Pengertian Piezometer Serta Jenis, Fungsi, Prinsip Kerja

Piezometer adalah sensor geoteknik yang digunakan untuk mengukur tekanan air pori (level piezometrik) di dalam tanah. Alat ini dirancang untuk mengukur tekanan air pori dalam tanah, timbunan tanah/batuan, pondasi dan struktur beton.

Dianggap sebagai salah satu instrumen pemantauan geoteknik yang paling penting, maka alat satu ini menarik untuk dipelajari. Bagi Anda yang bingung sekali dengan alat satu ini, mari bahas lebih lanjut tentang piezometer, jenisnya, fungsi, prinsip kerja, perbedaannya dengan manometer secara lebih rinci.

Pengertian Piezometer

Piezometer atau pengukur tekanan pori memberikan data kuantitatif yang signifikan tentang besarnya dan distribusi tekanan pori dan variasinya terhadap waktu. Alat ini juga membantu dalam mengevaluasi pola rembesan, zona perpipaan potensial dan efektivitas tindakan pengendalian rembesan yang dilakukan.

Evaluasi yang tepat dari tekanan pori membantu dalam memantau gerakan setelah konstruksi dan menunjukkan kondisi yang sekiranya berpotensi berbahaya dan dapat mempengaruhi stabilitas struktur, pondasi dan perlengkapannya.

Alat satu ini juga menyediakan data dasar untuk perbaikan desain dan konstruksi yang lebih aman dan lebih ekonomis. Piezometer Casagrande dianggap sebagai bentuk paling sederhana dari piezometer yang terdiri dari ujung saling terhubung ke panjang pipa ekstensi.

Ketinggian air di dalam pipa diukur dengan menggunakan dipmeter. Namun, piezometer kawat getar paling sering digunakan karena hasil yang akurat dan keandalan yang lebih tinggi.

Jenis Piezometer

Terdapat berbagai bentuk dan ukuran Piezometer, di antaranya adalah :

1. Casagrande atau Piezometer Open standpipe

Salah satu instrumen paling sederhana untuk mengukur level piezometrik di tanah adalah Open Standpipe Piezometer atau Casagrande. Jenis alat satu ini berupa pipa plastik, dengan diameter kecil (hingga 20mm) dan bagian berpori ada di bawah.

Pipa ini dipasang di dalam lubang bor sambil menempatkan bagian berpori di bawah di mana tingkat piezometrik akan diukur. Anulus antara filter berpori dan lubang bor memiliki pasir di dalamnya, disegel dari kedua sisi menggunakan bentonit dan, sisa lubang diisi dengan mortar semen.
Tekanan air tanah kemudian mendorong air ke dalam pipa horizontal hingga ketinggian air di dalam pipa (h) sama dengan ketinggian piezometrik (tekanan air pori) di dalam tanah pada elevasi filter berpori.

2. Pizometer Listrik.

Jenis piezometer berikutnya adalah listrik yang terdiri dari diafragma pembelok dan filter berpori yang dibagi dengan reservoir kecil air. Vibrating wire atau strain gauge digunakan untuk menghitung defleksi diafragma. Hasil yang dihitung kemudian dikonversi ke tekanan setara menggunakan kalibrasi yang tepat.

Prosedur selanjutnya sama persis dengan piezometer open standpipe. Piezometer listrik dimasukkan ke dalam lubang bor sedangkan anulus antara filter berpori dan lubang bor diisi dengan semen/bentonit nat.

Air dari dalam tanah mendorong dirinya sendiri karena gaya apung ke dalam reservoir dan menyebabkan defleksi pada diafragma sampai tekanan di dalam reservoir sama dengan tekanan air pori (piezometric level).

Jika piezometer listrik dipasang di atas muka air tanah saat ini, tekanan pori di dalam tanah adalah negatif dan air dalam piezometer akan ditarik keluar dari reservoir. Jika hal ini terjadi, piezometer akan terisi dengan udara, yang menyebabkan disfungsinya.

3. Pizometer Hidrolik.

Jenis ketiga dari piezometer adalah piezometer hidrolik yang terdiri dari filter berpori yang berisi reservoir air, dipisahkan dari pengukur tekanan melalui tabung yang tahan air dan berisi air.

Tabung-tabung ini mengalirkan air melalui sistem untuk menghilangkan udara dan memastikan bahwa reservoir tetap terisi air. Piezometer mengukur tekanan hidrolik keseluruhan dari mana tekanan pori dapat dihitung.

4. Piezometer Pneumatik

Jenis piezometer selanjutnya adalah piezometer pneumatik yang dioperasikan dengan tekanan gas. Piezometer pneumatik dapat ditempatkan di lubang bor, mengisi, atau dalam standpipe berdiameter besar. Pembacaan kemudian dihitung dengan indikator pneumatik.

5. Pizometer Kawat Bergetar.

Pizometer Kawat Bergetar mengukur tekanan air pori di tanah dan batuan yang jenuh sepenuhnya atau sebagian. Sebuah piezometer kawat bergetar pada dasarnya terdiri dari:

• Diafragma baja tahan karat yang sensitif
• Sebuah kawat magnet, kekuatan tarik tinggi yang diregangkan, salah satu ujungnya ditambatkan dan ujung lainnya dipasang pada diafragma.
• Filter udara rendah keramik (filter masuk udara tinggi kuningan juga digunakan tergantung pada persyaratan lokasi)
• Termistor untuk pembacaan suhu
• Kaca ke segel logam dengan empat terminal untuk koneksi kabel
• Badan stainless steel dengan ketahanan terhadap karat atau korosi terhadap beberapa jenis kotoran terlarut yang ditemukan dalam air di bawah kondisi lapangan. Untuk aplikasi air asin, sensor khusus dengan perlindungan tambahan bisa disediakan.

Fungsi piezometer

Penggunaan piezometer memiliki fungsi sebagai berikut:

• Untuk mempelajari pengaruh air dalam pori-pori tanah atau batuan. Piezometer mengurangi daya dukung beban tanah atau batuan. Pengaruhnya lebih nyata dengan tekanan air pori yang lebih tinggi sehingga pada akhirnya dalam beberapa kasus menyebabkan kegagalan total daya dukung tanah.
• Menentukan level dan pola aliran air tanah
• Mengetahui pola aliran air pada timbunan tanah/batuan, bendungan beton, dan pondasinya.
• Menggambarkan garis freatik.

Perbedaan Piezometer dengan Manometer

Manometer merupakan alat untuk mengukur tekanan dan juga bekerja berdasarkan prinsip penggunaan cairan untuk menghitung perbedaan tekanan di dalam tabung dan di luarnya.

Piezometer sendiri adalah salah satu bentuk manometer yang paling sederhana. Hal ini dapat digunakan untuk mengukur tekanan moderat cairan. Pengaturan piezometer terdiri dari tabung kaca, dimasukkan ke dalam dinding bejana atau pipa.

Sementara manometer terdiri dari tabung gelas, yang salah satu ujungnya terhubung ke titik di mana tekanan akan diukur dan ujung lainnya terbuka ke atmosfer.

Prinsip Kerja

Prinsip kerja piezometer sebenarnya tergantung pada jenisnya. Adapun piezometer kawat getar adalah yang paling banyak digunakan dan pada dasarnya terdiri dari kawat yang diregangkan dengan kekuatan tarik tinggi dan magnetis.

Salah satu ujungnya ditambatkan dan ujung lainnya dipasang pada diafragma yang dibelokkan dalam beberapa proporsi terhadap tekanan yang diberikan. Setiap perubahan tekanan membelokkan diafragma secara proporsional mempengaruhi tegangan pada kawat yang diregangkan. Jadi setiap perubahan tekanan pori secara langsung mempengaruhi tegangan pada kawat.

Kawat dipetik oleh kumparan magnet, sebanding dengan tegangan pada kawat yang beresonansi pada frekuensi ‘f’, yang dapat ditentukan sebagai berikut:

• f = {[σg/ρ] ^1/2}/ 2l Hz
• σ = tegangan kawat
• g = konstanta gravitasi
• p= kerapatan kawat
• l = panjang kawat

Frekuensi resonansi membuat kawat bergetar, menginduksi arus bolak-balik dalam magnet koil. Tekanan pori lalu sebanding dengan kuadrat frekuensi dan logger pembacaan EDI-51V model Encardio-rite (data logger).

Baca juga : Aplikasi Hardness Test Pada Industri

Sudah paham mengenai piezometer? Jadi, piezometer atau pengukur tekanan pori merupakan transduser tekanan yang memang selalu dipasang di bawah tanah untuk mengukur tingkat piezometrik bawah permukaan dalam tingkat air tanah, tanah, atau batuan.