Tera dan Kalibrasi dr. Naila Amalia
1. Pendahuluan • Dewasa ini kebenaran hasil ukur sudah menjadi kebutuhan terutama di bidang pengawasan dan pengendalian mutu. Meskipun sebagian masyarakat masih menganggap bahwa kalibrasi merupakan salah satu pemenuhan syarat akreditasi, namun ternyata kalibrasi sangat diperlukan dalam pengendalian mutu produk terutama ketika akurasi dibutuhkan. • Sudah menjadi kegiatan yang biasa ketika para penera melakukan peneraan alat ukur di pasar seperti timbangan, literan, dan sebagainya. Lalu kegiatan ini sering dilaporkan memasuki wilayah industri dan laboratorium penguji. Akibatnya timbul pertanyaan dari pemilik alat tentang keharusan tera atau kalibrasi. Terlebih di bangku sekolah menengah telah dikenal istilah peneraan alat gelas, maka kerancuan penggunaan istilah tera dan kalibrasi menjadi hal penting untuk dijelaskan.
2. Metrologi Metrologi adalah ilmu pengetahuan tentang ukur mengukur (science of measurement) secara luas meliputi pengujian, pengendalian mutu, dan jaminan mutu dengan kegiatan pokok: a. menentukan satuan pengukuran yang diterima secara internasional, misal meter; b. realisasi unit pengukuran dengan metode ilmiah, misal meter melalui penggunaan laser; c. menetapkan rantai ketelusuran dengan menentukan dan mendokumentasikan nilai serta akurasi pengukuran kemudian menyebarluaskannya, missal hubungan antara micro meter sekrup yang digunakan di bengkel dengan metrologi optic untuk besaran panjang di laboratorium primer.
Menurut Howarth & Redgrave (2008), metrologi terbagi menjadi 3 bagian yaitu: a. metrologi ilmiah, mengelola dan mengembangkan pengukuran standar serta pemeliharaannya; b. metrologi industri, memastikan kelayakan fungsi instrumen ukur yang digunakan di bidang industri dan proses pengujian, untuk menjamin mutu kehidupan masyarakat dan untuk maksud akademik; c. metrologi legal, melibatkan pengukuran yang berdampak pada transaksi ekonomi, khususnya jika mempersyaratkan verifikasi legal atas instrumen yang bersangkutan.
Di Indonesia metrologi legal berada di bawah wewenang Departemen Perdagangan dan Dinas Metrologi di berbagai propinsi, sedangkan metrologi industri dilakukan terkait dengan kebutuhan pengendalian mutu produk dan jasa.
• Metrologi adalah ilmu tentang ukur mengukur dalam arti luas. Kegiatan metrologi meliputi pengukuran, karakter alat ukur, metode pengukuran, dan penafsiran dari hasil pengukurannya. Bidang yang dikelolanya meliputi pengujian, produksi, kalibrasi, dan jaminan mutu. • Metrologi terbagi dalam dua bagian besar yakni metrologi legal dan metrologi teknis. Metrologi legal terbagi dua menjadi metrologi legal perdagangan dan metrologi radiasi nuklir. Metrologi legal perdagangan berada dibawah naungan Departemen Perdagangan yang berwenang melakukan tera dan tera ulang. Sedangkan metrologi teknis dilaksanakan oleh laboratorium kalibrasi.
2. Definisi • Kalibrasi menurut VIM-1993 adalah serangkaian kegiatan dibawah kondisi tertentu untuk menetapkan hubungan antara nilai yang ditunjukkan alat ukur atau sistem pengukuran atau nilai yang dimiliki oleh bahan ukur atau bahan pembandiing dengan nilai yang diberikan oleh standar. Sedangkan tera menurut Undang-undang Metrologi No. 2 tahun 1981 adalah hal menandai dengan tanda tera sah atau tanda tera batal yang berlaku, atau memberikan keterangan-keterangan tertulis yang bertanda tera sah atau tanda tera batal yang berlaku, dilakukan oleh pegawai-pegawai yang berhak melakukannya berdasarkan pengujian yang dijalankan atas alat-alat ukur, takar, timbang dan perlengkapannya yang belum dipakai. • Ini berarti bahwa setiap alat ukur, takar, timbang, dan perlengkapannya (UTTP) harus ditera sebelum dipakai. Menurut PP No. 2 Tahun 1985 tentang kewajiban dan pembebasan tera dinyatakan pada pasal 5 ayat 1 bahwa UTTP yang digunakan untuk pengawasan di dalam perusahaan atau tempat-tempat yang ditetapkan oleh Menteri, dapat dibebaskan dari tera ulang. Alat dimaksud meliputi peralatan laboratorium penguji, unit produksi, serta peralatan yang digunakan dalam pelayanan jasa. Meskipun pembebasan tersebut dapat diperoleh melalui ijin menteri sebagaimana dinyatakan dalam ayat 2.
Perbedaan Kalibrasi dan Tera • Kalibrasi dan tera merupakan kegiatan serupa dalam pelaksanaan, tetapi berbeda dalam tujuan. Kalibrasi bertujuan memberikan jaminan bahwa alat yang telah dikalibrasi memiliki sifat ukur yang tertelusur ke standar nasional atau internasional. Sedangkan tera menjamin transaksi yang adil dan menjamin keamanan radiasi.
3. Satuan • Satuan yang digunakan dalam kalibrasi dan tera pada prinsipnya sama yaitu satuan SI. Satuan yang bukan SI seperti ons tidak boleh digunakan dalam tera maupun kalibrasi. Persepsi yang sudah terlanjur meluas di kalangan masyarakat dapat menimbulkan bahaya yang tidak kecil karena menggunakan satuan bukan SI. Beberapa contoh kesalahan penggunaan satuan : 1 ounce/ons/onza = 28,35 gram (bukan 100 g.) 1 pound = 453 gram (bukan 500 g.) 1 pound = 16 ounce (bukan 5 ons)
• Menyikapi perbedaan mendasar antara kalibrasi dan tera, sudah merupakan kewajiban para petugas kalibrasi dan pihak berwenang untuk turut memberikan pemahaman yang tepat di antara keduanya kepada masyarakat pengguna jasa kalibrasi demi terwujudnya sistem metrologi yang kosisten dan tidak tumpang tindih. • Dewasa ini beberapa lembaga yang menangani metrologi legal seperti Direktorat Metrologi dan Dinas Metrologi di daerah berperan ganda sebagai laboratorium kalibrasi. Tarif kalibrasi yang dirancang oleh Departemen Keuangan lebih tinggi daripada biaya tera. Hal ini memerlukan peninjauan ulang atas biaya tera agar tidak terjadi kesenjangan diantaranya.
3. Beberapa definisi • Ketelusuran: Sifat dari hasil pengukuran atau nilai standar yang dapat dihubungkan ke acuan tertentu, biasanya berupa standar nasional atau internasional, melalui rantai pembandingan tidak terputus dengan acuan yang mempunyai ketidakpastian tertentu. • Kalibrasi: Menentukan kebenaran konvensional penunjukan alat melalui cara pembandingan dengan standar ukurnya yang tertelusur ke standar nasional / internasional • Menera ialah hal menandai dengan tanda tera sah atau tanda tera batal yang berlaku, atau memberikan keterangan-keterangan tertulis yang bertanda tera sah atau tanda tera batal yang berlaku, dilakukan oleh pegawai-pegawai yang berhak melakukannya berdasarkan pengujian yang dijalankan atas alat-alat ukur, takar, timbang dan perlengkapannya yang belum dipakai. • Verifikasi: Konfirmasi melalui pengujian dan penyajian bukti bahwa persyaratan yang telah ditetapkan telah terpenuhi • Perawatan: Serangkaian kegiatan untuk membuktikan bahwa suatu kalibrator dan perlengkapannya memenuhi syarat untuk digunakan dalam kalibrasi
4. Hirarki standar • Alat standar yang digunakan dalam kalibrasi dan tera dipersyaratkan harus mempunyai ketelusuran (traceability) yang dibuktikan antara lain dengan adanya sertifikat kalibrasi. Ini berarti hasil ukur alat standar bersangkutan pernah dibandingkan dengan hasil ukur alat standar yang setingkat lebih tinggi hirarkinya. Hirarki alat standar dapat diuraikan sebagai berikut : • Standar Internasional Standar internasional didefinisikan oleh perjanjian internasional karenanya disebut juga standar konvensional. Definisi standar di bawah ini diacu dari The international System Unit (SI) cetakan ke 7 tahun 1998 (BIPM)
• Standar dimensi Standar meter mula-mula disepakati tahun 1889 berupa batang Pt-Ir. Tahun 1960 diubah berdasarkan gelombang radiasi krypton 86. Meter didefinisikan sebagai 1.650.763,73 kali panjang gelombang radiasi krypton 86. Tahun 1983 definisinya dirubah menjadi jarak yang ditempuh oleh cahaya dalam vakum selama 1/299 792 458 detik. Prototip meter pertama tetap disimpan dan dipelihara di BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) dibawah kondisi yang disepakati tahun 1889. • Standar massa Standar kilogram mula-mula didefinisikan sebagai massa 1 dm3 air suling pada densitas maksimumnya. Pada tahun 1889 disepakati sebagai massa dari prototip kilogram yang terbuat dari Pt-Ir dengan diameter dan tinggi 39 mm. Prototip ini tetap digunakan hingga sekarang dan disimpan di BIPM.
• Standar waktu Standar detik tahun 1968 didefinisikan sebagai 1/86400 rataan waktu 1 hari matahari. Namun karena waktu edar bumi ternyata tidak konsisten, maka pada tahun 1968 definisinya diganti menjadi 9.192.631.770 kali waktu yang diperlukan untuk peralihan atom cesium 133 pada kondisi bebas medan maknit dan pada suhu 0°K. • Standar kuat arus Standar kuat arus, ampere, tahun 1946 didefinisikan sebagai arus konstan yang dipertahankan dalam dua buah konduktor, sehingga diantara kedua konduktor tersebut muncul gaya sebesar 2 x 10-7 Newton. Kedua konduktor tersebut lurus, sejajar pada jarak 1 m, panjangnya tak berhingga, masing-masing diameternya dapat diabaikan, dan terletak dalam vakum. • Standar suhu Satuan termodinamik suhu, Kelvin, tahun 1968 didefinisikan sebagai 1/273.16 kali termodinamik suhu titik tripel air yaitu kondisi air yang berada dalam tiga fase cair, padat, dan gas pada tekanan 1 atmosfir. Titik tripel tersebut terjadi pada suhu 0.01°C.
• Standar kuantitas bahan Standar kuantitas bahan tahun, mol, 1969 didefinisikan sebagai jumlah bahan yang setara dengan jumlah atom dari 0.012 kg carbon 12. Satuan mol harus dijelaskan mengenai bahan yang diukur seperti atom, molekul, ion, elektron, atau partikel lain, atau gabungan partikel tadi. • Standar kuat cahaya Standar kuat cahaya tahun 1980 didefinisikan sebagai kekuatan cahaya dari suatu sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatis pada frekuensi 540 x 1012 hertz dengan kekuatan 1/683 watt per steradian.
Standar primer Standar primer adalah turunan pertama dari standar internasional yang me rupakan standar tertinggi di suatu negara (Standar Nasional). Prototip standar primer untuk masing-masing besaran adalah sebagai berikut: • Prototip standar primer untuk massa dan dimensi sama dengan standar internasionalnya. • Prototip untuk standar primer waktu adalah sebuah jam atom yang didasarkan pada waktu peralihan atom cesium. • Prototip standar primer untuk kuat arus adalah standar primer resistor dan standar primer tegangan. • Prototip standar primer suhu adalah termometer tahanan platina. Tahun 1927 IPTS (International Practical of Temperature Scale) menyetujui penggunaan skala praktis untuk pengukuran suhu.
• Prototip standar primer kuat cahaya adalah alat pengukur kekuatan radiasi optik dengan metode radiometri.
• Standar sekunder Standar sekunder merupakan turunan dari standar primer yang disimpan atau dipelihara di berbagai industri alat ukur atau di laboratorium kalibrasi. Standar sekunder dapat diproduksi dan di gunakan untuk kalibrasi alat standar dibawahnya. Standar sekunder waktu berupa alat yang disebut frequency counter dijual secara bebas. • Standar kerja Standar kerja adalah standar kalibrasi yang digunakan untuk mengkalibrasi alat ukur atau alat uji. Standar kerja sering disebut sebagai kalibrator.
Kalibrasi dan cek Antara • Kalibrasi mengandung pengertian sebagai suatu rangkaian kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional suatu alat ukur dengan cara membandingkan hasil ukur alat tersebut dengan standar ukur yang sesuai dan tertelusur ke standar nasional atau internasional. • Sedangkan cek antara mempunyai pengertian sebagai suatu konfirmasi dengan cara pengujian dan penyajian bukti bahwa persyaratan yang telah ditetapkan telah terpenuhi. Cek antara dimaksudkan untuk pemeliharaan ketelusuran peralatan kepada standar nasional. Cek antara dilakukan diantara selang kalibrasi untuk memeriksa bahwa alat yang telah dikalibrasi tersebut masih memenuhi persyaratan teknis, misalnya fluktuasi suhu oven masih dalam batas 2°C sehingga masih boleh digunakan untuk pengujian kadar air kopi yang mempersyaratkan suhu pengeringan 130°±5°C.
• Sebagai dasar untuk pengoperasian alat semisal oven diatas, laboratorium dapat melihat hasil kalibrasi dalam sertifikat kalibrasi untuk menentukan posisi penempatan bahan yang dipanaskan didalam oven. • Dengan demikian jelas perbedaannya antara kalibrasi dan cek antara. Kalibrasi memerlukan alat standar yang terkalibrasi sedangkan cek antara tidak selalu harus dilakukan dengan alat standar yang terkalibrasi.
2.
Proses kalibrasi
• Rangkaian kegiatan kalibrasi secara sederhana dapat digambarkan sebagai kegiatan persiapan kalibrasi, pelaksanaan kalibrasi, perhitungan data kalibrasi, penentuan ketidakpastian dan penerbitan laporan kalibrasi. • 2.1. Persiapan kalibrasi • 7.1.a Persiapan alat standar dan alat yang dikalibrasi • Alat yang akan dikalibrasi dan alat standar dikondisikan pada kondisi yang sama sesuai metode kalibrasi, hal ini diperlukan untuk menghindarkan perbedaan hasil ukur akibat pengaruh lingkungan. • 7.1.b Pelaksana kalibrasi • Pelaksana kalibrasi harus dipilih orang yang mengerti tentang kalibrasi yang akan dilaksanakan, misalnya telah pernah mengikuti kursus kalibrasi, telah berpengalaman dibidangnya, dan dalam hal tertentu memerlukan persyaratan latar belakang pendidikan atau persyaratan fisik tertentu (misalnya tidak boleh buta warna). Hal ini diperlukan untuk menghindari kesalahan pengambilan data ukur.
• 7.1.c Kondisi lingkungan kalibrasi • Kondisi lingkungan kalibrasi harus diatur sedemikian sesuai persyaratan metode kalibrasi umpama suhu dan kelembaban. Tidak selamanya kalibrasi harus dilakukan pada ruang yang terkondisi dengan ketat. Pengkondisian lingkungan kalibrasi biasanya dilakukan untuk kalibrasi peralatan yang mudah berubah akibat pengaruh suhu, kelembaban, getaran, cahaya, dan sebagainya.
• 7.1.d Metode kalibrasi • Metode kalibrasi dapat mengacu kepada metode standar internasional maupun metode standar lainnya semisal text book, jurnal, buletin, dan manual peralatan, namun perlu diperhatikan bahwa acuan tersebut harus merupakan publikasi yang diakui masyarakat luas. Selain itu dari beberapa pilihan metode kalibrasi dapat dipilih metode yang mudah dilaksanakan, karena sulitnya mengikuti metode kalibrasi dapat berakibat kesalahan dalam pengambilan data kalibrasi.
• 7.2 Pelaksanaan kalibrasi • 7.2.a Pengamatan awal • Jika alat yang dikalibrasi berupa instrumen, pastikan bahwa alat tersebut dapat beroperasi normal. Jika alat berupa objek ukur pastikan bahwa alat mempunyai bentuk sempurna. Pada prinsipnya pelaksanaan kalibrasi tidak bertujuan untuk memperbaiki alat, karenanya alat yang tidak normal seyogyanya tidak boleh dikalibrasi. Alat demikian harus diperbaiki dulu oleh petugas yang khusus menangani perbaikan alat hingga alat tersebut diyakini beroperasi normal
• 7.2.b Penyetelan • Penyetelan alat yang akan dikalibrasi biasanya diperlukan untuk menghindari kesalahan titik nol. Penyetelan dapat berupa menyetel kedataran, pembersihan alat dari kotoran, menyetel titik nol, dalam hal misalnya kalibrasi neraca elektronik penyetelan dapat berupa kalibrasi internal sesuai prosedur dalam manual.
• 7.2.c Pengamatan kewajaran hasil ukur • Pengamatan ini dimaksudkan untuk memastikan kewajaran penunjukan alat. Jika alat menun jukan hasil ukur yang tidak wajar mungkin perlu penyetelan kembali atau perlu dicari penyebab ketidakwajaran penunjukan alat tersebut.
• 7.2.d Pengukuran • Pengukuran dilakukan pada titik ukur tertentu seperti dinyatakan dalam dokumen acuan kalibrasi sesuai kapasitas alat atau rentang ukur tertentu yang biasa digunakan oleh pengguna alat. Jika dokumen acuan kalibrasi tidak menyatakan titik ukur, biasanya pengukuran dilakukan dalam selang 10% dari kapasitas ukur alat. Titik ukur harus dibuat mudah dibaca oleh pengguna alat. Pada waktu pengukuran hanyalah melakukan pengambilan data dan tidak boleh melakukan kegiatan lainnya yang mungkin menyebabkan pembacaan atau pencatatan menjadi salah. • 7.2.e Pencatatan • Pencatatan hasil ukur harus berdasar kepada apa yang dilihat bukan kepada apa yang dirasakan. Pencatatan dilakukan seobjektif mungkin menggunakan format yang telah dirancang dengan teliti sesuai dengan ketentuan metode kalibrasi. Selain data ukur hal yang perlu dicatat adalah identitas alat selengkapnya serta faktor yang mempengaruhi kalibrasi seperti suhu ruangan, kelembaban, tekanan udara dan sebagainya.
• 7.3 Perhitungan Data kalibrasi yang diperoleh dihitung sesuai metode kalibrasi. Perhitungan biasanya melibatkan pekerjaan mengkonversi satuan, menghitung nilai maksimumminimum, nilai rata-rata, standar deviasi, atau menentukan persamaan regresi. Hasil perhitungan akan menjadi dasar dalam penarikan kesimpulan dan penentuan ketidakpastian kalibrasi. • 7.4 Penentuan ketidakpastian Penentuan ketidakpastian kalibrasi diperlukan karena ternyata bahwa hasil kalibrasi yang diperoleh dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain operator, alat kalibrasi, alat bersangkutan, lingkungan, metode kalibrasi. Besarnya pengaruh faktorfaktor tersebut ada yang dominan dan ada pula yang dapat diabaikan tergantung jenis kalibrasi yang dilakukan. Dengan demikian nilai telusur atau kesalahan sistematik yang diperoleh dari kalibrasi tidak berada di satu titik tertentu melainkan dalam suatu rentang nilai sebesar nilai ketidakpastian kalibrasi.
• 7.5 Laporan kalibrasi Format laporan kalibrasi hendaknya mengacu kepada pedoman SNI 19-17025 . Proses penerbitan laporan kalibrasi secara sederhana meliputi tahap: • 7.5.a Pengkonsepan Pengkonsepan laporan berdasarkan hasil pengukuran, perhitungan data, dan perhitungan ketidakpastian; • 7.5.b Pemeriksaan konsep Pemeriksaan konsep oleh petugas yang berwenang untuk mengecek kesalahan identitas alat, pengambilan data, kesalahan perhitungan data dan perhitungan ketidakpastian; • 7.5.c Pengetikan konsep Pengetikan konsep laporan dan pemeriksaan kebenaran pengetikan dengan cara membandingkan antara konsep laporan dengan konsep net laporan. • 7.5.d Pengesahan laporan Pengesahan laporan. Biasanya yang mengesahkan laporan kalibrasi adalah kepala laboratorium kalibrasi atau seseorang yang ditunjuk atas dasar pengetahuan nya di bidang kalibrasi.
TERIMAKASIH
