Berbicara mengenai kalibrasi tentunya tidak dapat dilepaskan dari sistem pengukuran dan akan berkaitan lagi dengan beberapa istilah antara lain instrumentasi, metrologi, dll. Apa saja pegertian dari istilah-istilah tersebut dan bagaimana keterkaitannya akan kita bahas dalam artikel ini.
Pengertian Instrumentasi
Instrumentasi adalah suatu piranti atau alat yang dipakai untuk pengukuran dan pengendalian dalam suatu sistem yang lebih besar dan lebih komplek misalnya :
- Sistem pembakaran
- Sistem pengairan
- Sistem pembangkit
- dll.
Pengertian lain dari instrumentasi adalah ilmu yang mempelajari dan mengaplikasikan pengukuran dan pengendalian variabel proses untuk mencapai tujuan sesuai dengan kebutuhan dalam cakupan dan bidangnya. Variabel proses yang dimaksud tersebut antara lain aplikasi level, tekanan, temperatur, flow rate, humidity, ph, dll
Fungsi / Tujuan Istrumentasi
1. Measurement dan Recording (mengukur & merekam data hasil pengukuran)
Misalnya untuk mengukur tekanan, temperatur, laju aliran. Dengan kegiatan pengukuran tersebut kita bisa tahu bahkan hasil dari pengukuran nanti bisa direkam atau di record untuk dijadikan data untuk diolah untuk keperluan selanjutanya.
2. Controller (Pengendalian)
Contoh : Temperatur dan tekanan dalam ruangan produksi industri farmasi dikendalikan supaya tidak berdampak buruk pada produk yang di produksi. Ketika temperature dan kelembaban udara tersebut sudah out of specs (diluar spesifikasi) maka harus dilakukan tindakan perbaikan dan pencegahan, misalnya pengecekan pada bagian Air handling Unit (AHU) nya, dll.
3. Analisis
Dengan hasil data yang kita dapatkan dari kegiatan pengukuran, tentunya kita bisa melakukan analisa kecenderungannya data tersebut seperti apa dan apa yang dapat kita simpulkan dari rangkaian data hasil pengukuran tersebut.
4. Safety system (Alat pengaman)
Misalnya di dalam unit tangki minyak, tekanannya tidak boleh melebihi yang ditentukan, temperature juga tidak boleh melebihi dari spesifikasi yang ditentukan, dll. Karena jika diluar batas yang ditentukan maka bisa timbul kebocoran / ledakan.
Pengertian Metrologi
Metrologi adalah ilmu pengukuran / disiplin ilmu yang mempelajari tentang cara pengukuran, kalibrasi, dan akurasi di bidang industri, ilmu pengetahuan, dan teknologi.
Metrologi Dibagi Menjadi Tiga :
Metrologi Ilmiah
Metrologi yang berhubungan dengan pengaturan ataupun pengembangan standar-standar pengukuran serta pemeliharaannya.
Metrologi Industri
Dimana fungsi dari metrologi industri ini adalah untuk memastikan bahwa sistem pengukuran atau alat ukur yang ada di industri berfungsi sesuai dengan kebutuhan. Metrologi ini menjadi ranahnya laboratorium kalibrasi. Jika kita berada di perusahaan yang menerapkan sistem manajemen baik itu ISO 9001 maupun SNI 17025 maka kegiatan kalibrasi ini sifatnya adalah wajib.
Metrologi Legal
Metrologi legal adalah metrologi yang berhubungan dengan pengukuran yang berdampak pada transaksi ekonomi, kesehatan, dan keselamatan. Contoh metrologi legal adalah TERA Timbangan, volume POM bensin, tensimeter, argo taksi, dll. Metrologi legal ini masuk ke dalam ranahnya badan metrologi supaya alat ukur yang digunakan untuk aplikasi ekonomi, kesehatan, dan keselamatan ini terjaga atau sesuai dengan standar dan tidak menimbulkan kerugian bagi konsumen.
Dari uraian diatas, beberapa referensi mendefinisikan pengertian metrologi adalah Science of measurement atau ilmu tentang pengukuran, karena dia berhubungan dengan pengukuran baik aplikasinya di dunia industri maupun untuk yang aplikasi yang berhubungan dengan legal.
Secara umum jika berbicara instrumentasi dan metrologi akan berhubungan dengan instrumen-instrumen yang berhubungan dengan alat ukur.
Dasar Sistem Pengukuran
Ketika belajar mengenai dasar sistem pengukuran, maka tidak dapat dilepaskan dari :
- Tujuan dan manfaat dari sistem pengukuran itu sendiri.
- Jenis-jenis alat ukur
- Metode pengukuran dan cara mengukurnya
- Karakteristik statis dan dinamis dari sistem pengukuran
Contoh Aplikasi Sederhana dari Pengukuran
- Timbangan analitik untuk menimbang sampel bahan baku
- Penggaris untuk mengukur dimensi panjang, lebar, tinggi
- Tensimeter untuk mengukur tekanan darah
- Dll
Tanpa ada alat ukur tersebut, kita tidak bisa menilai besaran yang kita ukur, misalnya :
- Berat sampel bahan baku yang kita timbang berapa gram ya?
- Dimensi balok (panjang x lebar x tinggi) yang kita ukur berapa cm ya?
- Tekanan darah pasian berapa ya?
- dll
Dasar sistem pengukuran merupakan tindakan membandingkan harga besaran fisika atau variabel yang diukur (belum diketahui) dengan besaran fisika atau variabel standar lain yang harganya sudah diketahui.
Contoh : Pada kasus diatas dimana kita mengukur panjang balok. Nah, pada awalnya panjang balok tersebut kita belum tahu nilainya (variable yang belum diketahui). Kemudian kita ukur dengan menggunakan alat ukur penggaris / meteran yang sudah ada nilainya (variabel yang diketahui) sehingga kita bisa mengetahui panjang dari meja tersebut.
Definisi Pengukuran
Berikut ini ada beberapa definisi atau pengertian pengukuran :
1. Pengukuran adalah sebuah estimasi dari variabel besaran fisis atau proses (thermal, kimia, kelistrikan, mekanika, radiasi, atau biologi) dengan sebuah alat ukur. Disebut estimasi karena tidak ada pengukuran yang sempurna. Karena alat ukur itu pasti mempunyai nilai ± / ketelitian / tingkat akurasinya berbeda-beda.
Misalnya : ketelitian antara penggaris dan meteran bisa jadi berbeda sehingga pengukuran yang kita sampaikan atau hasil dari pengukuran tersebut hanyalah merupakan estimasi atau perkiraan saja. karena salah satu faktornya dipengaruhi oleh tingkat akurasi / presisi / tingkat ketelitian dari alat ukurnya. Terlebih lagi jika alat ukur yang digunakan tersebut sudah lama tidak dikalibrasi sehingga diragukan tingkat akurasinya.
Contohnya dari hasil pengukuran balok dengan menggunakan penggaris tersebut adalah 30 cm, maka nilai ini hanyalah estimasi / perkiraan saja. Namanya estimasi pasti terdapat rentang ± nya. ± ini biasa yang kita kenal dengan istilah ketidakpastian pengukuran yang di dalam sertifikat kalibrasi biasa disimbolkan dengan U95
Cara menuliskan hasil pengukuran yang benar adalah Hasil pengukuran ± ketidakpastian pengukuran.
2. Pengukuran merupakan serangkaian kegiatan yang bertujuan untuk menentukan nilai suatu besaran dalam bentuk angka ataupun kuantitatif.
Contoh temperatur sebuah heater mesin filling produksi adalah 100, 150°, 200 derajat Celsius.
Tujuan dari sistem pengukuran adalah untuk mendapatkan informasi penting terkait besaran-besaran fisika yang diukur yang berhubungan dengan kelangsungan proses, sistem, fenomena alam dan sebagainya. Contohnya : Berapa nilai dari suhu udara, kelembaban udara, kecepatan angin, laju aliran, dan tekanan atmosfer. Nilai-nilai tersebut semuanya merupakan informasi penting yang diperoleh dari hasil pengukuran.
Sehingga bisa dikatakan konsep dasar sistem pengukuran adalah untuk memperoleh hasil nilai numerik / angka yang merepresentasikan kuantitas dari variabel atau besaran yang diukur. Setiap hasil pengukuran pasti ada nilainya dan nilai tersebut pasti mempunyai satuan. Misalnya pengukuran suhunya satuannya derajat celsius, Kelvin, dll.
Contoh-contoh variabel fisik yang sering sekali ditemui :
- Panjang
- Kecepatan
- Percepatan
- Waktu
- Masa
- Gaya
- Frekuensi
- Temperatur
- Tekanan
Semua besaran-besaran diatas pasti dia mempunyai alat ukur, misalnya meteran untuk mengukur panjang, anemometer untuk mengukur kecepatan angin, stopwatch untuk mengukur waktu, dll.
Contoh Aplikasi Sistem Pengukuran Disekitar Kita
- Temperatur ruangan, lemari es, oven
- Aliran air dalam pipa PDAM sehingga kita bisa menghitung biaya volume air yang kita gunakan setiap bulan.
- Meteran Lisrik
- Speedometer sebagai pengukur laju kecepatan mobil / motor
- Indikator temperature mesin mobil
- Temperature reaktor, mesin produksi
- Aliran fluida
- Tekanan tangki, pipa, boiler
- Ketinggian cairan dalam tangki
- Frekuensi / RPM mesin mixer industri pangan
- Getaran pada mesin
- dll
Kenapa Diperlukan Sistem Pengukuran
Di dalam industri sistem pengukuran digunakan untuk :
Measurement, Indication, Monitoring, Recording
Dari aktifitas tersebut diatas, misalnya : indikasi pengukuran apakah masih dalam batas yang ditoleransi sehingga berlanjut ke arah safety misalnya jika sistem mempunyai temperature yang lebih tinggi dari yang ditentukan maka akan memberikan alarm / indikator yang menyala.
Contoh lain dari pengukuran :
- Pengukuran arus dan tegangan listrik dengan menggunakan multimeter
- Pengukuran perangkat proses seperti aliran BBM dan gas pada pipa dan tekanan pada reaktor tersebut.
- Pengukuran level cairan di dalam tangki
- Pengukuran keadaan lingkungan seperti pH, jumlah partikel di udara, kandungan gas, dll
Dari aktivitas monitoring tersebut kita bisa melihat dan menganalisis performa mesin / sistem yang kita jalankan.
Automation & kontrol
Tanpa adanya instrumen pengukuran kita tidak akan bisa mengendalikan suatu sistem atau dengan kata lain jika instrumen pengukurannya tidak akurat maka sistem kontrolnya juga tidak akurat.
Sebagai contoh : Suatu mesin water purified dimana terjadi proses looping pada sirkulasi air, dan proses pengukuran parameter TOC, conductivity, dan pH nya dilakukan secara inline dimana unit alat terinstal langsung di mesin purified water. Nah kita bisa bayangkan jika instrumen pengkuran TOC, conductivity, dan pH meter tersebut tidak akurat. Maka hasil purified waternyapun bisa jadi tidak sesuai dengan yang telah ditetapkan.
Jika instrumen pengukurnya tersebut sudah akurat, maka pengontrolan dari sistem tersebut bisa dilakukan dan dibuat automatisasi dengan benar. Prinsipnya adalah untuk mengendalikan keadaan sistem atau proses. Di dalam segitiga hierarki sistem otomasi di industri, level paling bawah itu adalah instrumen yang digunakan untuk pengukuran. Tanpa instrumen / tanpa adanya aktivitas pengukuran maka system / control tidak dapat dilakukan, dan kebijakanpun tidak dapat diambil.
Billing & Custody Transfer
Dimana aplikasinya untuk pembayaran suatu transaksi perdagangan.
Contohnya :
- Pembelian BBM di POM bensin
- Instrumen pengukuran pada meteran listrik rumah, PDAM, dll
- Timbangan yang ada di supermarket dan pasar.
Setelah dilakukan ketiga tadi, manfaatnya apa?
Manfaat Sistem Pengukuran
- Safety health environment atau K3L
Dengan adanya pengukuran yang akurat, maka sistem akan berjalan sebagai mana mestinya, dan jika terjadi abnormality maka akan memberikan alarm ke user sehingga tindakan dapat segera diambil sebelum dampaknya lebih luas, contohnya :
-
- Pengukuran tekanan, temperature pada unit proses di industri migas.
- Pengukuran kandungan polutan di udara, tanah dan air.
- Pengukuran tekanan darah manusia, temperature, dan besaran lain pada tubuh manusia dalam bidang kedokteran.
- Pengukuran komposisi makanan dan obat-obatan.
- Perdagangannya fair sama proteksi konsumen
Jika alat ukur yang digunakan akurasinya bagus maka baik pembeli dan penjual tidak akan ada yang dirugikan, misalnya : Pengukuran volume, berat dan besaran lain pada komoditas perdagangan, Pengukuran waktu dan besaran lain pada penyedia jasa komersial seperti layanan listrik, air, dll
- Peningkatan kerja proses produksi
Dengan adanya pengukuran yang akurat maka kinerja proses produksi terjaga sehingga jaminan terhadap kualitas produk, efisensi energi, dan konservasi lingkungan dapat terus ditingkatkan.
Semoga bermanfaat
Referensi :