alat industri kimia · hak cipta yang dilindungi undang-undang ada pada penulis. hak penerbitan ada...

20
ALAT INDUSTRI KIMIA (C3) KELAS XII Erika Anggraini PT KUANTUM BUKU SEJAHTERA

Upload: others

Post on 04-Aug-2020

36 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

ALAT INDUSTRI KIMIA

(C3) KELAS XII

Erika Anggraini

PT KUANTUM BUKU SEJAHTERA

Page 2: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

ALAT INDUSTRI KIMIASMK/MAK Kelas XII© 2020Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis.Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera.

Penulis : Erika AnggrainiEditor : Ely YuliantiDesainer Kover : Achmad FaisalDesainer Isi : Agista Dwi RevianaTahun terbit : 2020ISBN : 978-623-7591-48-1

Diterbitkan oleh PT Kuantum Buku SejahteraAnggota IKAPI No. 212/JTI/2019Jalan Pondok Blimbing Indah Selatan X N6 No. 5 Malang - Jawa TimurTelp. (0341) 438 2294, Hotline 0822 9951 2221; Situs web: www.quantumbook.id

Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, baik secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam atau dengan sistem penyimpanan lainnya, tanpa izin tertulis dari PT Kuantum Buku Sejahtera.

Page 3: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

iii

Daftar Isi

Prakata ..................................................................................................................... vBab 1 Pengukuran Tekanan (Pressure Measurement) .............................................. 1 A. Memahami Tekanan ......................................................................................................... 2 B. Mengetahui Jenis-Jenis Tekanan .................................................................................. 3 C. Memahami Alat Pengukur Tekanan............................................................................. 4 Uji Kompetensi ............................................................................................................................. 10

Bab 2 Pengukuran Suhu (Temperature Measurement) ............................................ 15 A. Memahami Suhu ............................................................................................................... 16 B. Mendeskripsikan Skala Termometer ........................................................................... 16 C. Memahami Alat Pengukur Temperatur ...................................................................... 18 Uji Kompetensi ............................................................................................................................. 24

Bab 3 Pengukuran Aliran (Flow Measurement)......................................................... 29 A. Memahami Aliran Fluida ................................................................................................. 30 B. Memahami Jenis-Jenis Aliran fluida ............................................................................ 30 C. Mengidentifikasi Parameter Pengukuran Aliran fluida ......................................... 31 D. Mengidentifikasi Tipe-Tipe Flow meter ...................................................................... 33 Uji Kompetensi ............................................................................................................................. 42

Bab 4 Pengukuran Level (Level Measurement) ......................................................... 47 A. Memahami Level Permukaan ........................................................................................ 48 B. Tujuan Pengukuran Level Permukaan ....................................................................... 48 C. Metode Pengukuran Level Permukaan ..................................................................... 49 D. Memahami Alat Pengukur Level Permukaan ........................................................... 49 Uji Kompetensi ............................................................................................................................. 54

Bab 5 Sistem Pengendalian Proses ............................................................................ 59 A. Memahami Dasar-Dasar Sistem Pengendalian Proses ........................................ 60 B. Instrumen Pengendalian Proses ................................................................................... 62 C. Diagram Blok ........................................................................................................................ 65 D. Menganalisis Instrumen Proses dengan Software ................................................. 65 Uji Kompetensi ............................................................................................................................. 73

Bab 6 Sistem Pengendalian Proses Secara Tradisional ............................................. 77 A. Macam-macam Sistem Pengendalian Proses secara Tradisional ...................... 78 B. Konfigurasi Sistem Pengendalian ................................................................................. 79 C. Metode Pengendalian Sistem Loop Tertutup .......................................................... 81 D. Penerapan Sistem Pengendalian Tradisional pada Pengendali On/Off ......... 85 Uji Kompetensi ............................................................................................................................. 88

Page 4: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

iv

Bab 7 Pengendalian Proses Secara Digital ................................................................ 93 A. Pengendali Proporsional ................................................................................................. 94 B. Pengendali Integral (Reset Control)............................................................................. 96 C. Pengendali Derivatif (Rate Control) ............................................................................. 97 D. Pengendali Proporsional Integral (PI) ......................................................................... 97 E. Pengendali PD (Proporsional Derivatif ) ..................................................................... 98 F. Pengendali PID (Proporsional Integral Derivatif ) ................................................... 99 G. Pemilihan dan Penerapan Mode Pengendali di Industri ..................................... 100 Uji Kompetensi ............................................................................................................................. 102

Bab 8 Penggunaan Komputer dalam Pengendalian Proses ..................................... 107 A. Programmable Logic Control (PLC) ............................................................................. 108 B. Human Machine Interface (HMI) .................................................................................. 110 C. Direct Digital Control (DDC) ........................................................................................... 111 D. Distributed Control System (DCS) ................................................................................ 113 Uji Kompetensi .............................................................................................................................. 116

Bab 9 Kerja Sensor pada Sistem Pengendalian Proses ............................................. 121 A. Memahami Sensor ............................................................................................................ 122 B. Memilih Sensor yang Baik ............................................................................................... 122 C. Jenis dan Fungsi Sensor .................................................................................................. 123 Uji Kompetensi .............................................................................................................................. 135

Glosarium.......... ................................................................................................................. 139Daftar Pustaka ................................................................................................................... 141Biodata Penulis .................................................................................................................. 143Biodata Konsultan ............................................................................................................. 144Tim Kreatif.......... ................................................................................................................ 145

Page 5: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

v

Prakata

Sungguh sebuah kebahagiaan dan rasa syukur yang mendalam bagi penulis dapat menyelesaikan buku ini. Buku ajar SMK berjudul Alat Industri Kimia ini ditulis dan disusun sebagai salah satu sumber belajar bagi siswa SMK/MAK Kelas XII pada kompetensi keahlian kimia industri agar siswa lebih mudah dalam mempelajari dan memperdalam materi tentang Alat Industri Kimia. Buku Alat Industri Kimia ini disajikan dalam 9 bab. Setiap bab dalam buku ini dilengkapi dengan kompetensi dasar dan tujuan pembelajaran yang telah disesuaikan dengan kurikulum 2013 edisi revisi. Pembahasan materi disajikan dengan bahasa yang lugas dan mudah dipahami dari pembahasan umum ke pembahasan khusus. Selain itu, penyajian materi disertai dengan ilustrasi gambar untuk memudahkan dalam penjelasan konsep yang terdapat dalam industri. Untuk menunjang pembelajaran, buku ini dilengkapi pula dengan penugasan siswa dan disertai soal uji kompetensi pada setiap akhir bab. Semoga buku ini dapat dimanfaatkan bagi siswa dan seluruh pembaca dalam mengembangkan pembelajaran Alat Industri Kimia di SMK/MAK. Mudah-mudahan buku ini mampu memberikan yang terbaik bagi kemajuan dunia pendidikan dalam rangka mempersiapkan generasi menghadapi era revolusi industri 4.0. Penulis menerima saran dan kritik yang membangun untuk perbaikan dan penyempurnaan buku ini. Selamat belajar, semoga sukses!

Penulis

Page 6: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

vi

Do not Pray for an Easy life,

pray for the strength to endure a difficult one

Jangan kamu berdoa untuk hidup yang mudah,Berdoalah agar diberi kekuatan supaya dapat

menghadapi hidup yang sulit.

"Bruce Lee"

Page 7: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Pengukuran Tekanan (Pressure Measurement) 1

3.10 Menerapkan peralatan pengukur tekanan.4.10 Menggunakan peralatan pengukur tekanan.

Kompetensi Dasar

1BAB

Setelah mempelajari bab ini, siswa diharapkan mampu1. mendeskripsikan parameter besaran tekanan; dan2. menentukan jenis alat pengukur tekanan sesuai kebutuhan.

Tujuan Pembelajaran

Pengukuran Tekanan (Pressure Measurement)

Page 8: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Alat Industri Kimia2

Anda pernah berkunjung ke sebuah industri? Instrumen apa saja yang ada di sana? Apa kegunaannya dan bagaimana mengoperasikannya? Pertanyaan-pertanyaan tersebut tentunya muncul di benak Anda saat melakukan kunjungan industri. Di industri, Anda pasti mudah menemukan instrumen-instrumen yang mengarah pada peningkatan produktivitas industri serta kualitas produksinya. Instrumen-instrumen yang terdapat di industri umumnya terdiri dari alat pengukur dan alat pengatur. Alat pengukur berperan dalam mengukur besaran proses industri. Beberapa besaran proses yang harus diukur dan dikendalikan pada suatu industri proses, misalnya tekanan (pressure) di dalam sebuah vessel (bejana), suhu (temperature) di unit heat exchange, aliran (flow) fluida di dalam pipa, serta ketinggian permukaan (level) zat cair di sebuah tangki. Pada bab ini, parameter besaran proses yang akan dibahas lebih mendalam, yaitu tentang pengukuran besaran tekanan.

A. Mengenal Tekanan

Tahukah Anda kenapa ban sepeda yang semula kempis dapat menggelembung? Ya, tentu saja ban yang semula kempis dapat menggelembung karena adanya tekanan yang diberikan ke dalam ban tersebut. Dalam kehidupan sehari-hari, Anda sering kali melakukan tekanan. Tekanan dimiliki oleh semua benda, kecuali benda yang berada di ruang vakum.

Dalam dunia industri, tekanan merupakan hal yang penting dan sensitif. Sebagai contoh, air pada proses produksi uap akan mengalami perubahan lebih cepat pada tekanan yang lebih tinggi. Sebaliknya pada reaksi pembuatan cat, produk cat akan menghasilkan warna yang lebih sempurna jika berada pada tekanan yang rendah. Contoh di atas menunjukkan bahwa besaran tekanan yang menjadi objek pembahasan dalam ilmu instrumentasi berupa tekanan untuk zat dalam fase cair dan fase gas atau kombinasi cair dan gas.

Dalam ilmu fisika, tekanan (P) didefinisikan sebagai fungsi dari gaya (F) per satuan luas (A). Tekanan dapat diukur dengan alat ukur yang disebut manometer. Tekanan dapat terukur dalam beberapa satuan, seperti psi (pound per inci persegi), milimeter merkuri (mmHg), pascal (Pa, atau N/m²), atau bar. Macam-macam satuan tersebut dapat disusun konversi sebagai berikut.

Sumber: Erika Anggraini

Page 9: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Pengukuran Tekanan (Pressure Measurement) 3

B. Mengetahui Jenis-Jenis Tekanan

Peralatan pengukur tekanan udara luar disebut barometer, sedangkan untuk tekanan dalam ruang tertutup disebut manometer. Tekanan yang terukur dibagi menjadi empat jenis sebagai berikut.1. Absolute Pressure (Tekanan absolut)

Tekanan yang diukur relatif terhadap kondisi hampa (vakum) atau pada saat tekanan sama dengan nol disebut dengan tekanan absolut. Dengan kata lain, tekanan absolut merupakan tekanan aktual saat pengukuran suatu sistem. Tekanan absolut biasa dinyatakan dengan psia. Tekanan absolut dapat ditentukan dengan rumus berikut ini.

Contoh soal:Tekanan pengukuran suatu sistem 2,5 mPa dengan tekanan atmosfer sebesar 103 kPa. Tentukan tekanan absolut sistem tersebut dalam kPa!Penyelesaian:Diketahui :

2. Gauge Pressure (Tekanan Relatif)Tekanan yang diukur relatif terhadap tekanan atmosfer disebut tekanan ukur dan biasanya dinyatakan dalam pound/m2 (pounds per square inch gauge = psig). Tekanan gauge merupakan selisih antara tekanan absolut dengan tekanan atmosfer (1 atmosfer = 760 mmHg = 14,7 psia). Adapun tekanan atmosfer dirumuskan sebagai berikut.

Pgauge = Pabs – Patm

3. Vacuum Pressure (Tekanan Vakum)Jika tekanan berada di bawah tekanan atmosfer, kondisi tersebut dinyatakan sebagai tekanan vakum. Keadaan vakum sempurna berkaitan dengan tekanan absolut sama dengan nol.

Page 10: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Alat Industri Kimia4

4. Differential Pressure (Beda Tekanan)Differential Pressure merupakan tekanan yang diukur terhadap tekanan lain. Hubungan jenis-jenis tekanan tersebut dapat digambarkan seperti diagram di bawah ini.

Gambar 1.1 Diagram hubungan jenis-jenis tekanan terukur.

Sumber: Heriyanto, 2013

C. Mengenal Alat Pengukur Tekanan

Beberapa jenis alat pengukur tekanan yang sering digunakan dalam industri proses antara lain sebagai berikut.1. Manometer Kolom Cairan

Manometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan pada dua titik yang berlawanan. Jenis manometer tertua disebut manometer kolom cairan. Jenis-jenis manometer kolom cairan, meliputi manometer tabung U, manometer jenis bejana, dan manometer miring.a. Manometer tabung U

Manometer tabung U merupakan manometer paling sederhana yang berupa tabung berbentuk U dan berisi cairan. Cairan yang digunakan jenis air raksa atau air yang diberi warna. Pemilihan cairan pengisi manometer tergantung dari tekanan yang akan diukur. Jika digunakan untuk mengukur tekanan rendah, cairan yang digunakan memiliki berat jenis yang ringan, demikian sebaliknya. Pada umumnya, manometer jenis ini digunakan untuk mengukur tekanan ruang tertutup dan tekanan vakum. Rentang pengukuran manometer U berkisar antara 5—2.000 mmH2O. Prinsip kerja manometer tabung U, yakni sebelum digunakan manometer terlebih dahulu diisi dengan cairan. Selanjutnya kedua ujung tabung dihubungkan dengan tekanan atmosfer untuk memastikan posisi kaki-kaki tabung berdiri tegak. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan keseimbangan sehingga kedua tabung menunjukkan tinggi permukaan yang sama. Pada saat digunakan, salah satu ujung tabung dihubungkan ke tekanan yang akan diukur (PR) dan ujung lain dihubungkan dengan tekanan atmosfer (PL) sehingga terjadi perbedaan ketinggian cairan pada kedua tabung.

Page 11: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Pengukuran Tekanan (Pressure Measurement) 5

Gambar 1.2 Manometer tabung U.Sumber: Dunn, 2005

Besarnya tekanan pada manometer diukur menggunakan rumus berikut.

Keterangan: P = tekanan absolut (Pa)ρ = massa jenis (kg/m3)g = percepatan gravitasi (m/s2)h = perbedaan tinggi cairan (m)Contoh soal:Manometer merkuri dengan massa jenis 13.600 kg/m3 dihubungkan ke saluran udara untuk mengukur tekanan di dalamnya. Berdasarkan hasil pengukuran, diperoleh perbedaan ketinggian manometer sebesar 15 mm. Tentukan tekanan absolut pada saluran udara tersebut!Penyelesaian:Diketahui:ρ raksa = 13.600 kg/m3

h = 15 mm = 1,5 . 10-2 mg = 9,8 m/s2

Ditanya: P absolut = …?Jawab:P = ρ . g . h = 13.600. 9,8 . 1,5.10-2

= 1999,2 Pab. Manometer jenis bejana (well type manometer)

Bentuk umum manometer yang sering terlihat di laboratorium adalah jenis bejana. Manometer ini terdiri dari dua kolom dengan kolom pertama berupa tabung vertikal tunggal dan kolom kedua berupa bejana dengan luas penampang lebih besar. Karena bejana luas penampangnya jauh lebih besar, gerak cairan di dalamnya diabaikan sehingga yang terukur dan terlihat jelas berupa gerakan cairan di dalam tabung yang lebih kecil. Dengan demikian, manometer jenis bejana memberikan cara yang lebih mudah untuk membaca tekanan dibandingkan manometer tabung U. Hal ini dikarenakan manometer tabung U harus mengukur perbedaan ketinggian antara dua kolom cairan, sedangkan pada manometer jenis bejana ini hanya mengukur ketinggian satu kolom saja.

Page 12: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Alat Industri Kimia6

Gambar 1.3 Manometer jenis bejana.Sumber: Ditpsmk, 2013

c. Manometer miring (incline manometer)Manometer miring umumnya digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan gas yang kecil. Ketika perbedaan tekanan diberikan, perubahan ketinggian fluida akan mudah terbaca oleh skala pada garis miring tabung. Hal ini terjadi karena posisi tabung yang miring memberikan meniskus yang lebih besar dibandingkan dengan posisi vertikal. Dengan demikian, pembacaan skala pada tabung miring memiliki ketelitian yang lebih baik.

Gambar 1.4 Manometer miring.Sumber: Ditpsmk, 2013

Jika diatur secara vertikal dari zero line (datum), tinggi cairan = h, sedangkan panjang kolom yang miring = L. Dengan kemiringan sudut = θ, hubungan h dengan L dapat dinyatakan sebagai berikut.

h=L sin θ. Pada manometer miring yang diukur adalah L. Adapun rumus untuk mengukur tekanan dengan manometer miring ditunjukkan berikut ini.

Keterangan: P2 – P1 = perbedaan tekanan (Pa)ρ = massa jenis (kg/m3)g = percepatan gravitasi (m/s2)L = panjang kolom miring (m)θ = sudut kemiringan manometer Contoh soal: Sebuah manometer miring menggunakan zat cair dengan massa jenis 200 kg/m3, sudut kemiringan dari pipa 30°, dan percepatan gravitasi g = 9,8 m/s2. Pada pengukuran diperoleh panjang L = 10 cm. Berdasarkan data tersebut, tentukan tekanan yang terukur.

Page 13: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Pengukuran Tekanan (Pressure Measurement) 7

Penyelesaian:Diketahui: ρ = 200 kg/m3

θ = 30o

g = 9,8 m/s2

L = 10 cm = 0,1 mDitanya : P2 – P1 = ….?Jawab:P2–P1 = P2– P1 = 200 . 9,8 . 0,1 sin 30° = 98 Pa.

2. Alat Pengukur Tekanan dengan Elemen ElastisAlat pengukur tekanan tipe ini sangat populer dalam pengendalian proses industri. Hal ini dikarenakan konstruksinya yang sederhana dan mudah untuk digunakan. Akan tetapi, alat pengukur tipe ini tidak mampu digunakan untuk pengukuran pada tekanan yang sangat rendah. Pengukur tekanan tipe elastis, berkaitan dengan bahan elemen (sensor) yang digunakan. Jika tekanan mengenai sensor, elemen dalam alat pengukur mampu berubah dalam arti besarnya perubahan setara dengan besarnya tekanan. Secara umum, tipe elemen elastisitas tersebut, antara lain tabung bourdon, diafragma, dan bellows.a. Tabung bourdon

Tabung bourdon merupakan alat ukur tekanan yang paling sering digunakan di industri untuk mengukur tekanan statis nonlikuid. Bentuk dari tabung bourdon terdiri dari element (C-type, heliks, dan spiral) serta dihubungkan secara mekanika dengan jarum indikator.

Gambar 1.5 Tipe-tipe tabung bourdon.

Sumber: Kuphaldt, 2019

Bahan dari tabung bourdon harus sangat elastis dan tahan korosi, serta dapat menahan siklus perubahan tekanan tanpa menurunkan akurasinya. Beryllium, tembaga, phosphor, bronze, baja tuang, dan stainless steel umumnya digunakan untuk alat ini. Prinsip pengoperasiannya, tekanan yang masuk ke dalam tabung, dapat menyebabkan perbedaan tekanan di dalam dan di luar tabung bourdon. Perbedaan tekanan diikuti dengan perubahan bentuk penampangnya sehingga memberikan gerakan jarum penunjuk pada skala.

Page 14: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Alat Industri Kimia8

Gambar 1.6 Tabung bourdon.Sumber: Elsevier, B.V. 2018.

b. Diaphragm pressure gauge Diaphragm pressure gauge merupakan alat yang menggunakan deformasi elastis dari suatu diafragma (membran) untuk mengukur perbedaan tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan referensi. Diaphragm pressure gauge terdiri dari sebuah kapsul yang terbagi atas sebuah diafragma. Salah satu sisi diafragma terbuka pada tekanan eksternal target dan di sisi lain dihubungkan dengan tekanan yang diketahui. Tekanan diukur berdasarkan perubahan tekanan yang terjadi antara tekanan luar dengan tekanan referensi. Jangkauan pengukurannya dari tekanan vakum hingga 200 psig dengan akurasi (±½—±1¼) % full span.

Gambar 1.7 Diaphragm pressure gauge.Sumber: Tameson, 2019

c. Elemen capsule diafragma Elemen kapsul diafragma merupakan pengukur tekanan dari bahan loam elastis yang dikembangkan untuk mengukur udara dan gas kering pada tekanan rendah. Pengukur tekanan ini terdiri dari dua membran diafragma yang digabungkan (dilas) di sekitar lingkarannya. Salah satu diafragma dirancang memiliki lubang di bagian tengah sebagai media masuknya gas. Setiap kali udara/gas memasuki bagian tengah tersebut, dinding kapsul mengembang dan berkontraksi sebagai respons terhadap perubahan tekanan. Perubahan inilah yang kemudian menggerakkan penunjuk pengukur tekanan. Pengukur tekanan digunakan untuk pengukuran tekanan gas menggunakan sistem pneumatik tekanan rendah dan pompa vakum. Rentang pengukuran alat ini umumnya dari 0—600 mbar dengan tingkat ketelitian antara 0,1 dan 2,5.

Page 15: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Pengukuran Tekanan (Pressure Measurement) 9

Gambar 1.8 Elemen capsule.Sumber: Tameson, 2019

d. BellowBellow terbuat dari logam yang sama dengan logam yang dipasang untuk membuat diafragma. Daerah pengukuran bellow lebih besar dari diafragma. Untuk mendapatkan daerah pengukuran yang lebih besar, bellow dapat dilengkapi dangan pegas. Sebagian besar bellow digunakan untuk pengukuran tekanan vakum dan tekanan diferensial. Bellow beroperasi untuk tekanan vakum sampai tekanan 0—400 psig. Kebanyakan aplikasi dalam range inch H2O hingga 30 atau 40 psig dengan ketelitian sekitar ± ½ %.

Gambar 1.9 BellowsSumber: Integrated publishing, 2013

Tugas Individu1. Jika diketahui tekanan gauge sebesar 800 mmHg, konversikan besar tekanan tersebut

dalam beberapa satuan tekanan berikut:a. psia;b. atm; danc. kPa.

2. Sebuah manometer tabung U menggunakan gliserin sebagai cairan pengukur. Berapakah beda tekanan diferensial (differential pressure) yang terukur jika perbedaan ketinggian gliserin dalam tabung manometer sebesar 10 inci?

3. Pengukuran tekanan menggunakan manometer tabung U sebesar 270 tor. Berapakah tekanan yang terukur jika dikonversikan ke dalam pounds per square inchi absolut (psia)?

Page 16: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Alat Industri Kimia10

4. Perhatikan gambar berikut.

Apa jenis tekanan terukur yang ditunjukkan pada gambar tersebut? Jelaskan cara pengukurannya.

Rangkuman

Besaran atau parameter yang penting untuk dilakukan pengukuran dalam proses industri, di antaranya parameter tekanan (pressure), suhu (temperature), laju alir (flow), dan level (tinggi permukaan). Parameter tekanan yang menjadi objek pembahasan dalam ilmu instrumentasi adalah tekanan dalam fase cair dan fase gas atau kombinasi cair dan gas. Tekanan dapat terukur dalam beberapa satuan, seperti psi (pound per inci persegi), milimeter merkuri (mmHg), pascal (Pa atau N/m²) atau bar. Jenis-jenis tekanan yang dapat terukur, antara lain tekanan absolut, tekanan gauge, tekanan vakum, dan differential pressure (beda tekanan). Alat pengukur tekanan yang biasa digunakan di industri, di antaranya manometer kolom cairan, tabung bourdon, diaphragm pressure gauge, dan bellow.

Uji KompetensiA. Soal Pilihan GandaPilihlah jawaban yang paling tepat.1. Berikut ini yang bukan satuan dari tekanan adalah ….

a. atm d. N/m²b. psi (pound per inch persegi) e. barc. joule

2. Pengukuran tekanan suatu reaktor menunjukkan 73,48 psi. Jika tekanan udara luar adalah 1 atm (1 atm = 14,696 psi), tekanan absolut reaktor tersebut adalah ….a. 2 atm d. 5 atmb. 3 atm e. 6 atmc. 4 atm

3. Tekanan absolut dapat ditentukan dengan rumus ….a. tekanan gauge + tekanan vakumb. tekanan gauge + tekanan atmosferc. tekanan atmosfer + tekanan vakumd. tekanan atmosfer – tekanan vakum e. tekanan gauge – tekanan atmosfer

Page 17: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Pengukuran Tekanan (Pressure Measurement) 11

4. Berikut tabel tekanan udara di beberapa ketinggian.

Berdasarkan data di atas, dapat disimpulkan bahwa ….a. semakin tinggi tempat, tekanan yang diberikan semakin tinggib. semakin rendah tempat, tekanan yang diberikan semakin rendahc. semakin tinggi tempat, tekanan yang dihasilkan semakin rendahd. baik tinggi maupun rendah tempat, tekanan yang diberikan semakin tinggie. tekanan konstan pada ketinggian mana pun

5. Selisih antara tekanan yang masuk ke dalam suatu sistem dengan tekanan yang keluar dari sistem disebut ….a. differential pressureb. tekanan gaugec. tekanan absolutd. tekanan vakume. tekanan atmosfer

6. Tekanan hidrostatis yang dihasilkan oleh zat cair tergantung pada faktor berikut ini:(1) massa jenis zat cair,(2) luas penampang tempat zat cair, dan(3) kedalaman zat cair dari permukaan.Pernyataan yang benar adalah ….a. (1), (2), dan (3) d. (2) dan (3)b. (1) dan (2) e. (3)c. (1) dan (3)

7. Alat ukur tekanan yang paling sering digunakan di industri karena bentuknya yang sederhana adalah tipe C, tipe spiral, dan heliks. Alat dengan range ukur mencapai dari 0—100.000 psig disebut ….a. manometer b. tabung Uc. tabung bourdond. bellowse. diaphragm pressure gauge

8. Tabung bourdon, diaphragm, dan bellows merupakan alat pengukur tekanan yang bekerja berdasarkan prinsip ….a. perubahan tinggi kolom cairanb. perubahan tinggi tekananc. perubahan suhu bendad. perubahan bentuk elemen elastis pengukure. perubahan wujud benda

Page 18: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Alat Industri Kimia12

9. Tekanan yang terukur dan terbaca pada tabung bourdon sebesar 15 Psi. Nilai tekanan ini setara dengan ….a. 3 bar b. 2 bar c. 1 bard. 0,75 bare. 0,5 bar

10. Sebuah alat pengukur tekanan menunjukkan hasil pengukur sebesar 70 cmHg. Jika tekanan barometer adalah 76 cmHg, tekanan absolutnya adalah ….a. 6 cmHgb. 6 mmHgc. 60 mmHgd. 146 cmHge. 146 mmHg

11. Ketika melakukan pengukuran tekanan dengan menggunakan manometer kolom cairan, cara pembacaan skala manometer yang tepat adalah ….a. membaca meniskus bawah tepat lurus dengan indra penglihatb. membaca meniskus atas tepat lurus dengan indra penglihatc. membaca meniskus bawah dari bawahd. membaca meniskus atas dari bawahe. membaca meniskus bawah dari atas

12. Dalam manometer tabung U, salah satu ujung terbuka ke atmosfer, ujung lainnya menempel pada gas bertekanan dengan tekanan gauge sebesar 40 kPa. Ketinggian kolom fluida di sisi atmosfer 60 cm dan di sisi gas 30 cm. Berdasarkan massa jenis cairan pengisi manometer tersebut, cairan yang sesuai untuk mengisi manometer tersebut adalah ….a. air b. merkuri c. minyakd. olie. amonia cair

13. Perhatikan gambar berikut.

Alat pengukur tekanan pada gambar di atas disebut ….a. manometerb. tabung Uc. venturimeterd. flow metere. diaphragm pressure gauge

Page 19: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Pengukuran Tekanan (Pressure Measurement) 13

14. Jenis tekanan yang dapat diukur menggunakan bellow adalah .…a. tekanan absolutb. tekanan vakumc. tekanan gauged. tekanan hidrostatise. tekanan atmosfer

15. Perhatikan gambar berikut.

Prinsip pengukuran tekanan dari alat pada gambar di atas adalah ….a. perbedaan tekanan akibat perbedaan ketinggian cairanb. perubahan tekanan di sekitar alat pengukurc. perbedaan tekanan diikuti dengan perubahan bentuk penampangnyad. tekanan dari luar mendesak tekanan sekitar alat pengukure. perubahan temperatur dari alat yang diukur

B. Soal EsaiJawablah dengan tepat dan benar.1. Satuan besaran tekanan menurut Standar International (SI) adalah ….2. Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan disebut ….3. Tekanan di bawah tekanan atmosfer disebut ….4. Satuan tekanan Psi merupakan kepanjangan dari ….5. 1 atm setara dengan ... mmHg6. Psig digunakan untuk menyatakan jenis tekanan ....7. Hasil pengukuran tekanan sebuah tangki yang terhubung dengan tekanan gauge

adalah 500 kPa. Jika tekanan atmosfer di sekitar tangki sebesar 94 kPa, tekanan absolut dalam tangki sebesar … kPa

8. Alat pengukur tekanan dengan elemen elastis yang memiliki bentuk C, heliks, dan spiral disebut ….

9. Jenis manometer kolom cairan yang terdiri dari dua kolom dengan kolom pertama berupa tabung vertikal tunggal dan kolom kedua berupa bejana dengan luas penampang lebih besar disebut ….

10. Tekanan yang berupa hasil selisih antara tekanan absolut dengan tekanan atmosfer disebut ….

Page 20: ALAT INDUSTRI KIMIA · Hak cipta yang dilindungi Undang-Undang ada pada Penulis. Hak penerbitan ada pada PT Kuantum Buku Sejahtera. Penulis : Erika Anggraini Editor : Ely Yulianti

Alat Industri Kimia14

C. Soal Esai UraianJawablah dengan ringkas dan benar.1. Sebuah manometer menggunakan dua cairan sebagai pengisi manometer (merkuri

dan air). Cairan merkuri tidak larut dalam air (ρ merkuri = 13.600 kg/m3 dan ρ air = 1.000 kg/m3). Pada ujung air terhubung tekanan atmosfer (100 kPa) dan ujung merkuri terhubung pada tekanan gas. Posisi antarmuka antara cairan berada di titik paling bawah manometer. Lebar tabung manometer dan jari-jari kelengkungan diabaikan dan nilai h yang terukur sebesar 9,45 m, sedangkan tinggi kolom merkuri 75 cm. Tentukan besarnya tekanan pengukur gas tersebut (g = 9,8 m/s2)!

2. Jelaskan perbedaan antara manometer pipa U untuk tekanan absolut dengan manometer pipa U untuk mengukur perbedaan tekanan atau tekanan gauge!

3. Sebutkan peralatan proses yang biasa dilakukan untuk mengukur tekanan!4. Sebutkan nama alat pengukur tekanan di bawah ini beserta prinsip kerjanya!

5. Perhatikan gambar pengukuran tekanan dalam tangki berikut ini.

Dengan mengasumsikan pipa dan bejana terisi penuh cairan yang bergerak lambat. Jelaskan perbandingan hasil pengukuran tekanan dari kedua indikator pengukur.