Kalibrasi Oven

Des 2011 - GZ 1/9 Panduan Kalibrasi Oven - Draft

Panduan Kalibrasi Oven

(Draft)

1. Pendahuluan Panduan ini dibuat sebagai pedoman dalam rangka harmonisasi prosedur kalibrasi

oven yang dilakukan oleh laboratorium kalibrasi yang terakreditasi oleh KAN

maupun laboratorium lain yang memerlukan.

Panduan ini mengacu terutama kepada dokumen AS 2853 1986: Enclosure-

Temperature-controlled-performance testing and grading, dengan beberapa

penyederhanaan, dan dokumen lain yang relevan.

Kalibrasi oven dilakukan untuk mengetahui keseragaman suhu di dalam ruangan

oven dan sebagai acuan untuk menentukan kelayakan oven untuk tujuan pemakaian

tertentu.

2. Lingkup Yang dimaksud dengan oven adalah sebuah fasilitas teknik yang memungkinkan

diwujudkannya nilai-nilai suhu udara yang ditentukan secara selektif dalam sebuah

volume tertutup dalam suatu rentang kerja.

Panduan ini berlaku untuk penentuan karateristik suhu oven yang digunakan di

industri. Karakteristik suhu yang dimaksud ditentukan pada keadaan tanpa beban

dalam keadaan tunak (steady-state).

Penentuan karakteristik suhu ini tidak memperhitungkan parameter lain seperti

kelembaban, aliran udara maupun emisifitas dinding yang bisa jadi dapat

dikendalikan.

Panduan ini berlaku bagi semua oven untuk semua ukuran/dimensi, rentang suhu,

moda operasi, metode konstruksi maupun jenis dan tujuannya.

Daerah kerja adalah bagian dalam oven yang akan ditentukan karakteristik suhunya.

Untuk sebagian besar oven, ruang kerja adalah keseluruhan ruangan bagian dalam

oven.

3. Dokumen acuan AS 2853 1986: Enclosure-temprrature-controlled-performance testing, NATA,

Australia


ASTM International, ASTM E 145 94 (2006): Standard Specification for Gravity-

Convection and Forced Ventilation Oven, PA, US

DKD, Guideline DKD-R 5-7: Calibration of climatic chambers, Braunschweig

G-20: Guidelines for Calibration and Checks of Temperature Controlled

Enclosures: Thailand Laboratory Accreditation Scheme (TLAS)

Abdelaziz, Y.A., Guidelines for assessment of temperature uniformity and

investigation of the measurements uncertainty within laboratory oven, Proceedings,

XVII IMEKO World Congress, June 2003, Dubrovnik, Croatia

USBR 1020 89, Procedure for Calibrating Oven, Colorado

4. Prinsip kalibrasi 4.1. Pengukuran suhu dilakukan pada lokasi-lokasi titik ukur tertentu di dalam daerah

kerja (working space) oven selama 1 jam atau 5 siklus terhitung setelah tercapai

suhu yang stabil. Variasi total dihitung dari nilai suhu maksimum dan minimum dari

semua lokasi titik ukur. Variasi total merupakan indikator unjuk kerja dari oven

yang dikalibrasi.

4.2. Penentuan jumlah lokasi titik ukur dan jumlah sensor suhu yang digunakan adalah

seperti diuraikan pada bagian 6.1.

4.3.Selama proses kalibrasi berlangsung suhu ambien tidak boleh berubah lebih dari 10 oC. Sumber daya listrik tidak boleh berubah lebih dari 10% atau seperti yang

dipersyaratkan oleh pabrik pembuat oven.

4.4. Apabila pembacaan dan/atau perekaman suhu dilakukan secara manual, pembacaan

harus dilakukan sehingga variasi suhu jangka pendek (karena pengaruh siklus

pengendali suhu) dapat terekam.

5. Sensor Suhu 5.1. Sensor suhu yang digunakan harus terkalibrasi dalam rentang yang sesuai dengan

rentang pemakaian. Sensor suhu dipilih mempunyai ketidakpastian tidak lebih dari

1/3 (sepertiga) dari variasi total maksimum yang diijinkan.

5.2. Resolusi indikator sensor suhu yang digunakan tidak boleh lebih dari 1/10

(sepersepuluh) dari variasi total maksimum yang diijinkan.

5.3. Sensor suhu harus mempunyai waktu respon yang lebih cepat dari pada variasi

temporal oven.


5.4. Semua sensor suhu yang digunakan harus mempunyai waktu respon yang sama.

Misalnya dengan menggunakan termokopel yang berasal dari gulungan yang sama.

5.5. Sensor suhu ditempatkan pada lokasi titik ukur dengan tidak menempel pada

dinding oven.

6. Prosedur kalibrasi 6.1. Penentuan jumlah lokasi titik ukur dan jumlah sensor suhu yang digunakan.

Untuk menghitung jumlah lokasi titik ukur dan jumlah sensor suhu yang diperlukan

dilakukan langkah-langkah sebagai berikut

6.1.1. Penentuan suhu kalibrasi nominal dan toleransi suhunya, t.

Nilai toleransi suhu dapat diperoleh dengan salah satu cara sebagai berikut.

6.1.1.1.Dari spesifikasi oven yang terdapat pada manual pemilik/pengguna, atau

6.1.1.2. Apabila tidak informasi dari manual, toleransi dapat dimintakan dari pelanggan.

Dalam hal ini toleransi suhu diartikan sebagai nilai toleransi yang diinginkan,

yang belum tentu tercapai, atau

6.1.1.3. Toleransi suhu adalah 1,5x ketidakpastian sensor suhu yang digunakan.

6.1.2. Menentukan nilai variasi total teoritik, Ro, dengan Persamaan 1

tRo = 2 (1)

6.1.3. Menghitung faktor pengkelasan (grading factor) teoritik, f, dengan persamaan 2

( ) ( )DRf o += 100100 (2) dimana D adalah selisih suhu kalibrasi nominal dan suhu ruang.

6.1.4. Menentukan kelas (Grade) teoritik, G, dengan menggunakan persamaan 3

mfG log64,68 = (3)

Dimana fm adalah faktor pengkelasan maksimum teoritik terdekat yang

diperoleh dari tabel 1 dengan menggunakan nilai f yang diperoleh dari langkah 6.1.3

sebelumnya.


Tabel 1. Kelas dan faktor pengkelasan oven

Grade

(G)

Maximum

permissible grading

factor (fm)

Maximum permissible overall variation (Rm) C

D = 30 D = 100 D = 300 D = 1000

1 11.3 15 23 45 120

2 8.0 10 16 32 88

3 5.66 7.4 11 23 62

4 4.00 5.2 8.0 16 44

5 2.83 3.7 5.7 11 31

6 2.00 2,6 4.0 8.0 22

7 1,41 1.8 2.8 5.7 16

8 1.00 1.3 2.0 4.0 11

9 0.707 0.92 1.4 2.8 7.8

10 0.500 0.65 1.0 2.0 5.5

11 0.354 0.46 0.71 1.4 3.9

12 0.250 0.33 0.50 1.0 2.8

13 0.177 0.23 0.35 0.71 2.0

14 0.125 0.16 0.25 0.50 1.4

6.1.5. Menentukan jumlah lokasi titik ukur dan jumlah sensor suhu yang diperlukan

menggunakan persamaan 4.

( ) 2,06,033 VGN += (4)

Dimana

N = jumlah lokasi titik ukur

G = kelas atau grade

V = volume daerah kerja oven

Jumlah maksimum lokasi titik ukur, Nmax adalah 40.

6.2. Penempatan sensor suhu

Sensor suhu ditempatkan pada lokasi titik ukur sesuai dengan urutan pada Gambar 1

untuk oven berbentuk segi empat dan Gambar 2 untuk oven berbentuk silinder.


Sensor suhu ditmpatkan pada lokasi titik ukur dengan tidak menempel pada dinding

oven. Alat bantu pemegang dapat digunakan untuk membantu menempatkan sensor

suhu dengan memperhatikan pengaruh suhu terhadap alat tersebut.

Gambar 1. Lokasi titik ukur penempatan sensor suhu untuk oven persegi empat

Gambar 2. Lokasi titik ukur penempatan sensor suhu untuk oven berbentuk silinder

1C

2A

3A

5A

14A

6A

13A 9A

10

17E

20E

18E

19E

16E

4F

7F

8F

12F

11F

15F

Position code: C = Centre F = Centre of face A = Corner E = Centre of edge

2 11 20 6 9 13 4 10 5 19 8 3

7 1 12

16* 18* 17* 15* 14*

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (bagian)

180 315 225 90 0 135 225 90 0 270 45 315 180 270 45 135 0 (derajat)

* untuk rasio panjang/diameter lebih besar dari 5

Garis tengah


6.3. Penyetelan suhu oven

Suhu oven disetel sesuai dengan suhu nominal kalibrasi dengan menggunakan

tombol yang tersedia pada oven. Apabila tidak ada indikator suhu pada oven, maka

tombol penyetelan suhu sekaligus dianggap sebagai nilai indikator suhu.

6.4. Pengambilan data

Pembacaan dilakukan setelah 1 jam atau 5 siklus terhitung sejak oven teresbut

mencapai kestabilan suhu. Data yang diamati dan direkam adalah penunjukan

maksimum dan minimum. Tabel 2 memperlihatkan contoh tabel untuk perekaman

data dan perhitungannya.

Tabel 2. Contoh tabel perekaman data pengukuran untuk 9 lokasi titik ukur

Set : C Nilai standar

(C)

Rentang suhu

(oC) Nilai tengah (oC)

No. TC tmax tmin tmax-tmin (tmax + tmin)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Indikator

Suhu ruang

6.5.Apabila kalibrasi dilakukan untuk lebih dari satu nilai suhu nominal, maka langkah-

langkah 6.3 sampai dengan 6.4 dilakukan kembali untuk nilai nominal suhu

berikutnya.


7. Pengolahan data Pengolahan data dilakukan, pertama, dengan mengisi Kolom 4 dan 5 Tabel 2

dengan data selisih suhu maksimum dan suhu minimum serta nilai tengah untuk

setiap sensor suhu. Selanjutnya, dilakukan perhitungan untuk menentukan parameter

lain sebagai berikut:

7.1. Suhu indikator oven = Nilai tengah indikator

7.2. Suhu oven yang terukur = [(tmax)max + (tmin)min]

7.3. Variasi suhu :

7.3.1. Variasi spasial (berdasarkan posisi pada oven) = (Nilai Tengah)max - ( Nilai

Tengah)min

7.3.2. Variasi temporal (berdasarkan waktu) = (tmax tmin)max

7.3.3. Variasi total, Ro, = (tmax)max (tmin)min

Selisih antara suhu indikator (7.1) dan suhu oven yang terukur (7.2) harus lebih

kecil dari Ro.

Apabila diperlukan, Kelas (Grade) yang sebenarnya dari oven dapat dihitung

menggunakan persamaan 2 dan 3 pada Bagian 6.1.3 dan 6.1.4.

7.3.4. Suhu ruang = Nilai Tengah Suhu ruang

7.4. Tabel 3 dapat digunakan untuk merangkum hasil perhitungan dengan jumlah baris

bergantung kepada jumlah nilai nominal suhu yang diukur.

Tabel 3. Rangkuman hasil perhitungan

Setting

(C)

Suhu

Indikator

(C)

Suhu

Terukur

(C)

Variasi

Spasial

(C)

Variasi

Temporal (C)

Variasi Total

(C)


8. Perhitungan ketidakpastian pengukuran 8.1. Estimasi ketidakpastian pengukuran dilakukan berdasarkan model pengukuran

sebagai berikut ''indikatorbenar ttK =

dengan:

K= koreksi yang harus diberikan pada penunjukan indikator oven untuk

memperoleh nilai benar suhu di dalam oven

tindikator penunjukan indikator oven = nilai tengah indikator

tbenar perkiraan nilai benar suhu di dalam oven

tbenar suhu oven terukur = [(Nilai Tengah)max + ( Nilai Tengah)min]

8.2. Sumber ketidakpastian pengukuran

Sumber-sumber ketidakpastian yang berkontribusi pada ketidakpastian baku gabungan

adalah sebagai berikut.

a. Sensor suhu dan indikator yang digunakan.

Nilai ketidakpastian dan faktor cakupannya diperoleh dari sertifikat kalibrasi

peralatan tersebut.

kUub 951 =

b. Drift sensor suhu dan indikator

Ketidakpastian drift sensor suhu dan indikator diperoleh dari nilai lama (nlama) dan

baru (nbaru) pada sertifikat kalibrasi dengan asumsi distribusinya adalah segi-empat.

( )3

212

newoldb

nnu =

c. Variasi suhu terukur yang terdiri dari

a. Variasi suhu spasial

( )3_var21

3spasialiasiub =

b. Variasi suhu temporal

c ( )3_var21

4temporaliasiub =

Nilai variasi spasial dan variasi temporal diperoleh dari perhitungan pada bagian

sebelumnya (Bagian 7).


d. Daya baca indikator oven

321

5NSTub = untuk indikator digital, atau

6

215

NSTub = untuk indikator analog.

e. Variasi penunjukan indikator suhu oven

Ketidakpastian baku dari variasi indikator diperoleh dari selisih nilai terbesar dan

terkecil pada pembacaan alat dari setiap titik ukur dengan asumsi distribusinya

adalah segi-empat.

( )3

21 min,max,6

indind ttu

=

f. Ketidakpastian gabungan

( )262524232221 bbbbbbc uuuuuuu +++++=

g. Ketidakpastian bentangan pada tingka kepercayaan 95%, dengan faktor cakupan,

k= 2.

kuU c .95 =

9. Penentuan CMC Untuk tujuan penentuan CMC suatu laboratorium kalibrasi, ketidakpastian yang

bersumber dari variasi spasial dan variasi emporal oven dihilangkan sehingga menjadi

sebagai berikut.

( )26252221 bbbbc uuuuu +++=

10. Rekalibrasi Interval kalibrasi bergantung pada pemakaian oven, tetapi rekalibrasi dilakukan paling

lama setiap 5 tahun sekali. Rekalibrasi juga harus dilakukan apabila telah dilakukan

perbaikan atau modfikasi yang diperkirakan dapat mempengaruhi karakteristik suhunya.

Kalibrasi Oven

Documents

Transcript of Kalibrasi Oven