4 pressure

11-Oct-13 Janu Pardadi 1

METROLOGI TERMAL


Ba

rom

etr

ic

Pre

ss

ure

Ga

ge

Pre

ss

ure

To

tal / A

bs

olu

t

Pre

ss

ure

Vacuum

Pressure

Ab

so

lut

Pre

ss

ure

Standard Pressure

= 760 mm Hg

= 29,92 in Hg

= 14,7 psi

= 10,13 x 104 Pa

Tekanan merupakan Gaya per Satuan Luas P : N/mm2 ; N/m2 ; kg/cm2 dll

Catatan : 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2116 lbf/ft2

= 1,0132 x 105 N/m2

1 Pa = 1 N/m2

1 atm ~ 1 bar

PENGUKURAN TEKANAN


Bila Fluida dalam keadaan setimbang Tekanan pada sebuah titik di fluida tsb adalah sama untuk semua arah dan tidak tergantung pada orientasi.

Aliran dalam PIPA

Tekanan terukur pada A disebut Tekanan Total atau Tekanan Stagnasi

Tekanan terukur pada B disebut Tekanan Statis

Tekanan Dinamis (velocity pressure) = Tekanan Total – Tekanan Statis

Arah aliran

A B

Pressure Tansdusers

PENGUKURAN TEKANAN

Velocity and Impact Pressure

Untuk mendapatkan informasi tekanan

yg tepat perlu dihitung kondisi aliran


Untuk meng-interpretasi pengukuran aliran dengan benar,

perlu perhatian khusus pada situasi tekanan.

Karena faktor tersebut maka kita perlu mempertimbangkan

penggunaan berbagai metoda pengukuran tekanan

PENGUKURAN TEKANAN

Velocity and Impact Pressure


Ada beberapa jenis Alat Ukur Tekanan :

1. Jenis / Type GRAVITASI :

P2

P1

Kolom dia = A

h

Fluida

Well-type Manometer

Kesetimbangan Gaya dalam “kolom” :

P1.A – P2.A = A.h.r ( g/gc )

atau

P1 – P2 = h.r ( g/gc )

= Dpdengan :

P1 dan P2 adalah tekanan absolut

r= kerapatan fluida ( mass/vol )

h = tinggi fluida dlm.kolom

Pada prakteknya : P2 merupakan tekanan atmosfir, sehingga dapat ditulis :

P1 – Patm = h.r ( g/gc ) = Dp

Satuan : (m).(kg/m3) kg/m2

1 kg = g NewtonN/m2 = Pa

PENGUKURAN TEKANAN


P2 P1

fluida rt

fluida rm

h

U - tube Manometer

P1 – P2 = h.( rm – rt ).( g/gc )

g = percepatan gravitasi lokal

gc = percepatan gravitasi reference

Inclined-type Manometer

h

P1

L

q

P2

P1= r ( L.sin q ).( g/gc ) + P2

PENGUKURAN TEKANAN


PENGUKURAN TEKANAN

Dari contoh di atas, terlihat bahwa berat jenis /

density punya peran dalam perhitungan

sehingga untuk bekerja dengan teliti perlu

diperhatikan variasi Temperatur yang terjadi.


2. DIAPHRAGMA & BELLOW GAGE :

P2

P1

diaphragmaPerbedaan tekanan yang ada antara P1 dan P2 akan menimbulkan defleksi pada diaphragma

diaphragma

P2

P1

Diaphragma dengan “strain gage”

Bentuk diaphragma bisa Permukaan datar

Permukaan bergelombang

Bellow displacement

P1P2BELLOW

PENGUKURAN TEKANAN


LVDT (Linear Variable Differential Transformer) - diaphragm differential pressure gage

Dapat digunakan untuk mengukur tekanan sampai 0,25

Pa

Frekuensi alami dari diaphragma adalah

Dengan

E = modulus elastis diaphragma ( psi atau Pa )

t = tebal diaphragma ( in atau m )

a = radius diaphragma ( in atau m )

r = kerapatan ( lbm/in3 atau kg/m3 )

gc = percepatan gravitasi ( 386 lbm-in/lbf atau 1 kg-m/N.s2 )

m = angka Poisson

Untuk diaphragma dari bahan baja akan diperoleh

Secondary (output)

diaphragma

primary

P1 P2

PENGUKURAN TEKANAN


PENGUKURAN TEKANAN


3. BOURDON-Tube Pressure Gage

PENGUKURAN TEKANAN

R

Bourdon tube, kondisi normal

berbentuk oval. Kondisi awal akan

melingkar dengan radius R (seperti

gambar) dengan sudut biasanya < 360o.

Tekanan diberikan pada tabung, bentuk

oval akan cenderung berubah ke

melingkar ( makin besar tekanan, makin

besar perubahannya ). Panjang

lengkungan dalam dan luar akan tetap

yang kira-2 sama dengan aslinya dan

kemungkinannya adalah berubah dalam

bentuk koilnya.

Gerakan dari ujung tabung diteruskan

melalui sambungan dan roda gigi ke

penunjuk / jarum yang akan bergerak

menunjuk ke skala.


4. Piezo-Type Pressure Cells

PENGUKURAN TEKANAN

Ada 2 type secondary transducer :

1. Piezoresistive elements, merupakan type pasif

elemen regangan type semikonduktor (SC)

2. Piezoelectric elements, merupakan type aktif

elemen charge-generating “crystal-type”.


4. Piezo-Type Pressure Cells ( lanjutan )

PENGUKURAN TEKANAN

1. Piezoresistive elements

Elemen transduser ( strain-gage) semikonduktor / SC yang banyak digunakan

adalah dari silikon yang tipis, dengan potongan 0,125 x 0,0125 mm. Panjang

efektif berkisar ntra 1,25 sampai 12 mm dan elemen sensitif di backed atau

unbacked.

Teknik ultrasonik digunakan untuk memotong elemen SC-gage dari kristal

tunggal silikon.

Pada dasarnya, type backing, bahan perekat yang sama, dan teknik

pemasangan yang dipakai untuk metalic gages cocok untuk SC gages



PENGUKURAN TEKANAN

1. Piezoresistive elements ( lanjutan )

Ada beberapa hal yang meningkatkan kepekaan / sensitivitas, tetapi juga akan

diikuti dengan beberapa kerugian :

a. Output dari elemen SC adalah regangan dengan sifat nonlinear.

b. Kepekaan regangan ditandai dengan ketergantjungannya pada

temperatur.

c. Lebih rapuh bila dibandingkan dengan kawat atau elemen foil,

menyentuhnya akan bisa membuat lengkung dengan radius yang kecil = 3

mm.

d. Range regangan dari SC-gage secara kasar, terbatas dari 3000 sampai

10.000 ms ( tergantung pada type spesifik gage ), dibandingkan dengan

metallic resistance gages yang mempunyai batas atas 100.000 ms.

e. Semiconductor gage lebih mahal dibandingkan dengan metallic gage.



PENGUKURAN TEKANAN


f. Karena kepekaan elemen SC yang tinggi, ketidak linear-an rangkaian

jembatan Wheatstone sederhana tidak sellu bisa diabaikan. Hal ini seperti

kalau menggunakan elemen gage metal konvensional.

g. Ini bisa memerlukan atau tidak memerlukan instrumen khusus.



PENGUKURAN TEKANAN




PENGUKURAN TEKANAN


Keuntungan Utama dari penggunaan SC-gages tidak hanya karena

penggunaan type resistif yang sederhana ini akan meningkatkan

kepekaan transduser sekunder. Tetapi juga akan memungkinkan

penggunaan transduser utama yang kurang sensitif ( diaphragma,

tabung teknan dll. ), dimana akan memungkinkan konstruksi yang lebih

kokoh, yang akan langsung memberi respone dinamis yang lebih tinggi,

lebih kokoh dan/atau pengurangan ukuran tanpa mengorbankan

kepekaan/sensitivitas secara overall.



PENGUKURAN TEKANAN

2. Piezoelectric-type

Beberapa material tertentu bisa menghasilkan daya listrik ketika ada perubahan

regangan mekanis atau sebaliknya, bisa berubah dimensinya ketika ada

perubahan tegangan. Ini yang disebut efek “piezoelectric“

Transduser “piezoelectric” menghasilkan elektrostatik yang umumnya akan

dikondisikan dengan menggunakan penguat.

Tansduser piezoelectric digunakan untuk mengukur kekasaran permukaan,

regangan, gaya dan torsi, tekanan, gerakan, dan sound dan noise.

Piezoelectric-type secondary transducers mempunyai keuntungan : sensitivitas

yang amat tinggi dan frekuensi natural yang tinggi. Dengan Kualitas seperti

tersebut, range tekanan kerja menjadi lebih besar dan respon frekuensinya

sangat bagus.

Range tekanan maksimum secara typical sampai 100.000 psi dengan resolusi

kurang dari 1 psi.

Frekuensi resonan = 150.000 Hz.



PENGUKURAN TEKANAN

2. Piezoelectric-type ( lanjutan )


PENGUKURAN TEKANAN TINGGI

PENGUKURAN TEKANAN

Range tekanan tinggi adalah mulai sekitar 700 atm dan sampai ke batas

teknis yang ada, sekrang sampai 18.000 atm.

Peralatan ukur-tekanan konvensional, seperti strain-gage pressure cell dan

Bourdon tubes gages, bisa digunakan pada 3500 sampai 7000 atm.

Bourdon tubes untuk tekanan tersebut mempunyai penampang hampir

bundar dan mempunyai perbandingan yang tinggi antara tebal dinding dan

diameter

Electrical resistance pressure gages, tekanan yang sangat tinggi bisa

diukur dengan menggunakan electrical resistance gages, yang tahanannya

akan berubah dengan mengaplikasikan tekanan ke konduktor elektris itu

sendiri.

o Elemen sensor terdiri dari gulungan koil yang longgar dari kawat yang

relatif halus. Ketika tekanan diberikan, muncul efek bulk-compression

dalam perubahan tahanan elektris yang harus dikalibrasi dengan tekanan

yang diberikan.


PENGUKURAN TEKANAN TINGGI ( lanjutan )

PENGUKURAN TEKANAN

Electrical resistance pressure gages, elemen sensor secara aktual tidak

bersenggungan dengan tekanan dari media yang diukur tetapi dipisahkan

oleh bellows yang berisi minyak tanah (kerosene). Salah satu ujung koil

sensor dihubungkan ke terminal pusat sedangkan ujung yang satu

dihubungkan ke-ground dengan demikian melengkapi sirkuit elektris yang

diperlukan.


PENGUKURAN TEKANAN

Float Manometer

Contoh lain Pengukuran tekanan


PENGUKURAN TEKANAN


Ada beberapa type Pengukuran Tekanan yang di sini tidak dibahas a.l.

1. The McLOAD GAGE.

2. PIRANI THERMAL-CONDUCTIVITY GAGE

3. The KNUDSEN GAGE

4. The IONIZATION GAGE

5. The ALPHATRON

Yang secara umum bisa di simpulkan dan digambarkan seperti pada grafik berikut

PENGUKURAN TEKANAN


Range penggunaannya

PENGUKURAN TEKANAN

4 pressure

Documents

pa pengukuran tekanan

bar pengukuran tekanan

janu pardadi

pengukuran tekanan dari

p2 merupakan tekanan

tekanan diberikan pada

pa tekanan merupakan

r ggc atau p1 p2