LAPORAN PRAKTIKUMINSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN TEMPERATUR

OLEH

NAMA : AHMADI FACHRYNIM : 1224401024KELAS : 2C RP

JURUSAN TEKNIK KIMIAPROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA D-IIIPOLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE2014

LEMBAR TUGAS

Judul Praktikum:Instrumentasi dan Pengukuran TemperaturMata Kuliah:Instrumentasi dan Pengukuran Nama:Ahmadi FachryNIM:1224401024Kelas / Semester:2C RP / IVAnggota Kelompok:1. Taufik Ismail4. Taufik ismail 2.Mursina Hayati5. Hafizh Maulana3. Elly Safwati6. Cut Iza MirnaURAIAN TUGAS1. Kalibrasi thermometer dan termokopel dengan es mencair dan air mendidih masisng masisng 5 kali pengukuran. 2. Tentukan linieritas dari thermometer dan termokopel sampai air mendidh dengan selang waktu 2 menit 3. Tentukan responsibilitasthermometer dan termokopel dengan cairan yang temperaturnya 70C

Buketrata, 29 April 2014Ka LaboratoriumDosen Pembimbing

Ir. Syafruddin. MSiSelvie Diana ST.MTNIP : 19650819 199802 1 001004NIP :19820728 201012

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Praktikum:Instrumentasi dan Pengukuran TemperaturMata Kuliah:Instrumentasi danpengendalian prosesNama:Ahmadi FachryNIM:1224401049Kelas / Semester:2C RP / IVNama Dosen Pembimbing:Selvie Diana, ST., MTNIP:19820728 201012 2 004Ka Laboratorium:Ir. Syafruddin. MSiNIP:19650819 199802 1 001 Tanggal Pengesahan:

Buketrata, 29 April 2014Ka LaboratoriumDosen Pembimbing

Ir. Syafruddin. MSiSelvie Diana ST.MTNIP : 19650819 199802 1 001 NIP :19820728 201012 2 004

BAB I

PENDAHULUAN

0. Tujuan percobaan : Mengenal instrumentasi pengukuran temperatur Mampu menggunakan instrumentasi pengukuran Mampu mengkalibrasi alat ukur temperatur Membuktikan rumus konversi suhu Menentukan linieritas alat ukur suhu dan waktu Menentukan responsibility

0. Alat dan bahan : Seperangkat peralatan pengukuran temperatur Termometer Celcius Termokopel Celcius dan Fahrenheit Stopwatch Es batu / es mencair, P = 1 atm ( 0o C = 32o F = 273 k )Air mendidih( 1000C = 212 0F = 373 K )

0. Prosedur percobaan :1. Prosedur Kalibrasi1. Termometer Pada es mencair Masukkan es ke dalam termos Ambil termometer dan celupkan ke dalam es selama waktu yang telah ditentukan Baca skala termometer dan dicatat Ulangi langkah di atas beberapa kali Hitung suhu rata-rata yang diperoleh

Pada air mendidih Didihkan air dalam tangki sampai mencapai suhu didihnya dengan cara setting temp pemanas pada 1000C Ambil thermometer dan celupkan ke dalam air selama waktu yang telah ditentukan Baca skala termometer dan dicatat Ulangi langkah di atas beberpa kali Hitung suhu rata rata yang diperoleh1. Termokopel sama seperti prosedur kalibrasi pada thermometer

1. Prosedur Linieritas1. Termometer Panaskan air di dalam suatu wadah dengan laju panas konstan Ambil termometer, kemudian secara bersamaan celupkan termometer ke dalam air yang sedang dipanaskan dan hidupkan stopwatch Baca dan catat skala termometer tiap selang waktu yang ditentukan Buat grafik linieritas antara waktu dengan temperatur sesuai data yang diperoleh1. Termokopel sama seperti prosedur pada termometer

1. Prosedur Responsibility1. Termometer Siapkan cairan dengan temperatur konstan dalam suatu wadah, mis : 70 0C Ambil termometer, kemudian secara bersamaan celupkan termometer ke dalam cairan dan hidupkan stopwatch Matikan stopwatch ketika termometer menunjukkan skala 70 0C Lihat dan catat waktu yang tertera pada stopwatch Ulangi beberapa kali langkah 2 4 untuk memperoleh hasil yang lebih akurat Hitung waktu rata ratanya1. Termokopel sama seperti prosedur pada termometerBAB IITINJAUAN PUSTAKA

Temperatur atau suhu merupakan derajat aktivitas termal partikel dalam suatu material. Apabila dua benda yang berbeda suhunya dikontakkan, maka panas akan ditransfer dari benda yang panas ke benda yang lebih dingin, sehingga dapat dicapai keseimbangan termal yaitu pada saat temperatur kedua benda tersebut sama.Metode pengukuran temperatur :1. Secara mekanik menggunakan sensor yang merespon temperatur dengan perubahan sifat mekanis. Seperti diafragma dan elemen bourdon.1. Secara elektrik menggunakan sensor yang merespon temperatur dengan menghasilkan perubahan tahanan maupun tegangan listrik.NoMetodeRentang pengukuran

1Filled system -195 760OC

2Termokopel-200 1700OC

3Resistance

RTD-250 650OC

Termistor-195 450OC

4Pirometer -40 3000OC

1. TermometerTermometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu atau perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa latin yaitu thermo yang berarti panas dan meter yang berarti mengukur.0. Termometer Air RaksaAlat ini terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca dengan kandungan merkuri di bagian ujung bawah.Untuk tujuan pengukuran, pipa ini dibuat hampa udara. Jika temperatur naik maka merkuri akan memuai dan menunjukkan skala dan suhu tersebut.

Gambar 2.1. Termometer Air Raksa

0. Filled System TermometerPengukuran temperatur dengan filled system termasuk cara mekanik. Instrument pengukuran dengan sistem ini terdiri atas :1. Bulb:sebagai sensor.1. Pipa kapiler:sebagai elemen penghubung.1. Diafragma:sebagai elemen yang berubah dengan adanya perubahan temperatur.Lembaga Scientific Apparatus Manufactures Association ( SAMA ) membagi Filled System menjadi 4 kelas yaitu :1. Kelas I Liquid filled volume change ( tidak termasuk merkuri ).1. Full Compensation.1. Case Compensation.1. Kelas II Vapor filled pressure change.1. Dirancang untuk temperatur di atas suhu lingkungan.1. Dirancang untuk temperatur di bawah suhu lingkungan.1. Dirancang untuk suhu di atas dan di bawah suhu lingkungan.1. Dirancang untuk seluruh temperature.1. Kelas III Gas filled pressure change.1. Full Compensation.1. Case Compensation.1. Kelas IV Mercury filled volume change.1. Full Compensation.1. Case Compensation.Filled System Termometer mempunyai kelebihan dan kekurangan sebagai berikut : Kelebihan :1. Konstruksinya sederhana dan kuat.1. Harga relatif murah.1. Tidak menimbulkan bahaya listrik. Kekurangan :1. Respon relatif lambat.1. Daerah kerja temperatur di bawah 1500 0F.1. Kerusakan tabung sensor memerlukan penggantian seluruh sistem termal.1. Jarak transmisinya terbatas.

Gambar 2.2Filled System Termometer

1. Termokopel Termokopel merupakan instrument ukur temperatur yang bekerja secara elektrik. Termokopel berupa pasangan konduktor yang terdiri atas dua jenis logam paduan yang ujungnya disatukan dengan lilitan atau pengelasan maupun dengan cara ditekan pada tekanan tertentu. Titik persatuan antara material disebut titik hubung.

Sumber :http//simpikipedia.org Gambar 2.3a.Termokopel Gambar 2.3a. Termokopel

Teori kerja termokopelPada rangkaian terdapat efek seeback, yaitu terjadinya difusi elektron melintasi bidang batas antara dua material. Potensial listrik penerima elektron akan bertegangan negatif sehingga terjadi beda tekanan antara dua titik. Untuk keperluan industri, antisipasi perubahan temperatur pada titik umum referensi dengan menebalkan suatu rangkaian kompensasi elektronik sebab suatu metode kompensasi adalah dengan cara melewatkan arus dalam sensor temperatur yang dilewatkan pada titik hubung referensi. Variasi temperatur pada titik referensi akan menyebabkan variasi tegangan yang melintas sensor sehingga membangkitkan tegangan kompensasi yang diperlukan.

Tipe tipe termokopelISA ( Instrument Society of America ) membagi termokopel dalam 7 tipe brdasarkan material yang digunakan.Tabel Tujuh tipe termokopel menurut standar ISA

TipeMaterialRentang Temperatur (C )GGL (Volt)

BPlatina, 6% rodium (+) dan platina 3% rodium (-)0 s/d 18200 s/d 13.814

RPlatina (+) dan platina 30 % rodium (-)-50 s/d 1768-0.266 s/d 21.106

SPlatina (+) dan platina 10 % rodium (-)-50 s/d 1768-0.246 s/d 18668

JBesi (+) konstanta (-)-210 s/d 760-8.096 s/d 42922

KKhromel (+) dan alumen (-)-270 s/d 1372-6.4575

TTembaga (+) dan konstanta (-)-270 s/d 400-6.258 s/d 20869

EKhromel (+) dan konstanta-270 s/d 100-9.835 s/d 76.358

NNikel (+) chrom (-)-300 s/d 2000-7.73 s/d 64271

Sumber :http//industrialheating.comPenjelasan mengenai masing-masing tipe termokopel dan kelemahan di sajikan dalam bentuk table.Tabel kelemahan dan kelebihan tipe-tipe termokopel.

TIPEPENJELASAN

B KELEBIHAN Stabil dan kuat. Tidak memerlukan titik hubung referensi. Sesuai untuk pemakaian di lingkungan oksidator atau atmosfer inert hingga temperature 1700 C. Dalam waktu singkat dapat digunakan dalam kondisi vakum. KELEMAHAN Tegangan output rendah. Tidak sesuai dengan lingkungan atmosfer yang mengandung Reduktor (H,CO dan lain-lain). Tidak sesuai jika terdapat uap metal (timbal zink) atau nominal (arsen dan lain-lain). LAIN-LAIN Tidak pernah dilengkapi pipa pelindung metal atau termokopel.

R KELEBIHAN Sesuai untuk pemakaian di lingkungan oksidator dan atmosfer hingga temperature 1480 C. Tegangan output lebih besar. KELEMAHAN Kestabilan lebih rendah dibandingkan tipe B bila digunakan dalam kondisi vakum. Tidak sesuai dengan lingkungan atmosfer yang mengandung reduktor (H,CO, dan lain-lain). Tidak sesuai jika terdapat uap metal (timbale zink) atau non metal (arsen,fosfor dan belerang). Tdak tahan dalam lingkungan reaksi redoks kecuali diberi pelindung secukupunya. LAIN-LAIN Tidak pernah dilengkapi pipa pelindung metal atau termowell.

S KELEBIHAN Sesuai untuk pemakaian di lingkungan oksidator dan atmosfer hingga temperature 1480 C. Tegangan output lebih besar. KELEMAHAN Kestabilan lebih rendah dibandingkan tipe B bila digunakan dalam kondisi vakum. Tidak sesuai dengan lingkungan atmosfer yang mengandung reduktor (H,CO, dan lain-lain). Tidak sesuai jika terdapat uap metal (timbale zink) atau non metal (arsen,fosfor dan belerang). Tdak tahan dalam lingkungan reaksi redoks kecuali diberi pelindung secukupnya. LAIN-LAIN Merupakan tipe asli termokopel platina/rhodium yang digunakan sebaga standar internasional.

J KELEBIHAN Sesuai untuk pemakaian di lingkungan oksidator, atmosfer inert dan dalam vakum hingga hingga temperature 760 C. Murah. KELEMAHAN Tidak sesuai dengan lingkungan atmosfer yang mengandung uap belerang. LAIN-LAIN Di atas 540C besi mengalami oksidasi secara cepat. Konstanta dalam tipe ini merupakan nama generic.

K KELEBIHAN Sesuai untuk pemakaian di lingkungan oksidator, atmosfer inert dan dlam vakum hingga temperature 1260 C. Kemampuan mengukur tinggi sehingga tipe ini adalah tipe yang paling banyak dipakai untuk suhu tinggi. KELEMAHAN Tidak sesuai dengan lingkungan reduktor, uap belerang dalam vakum. LAIN-LAIN Khromel merupakan campuran 8.4% Ni, 14.2% Cr, 1.4% Si. Alumel merupakan campuran 95% Ni, 2% Mn, 2% Al, 1% Si.

T KELEBIHAN Sesuai untuk pemakaian terus menerus dalam lingkungan oksidator, atmosfer inert dan dlam vakum. KELEMAHAN Batas temperature rendah (370C).

E

KELEBIHAN Output GGL paling besar. Sesuai untuk pemakaian di lingkungan oksidator, atmosfer inert dan lembab. Tahan terhadap korosi. LAIN-LAIN Dianjurkan untuk pengukuran temperature pada rentang -200C hingga 980C.

N KELEBIHAN Stabil dan tahanan tinggi terhadap oksidasi. Dapat mengukur suhu di atas 2000C

1. RTD (Resistance Temperature Detector)RTD bekerja berdasarkan prinsip perubahan hambatan bila temperature berubah.Jika temperature.Jika temperature naik, nilai hambatan listrik juga naik. RTD terbuat dari metal konduktor (platinum) yang memiliki koefisien hambatan positif. RTD juga dikenal sebagai PT-100 atau PTC (Positive Temperature Coefficient).

Gambar 2.4.RTD (Resistance Temperature Detector)Beberapa bahan yang digunakan untuk RTD adalah : Platinum (harga tinggi, sangat linier, umum digunakan). Tungsten (sangat linier). Copper (untuk range temperature yang rendah). Nikel (temperature rendah, murah, nonlinier). Nike Alloy (Temperature rendah, murah).Adapun kelebihan-kelebihan RTD ialah : Nilai hambatan rendah (umumnya 100 - 1000 . Range yang tinggi (-200C-850C). Sensivitas yang tinggi (Dibandingkan termokopel). Akurasi tinggi (0,0006C 0,1C). Stabilitas dan repeatabilitas tinggi.Sistem pemasangan RTD ada 3 yaitu : 2 wire untuk pemasangan standar. 3 wire untuk akurasi lebih baik. 4 wire, 1 pasang kabel untuk supply arus dan 1 pasang kabel untuk pengukuran tegangan.Kelemahan dari RTD ialah : Respon time yang lambat. Sensitive terhadap getaran. Harus memperhatikan pemanasan sendiri (self heating), jika arus supply terlalu besar akan menimbulkan pemanasan

1. Termometer InframerahTermometer inframerah adalah suatu alat ukur temperature yang menggunakan optic (selama objek diamati, radiasi energy sinar inframerah di ukur dan di sajikan sebagai suhu).Termometer sinar ini dapat menentukan suhu dengan cepat dan akurat dengan objek dari kejauhan dan tanpa disentuh.Situasi ideal diamana objek bergerak sangat cepat, letaknya yang jauh, sangat panas, berada di lingkunganberbahaya atau adanya kebutuhan menghindari kontaminasi objek.

Gambar 2.5. Termometer Infra Merah

BAB IIIDATA PEBGAMATAN

3.1 Data Pengamatan

Table 3.1.1 Data kalibrasi

Es Mencair

NoTermometer ( C)Termokopel ( C)

10,10,3

20,10,8

30,10.4

40,10,2

50,10,2

rata-rata0,10,36

Air mendidih

NoTermometer ( C)Termokopel ( C)

110199,9

210097,5

39693,9

49492,3

59591,3

rata-rata97,295

Table 3.1.2 Penentuan Linieritas

NoWaktu (menit)Termometer ( C)Termokopel ( C)

1027,527,5

224545,7

346261,5

467473

588282

6109392,5

71210099,9

Table 3.1.3 perbandingan responsibility antara termokopel dan thermometer pada temperature 70 oC

Temperature( C)waktu yang diperlukan(detik)

Termometertermokopel

706043

BAB IVPEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

4.1 PembahasanPada praktikum ini di lakukan percobaan instrumentasi dan pengukuran temperatur, yang mana alat di gunakan yaitu thermometer dan termokopel. Prktikum ini bertujuan untuk mengkalibrasi instrument (alat ukur) temperatur yaitu thermometer dan termokopel, danjuga di lakukan penentuan linieritas dan responsibility alat ukur pada suhu air 70 C.Kalibrasi di lakukan untuk mengetahui standar keakuratan dari masing masing instrument. Linearitas di lakukan untuk mengukur suhu air panas dengan thermometer dan termokopel setiap selang waktu 2 menit sampai air mendidih atau mencapai suhu 100 C. sedangkan responsibility di lakukan untuk mengetahui manakah yang lebih cepat menanggapi atau merespon pada suhu 70 C. berikut grafik hasil percobaan berdasarkan data pengamata: Kalibrasi

Grafik 4.1 kalibrasi termometer Vs termokopelDari grafik di atas menunjukkan bahwa yang hampir akurat dari pengukuran suhu pada es yang mencair adalah termometer. Karena pada termokopel suhu yang terukur mempunyai range antara sutu dengan yang lainnya. Karena mungkin termokopel merupakan instrumentasi temperatur yang bekerja secara elektrik. Linearitas Grafik 4.2 linieritas termometer Vs waktuPada grafik di atas menunjukkan bahwa semakin lama waktu maka semakin tinggi pengukuran suhu pada termometer, merajuk pada pengertian linieritas yaitu perbandingan kenaikan suhu seiring bertambahnya waktu.

Grafik 4.3 linieritas termokopel Vs waktu

Pada grafik di atas juga menunjukkan sama seperti termometer, bahwa semakin tinggi waktu yang ditentukan maka semakin tinggi pula suhu termokopel. ResponsibilityBerdasarkan data pengamatan, termokopel lebih cepat merespon kenaikan suhu di bandingkan dengan termokopel. Hal ini di kerenakan termokopel yang bekerja secara elektrik yang dapat dengan cepat membaca kenaikan suhu.

4.2 kesimpulan 1. Metode pengukura temperatur Secara mekanik menggunakan sensor yang merespon temperatur dengan perubahan sifat mekanis Secara elektrik menggunakan sensor yang merespon temperatur dengan menghasilkan perubahan tahanan listrik maupun tegangan listrik2. Yang cepat merespon suhu dari lingkungan adalah termokopel3. Linieritas diperoleh dengan mendapatkan perbandingan suhu dengan waktu yang di ukur dengan kedua alat baik termometer maupun termokopel

DAFTAR PUSTAKA

Bimbingan Belajar Sarjana Teknik (BPST) Direktorat Pengolahan, 2007, Dasar Instrumentasi dan Proses Kontrol, Balongan