15
BAB I PENDAHULUAN Ketika kita membahas Fluida, konsep Tekanan menjadi sangat penting. Ketika fluida berada dalam keadaan tenang, fluida memberikan gaya yang tegak lurus ke seluruh permukaan kontaknya. Misalnya kita tinjau air yang berada di dalam gelas, setiap bagian air tersebut memberikan gaya dengan arah tegak lurus terhadap dinding gelas. Jadi setiap bagian air memberikan gaya tegak lurus terhadap setiap satuan luas dari wadah yang ditempatinya, dalam hal ini gelas. Demikian juga air dalam bak mandi atau Air kolam renang. Ini merupakan salah satu sifat penting dari fluida statis yaitu fluida yang sedang diam. Gaya per satuan luas ini dikenal dengan istilah tekanan. Dalam ilmu fisika, Tekanan diartikan sebagai gaya per satuan luas, di mana arah gaya tegak lurus dengan luas permukaan. Secara matematis, tekanan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini : P= Dimana: P = tekanan (N/m 2 (Pa)) F = gaya (kg.m/s 2 , g.cm/s 2 , lb.ft/s 2 ) A = luas permukaan(m 2 , cm 2 , ft 2 ) Oleh karena itu, untuk mengukur tekanan pada yang terjadi pada suatu fluida, dibutuhkan suatu alat ukur. Page 1

Manometer

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Manometer

BAB I

PENDAHULUAN

Ketika kita membahas Fluida, konsep Tekanan menjadi sangat penting. Ketika

fluida berada dalam keadaan tenang, fluida memberikan gaya yang tegak lurus ke seluruh

permukaan kontaknya. Misalnya kita tinjau air yang berada di dalam gelas, setiap bagian

air tersebut memberikan gaya dengan arah tegak lurus terhadap dinding gelas. Jadi setiap

bagian air memberikan gaya tegak lurus terhadap setiap satuan luas dari wadah yang

ditempatinya, dalam hal ini gelas. Demikian juga air dalam bak mandi atau Air kolam

renang. Ini merupakan salah satu sifat penting dari fluida statis yaitu fluida yang sedang

diam. Gaya per satuan luas ini dikenal dengan istilah tekanan.

Dalam ilmu fisika, Tekanan diartikan sebagai gaya per satuan luas, di mana arah

gaya tegak lurus dengan luas permukaan. Secara matematis, tekanan dapat dinyatakan

dengan persamaan berikut ini :

P=

Dimana: P = tekanan (N/m2(Pa))

F = gaya (kg.m/s2, g.cm/s2, lb.ft/s2)

A = luas permukaan(m2, cm2, ft2)

Oleh karena itu, untuk mengukur tekanan pada yang terjadi pada suatu fluida,

dibutuhkan suatu alat ukur. Adapun alat ukur yang bisa digunakan yaitu manometer, alat

ukur Bourdon, barometer, dan lain-lain.

Pada pembahasan kali ini, alat ukur fluida yang akan dibahas adalah manometer.

Manometer adalah alat ukur tekanan dan manometer tertua adalah manometer kolom

cairan. Alat ukur ini sangat sederhana, pengamatan dapat dilakukan langsung dan cukup

teliti pada beberapa daerah pengukuran. Manometer kolom cairan biasanya digunakan

untuk pengukuran tekanan yang tidak terlalu tinggi (mendekati tekanan atmosfir).

Page 1

Page 2: Manometer

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Definisi Manometer

Manometer adalah suatu alat pengukur tekanan yang menggunakan kolom cairan

untuk mengukur perbedaan tekanan antara suatu titik tertentu dengan tekanan atmosfer

(tekanan terukur), atau perbedaan tekanan antara dua titik.

Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi untuk

mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Jenis manometer tertua

adalah manometer kolom cairan. Versi manometer sederhana kolom cairan adalah bentuk

pipa U yang diisi cairan setengahnya (biasanya berisi minyak, air atau air raksa) dimana

pengukuran dilakukan pada satu sisi pipa, sementara tekanan (yang mungkin terjadi

karena atmosfir) diterapkan pada tabung yang lainnya. Perbedaan ketinggian cairan

memperlihatkan tekanan yang diterapkan.

Ilustrasi Skema Manometer Kolom Cairan

Prinsip kerja manometer adalah sebagai berikut

Gambar a. Merupakan gambaran sederhana manometer tabung U yang diisi cairan

setengahnya, dengan kedua ujung tabung terbuka berisi cairan sama tinggi.

Gambar b. Bila tekanan positif diterapkan pada salah satu sisi kaki tabung, cairan ditekan

kebawah pada kaki tabung tersebut dan naik pada sisi tabung yang lainnya. Perbedaan

pada ketinggian, “h”, merupakan penjumlahan hasil pembacaan diatas dan dibawah

angka nol yang menunjukkan adanya tekanan.

Page 2

Page 3: Manometer

Gambar c. Bila keadaan vakum diterapkan pada satu sisi kaki tabung, cairan akan

meningkat pada sisi tersebut dan cairan akan turun pada sisi lainnya. Perbedaan

ketinggian “h” merupakan hasil penjumlahan pembacaan diatas dan dibawah nol yang

menunjukkan jumlah tekanan vakum.

Ada tiga tipe utama manometer: 1. Manometer satu sisi kolom yang mempunyai

tempat cairan besar dari tabung U dan mempunyai skala disisi kolom sempit. Kolom ini

dapat menjelaskan perpindahan cairan lebih jelas. Kolom cairan manometer dapat

digunakan untuk mengukur perbedaan yang kecil diantara tekanan tinggi. 2. Jenis

membran fleksibel: jenis ini menggunakan defleksi (tolakan) membran fleksibel yang

menutup volum dengan tekanan tertentu. Besarnya defleksi dari membran sesuai dengan

tekanan spesifik. 3. Jenis Pipa koil: Sepertiga bagian dari manometer ini menggunakan

pipa koil yang akanmengembang dengan kenaikan tekanan. Hal ini disebabkan

perputaran dari sisi lengan yang disambung ke pipa.

Penggunaan Manometer

Selama pelaksanaan audit energi, manometer digunakan untuk menentukan perbedaan

tekanan diantara dua titik disaluran pembuangan gas atau udara. Perbedaan tekanan

kemudian digunakan untuk menghitung kecepatan aliran di saluran dengan menggunakan

persamaan Bernoulli (perbedaan tekanan=V^2/2g). Manometer harus sesuai untuk aliran

cairan. Kecepatan aliran cairan diberikan oleh perbedaan tekanan = f LV2/2gD,

Dimana: f = faktor gesekan dari bahan pipa

L = jarak antara dua titik berlawanan dimana perbedaan tekanan diambil

D = diameter pipa

g = kontanta gravitasi.

Manometer yang paling sederhana adalah piezometer, kemudian manometer pipa

U, dan yang lebih rumit adalah manometer diferensial.

Page 3

Page 4: Manometer

JENIS-JENIS MANOMETER

1. PIEZOMETER

Alat ini mengukur tekanan dalam cairan bila tekanan itu lebih besar daripada nol

relatif. Sebuah tabung kaca dipasang secara vertikal sedemikian hingga tabung itu

berhubungan dengan ruangan di dalam bejana. Cairan naik di dalam tabung sampai

tercapainya keseimbangan. Maka tekanan ditunjukkan oleh jarak vertikal h dari meniskus

(permukaan cairan) sampai titik tempat tekanan harus di ukur, yang dinyatakan dalam

satuan panjang cairan di dalam bejana. Alat ini tidak dapat digunakan untuk mengukur

tekanan negatif, karena udara akan mengalir ke dalam bejana melalui tabung. oleh karena

itu dikembangkan manometer dengan menggunakan pipa U agar tekanan positif atau

negatif dapat terukur.

Gambar piezometer sederhana

PA = ρgh1

PB = ρgh2

Dimana : PA = tekanan pada A(N/m2)

PB = tekanan pada B(N/m2)

ρ = densitas fluida(kg/m3, g/cm3, lb/ft3)

g = gaya grafitasi(m/s2, cm/cm2)

h = ketinggian(m, cm, ft)

2. MANOMETER TABUNG “U” ( “U” TUBE MANOMETER)

Manometer ini tidak banyak bedanya dengan tabung piezometer, hanya saja manometer

ini berbentuk pipa U (U tube) dimana ujung yang satu melekat pada titik yang diukur

tekanannya sedang ujung yang lain berhubungan langsung dengan udara luar (atmosfer).

Page 4

Page 5: Manometer

Pipa U tersebut diisi dengan cairan yang berbeda dengan cairan yang mengalir di dalam

pipa yang akan diukur tekanannya. Misalnya berat jenis cairan di dalam pipa adalah γ 1

dan berat jenis cairan di dalam manometer adalah γ2 dimana γ2> γ1.

Gambar Manometer Tabung “U”

Perbedaan tinggi cairan di dalam manometer adalah h2. Untuk menghitung besarnya

tekanan di dalam pipa A ditarik garis horizontal z-z. Tekanan pada bidang z-z → dari dua

kali pipaU adalah sama besar, yaitu:

PA + h1γ1 = Patm + h2γ2

atau

PA = Patm + h2γ2 - h1γ1

Dimana:Patm = tekanan atmosfer

Pada Gambar (a) tampak bahwa tekanan di dalam pipa A lebih besardari pada tekanan

atmosfer dimana kondisi ini tekanan di dalam adalah positif. Sebaliknya pada Gambar( b)

tekanan di dalam pipa lebih kecil daripada tekanan atmosfer, dalam hal ini tekanan di

dalam pipa adalah negatif.

3. MANOMETER DIFERENSIAL

Alat ukur ini digunakan untuk mengukur tekanan antara dua tempat pada satu

pipa atau antara dua pipa. Manometer diferensial terdiri dari pipa U dimana kedua

ujungnya terletak pada tempat yang diukur, seperti pada gambar.

Page 5

Page 6: Manometer

Gambar Manometer Diferensial Pada Dua Pipa

Dengan mengikuti prosedur yang diuraikan untuk monometer sederhana persamaan

untuk perbedaan tekanan antara pipa A dan pipa B adalah:

PA + h1γ1 = h2γ2 + h3γ3 + PB

atau

PA - PB = h2γ2 + h3γ3 - h1γ1

Manometer diferensial tersebut juga dapat dipasang diatara dua penampang pada satu

aliran saluran tertutupseperti tampak padaGambar dibawah ini.

Gambar Manometer Diferensial Pada Satu Pipa

4. MANOMETER MIRINGManometer miring seringkali digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan gas

yang kecil. Manometer ini diatur agar menunjukkan nol, bila A dan B terbuka. Karena tabung yang miring memerlukan perpindahan meniskus yang lebih besar untuk perbedaan tekanan tertentu daripada tabung vertikal, maka tabung miring memungkinkan ketelitian pembacaan skala yang lebih baik.

Page 6

Page 7: Manometer

Gambar Manometer Miring

Untuk mengukur perbedaan tekanan dapat digunakan persamaan berikut ini.

Dimana : p1-p2 = beda tekanan (N/m2) ρ = density fluida (kg/m3, g/cm3) g = gaya grafitasi (m/s2) θ = sudut yang tebentuk oleh manometer miring

Page 7

Page 8: Manometer

BAB III

SOAL DAN PEMBAHASAN

1. Diketahui : Pada manometer seperti gambar: S1=S3=1;

S2=0,95; h1=h2=0,30m dan h3=1 m

Hitunglah perbedaan tekanan antara A dan B dalam cm air.

Gambar Manometer diferensial

Pembahasan :

PA - h1γ1 - h2γ2 + h3γ3 = PB

2.

Suatu manometer seperti pada gambar,

diketahui: S1=S3=0,83; S2=13,6; h1=16 cm; h2=8 cm dan h3=12 cm.

a) tentukan PA apabila PB=10 psi

b) tentukan PB dalam m air apabila PA=20psi dan tekanan barometer adalah

720mmHg.

Page 8

Page 9: Manometer

Pembahasan:

a)

=

= 808,88 cm air

Atau

PA=808cm air x

b). PA-PB=11,5psi -10psi=1,5 psi

apabila PA=20 psi→ PB=(20-1,5)psi=18,5 psi

atau PB =

karena Pabs - Pbar = Pterukur, maka:

PB = 13,013mH2O-720mmHg

3. Diketahui suatu manometer diferensial dipasang pada suatu pipa yang mengalirkan

minyak dengan spesific grafity S=0,85.

Dari gambar dapat dilihat h1=75cm dan h2=60cm.

a) tentukan perbedaan tekanan antara A dan B

b) tentukan tinggi pizeometrik antara titik-titik A dan B.

Page 9

Page 10: Manometer

Pembahasan:

a). PB-h1γ1+h2γ2+(3+h1-3,6) γ2 = PA

PA-PB =

+

PA-PB =-6248,775N/m2 + 4999,02 N/m2+1249,755 N/m2

PA-PB = 0 N/m2

b). Tinggi piezometrik antara titik-titik A dan B adalah:

Page 10

Page 11: Manometer

BAB IV

PENUTUP

Kesimpulan

1. Tekanan diartikan sebagai gaya per satuan luas, di mana arah gaya tegak lurus

dengan luas permukaan.

2. Tekanan mempengaruhi sifat dan aliran fluida.

3. Manometer adalah suatu alat pengukur tekanan yang menggunakan kolom cairan

untuk mengukur perbedaan tekanan antara suatu titik tertentu dengan tekanan

atmosfer (tekanan terukur), atau perbedaan tekanan antara dua titik.

4. Ada 4 jenis manometer yang biasa digunakan, yaitu :

- Piezometer - Manometer Differensial

- Manometer tabung U - Manometer Miring

5. Fluida atau cairan yang biasa digunakan pada manometer ialah air raksa, air,

minyak dll.

6. Pengukuran tekanan secara mekanik kebanyakan melakukan pengukuran tekanan

yang lebih besar dari 1 atm. Manometer ialah salah satu alat pengukuran tekanan

secara mekanik.

Saran

1. Pembaca dapat menambahkan tinjauan pustaka dari sumber lain untuk lebih

memahami konsep pengukuran tekanan, khususnya menggunakan Manometer.

2. Pembaca dapat menambahkan ilustrasi atau petunjuk gambar yang didapat dari

sumber lain untuk lebih memahami konsep pengukuran tekanan dengan

menggunakan Manometer.

3. Bila mengukur tekanan yang berada dibawah 1 atm atau dibawah tekanan

atmosfer disarankan untuk menggunakan alat pengukur tekanan secara listrik.

Page 11

Page 12: Manometer

DAFTAR PUSTAKA

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/instrumentasi-dan-

pengukuran/manometer/

http://id.wikipedia.org/wiki/Massa_jenis

http://www.gurumuda.com/tekanan-dalam-fluida/

Sistanto, Bambang Aris,dkk.Penuntun Praktikum Mekanika Fluida. Universitas

Padjadjaran: 2010

Streeter, Victor L. Mekanika Fluida Jilid 1.Jakarta:Erlangga.1996

Page 12