Verifikasi Standar Massa
Diklat Penera Tingkat Ahli 2011
Indikator Keberhasilan
Peserta diharapkan dapat menerapkan pengelolaan laboratorium massa dan metode verifikasi standar massa
Agenda Pembelajaran Teori Dasar Massa Persyaratan Kondisi Laboratorium Massa
MASSA Jumlah material atau zat yang terkandung dalam suatu benda, dimana massa tidak berubah karena adanya perubahan posisi atau letak kecuali material tersebut jumlahnya ditambahkan atau dikurangi. Massa ≠ berat dinyatakan dalam kilogram
Satu kilogram besarnya sama dengan Internasional Prototype of Kilogram (IPK), artefact yang terbuat dari platinum-iridium, yang disimpan di BIPM di bawah kondisi yang ditentukan oleh 1st CGPM (Conference Generale de Poids et mesures) di Perancis
Definisi Massa sebenarnya adalah massa yang mencerminkan
suatu massa yang terdefinisi secara sempurna dalam kondisi dimana massa tersebut ditentukan Massa konvensional adalah hasil penimbangan diudara antara suatu benda dengan massa standar dengan massa jenis konvensional dan pada temperature konvensional, yang nilai konvensionalnya sbb: - Temperatur referensi 20°C - Massa jenis massa standarnya pada 20° adalah 8000 kg/m3. - Massa jenis udara (ρ) = 1,2 kg/m3
Massa nominal adalah nilai yang dipergunakan untuk
menandai karakteristik atau sebagi petunjuk massa suatu benda Anak Timbangan adalah benda ukur massa yang diatur berdasarkan karakteristik fisik dan metrologisnya yaitu meliputi: harga nominal, bahan, konstruksi, dimensi, massa jenis, kondisi permukaan, penandaan dan kesalahan maksimumnya Kelas ketelitian (accuracy) anak timbangan adalah kelas anak timbangan yang memenuhi syarat – syarat metrologis tertentu agar kesalahannya masih dalam batas yang diijinkan (BKD)
Ketertelusuran Standar Massa di Indonesia Standar Tk. 1 (Nasional) (K46) 5 tahun Standar Tk. II (E0) 3 tahun Standar Tk. III (Kelas E1 dan E2)
Standar Kerja Tk. II (Kelas E1 dan E2)
Standar Tk. IV (Kelas F1 dan F2)
Standar Kerja Tk. III (Kelas F1 dan F2)
2 tahun
1 tahun
Standar Kerja Tk. IV (Kelas M1 dan M2)
K46
PERSYARATAN KONDISI LAB. MASSA
Laboratorium Massa tempat dimana suatu standar besaran massa disimpan dan dilakukan pemeliharaan serta digunakan sebagai tempat kalibrasi dan atau pengujian/verifikasi standar satuan massa.
Pemeliharaannya mengacu pada ISO 17025 tentang Persyaratan Umum Kompetensi Laboratorium Pengujian dan Kalibrasi
Aktivitas Lab Massa Metrologi Legal Melakukan penelitian dalam rangka proses Ijin Tipe atau Ijin
Tanda Pabrik alat ukur massa. Memverifikasi anak timbangan standar. Menera/ menera ulang anak timbangan. Menera/ menera ulang timbangan
Temperatur Humidity / kelembaban tekanan Massa jenis udara Air Current Getaran Pencahayaan Main Power Supply
Temperatur Temperatur
E1, E2 : 18 °C ~ 27 °C F1 ... M3 : tidak dikhususkan Dalam prakteknya temperatur laboratorium biasanya sekitar 20 0,5 oC Variasi Temperatur Kelas AT
Perubahan temperatur selama kalibrasi
E1
± 0.3 °C / jam
± 0.5 °C / 12 jam
E2
± 0.7 °C / jam
± 1 °C / 12 jam
F1
± 1.5 °C / jam
± 2 °C / 12 jam
F2
± 2 °C / jam
± 3.5 °C / 12 jam
M1
± 3 °C / jam
± 5 °C / 12 jam
M2 . . . M3
tidak dikhususkan
tidak dikhususkan
Kelembaban Kelembaban Relatif
E1, E2, F1, F2 : 40 % ~ 60 % M1 ... M3 : tidak dikhususkan Perubahan Kelembaban Relatif Kelas AT
Perubahan kelembaban selama kalibrasi
E1
± 5 % / 4 jam
E2
± 10 % / 4 jam
F1, F2
± 15 % / 4 jam
M1 . . . M3
tidak dikhususkan
Massa Jenis Udara 1.2 0.12 air 1.2 0.12 atau
1.08 air 1.32
Catatan : Jika massa jenis udara berada diluar rentang di atas, maka massa sebenarnya harus digunakan dalam perhitungan dan massa konvensional harus dihitung dari massa sebenarnya.
Aliran Udara Kecepatan aliran udara 4.6 cm/s yang mengenai lantai muatan dengan luas 78 cm2 (10 cm diameter) secara normal, menghasilkan gaya yang ekuivalen dengan massa 1 mg pada lantai muatan tersebut. Kecepatan aliran udara yang dihasilkan oleh sebuah air-conditioned (AC) dalam laboratorium umumnya sekitar 30 cm/s, dengan demikian pelindung aliran udara (draught shield) sangat diperlukan untuk mendapatkan hasil penimbangan yang teliti.
Tekanan Atmosfir Air-conditioned (AC) dalam laboratorium dapat menyebabkan tekanan udara bertambah besar dari pada tekanan udara ambient, yaitu bertambah sekitar 0.3 mmHg. Ketika pintu dibuka akan menyebabkan adanya perubahan tekanan udara secara mendadak, dan ini akan mengganggu proses penimbangan. Perubahan tekanan udara juga akan menyebabkan adanya perubahan pada nilai massa jenis udara. Dengan demikian maka pintu harus tertutup selama proses penimbangan. Dianjurkan untuk menggunakan pintu rangkap dua.
Getaran Laboratorium harus berada di lokasi yg cocok, yaitu mudah terjangkau dan bebas dari sumber getaran luar yang berlebihan. Basement atau lantai dasar dari gedung merupakan tempat yang lebih sesuai untuk laboratorium massa. Kalau memungkinkan lokasi tidak berdekatan dengan jalan yang dilewati bis atau truk berat. Disarankan timbangan ditempatkan di atas meja tahan getar. Yaitu meja yang secara struktur terpisah dari lantai ataupun pondasi gedung.
Meja Tahan Getar
Lain-lain Kebersihan.
Laboratorium harus bersih dari kotoran dan debu. Penerangan. Laboratorium mempunyai penerangan yang cukup, direkomendasikan kekuatan cahaya pada meja sekitar 100 footcandles. Laboratorium tidak berjendela dan mempunyai isolasi panas untuk menjaga temperatur. Sumber listrik. Tegangan Frekuensi
: -15 % to +10 % : -2 % to +2 %
Konstruksi laboratorium sebaiknya : Ruangan laboratorium sebaiknya di bawah tanah (basement) atau di
lantai dasar Luas ruangan minimum 25 m2 Tinggi ruangan minimum 3 m Tidak ada sinar matahari yang masuk secara langsung ke jendela, jendela tidak boleh memakai gordyn Dibuat pintu rangkap atau ada ruangan persiapan untuk meredam aliran udara dan menghindari fluktuasi suhu ruangan besar Gunakan lantai dari vinyl agar tidak menimbulkan efek elektrostatis, tidak licin dan mudah dibersihkan Dilengkapi meja tahan getar. Hindari terjadinya geteran disekitar ruangan
Perlakuan Anak Timbangan Standar pada saat kalibrasi
ANAK TIMBANGAN
PENGGUNAKAN KELAS ANAK TIMBANGAN PADA TIMBANGAN. Kelas E2 dan F1 adalah kelas ketelitian anak timbangan yang
dipergunakan untuk menimbang dengan timbangan kelas I. Kelas F2 dan M1 adalah kelas ketelitian anak timbangan yang dipergunakan untuk menimbang dengan timbangan kelas II (biasanya kelas F2 untuk menimbang obat dan M1 untuk menimbang logam mulia). Kelas M2 adalah kelas ketelitian anak timbangan yang dipergunakan untuk menimbang dengan timbangan kelas III. Kelas M3 adalah kelas ketelitian anak timbangan yang dipergunakan untuk menimbang dengan timbangan kelas III dan IIII.
SPESIFIKASI ANAK TIMBANGAN Massa nominal anak timbangan harus sama dengan 1x10n kg
atau 2x10nkg, atau 5x10n dengan n merupakan bilangan bulat negatif atau positif atau nol. Susunan massa nominal dalam suatu perangkat anak timbangan adalah sebagai berikut : - (1 ; 1 ; 2 ; 5 ) x 10n kg - (1 ; 1 ;1 ; 2 ; 5 ) x 10n kg - (1 ; 2 ; 2 ; 5 ) x 10n kg - (1 ; 1 ; 2 ; 2 ; 5 ) x 10n kg
Spesifikasi Khusus Anak Timbangan Anak timbangan harus mempunyai bentuk yang sederhana
tanpa pinggiran yang tajam dan tanpa lekukan untuk mencegah kotoran melekat pada permukaannya. Bentuk anak timbangan dengan massa nominal 1 g adalah berupa silinder dan dapat juga berbentuk lemping atau berupa kawat.
Massa nominal (mg) 5 – 50 -500 2 – 20 -200 1 – 10 – 100 - 1000
Lemping segi banyak / kawat Pentagon/segi lima Bujur sangkar Segi tiga
Anak timbangan dengan massa nominal lebih dari 1 g
adalah berupa silinder, sedangkan massa nominal 5 kg sampai 50 kg boleh berbentuk lain atau berbentuk persegi dengan pinggiran yang lengkung dan pegangan yang kuat , hal ini diatur betuk dan dimensinya lebih detail di OIML R111 tahun 2004.
BAHAN Bahan anak timbangan harus tahan karat dan berkualitas baik
sehingga perubahan massanya dapat diabaikan dan masih dalam batas kesalahan untuk penggunaan yang normal. Bahannya anak timbangan harus Non Magnetik (diatur lebih detail
dalam SSTK dan OIML) dan bila terbuat dari besi cor kelabu maka harus dihitamkan.
KONSTRUKSI DAN DIMENSI Anak timbangan kelas E2 harus padat dan dibuat dari satu
benda kerja dari bahan yang sama dan tanpa lubang terbuka Anak timbangan kelas F1 dan F2 dengan massa nominal 1 g
sampai dengan 50 kg boleh mempunyai lubang justir dengan syarat bahwa volumenya tidak boleh melebihi 0,2% dari volume anak timbangan dan tertutup dengan baik dengan knob atau alat lain.
MASSA JENIS Massa jenis bahan anak timbangan harus sedemikian rupa
sehingga penyimpangan 10% dari massa jenis yang seharusnya tidak menimbulkan kesalahan lebih dari 0,25 kesalahan maksimumnya yang diijinkan. Batas harga massa jenis anak timbangan dilihat dalam tabel.
min, max (103 kg m–3)
Nominal value
Class of weight (for class M3, no value is specified) E1
E2
F1
F2
M1
100 g
7.934 – 8.067
7.81 – 8.21
7.39 – 8.73
6.4 – 10.7
4.4
50 g
7.92 – 8.08
7.74 – 8.28
7.27 – 8.89
6.0 – 12.0
4.0
20 g
7.84 – 8.17
7.50 – 8.57
6.6 – 10.1
4.8 – 24.0
2.6
10 g
7.74 – 8.28
7.27 – 8.89
6.0 – 12.0
4.0
5g
7.62 – 8.42
6.9 – 9.6
5.3 – 16.0
3.0
2g
7.27 – 8.89
6.0 – 12.0
4.0
1g
6.9 – 9.6
5.3 – 16.0
3.0
500 mg
6.3 – 10.9
4.4
200 mg
5.3 – 16.0
3.0
100 mg
4.4
50 mg
3.4
20 mg
2.3
2.2
2.0
2.0
M1–2 > 3.0
M2 2.3
M2–3 1.5
KONDISI PERMUKAAN Permukaan anak timbangan termasuk bagian bawah harus
halus dan tepinya harus lengkung. Permukaan anak timbangan kelas E2, F1, dan F2 tidak terlihat pori dan harus mengkilat. Kualitas permukaan anak timbangan harus memenuhi nilai kekasaran permukaan yang ditunjukkan dalam tabel dibawah ini : Class
E1
E2
F1
F2
Rz (mm)
0.5
1
2
5
PENANDAAN Anak timbangan dengan massa nominal 1 g dan kelipatannya
harus ditandai dengan massa nominalnya yang jelas kecuali untuk anak timbangan kelas E2 Penulisan satuan massa nominalnya adalah : lambang satuan kilogram untuk massa nominal 1 kg keatas dan lambang satuan gram untuk massa nominal 1 g sampai 500 g Anak timbangan lemping dengan mssa nominal 1 mg sampai dengan 1 g harus diberi angka massa nominalnya kecuali kelas E2 dan F1.
PEMBERIAN TANDA TERA Tempat pembubuhan dan pemasangan tanda tera harus mudah dilihat
dan dapat dicegah adanya usaha pembukaan, penukaran dan atau perubahan bagian yang dapat mengakibatkan perubahan sifat-sifat metroligisnya tanpa merusak tanda tera. Anak timbangan sesudah selesai diuji harus dibubuhi tanda tera sah atau tanda tera batal, atau diberi surat keterangan yang bertanda tera sah atau batal diatas lak. Surat keterangan tersebut sebagai pengganti tanda tera. Anak timbangan kelas E2 tidak dibubuhi tanda tera tetapi diberi surat keterangan dimana pada surat tersebut sekurang-kurangnya mencantumkan massa konvensional, ketidakpastian dan faktor pengali “k”.
Batas Kesalahan Yang Diijinkan Nominal value*
Class E
Class E
Class F
Class F
Class M
Class M
Class M
Class M
Class M
5 000 kg
25 000
80 000
250 000
500 000
800 000
1 600 000
2 500 000
2 000 kg
10 000
30 000
100 000
200 000
300 000
600 000
1 000 000
1 000 kg
1 600
5 000
16 000
50 000
100 000
160 000
300 000
500 000
500 kg 200 kg 100 kg 50 kg
800 300 160 25
80
2 500 1 000 500 250
8 000 3 000 1 600 800
25 000 10 000 5 000 2 500
50 000 20 000 10 000 5 000
80 000 30 000 16 000 8 000
160 000 60 000 30 000 16 000
250 000 100 000 50 000 25 000
20 kg
10
30
100
300
1 000
3 000
10 000
10 kg
5.0
16
50
160
500
1 600
5 000
5 kg
2.5
8.0
25
80
250
800
2 500
2 kg
1.0
3.0
10
30
100
300
1 000
1 kg
0.5
1.6
5.0
16
50
160
500
500 g
0.25
0.8
2.5
8.0
25
80
250
200 g
0.10
0.3
1.0
3.0
10
30
100
100 g
0.05
0.16
0.5
1.6
5.0
16
50
50 g
0.03
0.10
0.3
1.0
3.0
10
30
20 g
0.025
0.08
0.25
0.8
2.5
8.0
25
10 g
0.020
0.06
0.20
0.6
2.0
6.0
20
5g
0.016
0.05
0.16
0.5
1.6
5.0
16
2g
0.012
0.04
0.12
0.4
1.2
4.0
12
1g
0.010
0.03
0.10
0.3
1.0
3.0
10
500 mg
0.008
0.025
0.08
0.25
0.8
2.5
200 mg
0.006
0.020
0.06
0.20
0.6
2.0
100 mg
0.005
0.016
0.05
0.16
0.5
1.6
50 mg
0.004
0.012
0.04
0.12
0.4
20 mg
0.003
0.010
0.03
0.10
0.3
10 mg 5 mg 2 mg 1 mg
0.003 0.003 0.003 0.003
0.008 0.006 0.006 0.006
0.025 0.020 0.020 0.020
0.08 0.06 0.06 0.06
0.25 0.20 0.20 0.20
Persyaratan Metrologis Anak Timbangan
Persyaratan Metrologis 1.
Kesalahan maksimum yang diijinkan (MPE)
2.
Ketidakpastian yang diperluas
3.
Massa konvensional
1. Kesalahan Maksimum yang Diijinkan (MPE) Pada tera kesalahan maksimum yang diijinkan dari suatu
anak timbangan adalah sesuai dengan tabel MPE Rekomendasi OIML yaitu R 111 OIML ” Weigth of classes E1,E2,F1.F2,M1,M2,and M3. ” Sedangkan untuk tera ulang kesalahan maksimum yang diijinkan tergantung dari ketentuan negara-negara masing-masing, tetapi jika nilainya lebih besar dari TABEL MPE OIML maka bisa dikatakan bahwa ketentuan di negara tersebut tidak mengikuti ketentuan rekomendasi OIML.
Maximum Permissible Errors (MPE) for Weights, OIML R 111 (2004) ± dm in mg
Nominal Value
E1
E2
F1
F2
M1
M1-2
M2
M2-3
M3
5000
kg
25000
80000
250000
500000
800000
1600000
2500000
2000
kg
10000
30000
100000
200000
300000
600000
1000000
1000
kg
1600
5000
16000
50000
100000
160000
300000
500000
500
kg
800
2500
8000
25000
50000
80000
160000
250000
200
kg
300
1000
3000
10000
20000
30000
60000
100000
100
kg
180
500
1600
5000
10000
16000
30000
50000
50
kg
25
80
250
800
2500
5000
8000
16000
25000
20
kg
10
30
100
300
1000
3000
10000
10
kg
5
16
50
160
500
1600
5000
5
kg
2.5
8
25
80
250
800
2500
2
kg
1.0
3
10
30
100
300
1000
1
kg
0.5
1.6
5
16
50
160
500
1000
g
0.5
1.6
5
16
50
160
500
500
g
0.25
0.8
2.5
8
25
80
250
200
g
0.10
0.3
1.0
3
10
30
100
100
g
0.05
0.16
0.5
1.6
5
16
50
50
g
0.03
0.10
0.3
1.0
3
10
30
20
g
0.025
0.08
0.25
0.8
2.5
8
25
10
g
0.020
0.06
0.20
0.6
2.0
6
20
5
g
0.016
0.05
0.16
0.5
1.6
5
16
2
g
0.012
0.04
0.12
0.4
1.2
4
12
1
g
0.010
0.03
0.10
0.3
1.0
3
10
1000
mg
0.010
0.03
0.10
0.3
1.0
3
10
500
mg
0.008
0.025
0.08
0.25
0.8
2.5
200
mg
0.006
0.020
0.06
0.20
0.6
2.0
100
mg
0.005
0.016
0.05
0.16
0.5
1.6
50
mg
0.004
0.012
0.04
0.12
0.4
20
mg
0.003
0.010
0.03
0.10
0.3
10
mg
0.003
0.008
0.025
0.08
0.25
5
mg
0.003
0.006
0.020
0.06
0.20
2
mg
0.003
0.006
0.020
0.06
0.20
1
mg
0.003
0.006
0.020
0.06
0.20
2. Ketidakpastian yang Diperluas Lambang U ( huruf U besar) Faktor cakupan (k) : 2 Pernyataan massa dalam massa konvensional
Persyaratan :
1 U dm 3
Contohnya : Diketahui Anak Timbangan Nilai Nominalnya = 20 kg Kelas M2 Dari tabel R111 OIML diketahui MPE-nya
U U
= 3000 mg
1 dm 3
1 3000mg 3
U 1000mg >> Jadi nilai ketidakpastian yang diperluas pada saat verifikasi adalah sebesar : 100mg
Massa konvensional Massa konvensional anak timbangan adalah sama dengan nilai
massa anak timbangan standar yang terbuat dari bahan dengan massa jenis 8000 kg/m3 yang setimbang dengan anak timbangan yang diuji dalam media udara dengan massa jenis 1,2 kg/m3 dan dilakukan pada suhu 20°C. Persyaratannya:
m0 dm U mc m0 dm U
Dimana massa konvensional dari at yang berbeda massa jenisnya
Dimana: Mc = massa konvensional dalam gram Mt = Massa sebenarnya dalam gram r = massa jenis at dlm kg/m3
