Percobaan kalibrasi

II.3. Teori Dasar

A.  Pengertian Kalibrasi

Pengertian / arti kalibrasi menurut wikipedia adalah proses verifikasi bahwa suatu akurasi alat ukur sesuai dengan rancangannya. Kalibrasi biasa dilakukan dengan membandingkan suatu standar yang tertelusur dengan standar nasional maupun internasional dan bahan-bahan acuan tersertifikasi.

Sedangkan pengertian / arti kalibrasi ISO/IEC Guide 17025 adalah serangkaian kegiatan yang membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrumen ukur atau sistem pengukuran, atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur, dengan nilai-nilai yang sudah diketahui yang berkaitan dari besaran yang diukur dalam kondisi tertentu. Dengan kata lain, kalibrasi adalah kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional nilai penunjukkan alat ukur dan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukur yang mampu telusur (traceable) ke standar nasional untuk satuan ukuran dan/atau internasional.

sumber :http://kalibrasi.org/pengertian-arti-kalibrasi/

B.   Cara menentukan interval kalibrasi

Menentukan interval kalibrasi sangat tergantung dari umur alat ukur, kinerjanyaUntuk penentuan interval kalibrasi, untuk electrical testing, sebagian besar biasanya dinyatakan secara periodik harus dilakukan kalibrasi, walaupun dalam beberapa kondisi penentuannya harus dengan memperhitungkan pula kondisi pemakaian, frekuensi pemakaian sampai ke persoalan bagaimana melakukan perawatannya.

Beberapa cara menentukan interval kalibrasi diantaranya :

1.      Kalibrasi harus dilakukan secara periodic

2.      Selang waktu kalibrasi dipengaruhi oleh jenis alat ukur, frekuensi pemakaian, dan pemeliharaan

3.      Bisa dinyatakan dalam beberapa cara :

4.      Dengan waktu kalender (1 tahun sekali, dst)

5.      Dengan waktu pemakaian (1.000 jam pakai, dst)

6.      Kombinasi cara pertama dan kedua, tgt mana yg lebih dulu tercapai

Sumber: http://jem-bppi.blogspot.com/2009/12/apa-itu-kalibrasi.html

C.  Elemen-elemen proses kalibrasi

Adapun elemen-elemen proses kalibrasi yaitu:

1.      Adanya obyek ukur (Unit Under Test)

2.      Adanya calibrator (standard)

3.      Adanya prosedur kalibrasi, yang mengacu ke standar kalibrasi internasional, nasional atau prosedur yg dikembangkan sendiri oleh laboratorium yg sudah teruji dengan terlebih dulu dilakukan verifikasi.

4.      Adanya teknisi yang telah memenuhi persyaratan mempunyai kemampuan teknis kalibrasi (sebaiknya bersertifikat).

5.      Lingkungan terkondisi, baik suhu maupun kelembabannya. Andaipun tidak bisa dikondisikan, misalnya terjadi saat kalibrasi dilakukan di lapangan terbuka, maka faktor lingkungan harus diakomodasi dalam proses pengukuran dan perhitungan ketidakpastian.

6.      Hasil kalibrasi itu sendiri, yaitu quality record berupa sertifikat kalibrasi. Di dalamnya tercatat measured value, correction value, dan akhirnya nilai uncertainty. Sertifikat ini tidak baku bentuknya, minimal harus dapat memberikan  informasi tentang seberapa teliti alat ukur milik customer  yang dikalibrasi. Artinya, kita bisa menambahkan banyak keterangan yang diperlukan, bahkan bisa saja ditambahkan foto, gambar, hasil analisa khusus, nilai TUR (Test Uncertainty Ratio), bahkan bisa saja melampirkan laporan kinerja calibrator yang digunakan dalam proses ini.

Sumber:http://ilmukalibrasi.blogspot.com/2008/12/dasar-dasar-kalibrasi_01.html

D.    Persyaratan kalibrasi

Persyaratan kalibrasi diantaranya yaitu :

1)      Standar acuan yang mampu telusur ke standar Nasional / Internasional

2)      Metoda kalibrasi yang diakui secara Nasional / Internasional

3)      Personil kalibrasi yang terlatih, yang dibuktikan dengan sertifikasi dari laboratorium yang terakreditasi

4)      Ruangan / tempat kalibrasi yang terkondisi, seperti suhu, kelembaban, tekanan udara, aliran udara, dan kedap getaran

5)      Alat yang dikalibrasi dalam keadaan berfungsi baik / tidak rusak

Sumber: http://smk3ae.wordpress.com/2009/01/05/sistem-kalibrasi/

E.     Cara kalibrasi alat ukur

1.      TERMOMETER AIR RAKSA

Gambar no.1 termometer air raksa

Sumber : http://shafiyyah.blog.uns.ac.id/2009/06/09/jenis-fungsi-dan-kalibrasi-beberapa-alat-ukur-di-laboratorium-konversi-energi-teknik-mesin-uns/

a.      Fungsi Termometer Air Raksa

Termometer adalah alat untuk mengukur suhu. Thermometer analog bisa juga disebut sebagai thermometer manual, karena cara pembacaannya masih manual. Penggunaan air raksa sebagai bahan utama thermometer karena koefisien muai air raksa terbilang konstan sehingga perubahan volume akibat kenaikan atau penurunan suhu hampir selalu sama. Namun ada juga beberapa termometer keluarga mengandung alkohol dengan tambahan pewarna merah. Termometer ini lebih aman dan mudah untuk dibaca.

Jenis khusus termometer air raksa, disebut termometer maksimun, bekerja dengan adanya katup pada leher tabung dekat bohlam. Saat suhu naik, air raksa didorong ke atas melalui katup oleh gaya pemuaian. Saat suhu turun air raksa tertahan pada katup dan tidak dapat kembali ke bohlam membuat air raksa tetap di dalam tabung. Pembaca kemudian dapat membaca temperatur maksimun selama waktu yang telah ditentukan. Untuk mengembalikan fungsinya, termometer harus diayunkan dengan keras. Termometer ini mirip desain termometer medis.

Air raksa akan membeku pada suhu -38.83 °C (-37.89 °F) dan hanya dapat digunakan pada suhu diatasnya. Air raksa, tidak seperti air, tidak mengembang saat membeku sehingga tidak memecahkan tabung kaca, membuatnya sulit diamati ketika membeku. Jika termometer mengandung nitrogen, gas mungkin mengalir turun ke dalam kolom dan terjebak disana ketika temperatur naik. Jika ini terjadi termometer tidak dapat digunakan hingga kembali ke kondisi awal. Untuk menghindarinya, termometer air raksa sebaiknya dimasukkan ke dalam tempat yang hangat saat temperatur di bawah -37 °C (-34.6 °F). Pada area di mana suhu maksimum tidak diharapkan naik di atas - 38.83 ° C (-37.89 °F) termometer yang memakai campuran air raksa dan thallium mungkin bisa dipakai. Termometer ini mempunyai titik beku of -61.1 °C (-78 °F).

b.      Pengukuran Termometer Air Raksa

Termometer air raksa umumnya menggunakan skala suhu Celsius dan Fahrenhait. Celsius memakai dua titik penting pada skalanya: suhu saat es mencair dan suhu penguapan air. Es mencair pada tanda kalibrasi yang sama pada thermometer yaitu pada uap air yang mendidih. Saat dikeluarkan termometer dari uap air, ketinggian air raksa turun perlahan. Ini berhubungan dengan kecepatan pendinginan (dan pemuaian kaca tabung). Jadi pegukuran suhu celsius menggunakan suhu pencairan dan bukan suhu pembekuan.

Titik didih Celcius yaitu 0 °C (212 °F) dan titik beku pada 100 °C (32 °F). Tetapi peneliti lain -Frenchman Jean Pierre Cristin– mengusulkan versi kebalikan skala celsius dengan titik beku pada 0 °C (32 °F) dan titik didih pada 100 °C (212 °F). Dia menamakannya Centrigade.

c.       Cara kerja Termometer Air Raksa

Alat ini terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca dengan kandungan air raksa di ujung bawah. Untuk tujuan pengukuran, pipa ini dibuat sedemikian rupa sehingga hampa udara. Jika temperatur meningkat, Merkuri akan mengembang naik ke arah atas pipa dan memberikan petunjuk tentang suhu di sekitar alat ukur sesuai dengan skala yang telah ditentukan. Adapun cara kerja secara umum adalah sbb ;

1)      Sebelum terjadi perubahan suhu, volume air raksa berada pada kondisi awal.

2)      Perubahan suhu lingkungan di sekitar termometer direspon air raksa dengan perubahan volume.

3)      Volume merkuri akan mengembang jika suhu meningkat dan akan menyusut jika suhu menurun.

4)      Skala pada termometer akan menunjukkan nilai suhu sesuai keadaan lingkungan.

d.      Kalibrasi Termometer Air Raksa

Kalibrasi merupakan proses verifikasi bahwa suatu akurasi alat ukur sesuai dengan rancangannya. Kalibrasi biasa dilakukan dengan membandingkan suatu standar yang terhubung dengan standar nasional maupun internasional dan bahan-bahan acuan tersertifikasi.

Proses kalibrasi thermometer antara lain :

1.      Letakkan silinder termometer di air yang sedang mencair dan tandai poin termometer disaat seluruh air tersebut berwujud cair seluruhnya. Poin ini adalah poin titik beku air.

2.      Dengan cara yang sama, tandai poin termometer disaat seluruh air tersebut mendidih seluruhnya saat dipanaskan.

3.      Bagi panjang dari dua poin diatas menjadi seratus bagian yang sama.

2.      HYGROMETER

a.      Prinsip Kerja Hygrometer

Hygrometer mempunyai prinsip kerja yaitu dengan menggunakan dua thermometer. Thermometer pertama dipergunakan untuk mengukur suhu udara biasa dan yang kedua untuk mengukur suhu udara jenuh/lembab (bagian bawah thermometer diliputi kain/kapas yang basah). Thermometer Bola Kering: tabung air raksa dibiarkan kering sehingga akan mengukur suhu udara sebenarnya.

Gambar no.2 hygrometer

Sumber : http://shafiyyah.blog.uns.ac.id/2009/06/09/jenis-fungsi-dan-kalibrasi-beberapa-alat-ukur-di-laboratorium-konversi-energi-teknik-mesin-uns/

Thermometer Bola Basah: tabung air raksa dibasahi agar suhu yang terukur adalah suhu saturasi/ titik jenuh, yaitu; suhu yang diperlukan agar uap air dapat berkondensasi.

Hal-hal yang sangat mempengaruhi ketelitian pengukuran kelembaban dengan mempergunakan Psychrometer ialah :

1.      Sifat peka, teliti dan cara membaca thermometer-thermometer

2.      Kecepatan udara melalui Thermometer bola basah

3.      Ukuran, bentuk, bahan dan cara membasahi kain

4.      Letak bola kering atau bola basah

5.      Suhu dan murninya air yang dipakai untuk membasahi kain

b.      Fungsi Hygrometer

Hygrometer digunakan untuk mengukur kelembaban udara relative (RH)

c.       Proses Pengukuran

Higrometer terdapat dua skala, yang satu menunjukkan kelembaban yang satu menunjukkan temperatur. Cara penggunaannya dengan meletakkan di tempat yang akan diukur kelembabannya, kemudian tunggu dan bacalah skalanya. skala kelembaban biasanya ditandai dengan huruf h dan kalau suhu dengan derajat celcius.

Ada bentuk higrometer lama yakni berbentuk bundar atau berupa termometer yang dipasang didinding. Cara membacanya juga sama, bisa dilihat pada raksanya di termometer satu yang untuk mengukur kelembaban dan satu lagi yang mengukur suhu. yang bundar ya dibaca skalanya.

Perlu diperhatikan pada saat pengukuran dengan hygrometer selama pembacaan haruslah diberi aliran udara yang berhembus kearah alat tersebut, ini dapat dilakukan dengan mengipasi alat tersebut dengan secarik kertas atau kipas. Sedangkan pada slink, alatnya harus diputar.

d.      Kalibrasi

Sebuah sistem kalibrasi higrometer telah dirancang dan dibuat dalam rangka peningkatan kemampuan kalibrasi higrometer untuk menghasilkan sebuah sistem kalibrasi yang dapat memberikan kemampuan ukur terbaik di bawah 2,5%. Sistem yang dibangun memanfaatkan prinsip kerja divided flow atau aliran terbagi. Pengujian dilakukan terhadap sistem tersebut pada rentang kelembaban relative yang biasa dipakai untuk melakukan kalibrasi, yaitu dari 10% hingga 95%. Pengukuran ketidakseragaman test chamber telah dilakukan pada rentang kelembaban tersebut dengan menggunakan dua buah sensor. Hasil akhir pengujian menunjukkan sistem yang dibangun mampu memberikan kemampuan ukur terbaik masing-masing adalah 0,62% pada RH 10% dan 0,51% pada RH 60% dan 95%.

Sumber:http://shafiyyah.blog.uns.ac.id/2009/06/09/jenis-fungsi-dan-kalibrasi-beberapa-alat-ukur-di-laboratorium-konversi-energi-teknik-mesin-uns/

F.     Jenis-jenis tekanan

Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) per satuan luas (A).

Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu cairan atau gas.

Satuan tekanan dapat dihubungkan dengan satuan volume (isi) dan suhu. Semakin tinggi tekanan di dalam suatu tempat dengan isi yang sama, maka suhu akan semakin tinggi. Hal ini dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di pegunungan lebih rendah dari pada di dataran rendah, karena di dataran rendah tekanan lebih tinggi.

Akan tetapi pernyataan ini tidak selamanya benar atau terkecuali untuk uap air, uap air jika tekanan ditingkatkan maka akan terjadi perubahan dari gas kembali menjadi cair. (dikutip dari wikipedia : kondensasi). Rumus dari tekanan dapat juga digunakan untuk menerangkan mengapa pisau yang diasah dan permukaannya menipis menjadi tajam. Semakin kecil luas permukaan, dengan gaya yang sama akan dapatkan tekanan yang lebih tinggi. Tekanan udara dapat diukur dengan menggunakan barometer.

Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Tekanan

Adapun jenis-jenis tekanan yaitu :

1.      Tekanan Uap Jenuh :

Tekanan uap jenuh adalah suatu tekanan yang ditimbulkan oleh uap jenuh dari kesetimbangan dinamis antara zat cair dengan uap jenuhnya. Dinamis berarti penguapan dan pengembunan terjadi terus - menerus, hanya saja laju penguapan sama dengan laju pengembunan.

Tekanan uap jenuh larutan dinyatakan dengan P dan tekanan uap jenuh pelarut murni dinyatakan dengan P^o. Karena tekanan uap larutan lebih kecil daripada tekanan uap pelarut murninya, maka terjadi penurunan tekanan uap. Selisih antara tekanan uap jenuh pelarut murni (P⁰) dengan tekanan uap jenuh larutan ( P ) disebut penurunan tekanan uap jenuh (ΔP).

Anda telah mengetahui bahwa air memiliki titik didih 100 ⁰C. Ketika mendidih, air berubah menjadi uap air. Akan tetapi, air dapat menguap pada suhu berapa saja, termasuk pada suhu di bawah 100 ⁰C. Sebagai contoh, pakaian basah menjadi  kering ketika dijemur karena air menguap. Meskipun demikian, pakaian basah tidak akan kering jika ditempatkan dalam ruangan tertutup karena ruangan itu akan menjadi jenuh dengan uap air. Pada keadaan jenuh, proses penguapan tetap berlangsung, tetapi pada saat yang sama terjadi pengembunan dengan laju yang sama. Dengan kata lain terdapat kesetimbangan dinamis antara zat cair dengan uap jenuhnya. Tekanan yang ditimbulkan oleh uap jenuh suatu zat disebut tekanan uap zat itu.

Besarnya tekanan uap tergantung pada jenis zat dan suhu. Zat yang memiliki gaya tarik menarik antarpartikel relatif besar berarti sukar menguap, mempunyai tekanan uap yang relatif rendah, contohnya garam, gula, glikol, dan gliserol. Sebaliknya yang memiliki gaya tarik menarik antarpartikel relatif lemah berarti mudah menguap, mempunyai tekanan uap yang relatif tinggi. Zat seperti  itu dikatakan mudah menguap atau atsiri (volatile), contohnya etanol dan eter. Tekanan uap suatu zat akan bertambah jika suhu dinaikan. Hubungan ini dapat dipahami sebagai berikut. Kenaikan suhu menyebabkan energi kinetik molekul-molekul cairan bertambah besar, sehingga lebih banyak molekul yang dapat meninggalkan permukaan cairan memasuki fase gas. Akibatnya, konsentrasi uap semakin besar dan dengan demikian tekanan uap semakin besar.

Sumber:http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2007/edi%20junaedi%20%28040572%29/index_files/materi.htm

2.      Tekanan Hidrostatic

Fluida yang berada dalam suatu wadah memiliki berat akibat pengarug grafmitasi bumi. Berat fluida menimbulkan tekanan pada setiap bidang permukaan yang bersinggungan dengannya. Pada dasarnya fluida selalu memberikan tekanan pada setiap bidang yang bersentuhan dengannya. Besarnya tekanan bergabtung pada besarnya gaya dan luas bidang tempat gaya bekerja.

Dalam hal ini tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang tiap satuan luas bidang tersebut.  Berdasarkan rumus tekanan hidrostatis, diketahui bahwa tekanan hidrostatis bergantung pada massa jenis zat cair, ketianggian atau ke dalaman zat cair, serta percepatan grafitasi bumi

3.      Tekanan udara

Atmosfer adalah lapisan yang melindungi bumi. Lapisan ini meluas hingga 1000 km ke atas bumi dan memiliki massa 4.5 x 10¹⁸ kg. Massa atmosfer yang menekan permukaan inilah yang disebut dengan tekanan atmosferik. Tekanan atmosferik di permukaan laut adalah 76 cmHg.

Sumber: http://iksan35.wordpress.com/fisika-xi2/fluida/fluida-zat-alir/

4.      Tekanan static

Prinsip dari tekanan statik untuk fluida yang tidak bergerak, yang mana tidak ada pompa dari pipa atau aliran dari sebuah cannel. Tekanan yang terjadi pada fluida yang tidak bergerak disebut tekanan statik.

5.      Tekanan dinamik

Jika fluida tersebut dalam keadaan bergerak, maka teakanan yang timbul pada setiap sekelilingnya akan bergantung pad pergerakannya. Sehingga, jika kita mengukur besarnya tekanan dari air yang mengalir pada pipa yang ditutup, kita mungkin mendapatkan besarnya tekanan tersebut, katakanlah 40 gaya persatuan luas. Jika pipa tersebut kita buka, tekanan pada aliran air tersebut akan memiliki nilai yang berbeda, katakanlah, 30 gaya per satuan luas. Jawaban ini, diberikan dimana pengukuran tekanan harus mencatat setiap keadaan yang diukur. Tekanan dapat bergantung kepada aliran fluida, pengompressan fluida, gaya luar, dan faktor lainnya.

6.       Tekanan gauge

Dalam beberapa kasus tekanan absolut tidak memiliki sejumlah daya tarik yang penting dalam pengertian tekanan. Gas atmosphere yang yang mengelilingi bumi ini memiliki tekanan, karena berat dari atmosphere tersebut, tekanan dipermukaan bumi kira-kira 14,7 psi, sebagaimana telah dicatat diatas. Jika sebuah wadah tertutup pada permukaan bumi diisi sebuah gas pada tekanan absolut 14,7 psi, kemudian keadaan tersebut diusahakan tidak ada tekanan efektif pada dinding-dinding dari container, sebab gas atmosphere berusaha melakukan tekanan yang sama dari luarnya. Pada kasus seperti ini, kondisi tersebut lebih tepat untuk penjabaran tekanan dalam keadaan relatif, sehingga dibandingkan dengan tekanan atmosphere. Ini dikenal dengan Tekanan Gauge,

7.      Tekanan head

Untuk beberapa fluida cair, tekanan head sering digunakan untuk menjabarkan tekanan dari cairan dalam tanki atau pipa. Ini ditunjukkan untuk tekanan statik yang dihasilkan oleh berat dari suatu cairan seperti yang telah dijabarkan diatas. Tekanan ini hanya bergantung pada tinggi dari suatu cairan dan kerapatan cairan (massa persatuan volume). Pada suatu persamaan, jika fluida cair diisikan ke dalam tanki, maka tekanan pada bagian bawah dari tanki tersebut, diberikan dengan persamaan: