Cukup sederhana, jika Anda memegang tangan Anda di angin yang kuat atau ke luar dari jendela pada mobil yang berjalan, maka tekanan angin kuat dirasakan karena udara mempengaruhi tangan Anda.tekanan kuat tersebut melebihi dan diatas (selalu dihasilkan) tekanan statis, dan disebut tekanan dinamis. Tekanan dinamis dikarenakan gerakan relatif. Tekanan Dinamis terjadi jika sebuah benda bergerak melalui udara, atau udara mengalir ke dalam tubuh.

Tekanan Dinamis tergantung pada dua faktor:

1.      Kecepatan tubuh relatif terhadap arus tersebut. Semakin cepat mobil bergerak atau semakin kuat angin bertiup, maka tekanan dinamis makin kuat yang dirasakan pada tangan Anda. Hal ini karena jumlah molekul udara yang lebih besar tiap detiknya.

 
Gambar 8. Tekanan dinamis bertambah sesuai kecepatan udara/angin

2.      Kerapatan udara. Tekanan dinamis bergantung juga padakerapatan udara. Jika mengikuti arus udara, maka kerapatannya kecil, sehingga gayanya kecil dan maka tekanan dinamisnya akan kecil.

Gambar 9. Tekanan dinamik bergantung pada kerapatan udara

2.4.3          Tekanan Total

Di Atmosfir, beberapa tekanan statis selalu diberikan, tapi untuk tekanan dinamis akan diberikan jika ada gerakan tubuh relatif terhadap udara. Tekanan Total adalah jumlah dari tekanan statis dan tekanan dinamis.

Tekanan Total juga dikenal dan disebut sebagai dampak tekanan, tekanan pitot atau bahkan tekanan ram.

Gambar 10. Tekanan total yang diukur oleh tabung pitot

2.5       Contoh alat pengukur tekanan

2.5.1    Tabung C-Bourdon

Tabung Bourdon bekerja pada prinsip sederhana bahwa tabung bengkok akan berubah bentuknya saat terkena variasi tekanan internal dan eksternal. Sepertisaat diberikan tekanan internal, tabung menjadi lurus dan kembali ke bentuk aslinya ketika tekanan dilepaskan Ujung tabung bergerak dengan perubahan tekanan internal dan mudah dikonversi dengan pointer ke skala. Link konektor digunakan untuk mentransfer gerakan ujung ke pergerakan sektor yang diarahkan. pointer ini diputar melalui pinion bergigi oleh sektor diarahkan.

Jenis gauge ini mungkin memerlukan pemasangan vertikal (orientasi tergantung) untuk memberikan hasil yang benar. Unsur ini rentan goncangan dan getaran, yang juga dikarenakan massa tabung. Karena hal tersebut dan jumlah gerakan dengan jenis penginderaan,jenis ini rentan terhadap kerusakan, terutama di dasar tabung.

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.

Gambar 11. C-Bourdon unsur tekanan

Jika aplikasi untuk penggunaan oksigen, maka perangkat tidak dapat dikalibrasi dengan menggunakan minyak,rentang yang lebih rendah biasanya dikalibrasi di udara. rentang yang lebih tinggi, biasanya 1000kPa, yang dikalibrasi dengan tester bobot mati (minyak hidrolik).

Keuntungan

- Murah                                                           - Cepat tanggap

- Rentang operasi lebar                                      - 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

2.5.2    Spiral dan Tabung Spiral 

 Gambar 12 Elemen Spiral Bourdon

Keuntungan

- Meningkatkan akurasi dan sensitivitas

-      Tinggi overrange perlindungan

Kekurangan

- Sangat mahal

2.5.3    Pegas dan Bellows

Sebuah bellow merupakan unsur diperluas dan terdiri dari serangkaian lipatan yang memungkinkan ekspansi. Salah satu ujung Bellows adalah tetap dan bergerak lainnya dalam menanggapi tekanan diterapkan.Sebuah pegas digunakan untuk melawan gaya diterapkan dan hubungan yang menghubungkan ujung bellow ke sebuah penunjuk untuk indikasi. Bellow tipe sensor juga tersedia yang memiliki tekanan penginderaan di bagian luar dan kondisi atmosfer dalam.Pegas ini ditambahkan ke bellow untuk pengukuran yang lebih akurat. Tindakan elastis dari bellow sendiri tidak cukup untuk secara tepat mengukur kekuatan tekanan diterapkan.

Jenis pengukuran tekanan terutama digunakan untuk kontrol ON / OFF menyediakan kontak bersih untuk membuka dan menutup sirkuit listrik.

Bentuk penginderaan menanggapi perubahan tekanan pneumatik atau hidrolik.

 Gambar 13.  Dasar struktur mekanis

Aplikasi khas 

Tekanan proses terhubung ke sensor dan diterapkan secara langsung ke bellow. Dengan meningkatnya tekanan, bellow mengerahkan gaya pada pegas utama. Ketika gaya ambang pegas utama diatasi, gerakan tersebut dipindahkan ke blok kontak menyebabkan kontak untuk menjalankan. Ini adalah pengaturan Trip.Ketika tekanan menurun, mata air utama akan menarik yang menyebabkan pisau pegas diferensial sekunder untuk mengaktifkan dan me-reset kontak. Ini adalah pengaturan Reset.Gaya pada pegas utama adalah bervariasi dengan memutar sekrup rentang pengaturan operasi.Hal ini menentukan di mana perjalanan akan kontak.

Gaya pada pegas pisau diferensial sekunder bervariasi dengan memutar sekrup penyesuaian diferensial.Ini menentukan di mana kontak akan mengatur ulang.

 Gambar 14.  Ilustrasi grafis istilah teknis

            Bellow paduan tembaga dapat digunakan pada air atau udara. cairan dan gas lainnya dapat digunakan jika non-korosif terhadap paduan ini. Gunakan stainless steel tipe 316 untuk cairan korosif lebih atau gas.

3.            Alat pengukur suhu (termometer)

Secara kualitatif, kita dapat mengetahui bahwa suhu adalah sensasi dingin atau hangatnya sebuah benda yang dirasakan ketika menyentuhnya. Secara kuantitatif, kita dapat mengetahuinya dengan menggunakan termometer. Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur),ataupun perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa Latin thermo yang berarti panas dan meter yang berarti untuk mengukur (to measure). Termometer diklasifikasikan sebagai termometer kontak dan termometer non kontak atau termometer inframerah dan diterangkan dibawah ini.

3.1     Termometer bulb 

Menggunakan air raksa atau alkohol dengan ciri khasnya sebagai berikut:
a.         Menggunakan gelembung besar (bulb) pada ujung bawah tempat menampung cairan, dan tabung sempit (lubang kapiler) untuk menekankan perubahan volume atau tempat pemuaian cairan.

b.         Berdasar pada prinsip suatu cairan, volumenya berubah sesuai temperatur. Cairan yang diisikan terkadang alkohol yang berwarna tetapi juga bisa cairan metalik yang disebut merkuri, keduanya memuai bila dipanaskan dan menyusut bila didinginkan
c.         Ada nomor disepanjang tube gelas yang menjadi tanda besaran temperatur
d.         Termometer bulb tidak memerlukan alat bantu, relatif murah, tidak mudah terkontaminasi bahan kimia sehingga cocok untuk laboratorium kimia, konduktivitas panas rendah. Akan tetapi termometer bulb mudah pecah.

e.         Dalam penggunaannya, bulb harus dilindungi terhadap benturan dan menghindari pengukuran yang melebihi skala termometer.

3.1.1     Sumber kesalahan termometer bulb:

1.                  Time constant effect, waktu yang diperlukan konduksi panas dari luar ke tengah batang kapiler

2.                  Thermal capacity effect, apabila massa yang diukur relatif kecil, akan banyak panas yang diserap oleh termometer dan mengurangi suhu sebenarnya.

3.                  cairan (alkohol, merkuri) yang terputus

4.                  kesalahan pembacaan

5.                  kesalahan pencelupan

Gambar 15. Thermometer Bulb

3.2        Termometer spring

Menggunakan sebuah coil (pelat pipih) yang terbuat dari logam yang sensitif terhadap panas, pada ujung spring terdapat pointer.Bila udara panas, coil (logam) mengembang sehingga pointer bergerak naik, sedangkan bila udara dingin logam mengkerut dan pointer bergerak turun. Secara umum termometer ini paling rendah keakuratannya di banding termometer bulb dan digital.Penggunaan termometer spring harus selalu melindungi pipa kapiler dan ujung sensor (probe) terhadap benturan/gesekan. Selain itu, pemakaiannya tidak boleh melebihi suhu skala dan harus diletakkan di tempat yang tidak terpengaruh getaran.

3.3          Termometer elektronik

Ada dua jenis yang digunakan di industri, yakni thermocouple dan resistance thermometer. Biasanya, industri menggunakan nominal resistan 100 ohm pada 0 °C sehingga disebut sebagai sensor Pt-100. Pt adalah simbol untuk 174 platinum, sensivitas standar sensor 100 ohm adalah nominal 0.385 ohm/°C, RTDs dengan sensivitas 0.375 dan 0.392 ohm/°C juga tersedia.

Gambar 16. Termometer Termokopel

4.            Melakukan Pengukuran Waktu

Gambar 17. Stopwatch

Pengukuran waktu adalah menghitung lama suatu kejadian. Pelajaran di sekolah dimulai pukul 07.00 dan berakhir pada pukul 14.00. Berapa lama pelajaran di sekolah? Pernahkah kamu melihat lomba lari atau balap sepeda? Petugas lomba biasanya mencatat waktu tempuh pelari atau pembalap tersebut. Alat apakah yang digunakan untuk mencatat waktu mereka? Gambar 1.10 menunjukkan alat pengukuran waktu, yaitu jam dan stopwatch. Gambar 1.10b menunjukkan cara memegang stopwatch analog yang benar. Tombol samping pada telunjuk adalah tombol start dan stop, sedangkan tombol atas pada ibu jari adalah tombol reset.

Pengukuran waktu identik dengan menggunakan jam. Ada berbagai jenis jam yang telah berkembang sampai saat ini yakni jam dinding, jam pasir, jam matahari dan jam atom. Selain itu, pengukuran waktu dapat dilakukan dengan kronometer, stopwatch dan penanggalan radiometrik. Tentu kalian ingin mengetahui lebih lanjut karakteristik dari masing-masing alat pengukur tersebut. Penjelasanny akan ada di bawah ini.

1.                  Jam dinding

Jam dinding merupakan jam yang difungsikan secara letak atau biasanya diletakkan di dinding. Jam dinding dapat pula digunakan sebagai hiasan atau pajangan. Selain itu, ada pula jam tangan yang diletakkan di pergelangan tangan. Dapat sebagai penunjuk waktu dan perhiasan.

Jam dinding memiliki dua tipe yakni jam analog dan jam digital.

Gambar 18. Jam dinding

Gambar 19. Jam dinding digital

                                           

Jam dinding atau jam tangan dipergunakan untuk menunjukkan jam, menit dan detik. Penggunaannya sangat mudah dan praktis karena menggunakan baterai sehingga dapat digunakan dan disimpan ditempat manapun. Berbeda halnya dengan jam matahari.

2.         Jam Matahari

Jam matahari atau sundial digunakan untuk menunjukkan waktu berdasarkan letak matahari. Rancangan jam matahari yang paling umum dikenal memanfaatkan bayangan yang menimpa permukaan datar yang ditandai dengan jam-jam dalam suatu hari. Seiring dengan perubahan pada posisi matahari, waktu yang ditunjukkan oleh bayangan tersebut pun turut berubah. Pada dasarnya, jam matahari dapat dibuat menggunakan segala jenis permukaan yang ditimpai bayangan yang dapat ditebak posisinya.

Jam matahari terbesar dia Asia juga dunia ternyata ada di Indonesia, tepatnya di Kota Baru Parahyangan, Padalarang, Kabupaten Bandung Barat.

Gambar 20. Sundial dilihat dari atas

3.             Jam Pasir

Gambar 21. Jam pasir

Jam pasir adalah perangkat untuk pengatur waktu. Terdiri dari dua tabung gelas yang terhunbung dengan sebuah tabung sempit .Salah satu tabung biasanya diisi dengan pasir yang mengalir melalui tabung sempit ke tabung dibawahnya dengan laju yang teratur. Ketika pasir telah mengisi penuh tabung bawah, alat ini bisa di balik sehingga dapat digunakan kembali sebagai pengatur waktu. Jam pasir merupakan nama umum yang mengacu pada gelas pasir, dimana jam pasir ini digunakan untuk menghitung waktu selama satu jam.

5.         PENGUKURAN DAYA

Gambar 22. Wattmeter

Gambar 23. Ilustrasi skema wattmeter

Sebelum membahas wattmeter lebih jelas, maka pengertian dari daya, factor kerja dan lain-lainnya akan dijabarkan secara singkat. Untuk arus searah, maka daya yang dipakai dalam beban dari tahanan R dapat dinyatakan sebagai berikut :

P = V. I = I²R = V²/R

Dimana V adalah tegangan beban dan I adalah arus beban.Untuk jala-jala arus bolak-balik, daya yang dipakai dalam beban pada saat dimana tegangan beban dan arus beban adalah v dan i,maka harga sesaat dari pada daya dapat dinyatakan sebagai berikut.

p = vi

Dengan demikian maka untuk pengukuran-pengukuran daya, serta perhitungan-perhitungannya dapat dilakukan dengan salah satu dari ketiga cara sebagai dibawah ini.

1.                  Mempergunakan alat ukur yang mempunyai penunjukan berbanding lurus dengan suatu perkalian.

2.                  Mempergunakan alat ukur secara khusus dimasukan di dalamnya, sirkit perkalian.

3.                  Mempergunakan harga-harga ukur yang didapat secara tidak langsung.
Alat ukur yang dipergunakan untuk 1 dan 2 adalah alat pengukur daya . Alat ukur 1 adalah tipe elektrodinamis atau tipe induksi, sedangkan untuk 2 adalah dari tipe thermocouple atau sebangsanya.

5.1       Alat pengukur watt dari tipe elektrodinamometer

Alat ukur dari type elektrodinamis adalah alat ukur untuk arus bolak-balik dan arus searah. Maka alat ukur ini dipergunakan untuk arus bolak balik setelah dikalibrasikan dengan arus searah.

5.2       Alat Pengukur watt dari type induksi 

Alat ukur ini dapat digunakan hanya pada supply ac, jauh berbeda dengan wattmeter dynamometer yang dapat digunakan baik untuk supply ac maupun dc. Wattmeter induksi dapat digunakan dengan baik hanya pada supply tegangan dan frekuensi yang tetap.

5.3       Alat pengukur watt dari Type thermocouple

Type dari alat pengukur watt ini dipakai untuk pengukuran daya-daya kecil pada frekuensi audio.

6.                  PENGUKURAN TORSI

Torsimeter adalah alat pengukur torsi yang biasa dipakai untuk mengukur torsi pada alat pemutar sekrup (screw driver). Torsi pada alat pemutar sekrup perlu dibatasi agar ulir pada sekrup tidak aus akibat pemakaian torsi yang berlebihan.

Gambar 24.torsimeter

6.1       Kunci momen

Gambar 25. Kunci momen

           Kunci momen (torque wrench) berfungsi untuk mengencangkan mur atau baut sesuai dengan ukuran kekencangan tertentu.

Pada kunci momen bagian ujungnya bisa dipasang kunci soket sesuai dengan ukuran mur atau baut yang akan dikencangkan. Sedangkan pada ujung yang lain (dekat dengan handle kunci momen) terdapat jarum penunjuk dan angka-angka yang menunjukkan nilai kekencangan dari mur atau baut yang dikencangkan.Jarum akan bergerak sesuai dengan kekencangan yang diberikan.

Kunci momen digunakan hanya pada pengerjaan akhir dari pengencangan baut atau mur. Jadi pada saat awal pengencangan kita menggunakan kunci biasa (kunci ring, kunci soket maupun kunci pas), setelah dirasa agak kencang baru dikencangkan akhir menggunakan kunci momen dan kencangkan sesuai dengan nilai kekencangan dari mur atau baut tersebut. Kunci momen bisa untuk mempermudah dalam menyamakan nilai kekencangan mur atau baut, sehingga kebengkokan pada suatu bagian karena nilai kekencangan yang berbeda-beda dapat dihindari.

Rumus Torsi:

T = F x d (N.m)

dimana:

T = Torsi benda berputar (N.m)

F = adalah gaya sentrifugal dari benda yang berputar (N)

d= adalah jarak benda ke pusat rotasi (m)

7.                  Pengukuran gaya tarik

Alat uji tarik ini mengadopsi Load cell yang paling canggih dan dapat diandalkan karena struktur rangka load cell  mekanik listrik sesuai dengan standarisasi alat uji tarik atau mesin uji universal dunia. Sistemnya juga mengadopsi sistem AC servo  timing system dan motor dari Panasonic Co Ltd Jepang. PC mampu mengendalikan sistem kontrol close-loop parameter seperti loading, spesimen kekuatan deformasi, dan stroke crosshead dll. Sistem ini menampilkan di layar secara realistis, seperti gambar diagram  online, perubahan kurva saat pengujian, memeriksa kurva yang secara otomatis menganalisis hasil tes,  pembuatan laporan pengujian. Dan  terutama, penerapan  mode kontrol dapat  menjadi kontrol manual atau  kontrol komputer pemrograman yang membuat tes siklik menjadi tersedia.

Hanya dengan  menggunakan Alat Uji Tarik Jenis komputer Universal Testing Machine atau mesin uji universal dapat membuat tes pada  sebagian besar bahan dan komponen sesuai dengan kebutuhan anda.

Gambar 26. Alat uji tarik

8.                  PENGUKURAN KECEPATAN ALIRAN

Yang dimaksud dengan aliran disini dapat kita bagi menjadi tiga macam, yaitu

1.      Kecepatan fluida mengalir ( m/det).

2.      Debit ( jumlah volume fluida yang mengalir persatuan waktu (liter per detik, dll ).

3.      Jumlah volume fluida yang mengalir untuk selang waktu tertentu ( liter, gallon).

Ditinjau dari sinyal inputnya, alat pengukur aliran bisa dibagi menjadi jenis mekanik dan listrik.Pada jenis mekanik, metode yang paling umum digunakan adalah dengan memasang penghalang pada pipa aliran shg diperoleh efek sekunder, seperti tekanan pada plat orifis. Sementara itu jenis listrik menggunakan prinsip perubahan tahanan listrk dsb.

Beberapa jenis alat ukur aliran yang sering digunakan dalam industri adalah :

1.      Head Flow Meter.

2.      Area flow Meter.

3.      Positive displacement Meter.

8.1       Alat Ukur Aliran Jenis Head.

 Prinsip kerja dari alat ukur jenis ini adalah perbedaan tekanan antara bagian Up stream dan down stream .

Beberapa alat ukur aliran yang termasuk dalam jenis ini :

1.      Tabung Venturi.

2.      Flow Nozzle.

3.      Pelat Orifice.

4.      Tabung Pitot 

8.1.1    Venturi.

Untuk memperoleh hubungan antara perbedaan tekanan dengan besar laju aliran fluida pada alat ini, dimana digambarkan suatu aliran yang melalui suatu pipa dengan luas penampang yang berbeda.

Misalnya kecepatan , luas penampang , dan tekanan pada bagian input ( bagian up stream ) masing-masing       V1 ,  A1    dan  P1    serta  V2 , A2 , dan P2  pada bagian output     ( down stream ) . Maka berdasarkan prinsip kontinuitas, dimana jumlah fluida yang masuk sama dengan jumlah fluida yng keluar, dapat kita tuliskan bahwa :

                                                V1 . A1     =   V2 . A2

Dengan menganggap bahwa kecepatan fluida diseluruh penampang sama, kita dapat terapkan persamaan Bernoulli Yaitu :

Q = A2 √ 2 ( P1 –P2 ) / ρ

Dimana : 

                Q = laju aliran                                    A2 = luas penampang ( bila A2 < A1 )

Gambar  27. Tabung Venturi

Kelebihan yang dimiliki oleh tabung venturi ini diantaranya adalah ::

a)      Rugi tekanan rendah.

b)      Dapat digunakan untuk cairan yang mengandung endapan.

c)      Dapat digunakan untuk laju aliran yang tinggi.

d)     Lebih teliti sampai daerah ukur yang lebar dibanding denga orifice atau nozel.

            Adapun kelemahannya antara lain :

a)      Jarang terdapat tabung venturi dengan ukuran yang kecil ( kurang dari 15 cm )

b)      Harganya mahal.

8.1.2    Flow Nozzle.

Dibanding dengan tabung venturi, flow nozzle mempunyai bentuk yang lebih sederhana seperti nampak pada gambar di bawah ini :

                        Gambar 28. Flow Nozzle.

Tap ( lubang pengukur tekanan ) pada fllow nozzle diletakkan kira-kira pada jarak satu kali diameter pipa ( D ) dimuka bagian input dan setengah diameter ( D/2 ) dibelakang bagian input, atau tepat pada bagian outputnya.

Flow nozzle ini meliki ketelitian yang rebih rendah bila dibandingkan dengan tabung venturi, akan tetapi harganya juga lebih murah.

Kelebihan lain diantaranya adalah :

a)      Dapat digunakan untuk yang mengandung endapan.

b)      Tersedia dalam berbagai macam bahan.

Sedangkan kelemahannya adalah terbatas untuk pipa ukuran sedang .

8.1.3    Pelat Orifice.

       Pelat orifice merupakan pengukuran aliran yang paling murah, paling mudah pemasangannya . akan tetapi paling kurang teliti di antara alat ukur aliran jenis head flow meter. pelat orifice merupakan pelat yang berlubang  dengan pinggiran  tajam      ( lubangnya berbentuk tirus ) dan terbuat dari bahan yang kuat.( stainlees steel ).

Magam-macam jenis pelat orifice .

a)      Pelat orifice jenis Cocentric

b)      Pelat orifice jenis Eccentric

c)      Pelat orifice jenis segmetal

Gambar 29. Pelat orifice

Berikut ini kita akan bandingkan kelebihan dan kelemahan beberapa elemen primer alat ukur aliran jenis head (tekanan diferensial).

a.                  Orifice cosentric.

            Kelebihan  :

1.         Dapat digunakan pada berbagai ukuran pipa.

2.         Data penerapan banyak dan karakteristiknya diketahui.

3.         Bila pelat dipasang secara cermat,  ketelitiannya bagus.

4.         Tersedia dalam berbagai macam bahan

 5.        Harganya murah.

Kelemahan  :

1.         Rugi  tekanan permanen relatif tinggi

2.         Tidak dapat digunakan untuk mengukur laju aliran “slurry”  karena cenderung terjadi   penyumbatan.

 3.        Ketelitian bergantung pada instalasi.

b.                   Orifice eksentrik.

Kelebihan

Adalah sama dengan orifice kosentrik kecuali dalam hal penempatan lubang nya yang memungkinkan penggunaan elemen ini untuk mengukur laju aliran fluida yang mengandung padatan.

Kelemahannya

Juga  sama  dengan  orifice konsentrik ,  dengan  tambahan  bahwa  kesalahan      pengukuran ( ketidakpastiannya) mungkin jauh lebih besar dan data operasinya lebih terbatas.

c.                   Orifice segmental.

            Karakteristiknya kurang lebih sama dengan orifice eksentrik

8.1.4    Pitot tube

Tabung pitot ini merupakan pengukur kecepatan fluida mengalir ,prisip kerjanya hampir sama dengan penghalang yang lain

Gambar 30. Tabung pitot a> aliran pada saluran terbuka, b> aliran dalam pipa.

           

Perhitungan kecepatan flownya menggunakan persamaan Bernoulli yaitu :

8.2       Area Flow Meter.

Prinsip kerja dari area flow meter ini merupakan kebalikan dari head flow meter. Pada area flow meter digunakan prinsip dengan perbedaan tekanan tetap , luas hambatan diubah yang akan menentukan besarnya debit. Area flow meter mempunyai skala yang linear.

Salah satu jenis dari area flow meter ini adalah Rotameter.

Gambar 31. Pengukuran Flow Dengan Elemen Rotameter.

8.3       Alat Ukur Jenis Perpindahan Positif (Displacement Meter).

Alat ukur ini mempunyai sifat memisahkan arus aliran kedalam volume-volume atau segmen-segmen yang diketahui , sehingga alat ini dapat digunakan untuk mengukur laju kuantitas maupun kuantitas total..  Kuantitas total ini diperoleh dengan menghitung banyaknya volume atau segmen aliran yang telah dipindahkan.  Jadi prinsip kerja alat ukur ini adalah berdasarkan  putaran poros keluaran meter akibat adanya  aliran fluida melalui rongga volume.  

Alat ukur ini termasuk jenis mekanik dan mempunyai bagian-bagian yang bergerak sehingga mudah rusak dan memerlukan perawatan yang relatif sulit.  Beberapa tipe dari alat ukur jenis ini antara lain :

a.       Nutating disk

b.      Osilating piston

c.       Reciprocating Piston

d.      Rotating vane

a.                  Nutating disk

Gambar 32. Nutating disk 

Kelebihan dari alat ini antara lain :

1.     Harganya relative murah dibandingkan dengan jenis perpindahan positif yang lain

2.      Rugi tekanan tidak terlalu tinggi

3.      Dapat digunakan untuk liquid batching sistem

Adapun kelemahannya antara lain :

1.      Ukuran pipa dan kapasitas terbatas untuk ukuran pipayang kecil

2.      Dibandingkan dengan jenis perpindahan positif yang lain

3.      Fluidanya harus bersih

b.                  Osilating piston

Lihat gambar 33, Pada bagian ini, ruangan pengukur berbentuk selinder dengan plat pembagi yang memisahkan inlet port a pada satu sisi dan oulet pot b disisi lain. Piston tidak  berputar tetapai berosilasi dalam ruangan pengukuran, dan selalu bergerak pada arah yang sama selama fluida mengalir.

Gambar 33. Osilating piston

Kelebihan dari jenis alat ini antara lain  adalah :

a)      Ketelitianannya bagus terutama pada aliran rendah

b)      Dapat digunakan secara mudah pada liquid batching sistem

c)      Repeatability baik

d)     Harganya tidak terlalu mahal

e)      Mudah dipasang dan dirawat

Adapun keterbatasannya antara lain yaitu :

a)      Hanya tersedia dalam ukuran pipa kecil

b)      Daya untuk menggerakkan perangkat penunjangnya terbatas

c)      Fluidanya harus bersih

Alat Ukur Aliran Yang Lain.

Beberapa alat ukur aliran yang lain yang belum dibahas diantaranya adalah :

1.      meter kecepatan turbin

2.      meter aliran magnetic

1.                  Meter Kecepatan Turbin

Turbin akan dikenai aliran dan  baling-baling akan berputar sebanding dengan kecepatan alirannya. Suatu kumparan penerima yang dipasang dalam pipa akan medeteksi perputaran ini dan akan menghasilkan pulsa listrik.  Frequensi yang dihasilkan akan sebanding dengan laju aliran volume cairan.

Turbine mass flow meter ini disediakan dalam berbagai ukuran dan range untuk berbagai macam fluida.

Beberapa sifat dari meter aliran turbin ini adalah :

1.      Ketelitiannya tinggi (0,25  -   0,5 % )

2.      Sesuaiai untuk cairan dengan kekentalan rendah

3.      Ukurannya kecil

4.      Sinyal keluarannya berupa pulsa

Gambar 34. Turbin type flow meter

2.                  Meter Aliran Magnetik.

Prinsip kerjanya berdasarkan pada hokum Faraday :

Hukum faraday, “Bila suatu fluida yang bersifat penghantar mengalir melalui medan magnit maka akan menimbulkan teganagn induksi”.sebesar:

e  = B l v

dmana:     e  = tegangan listrik induksi

               B  = rapat fluksi medan magnet

               l  = panjang konduktor (diameter dalam pipa )

               v  = kecepatan konduktor ( laju aliran ) 

Kelebihan alat ini antara lain adalah :

1.      Dapat dibuat untuk mengukur aliran pada setiap ukuran pipa , dengan syarat          dapat dihasilkan medan magnit yang memadai

2.      Rugi tekanan sangat rendah karena tidak ada penghalang tekanan

3.      Keluaran sebanding lurus dengan masukan

4.      Pengukuran tidak dipengaruhi oleh konduktivitas , dengan syarat konduktivitas minimum tetap terpenuhi

5.      Pengukuran tidak dipengaruhi oleh viskositas, tekanan, dan temperatur

6.      Dapat digunakan untuk mengukur fluida yang korosif

7.      Dapat digunakan untuk mengukur aliran laminer atau turbulen

Adapun kelemahannya antara lain yaitu :

1.      Harga koduktivitas minimum cairan harus dicapai yaitu 0,1  -  20  micro ohm

2.      Gelembung gas yang terbentuk akan mempengaruhi pengukuran

3.      Harganya relative mahal

Gambar 35.  Pengukuran Flow Dengan Magnetic Flow Meter