Tugas Manometer (1806200961)

Oleh : Fariz Fatkhur R

Dalam pengembangan sistem FCC berbasis simulasi online, maka langkah awal yang kami lakukan menganalisis karakteristik fluida pada masing-masing komponen. Saya menganalisis karakterisitik aliran di dalam riser. Sistem riser terdiri dari inlet, 2 titik pengukuran, dan outlet. Pengukuran menggunakan manometer analog. Khusus hasil pengukuran P2 yang menggunakan manometer analog divalidasi dengan manometer U yang berisikan air. Hal ini dilakukan untuk mengetahui akurasi manometer analog. Eksperimen ini memerlukan pengetahuan dasar mekanika fluida diantaranya 1) mengetahui prinsip kerja manometer analog dan manometer tipe U 2) mengerti cara membaca hasil tekanan yang terukur 3) memahami satuan dari tekanan yang ada pada alat ukur manometer.

Jawablah pertanyaan ini berdasarkan informasi dari video

1. Jelaskan mekanisme kerja manometer analog

2. Jelaskan mekanisme kerja manometer tipe U (fluida air)

3. Tuliskan hasil pengukuran P1, P2, dan P2 (ketika menggunakan manometer tipe U)

4. Faktor apa yang mempengaruhi tinggi rendahnya tekanan

5. Tuliskan satuan yang ada pada manometer tersebut dan konversi ke dalam satuan SI

6. Buatlah skala tekanan pada manometer tersebut

Jawaban Untuk jawaban No.1&2, Menurut ChatGPT dari pertanyaan "How an analog manometer works?", "An analog manometer is a device used to measure fluid pressure in a system. It typically consists of a U-shaped tube that is partially filled with a liquid, such as water or mercury. The tube is sealed at both ends and has a scale marked on it to measure the height of the liquid in the tube.

To use an analog manometer, one end of the tube is connected to the system being measured, while the other end is left open to the atmosphere or connected to a reference pressure. As pressure is applied to the system being measured, it causes the liquid in the tube to move, with the liquid rising on one side and falling on the other.

The height difference between the two sides of the tube is proportional to the pressure difference between the system being measured and the reference pressure. This height difference can be read from the scale on the tube and used to determine the pressure of the system being measured.

Analog manometers work based on the principle of hydrostatics, which states that the pressure exerted by a fluid at a given point is proportional to the height of the fluid above that point. This principle is used to measure pressure by comparing the height of the liquid in the tube to a known reference pressure."

Dari yang saya pahami dari Bu Chandra dan ChatGPT yakni, manometer, dengan menggunakan prinsip hidrostatik, dapat mengukur perbedaan tekanan dari 2 sisi tabung yang berbentuk U, dan untuk mengukur perbedaan tekanan, didapat dari perbedaan ketinggian dari 2 sisi tabung.

3. Dari pengamatan video yang sudah diberikan yakni, Untuk P1 dari 10 milibar, turun hingga 8.5 milibar dan P2 dari 1.5 milibar, turun hingga 1,2 milibar

4. Hal-hal yang mempengaruhi tekanan pada video yang diberikan yakni,

-> Volume: Karena jumlah molekul yang sama dalam fluida dipaksa ke dalam ruang yang lebih kecil, kemungkinan tabrakan dengan permukaan meningkat, menciptakan tekanan. Dalam hal ini yakni antara udara dengan air.

-> Massa: Massa sebuah fluida di atas suatu tempat beserta gravitasinya dapat berdampak pada tekanannya. Didalam video tersebut, massa fluida (air) berpengaruh pada tekanan dalam ukuran densitasnya (1000 kg/m3)

-> Laju aliran: Meningkatkan laju aliran dapat meningkatkan tekanan karena memaksa volume cairan atau gas yang sama melalui area yang lebih kecil, terutama dalam sistem tertutup. Di kelas, dijelaskan oleh Bu Chandra, dengan laju aliran udara yang terukur, sekitar 15 m/s, dapat meningkatkan perbedaan tekanan di dalam tabung manometer.

Namun ada hal-hal lain yang dapat terjadi namun tidak terjadi atau diabaikan didalam video tersebut yakni;

-> Ketinggian: Tekanan atmosfer menurun saat kondisi lingkungan berada di ketinggian menyebabkan densitas udara lebih rendah. Disebut oleh Bu Chandra bahwa didalam percobaan tersebut ketinggian dianggap sama dengan ketinggian diatas permukaan laut.

-> Suhu: Akibat dari molekul dalam fluida yang bergerak lebih cepat dan lebih sering menghantam satu sama lain yang menyebabkan suhu naik, ini dapat meningkatkan tekanan. Disebutkan oleh Bu Chandra bahwa temperatur alat ukur dan lingkungan merupakan temperatur ruangan.

-> Proses kimia: Reaksi kimia dapat memodifikasi jumlah molekul dalam suatu atau antara fluida dengan menghasilkan atau mengonsumsi dari fluida tersebu, dimana ini dapat mengubah tekanan.

5. Satuan di manometer dikonversikan ke Pascal (SI)

P1 = 8.5 mBar = 850 Pa = 0.85 kPa ; P2 = 1.2 mBar = 120 Pa = 0.12 kPa

6. Skala Tekanan

-> 0 - 25 mBar

-> 0 - 250 mmH2O

Contoh Soal Manometer dan diskusi dengan ChatGPT

FA: In a U-tube manometer filled with mercury, one end is exposed to the atmosphere and the other end is connected to a pressurized gas. The gauge pressure of the gas is found to be 40 kPa. Now, we change the manometric fluid to water. What's the height difference between the two fluid?

CGPT :

To solve this problem, we can use the equation for pressure difference in a U-tube manometer:

ΔP = ρgh

where ΔP is the pressure difference between the two ends of the manometer, ρ is the density of the manometric fluid, g is the acceleration due to gravity, and h is the height difference between the two fluid levels.

Since the gauge pressure of the gas is 40 kPa, the pressure difference between the two ends of the manometer is 40 kPa. We can convert this to Pascals (Pa) by multiplying by 1000:

ΔP = 40,000 Pa

If we change the manometric fluid from mercury to water, the density changes from 13,600 kg/m³ to 1000 kg/m³. Substituting these values into the equation, we get:

ΔP = ρgh 40,000 = (1000 kg/m³)(9.81 m/s²)h

Solving for h, we get:

h = 4.07 meters

Therefore, the height difference between the two fluid levels in the U-tube manometer is 4.07 meters when the manometric fluid is changed from mercury to water.