LAPORAN PRAKTIKUM

INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN

Kalibrasi Pengukuran Tinggi Cairan (Level)

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas praktek Mata kuliah Instrumentasi dan Pengukuran

Dosen Pembimbing : Harita N Chamidi, LRSC, MT

Disusun oleh :Kelompok 1

Afina Jamilatul Azhar 111411001Ajeng Megawati Iskandar 111411003Azka Marta Kintara 111411005Didin Sodikin 111411006

Tanggal Praktikum 12 April 2012Tanggal Pengumpulan Laporan 26 April 2012

KELAS 1A

D3 TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2011/2012

KALIBRASI PENGUKURAN TINGGI CAIRAN (LEVEL)

I. Latar Belakang

Kalibrasi adalah suatu proses mencocokan atau membandingkan antara system

pengukuran terhadap suatu standar atau menandai suatu display (penunjuk) saat transduser

berada pada lingkungan yang telah ditentukan.

Pembanding yang bisa dipakai adalah:

1. Standar Primer

2. Standar sekunder yang mempunyai tingkat akurasi lebih tinggi daripada system yang

akan di pakai

3. Sumber masukan yang telah diketahui dan termasuk pula pengukuran-pengukuran lain

yang dapat dianggap telah memiliki tingkat akurasi lebih tinggi dari pada system yang

akan di pakai.

Pada prakteknya, standar primer ini jarang sekali dipergunakan untuk kalibrasi, yang

lebih sering justru standar sekunder. Hal ini karena tingkat kesulitannya jika harus

membandingkan antara system pengukuran yang akan dipakai dengan standar primer.

Kurva kalibrasi suatu alat ukur tertentu dapat dibuat suatu tabel dimana pembacaan dari

alat ukur tersebut pada titik tertentu adalah sebanding dengan harga standarnya.

II. Tujuan

Menghitung persamaan kurva kalibrasi dengan regresi linier dari seluruh data

pembacaan naik dan turun.

Menghitung ketelitian (presisi) dan ketepatan (akurasi)

Menghitung nilai sesungguhnya jika pengukuran dilakukan dengan mendapatkan

pembacaan selain dari pembacaan saat kalibrasi, lengkap dengan nilai akurasinya

Menghitung nilai histeresis.

III. Dasar Teori

Sebelum peralatan ukur digunakan, kalibrasi perlu dilakukan sesuai dengan

kebutuhan. Ketelitian (presisi) adalah tingkat keterulangan pengukuran pada kondisi

dan rentang waktu tertentu. Dengan kata lain, ketelitian menunjukan seberapa

konsisten hasil pengukuran mempunyai pembacaan yang sama. Ketelitian dinyatakan

dengan nilai ”ketidaktelitian” pengukuran.

Ketelitian ± 0,1 oC. Artinya nilai ketelitian instrumen ukur adalah 0,1 oC di atas atau

di bawah nilai pengukuran.

Penentuan ketelitian dilakukan dengan mengulang beberapa kali pengukuran!

Dari beberapa kali pengukuran variable terikat atau nilai pengukuran

(y) dari satu nilai variable bebas atau nilai sebenarnya (x) diperoleh ketelitian sebagai

berikut.

Ketelitian = ± Syȳ

Dimana Sy = standar deviasi suatu rangkaian pengukuran skala naik atau turun

ȳ = rata-rata pembacaan

Ketepatan (akurasi) adalah tingkat kedekatan nilai terukur dengan nilai

standar. Dengan kata lain, akurasi menunjukan seberapa dekat hasil pengukuran

dengan nilai sebenarnya. Ketepatan dinyatakan dengan nilai ketidaktepatan atau

ketidakpastian pengukuran.

Ketepatan instrumen ukur = ± 0,1 oC artinya nilai ketidaktepatan instrumen ukur

adalah 0,1 di atas atau di bawah nilai sebenarnya.

Hysteresis adalah penyimpangan terbesar yang terjadi antara pengukuran naik dan

pengukuran turun.

IV. Alat dan bahan

1. CRL ‘electrical consol’

2. Udara tekan

3. Air yang sudah terisi di bak penempung

V. Prosedur Kerja

Pemastian keberadaan udara tekan, pemeriksaan alat dan pemastian

tidak ada kebocoran

Menyalakan CRL, menekan tombol ON/OFF. Pemastian tidak ada air

dalam tabung

Pemastian semua kran di bawah tabung tertutup

Pengisian tabung dengan air secara bertahap, pemutaran saklar ke posisi

manual.

Pencatatan angka pada display CRL, dan harga skala yang terbaca di

tabung setiap kenaikan 5%-100%.

Membuka kran di bawah tabung, pencatatan angka pada display CRL, dan harga skala setiap penurunan

5%-habis.

Pengulangan langkah 5 dan 6 sebanyak 5 kali.

VI. Data Pengamatan dan Pengolahan Data

1) Penentuan Presisi

A. Pengukuran Naik

Ketinggian Cairan

Display Sensor ( %)ȳ Sy Presisi Sensitivitas

(%) 1 2 3 4 50 6,1 5,9 6,0 6,0 6,0 6,00 0,0707 0,0118 -

5 11,0 10,7 10,4 10,6 10,5 10,64 0,2302 0,0216 2,128010 15,8 15,6 15,3 15,7 15,2 15,52 0,2588 0,0167 1,552015 20,9 20,7 20,7 20,8 21,7 20,96 0,4219 0,0201 1,397320 25,8 25,7 25,6 25,4 25,6 25,62 0,1483 0,0058 1,281025 30,7 31,1 30,7 30,1 30,6 30,64 0,3578 0,0117 1,225630 35,6 35,6 35,5 35,4 35,1 35,44 0,2074 0,0059 1,181335 40,6 40,4 40,7 40,5 40,1 40,46 0,2302 0,0057 1,156040 45,6 45,5 45,5 45,7 45,0 45,46 0,2702 0,0059 1,136545 50,6 50,5 50,6 50,7 53,3 51,14 1,2095 0,0237 1,136450 55,7 55,7 55,6 55,5 55,6 55,62 0,0837 0,0015 1,112455 60,7 60,6 60,6 60,4 60,3 60,52 0,1643 0,0027 1,100460 65,8 65,7 65,7 65,5 65,5 65,64 0,1342 0,0020 1,094065 70,7 70,7 70,4 70,5 70,3 70,52 0,1789 0,0025 1,084970 75,7 75,9 75,8 75,6 75,8 75,76 0,1140 0,0015 1,082375 80,8 81,1 81,1 80,8 80,6 81,02 0,4712 0,0058 1,080380 85,9 86,5 85,7 85,9 86,3 86,06 0,3286 0,0038 1,075885 91,0 91,2 90,9 91,2 90,7 91,00 0,2121 0,0023 1,070690 95,9 96,2 95,8 96,3 95,9 96,02 0,2168 0,0022 1,066995 100,9 101,

1100,8 101,2 100,

7 100,94 0,2074 0,0020 1,0625100 106,1 106,

0105,8 106,0 105,

9 105,96 0,1140 0,0010 1,0596

Presisi dari pengukuran naik = 0,0237

B. Pengukuran Turun

Ketinggian Cairan

Display Sensor ( %)ȳ Sy Presisi Sensitivitas

1 2 3 4 5100 106,1 106,

5106,0 106,0 105,9

105,96 0,1140 0,0011 1,059695 101,2 101,

3101,0 100,4 100,6

100,90 0,3873 0,0038 1,062190 95,9 96,3 96,0 96,0 96,0 96,04 0,1517 0,0016 1,067185 91,3 91,1 91,4 91,2 91,3 91,26 0,1140 0,0012 1,073680 86,1 85,9 86,4 85,6 86,2 85,84 0,3362 0,0039 1,073075 81,0 81,3 81,2 81,3 81,2 81,20 0,1225 0,0015 1,082770 75,9 76,3 76,2 75,6 76,1 76,02 0,2775 0,0036 1,086065 71,0 71,3 70,8 69,9 71,0 70,80 0,5339 0,0075 1,089260 65,9 66,2 65,8 66,3 65,4 65,92 0,3564 0,0054 1,098755 60,8 61.3 60,3 61,3 61,3 61,00 0,4472 0,0073 1,109150 55,7 55,8 56,3 56,3 56,0 56,02 0,2775 0,0050 1,120445 50,6 51,8 50,8 50,9 51,2 51,06 0,4669 0,0091 1,134740 45,6 45,8 46,1 46,3 45,6 45,88 0,3114 0,0068 1,147035 40,5 40,3 41,4 40,4 40,6 40,64 0,4393 0,0108 1,161130 35,6 35,7 35,8 35,6 35,2 35,58 0,2280 0,0064 1,186025 30,6 30,5 30,8 30,6 30,2 30,54 0,2191 0,0072 1,221620 25,7 26,1 26,1 25,6 25,8 25,86 0,2302 0,0089 1,293015 20,8 21,3 20,8 21,5 21,9 21,26 0,4722 0,0222 1,417310 15,8 15,8 15,8 15,7 16,2 15,86 0,1949 0,0123 1,58605 10,9 11,0 10,8 10,8 10,9 11,00 0,3391 0,0308 2,20000 5,9 6,0 6,0 6,0 6,0 5,98 0,0447 0,0075 -

Presisi dari pengukuran turun= 0,0308

Maka kepresisian dari alat tersebut adalah 0,0308

2) Pembuatan Grafik

GRAFIK PENGUKURAN NAIK DAN TURUN

0 20 40 60 80 100 1200

20

40

60

80

100

120

f(x) = 1.00438961038961 x + 5.63290043290043R² = 0.999971088525776f(x) = 1.00075324675325 x + 5.76709956709956R² = 0.999974138256423

Pengukuran Pertama

Ketinggian naik

Linear (Ketinggian naik)

Ketinggian turun

Linear (Ketinggian turun)

Display Sensor (%)

Ketin

ggia

n Ca

iran

(%)

0 20 40 60 80 100 1200

20

40

60

80

100

120

f(x) = 1.00218181818182 x + 5.97186147186146R² = 0.999874809658482f(x) = 1.00618181818182 x + 5.55281385281386R² = 0.999910013165973

Pengukuran Kedua

Ketinggian naik

Linear (Ketinggian naik)

Ketinggian turun

Linear (Ketinggian turun)

Ketin

ggia

n Ca

iran

(%)

0 20 40 60 80 100 1200

20

40

60

80

100

120

f(x) = 1.00054545454545 x + 5.90606060606061R² = 0.999915894215045f(x) = 1.00267532467532 x + 5.54242424242425R² = 0.999966915192777

Pengukuran Ketiga

Ketinggian naik

Linear (Ketinggian naik)

Ketinggian turun

Linear (Ketinggian turun)

Display Sensor (%)

Ketin

ggia

n Ca

iran

(%)

0 20 40 60 80 100 1200

20

40

60

80

100

120

f(x) = 0.999766233766234 x + 5.88311688311689R² = 0.999830505059143f(x) = 1.00509090909091 x + 5.45021645021645R² = 0.999927467025857

Pengukuran Keempat

Ketinggian naik

Linear (Ketinggian naik)

Ketinggian turun

Linear (Ketinggian turun)

Display Sensor (%)

Ketin

ggia

n Ca

iran

(%)

0 20 40 60 80 100 1200

20

40

60

80

100

120

f(x) = 1.00062337662338 x + 5.90216450216451R² = 0.999831968423541f(x) = 1.0012987012987 x + 5.68268398268397R² = 0.999475927832144

Pengukuran Kelima

Ketinggian naik

Linear (Ketinggian naik)

Ketinggian turun

Linear (Ketinggian turun)

Display Sensor (%)

Ketin

ggia

n Ca

iran

(%)

3) Penentuan Akurasi

Pengukuran akurasi pada tinggi cairan 10% saat pengukuran pertama:

Persamaan linier dari grafik pengukuran naik kelima

y = 1,0013x + 5,6872

y = 1,0013 (10) + 5,6872

y = 10,013 + 5,6872

y = 15,7002

Niai hasil Pengukuran sebenarnya :

x=( y−n)

m

x=(15,7002−5,6872)

1,0013

X = 10

Nilai ketidakpastian sebenarnya :

Δx= Δym

Δy= sy√ N

t

x=(22.7−18.0)

0.976Δy=

√t

Δx = 4.815574

Nilai pengukuran sebenarnya :

10.0819±4.815

4) Penentuan Hysteresis

Pengukuran Naik Pengukuran Turun Hysteresis

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 56,1 5,9 6,0 6,0 6,0 5,9 6,0 6,0 6,0 6,0 0,2 0,1 0,0 0,0 0,011,0 10,7 10,4 10,6 10,5 10,9 11,6 10,8 10,8 10,9 0,1 0,9 0,4 0,2 -0,415,8 15,6 15,3 15,7 15,2 15,8 15,8 15,8 15,7 16,2 0,0 0,2 0,5 0,0 -1,020,9 20,7 20,7 20,8 21,7 20,8 21,3 20,8 21,5 21,9 0,1 0,6 0,1 0,7 -0,225,8 25,7 25,6 25,4 25,6 25,7 26,1 26,1 25,6 25,8 0,1 0,4 0,5 0,2 -0,230,7 31,1 30,7 30,1 30,6 30,6 30,5 30,8 30,6 30,2 0,1 0,6 0,1 0,5 0,435,6 35,6 35,5 35,4 35,1 35,6 35,7 35,8 35,6 35,2 0,0 0,1 0,3 0,2 -0,140,6 40,4 40,7 40,5 40,1 40,5 40,3 41,4 40,4 40,6 0,1 0,1 0,7 0,1 -0,5

45,6 45,5 45,5 45,7 45,0 45,6 45,8 46,1 46,3 45,6 0,0 0,3 0,6 0,6 -0,650,6 50,5 50,6 50,7 53,3 50,6 51,8 50,8 50,9 51,2 0,0 1,3 0,2 0,2 2,155,7 55,7 55,6 55,5 55,6 55,7 55,8 56,3 56,3 56,0 0,0 0,1 0,7 0,8 -0,460,7 60,6 60,6 60,4 60,3 60,8 61,3 60,3 61,3 61,3 0,1 0,7 0,3 0,9 -1,065,8 65,7 65,7 65,5 65,5 65,9 66,2 65,8 66,3 65,4 0,1 0,5 0,1 0,8 0,170,7 70,7 70,4 70,5 70,3 71,0 71,3 70,8 69,9 71,0 0,3 0,6 0,4 0,6 -0,775,7 75,9 75,8 75,6 75,8 75,9 76,3 76,2 75,6 76,1 0,2 0,4 0,4 0,0 -0,380,8 81,8 81,1 80,8 80,6 81,0 81,3 81,2 81,3 81,2 0,2 0,5 0,1 -0,5 -0,685,9 86,5 85,7 85,9 86,3 86,1 85,9 85,4 85,6 86,2 0,2 0,6 0,3 0,3 0,191,0 91,2 90,9 91,2 90,7 91,3 91,1 91,4 91,2 91,3 0,3 0,1 0,5 0,0 -0,695,9 96,2 95,8 96,3 95,9 95,9 96,3 96,0 96,0 96,0 0,0 -0,1 0,2 0,3 -0,1100,9 101,1 100,8 101,2 100,7 101,2 101,3 101 100,4 100,6 0,3 0,2 0,2 0,8 0,1106,1 106,0 105,8 106,0 105,9 106,1 106,0 105,8 106,0 105,9 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Hysteresis = 1,3

VII. Pembahasan

Praktikum Kalibrasi Pengukuran Tinggi Cairan (level) yang kami lakukan bertujuan untuk mengetahui ketepatan dan ketelitian dari instrumen pengukur ketinggian atau level. Level merupakan variabel penting dalam kontrol proses di industri, misalnya digunakan pada kondensor, reactor tangki, boiler, separator.

Pengambilan data dilakukan secara 5 kali berulang, dengan dua pengukuran berbeda, yaitu pengukuran turun dan pengukuran naik. Pengambilan data sebanyak 5 kali dimaksudkan untuk mendapatkan nilai presisi dari alat. Dari masing-masing pengukuran didapatkan nilai yang tidak jauh berbeda. Presisi adalah nilai untuk menghitung seberapa konsisten sistem tersebut menampilkan nilai yang sama, untuk pengukuran yang sama pula pada rentang waktu tertentu. Sedangkan dengan dua klasifikasi pengukuran naik dan turun, akan menampilkan nilai akurasi dari alat tersebut. Nilai akurasi adalah kemampuan suatu alat ukur untuk mengukur suatu variable hingga “seberapa dekat” alat tersebut mendekati angka sebenarnya.

Dari data praktikum yang kami peroleh, dibuat grafik antara display sensor (y) terhadap ketinggian cairan (x) pada setiap pengukuran naik dan turun. Dari grafik ini dapat diketahui tingkat kelinieran garis hubungan antara tegangan dan tekanan.. Tingkat kelinieran biasanya digunakan untuk mencari tahu hubungan antara output dan input. Input yang berupa ketinggian level dirubah menjadi besaran listrik oleh tranduser. Apabila nilai ketinggian level yang besar, maka nilai ketinggian level yang dapat dibaca pada display juga menunjukkan angka yang tinggi. Dengan demikian nilai ketinggian level yang diberikan pada alat berbanding lurus dengan nilai ketinggian level pada pembacaan display.

Hysteresis adalah nilai selisih maksimum antara pengukuran naik dan pengukuran turun. Semakin kecil nilai hysteresis maka semakin teliti data yang diperoleh. Hysteresis terjadi karena adanya sensitivitas alat dan ketahanan alat tersebut. Hysteresis muncul akibat kondisi pengukur pada tabung air yang kurang baik sehingga menyulitkan pembacaan tinggi cairan yang dibutuhkan. Selain itu, hysteresis juga timbul akibat kesalahan sudut pandang (kesalahan parallax) dari praktikan, ketika sedang mengamati tinggi cairan pada tabung pengukur. Regreris liner yang dihasilkan dari setiap grafik ialah 0,9999 dan 1, namun lebih banyak regresi linier yang bernilai 0,9999. Regresi liner yang dihasilkan menunjukan bahwa grafik yang dihasilkan dari data pengukuran mendekati linier dan data yang dihasilkan semakin akurat, dengan persamaan y = 1,0013x + 5,6872.

Dari pengolahan data, maka hasil yang kami peroleh yaitu untuk pengukuran naik diperoleh nilai kepresisian sebesar 0,0237 dengan sensitivitas 1,1364 dan untuk pengukuran turun, diperoleh nilai kepresisian sebesar 0,0308 dengan sensitivitasnya sebesar 2,2 maka secara keseluruhan nilai kepresisian dari alat tersebut adalah 0,0308. Nilai hysteresis paling besar yang dihasilkan dari kalibrasi CRL adalah 1,3. Nilai tersebut didapat dari pengukuran pertama dengan kondisi satu pada tinggi cairan 45%.

VIII. Kesimpulan

Kesimpulan dari praktikum kalibrasi pengukuran tinggi cairan ini adalah kita

dapat mengetahui nilai kepresisian, akurasi, sensitivitas dan hysteresis dari data-

data yang diperoleh dengan menggunakan rumus-rumus yang sudah ditentukan.

Dari grafik diketahui bahwa tingkat kelinieran garis hubungan antara tegangan

dan tekanan menunjukkan angka mendekati satu. Hal ini menunjukkan bahwa

Alat CRL tersebut mempunyai tingkat keakurasian yang tinggi.

Nilai ketinggian level yang diberikan pada alat berbanding lurus dengan nilai

ketinggian level pada pembacaan display. Dilihat dari grafik, kalibrasi pengukuran

tinggi cairan (level) yaitu y = 1,0013x + 5,6872 dengan nilai regresi linier-nya

yaitu 0,9999. Akurasi yang dihasilkan dari pengkuran tersebut adalah 4,815 dari

pengukuran kondisi satu (naik) pada tinggi cairan yaitu 10 %. Dari data yang

sudah dihitung diperoleh nilai kepresisian alat tersebut sebesar 0,0308 dan nilai

hysteresis dari data yang diperoleh tersebut sebesar 1,3.

IX. Daftar Pustaka

Armfield. 1987. Engineering Teaching and Research Equipment, Electrical Console PCT-10. London.

Armfield. 1987. Engineering Teaching and Research Equipment, Pressure Control Accesory PCT-14. London.

Chamidy, Harita N. 2006. Instrumentasi dan Pengukuran. Bandung: Politeknik Negeri Bandung.

Heriyanto, dan Harita NC. 2001. Instrumentasi dan pengukuran. Bandung: Jurusan

Teknik Kimia, Politeknik Negeri Bandung