Tekanan merupakan perbandingan antara satuan gaya dan luas. Dalam hal ini, tekanan digambarkan dalam bentuk tegak lurus antara gaya dan luas. Simbol satuan Tekanan adalah p atau pressure satuannya pascal atau . Dalam ilmu meteorology, para ahli memilih hectopascal (hPa) untuk tekanan udara atmosfer, yang setara dengan satuan yang lebih tua milibar (mbar). Untuk tekanan dalam kolom cairan, Tekanan yang diberikan oleh sebuah kolom cair dari ketinggian h dan kerapatan ρ diberikan oleh persamaan tekanan hidrostatik p = ρgh. Fluida kepadatan dan gravitasi lokal dapat bervariasi dari satu membaca yang lain tergantung pada faktor-faktor lokal, sehingga ketinggian kolom fluida tekanan tidak mendefinisikan dengan tepat.
Dalam pengukuran, kita dapat menggunakan beberapa alat ukur yang sesuai untuk kategori tekanan yang kita ukur. Diantaranya adalah manometer untuk mengukur tekanan air, dan tabung bourdon untuk mengukur tekanan udara.
Tabel Satuan Tekanan
A. Prinsip-Prinsip Tekanan
Tekanan secara sederhana didefenisikan sebagai gaya (F) per satuan luas (A), dimana sebuah fluida berada disekelilingnya. Jika fluida tersebut berupa gas, maka tekanan merupakan gaya (F) persatuan luas (A), yang mana gas tersebut menekan pada dinding-dinding container yang berisi gas tersebut. Jika fluida tersebut berupa cairan, maka tekanan merupakan gaya (F) per satuan luas (A), yang mana cairan tersebut menekan kesegala arah pada container yang berisi cairan tersebut. Pada kenyataannya, tekanan gas pada dinding-dinding container yang menempatinya akan sama besar. Pada fluida cair, tekanan akan bervariasi, pada dasar wadah akan memiliki tekanan terbesar, dan tekanan akan sama dengan nol pada permukaan atasnya.
1. Tekanan Static
Prinsip dari tekanan statik ini baru saja dijelaskan pada pragraph diatas, dimana prinsip ini 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.
2. 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.
3. Tekanan Hidrostatic
Tekanan ini merupakan tekanan yang terjadi di bawah air. Hal ini disebabkan adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut.
Hubungan ini dapat kita jabarkan dengan :
P = ρgh
dimana ρ adalah masa jenis cairan, g (10 m/s2) adalah gravitasi, dan h adalah kedalaman cairan.
4. Tekanan Atmosfer
Tekanan udara atau atmosfer merupakan tekanan yang terjadi pada tiap titik manapun di atmosfer bumi. Tekanan atmosfer ini sama halnya dengan tekanan hidrostatik yang mana terjadi akibat berat udara di atas titik pengukuran. Pada daerah yang bertekanan rendah, massa yang ada lebih sedikit daripada daerah yang bertekanan tinggi. Atmosfer adalah lapisan yang melindungi bumi. Massa atmosfir yang menekan permukaan inilah yang disebut dengan tekanan atmosferik. Tekanan atmosferik di permukaan laut adalah 76 cmHg.
Tabel Tekanan Atmosfer
Berikut adalah rumus pendekatan untuk tekanan atmosfer:
B. Alat Ukur Tekanan
1. Manometer
Suatu alat yang dapat digunakan untuk mengukur tekanan fluida pada ketinggian tertentu adalah manometer. Manometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan yang ada pada dua titik yang berlawanan. Untuk Manometer versi sederhana, kita dapat menggukanan kolom sederhana yang berbentuk pipa U yang berisi cairan dengan ketingian setengah dari pipa U tersebut.
Tekanan
|
Vacum
|
Gambar 2.1 Prinsip Kerja Manometer
Prinsip kerja manometer adalah sebagai berikut
Gambar a. Manometer tabung U yang diisi cairan setengahnya, dengan kedua ujung tabung terbuka berisi cairan sama tinggi.
Gambar b. Saat kita memberi tekanan positif 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.
Gambar c. Saat kita membarikan kaeadaan Vacum pada salah satu ujung 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.
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.
2. Bourdon Tube
Tabung Bourdon adalah perangkat pengukuran tekanan nonliquid . Hal ini banyak digunakan dalam aplikasi yang murah pengukuran tekanan statis diperlukan. Tabung Bourdon yang biasa berisi tabung melengkung yang terbuka tekanan eksternal input pada salah satu ujungnya dan digabungkan secara mekanis ke jarum menunjukkan di ujung sana, seperti yang ditunjukkan skema di bawah ini.
Bourdon Tube ini terbuat dari Pipa pendek lengkung yang mana salah satu ujungnya tertutup. Saat bourdon tube diberikan tekanan, maka ia akan “menegang”. Perubahan yang dihasilkannya akan sebanding dengan besarnya tekanan yang diberikan. Hal ini dapat dilihat dari indikator dial yang tertera pada alat Bourdon Tube.
Gambar 2.2 Bourdon Tube
Gambar 2.3 Prinsip Kerja Bourdon Tube
Prinsip Kerja Bourdon Tube :
Perubahan tekanan yang dideteksi oleh tabung Bourdon akan menyebabkan tabungnya bergerak. Kemudian gerakan tabung tersebut ditransmisikan untuk menggerakkan jarum meter. Biasanya skala meter tekanan ini dikalibrasi dalam beberapa ukuran antara lain : PSI, kPa, Bar ad Kg/cm2. Tekanan gauge merupakan ukuran relatif. Misalnya meter gauge menunjukkan skala : 0 PSI. Ini bukan berarti di dalam bejana yang diukurnya vakum atau tidak ada gas. Secara absolut di dalam bejana yang diukurnya masih ada gas tetapi tekanannya sama dengan tekanan atmosfir atau 1 Bar. Tekanan tersebut disebut sebagai tekanan absolut. Dari fenomena tersebut maka dapat ditentukan hubungan antara tekanan gauge dan tekanan absolut, yaitu :
Tekanan (absolut) = Tekanan (atmosfir) + Tekanan (gauge)
3. Bellow Gage
Beberapa proses, seperti peleburan besi metalurgi dan pengelasan, memerlukan begitu banyak panas yang mereka hanya dapat dikembangkan setelah penemuan bellow. Bellow digunakan untuk memberikan udara tambahan untuk bahan bakar, meningkatkan laju pembakaran dan oleh karena itu keluaran panas.
Sebuah alat pengukur bellow berisi elemen elastis yang merupakan unit yang berbelit-belit mengembang dan kontrak axially dengan perubahan tekanan. Tekanan yang akan diukur dapat diterapkan pada bagian luar atau bagian dalam bellow. Namun, dalam praktiknya, sebagian besar bellow memiliki alat pengukur tekanan diterapkan pada bagian luar bellow (Gambar2.4 a). Seperti tabung Bourdon-elemen, elemen-elemen elastis di bellow alat pengukur yang terbuat dari kuningan, fosfor perunggu, stainless steel, berilium-tembaga, atau logam lainnya yang cocok untuk tujuan dimaksud gauge. Kebanyakan bellow pengukur adalah pegas, yaitu menentang pegas bellow, sehingga mencegah perluasan penuh bellow. Membatasi perluasan bellow dengan cara ini bellow melindungi dan memperpanjang kehidupannya. Dalam bellow pegas elemen, defleksi adalah hasil dari gaya yang bekerja pada bellow dan gaya lawan pegas. Meskipun beberapa instrumen bellow dapat dirancang untuk mengukur tekanan sampai 800 psig, aplikasi utama mereka di atas kapal adalah dalam pengukuran tekanan rendah atau perbedaan tekanan kecil
(a)
(b)
Gambar 2.4 Bellows gauge
C. FAKTOR PERMASALAHAN PENGUKURAN TEKANAN
Suhu temperatur Lingkungan pengukuran
a. Terjadinya pemuaian zat padat atau gas sehingga saat kita melakukan beberapa pengukuran, akan didapat perbedaan hasil pengukuran karena zat pada atau gas yang kita ukur tekanannya mengalami pemuaian.
b. Karakteristik sensor suhu dengan persentase error nya.
Tinggi Permukaan Laut
Posisi pengukuran yang berbeda tekanan dengan atmosfir yang berbeda-beda sesuai dengan keadaan permukaan air laut dengan dataran tinggi.
Kalibrasi
Hal ini dimaksudkan karena kita telah melakukan bebarapa pengukuran, namun tidak melaksanakan kalibrasi untuk mengatur agar alat ukur kembali lebih akurat dalam pengukuran.
DAFTAR PUSTAKA
