Pengukur Tekanan (Pressure Measurements)
Tekanan terjadi
karena adanya gaya yang bekerja terhadap suatu bidang luasan. Karena itu
tekanan dinyatakan sebagai Gaya yang bekerja pada suatu Satuan Luas. Pada
bagian ini akan ditinjau beberapa prinsip pengukuran tekanan yang biasa
digunakan di industri proses. Alat ukur tekanan disebut sebagai Manometer.
Berbagai macam nama dan tipe manometer yang terdapat di industri proses,
bergantung pada prinsip kerja, jenis fluida yang diukur serta kebutuhan penggunaannya.
Pada umumnya tekanan fluida yang diukur di industri proses adalah cairan dan
gas. Sesuai dengan definisi dari tekanan di atas, terdapat 4 terminologi
penting yang biasa digunakan tentang ukuran atau pengukuran tekanan, yaitu :
a.
Absolute
Pressure (tekanan absolut) Gaya yang bekerja pada satuan luas, tekanan ini
dinyatakan dan diukur terhadap tekanan NOL.
b.
Gauge
Pressure (tekanan relatif) Tekanan yang dinyatakan dan diukur relatif terhadap
tekanan atmosfer. Jadi tekanan relatif adalah selisih antara tekanan absolut
dengan tekanan atmosfer (1 atmosfer = 760 mmHg = 14.7 psig)
c.
Vacum
Pressure (tekanan hampa) Tekanan yang lebih rendah dari tekanan atmosfer
d.
Differential
Pressure (tekanan differential) Tekanan yang diukur terhadap tekanan yang lain.
Beberapa jenis pengukuran tekanan yang sering digunakan di dalam
industri proses dapat dikelompokkan sebagai berikut :
A. Manometer kolom cairan (U tube)
Tabung U (U Tube) adalah contoh sederhana
instrument pengukuran tekanan yang menggunakan kolom zat cair. Alat ukur tekana ini terdiri dari air atau
air raksa didalam U-Shaped, dan umumnya digunakan untuk mengukur tekanan gas.
Salah satu ujung dari tabung U dihubungkan ke bidang tekanan yang tidak diketahui
dan ujung yang lain dihubungkan dengan sumber tekanan acuan (umumnya tekanan
atmosfer), seperti pada gambar di bawah ini.
Tabung U adalah manometer standard yang
digunakan untuk pengukuran tekanan gauge, tekanan ruang hampa, perbedaan
tekanan, baik di dalam industri maupun di dalam laboratorium dimana ketelitian
tertentu diperlukan, Alat ukur ini tersedia dalam jenis pemasangan wall mounted
dan stand mounted dengan range pengukuran : 0 - 3000 mm WC/HG.
B. 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 operasinya yaitu 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. Ada tiga tipe tabung bourdon, yaitu :
C-type, Spiral dan Helical.
Perbedaan masing-masing tipe terletak pada
harga tekanan yang ingin diukur.
1.
C-type
Bourdon Tube Digunakan untuk range 15 ~ 100.000 psig dengan range akurasi (±
0.1 ~± 5) % span.
2.
Spiral
Bourdon Tube Digunakan secara umum pada range tekanan menengah (medium
pressure), tetapi untuk tugas berat juga tersedia dalam range hingga 100.000
psig. Range akurasinya sekitar ± 0.5 % dari span.
3.
Helical
Bourdon Tube Digunakan pada range dari 100 ~ 80.000 psig dengan akurasi sekitar
± ½ ~ ± 1 % dari span.
Untuk type ini yang paling sering digunakan
dan paling mudah pengoprasian dan mudah utuk dikalibrasi
C. Diaphragm Pressure Gage
Diaphragm Pressure Gage menggunakan prinsip
perubahan bentuk yang elastis (elastic deformation) dari suatu diaphragm
(membrane) untuk mengukur perbedaan suatu tekanan yang tidak diketahui dengan
suatu tekanan acuan. Bentuk dari diaphragm pressure gage terdiri dari kapsul
(capsule) yang dibagi oleh suatu sekat rongga (diapraghm), seperti ditunjukkan
pada gambar di bawah. Satu sisi diaphragm terbuka bagi tekanan target
(eksternal) PExt, dan sisi yang lain dihubungkan dengan tekanan diketahui
(reference pressure), PRef. Beda tekanan, PExt - PRef, secara mekanik
membelokkan diaphragm.
Range normal untuk diaphragm elemen mulai
dari vacuum hingga 200 psig, dengan akurasi (±½ ~ ±1¼) % full span. Gambar berikut
memperlihatkan berbagai bentuk disain dari diaphragm yaitu single capsul dan
multiple capsul.
D. Below
Pengukuran tekanan dengan bellows sangat
popular digunakan di dalam industri proses, oleh karena mudah ditangani.
Element bellows merupakan elemen elastis yang fleksibel pada arah aksial.
Biasanya dibuat dari bahan kuningan, fosfor-perunggu, berrilium-tembaga, monel,
stainless steel, inconel dan bahan metal lainnya. Dengan element ini dapat
diperoleh hubungan yang linear antara tekanan dan simpangan (perubahan volume).
Gambar di bawah ini menunjukkan prinsip pemakaian bellows untuk pengukuran
tekanan absolute, tekanan relative (gage) dan tekanan diferensial.
Sebagian besar bellows element digunakan
untuk pengukuran tekanan rendah (absolute atau relative) dan tekanan
diferensial, beroperasi untuk tekanan vacuum sampai tekanan 0 – 400 psig.
Kebanyakan aplikasi dalam range inch H2O hingga 30 atau 40 psig, namun unit
tersedia dalam range 0 – 2.000 psig. Penggunaan yang terbesar untuk unit bellows
adalah sebagai elemen penerima untuk pneumatic recorders, indicators dan
controllers. Bellows juga secara luas digunakan sebagai unit diferensial
pressure untuk pengukuran aliran (flow) serta recorder dan controller pneumatic
yang dipasang di lapangan. Ketelitian bellows element adalah sekitar ± ½ %.
E. McLeod Gages
McLeod gage adalah alat ukur tekanan rendah
(vakum) dimana tekanan di bawah 10-4 torr (10-4 mmHg, 1.33×10-2 Pa, 1.93×10-6
psi) yang bekerja berdasarkan tinggi kolom cairan. Alat ukur ini sering
digunakan sebagai kalibrator alat ukur tekanan vakum lainnya. Skema McLeod gage
dapat dilihat pada gambar dibawah Alat ini mempunyai dua kaki, dimana pada kaki
yang satu terdapat suatu volume yang ukurannya jauh lebih besar dari pada
volume pipa. Ujung pipa pada kaki tersebut di atas tertutup. Alat ini mempunyai
torak (piston), yang digunakan untuk mengatur tinggi cairan dalam pipa. Sebelum
pengukuran dilakukan torak ditarik sehingga tinggi cairan berada di bawah
lubang yang menghubungkan kedua pipa (gambar a). Kemudian tekanan vakum yang
akan diukur dihubungkan pada pipa lainnya, sehingga tekanan vakum yang diukur
mengisi semua pipa. Setelah pengisian terjadi, torak ditekan sehingga cairan
memasuki semua pipa. Tekanan vakum yang berada pada kaki pertama akan
terperangkap pada pipa yang tertutup (gambar b). Torak terus ditekan sehingga
tinggi cairan pada pipa kedua mencapai skala 0, yaitu sama dengan tinggi pipa
tertutup. Tinggi cairan pada kaki pertama akan lebih rendah dari kaki kedua,
karena tekanan vakum di kaki tersebut akan terkompresi menjadi lebih tinggi
dari tekanan vakum yang diukur
Tidak ada komentar:
Posting Komentar