Pneumatic.docx

1.1

Latar Belakang Pada era saat ini, perkembang ilmu pengetahuan serta teknologi mendorong manusia untuk meningkatkan ilmu pengetahuan serta sumber dayanya dalam mengikuti arus globalisasi. Dapat dilihat dengan tingginya ativitas teknik pada saat ini, membuat kebutuhan alat instrument maupun mekanikal yang meningkatkan nilai efisiensi serta efektifitas kegiatan manusia sangat dibutuhkan. Sebagai contoh pada valve memiliki berbagai macam teknologi pengerak yang dapat diaplikasikan didalamnya. Dalam bahasan makalah ini akan meninjau lebih dalam sistem pneumatik dari segi mekanisme serta fungsi komponen komponen didalam sistem pneumatik yang diaplikasikan pada valve. Elemen-elemen pneumatik telah mengalami perkembangan yang pesat, terutama dalam proses pemilihan bahan, manufacturing, serta proses desain. Gerakan yang dapat dilakukan oleh sistem pneumatik ini antara lain adalah gerakan melingkar (cyling), gerakan lurus (linier), dan gerakan berputar (rotary).

1.2

Tujuan Penulisan Dalam pembuatan makalah ini penulis ingin memaparkan tentang sistem pneumatik. untuk itu tujuan penulis membuat makalah ini adalah : a. Untuk memenuhi tugas mata pelajaran operasi teknik kimia. b. Dapat memahami dan mengetahui tentang sistem pneumatic valve. c. Dapat memperdalam wawasan dan pengetahuan sistem pneumatik valve.

BAB II Pembahasan

2.1

Konsep Dasar Pneumatik Pneumatik berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara atau angin. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem pneumatik. Dalam penerapannya, sistem pneumatik banyak digunakan sebagai sistem automasi. Prinsip kerja pneumatik adalah memanfaatkan udara bertekanan dari kompresor yang kemudian didistribusikan ke sistem yang ada sehingga kapasitas sistem terpenuhi. Masuk dan keluarnya udara didalam silinder diatur dari valve. Dengan menyusun valve – valve ini kita dapat melakukan control terhadap sistem pneumatik, sehingga dapat berfungsi sebagaimana yang kita kehendaki. Permukaan bumi ini ditutupi oleh udara. Udara adalah campuran gas yang terdiri atas senyawa : - sekitar 78 % dari volume adalah Nitrogen - sekitar 21 % dari volum adalah Oksigen Sisanya adalah campuran karbon dioksida, argon, hydrogen neon, helium, krypton dan xenon. Karena segala sesuatu di bumi ini menerima tekanan yaitu tekanan absolut atmosfir, maka tekanan ini tidak bisa dirasakan. Pada umumnya tekanan atmosfir dianggap sebagai tekanan dasar, sedangkan yang bervariasi (akibat penyimpangan nilai) adalah : Tekanan ukur = Pg Tekanan Vakum = Pv Tekanan atmosfir tidak mempunyai nilai yang konstan, seperti terlihat pada gambar 2.1.

Fluctuating Atmospheric Pressure

Gauge Pressur (PG)

Absolut Pressure ( Pab)

Vaccum Pressure (Pv)

0

Gambar 2.1. Tekanan Udara

Variasi nilainya tergantung pada letak geografis dan iklimnya. Daerah dari garis nol tekanan absolut sampai garis tekanan atmosfir disebut daerah vakum dan diatas garis tekanan atmosfir adalah daerah tekanan ukur. Tekanan absolut ini terdiri atas tekanan atmosfir (Pat) dan tekanan ukur (Pg). Tekanan absolut biasanya 1 bar (100 kPa) lebih besar dari tekanan ukur.

2.2

Karakteristik Udara Sebagaimana umumnya gas, udara juga tidak mempunyai bentuk yang khusus sehingga sangat mudah berubah. Udara akan berubah bentuk sesuai dengan tempatnya. Udara dapat dimampatkan dan selalu berusaha untuk mengembang. Seperti terlihat pada gambar 2.2., Hukum Boyle Mariote menjelaskan sifat volume dari massa gas yang tertutup pada temperatur konstan adalah berbanding terbalik dengan tekanan absolut atau hasil kali dari volume dan tekanan absolut adalah konstan untuk massa gas tertentu.

1 V1   2 V2  3 V3  ......  kons tan

Gambar 2.2. Hubungan antara Tekanan dan Volume

2.3

Komponen-komponen Pneumatik Dalam penggunakan aplikasi sistem pneumatik sangat penting untuk kita memilih komponen-komponen yang tepat, komponen-komponen pneumatik dibagi atas beberapa bagian (Krist, T., dan Ginting, D., 1993); a.

Sumber energi (energi supply) seperti kompresor, tangki udara (reservoir), unit penyiapan udara (air service unit), unit penyalur udara (air distribution unit) dan lain-lain.

b. Aktuator (actuator), seperti silinder kerja tunggal, silinder kerja ganda dan lain- lain. c.

Elemen kontrol (control element), seperti katup jenis 5/2, 3/2, flow regulator, dan lain-lain.

d. Elment masukan (input elments), seperti sensor, tombol, pedal, roller dan sebagainya.

a. Sumber energi (Energi Supply) Pada sistem pneumatik sumber energi didapatkan dari udara, dalam penelitian ini berfungsi

nantinya

untuk

didapatkan

dari

kompressor.

Kompressor

menampung udara yang ada sehingga udara tersebut

nantinya dapat digunakan untuk sumber energi sistem pneumatik.

Prinsip kerja dari sumber energi pada sistem pneumatik adalah udara dimampatkan sehingga udara yang ada berkumpul dan mempunyai energi untuk menggerakan sistem pneumatik. Energi inilah yang digunakan pada sistem pneumatik tersebut. Komponen-komponen yang digunakan untuk mendapatkan udara mampat antara lain, kompresor (air compressor) sebagai penghasil udara mampat, tangki udara (reservoir) sebagia penyimpan udara, unit persiapan udara (air service unit) untuk mmpersiapkan udara mampat, dan unit penyalur udara (air distribution unit) untuk menyalurkan udara mampat kepada komponen-komponen pneumatik.

b. Aktuator (actuator) Aktuator merupakan salah satu output sistem, dalam hal ini adalah sistem pneumatik. Pada penelitian ini nantinya akan menggunakan beberapa komponen- komponen sistem pneumatik, seperti: a. Silinder pneumatik kerja ganda (Double Acting Cylinder) Pada silinder tipe ini pergerakan maju dan mundurnya di atur dengan sumber angin yang di mampatkan pada lubang bagian depan atau belakangnya. b. Katup pneumatik (Valves) Katup pneumatik adalah sebagai komponen pengatur secara mekanik dari pergerakan silinder baik kondisi torak maju maupun mundur. Silinder

kerja

ganda

(double

acting

cylinder)

memiliki

lubang untuk memasukan dan mengeluarkan angin pada kedua ujungnya.

Bila sumber angin dimasukkan melalui lubang dibagian belakang silinder maka torak akan bergerak maju dan angin akan keluar

melalui

lubang bagian depan silinder. Kondisi ini biasa dikatakan dengan kondisi extend. Demikian sebaliknya jika sumber angin dimasukan melalui lubang depan silinder maka torak akan bergerak mundur dan angin akan keluar melalui lubang bagian belakang silinder. Kondisi ini biasa dikatakan dengan kondisi retract.

Gambar 2.3 Ilustrasi cara kerja silinder kerja ganda

c. Elemen kontrol (control element) Elemen kontrol merupakan komponen pneumatik yang digunakan untuk mengendalikan aliran udara yang masuk dan keluar, tekanan atau tingkat aliran (flow rate) dari udara mampat yang akan disalurkan kepada komponen-komponen pneumatik lain sebagai input atau pada aktuator. Elemen Kontrol dapat dibagi menjadi beberapa kategori, yaitu: a. Katup satu arah (non-return valves). b. Katup control aliran (flow control valves). c. Katup control tekanan (pressure control valves).

Katup satu arah (non-return valves) merupakan suatu komponen pneumatik yang berfungsi untuk melewatkan sinyal pneumetik dari satu isi dan menghambat sinyal yang datang dari sisi yang lain. Katup kontrol aliran (flow control valves)merupakan komponen pneumatik yang berfungsi untuk mengatur besarnya volume udara mampat yang ingin dialirkan baik satu arah maupun dua arah, sehingga kecepatan (speed) silinder dapat diatur sesuai kebutuhan. Dilihat dari arah aliaran katup pengontrol aliran dibedakan menjadi dua jenis, yaitu throttle valve (2 arah) dan one-way flow control (1 arah). Katup kontrol tekanan (pressure control valves) merupakan komponen pneumetik udara

mampat

dan

yng

berfungsi

untuk

memanipulasi

tekanan

juga komponen ini dapat bekerja dengan udara

mampat yang telah dimanipulasi. Katup tipe 5/2 merupakan katup yang memiliki 5 lubang dan 2 pergerakan secara mekanik yaitu gerakan mekanik yang menentukan silinder dalam kondisi maju atau silinder dalam kondisi mundur.

Gambar 2.4 Ilustrasi Cara kerja katup 5/2

Rincian kondisi gambar pertama pada gambar 2.4 yaitu lubang 1 sebagai sumber angin masuk dari kompresor menuju lubang 2 untuk kemudian dialirkan ke lubang silinder bagian depan yang menyebabkan

silinder

bergerak

mundur

yang mengakibatkan angin keluar melalui

lubang silinder bagian belakang dan masuk ke lubang katup 4 kemudian dikeluarkan melalui lubang 5, dan lubang 3 dimampatkan. Rincian kondisi gambar kedua pada gambar 2.3 yaitu lubang 1 sebagai sumber angin masuk dari kompresor menuju lubang 4 untuk kemudian dialirkan ke lubang silinder bagian belakang yang menyebabkan silinder bergerak maju yang mengakibatkan angin keluar melalui lubang silinder bagian depan dan masuk ke lubang katup 2 kemudian dikeluarkan melalui lubang 3, dan lubang 5 dimampatkan.

d. Elemen masukan (input element) Element masukkan adalah komponen-komponen yang menghasilkan suatu besaran atau sinyal yang diberikan kepada sistem sebagai masukkan untuk menjalankan sistem kepada langkah sistem

berikutnya. Elemen-

elemen pada pneumatik terdiri dari switch dan sensor. Seperti tombol, tuas pedal, roller, dan sebagainya.Sensor yang digunakan dalam pneumatik terdiri dari: 

¾ Sensor Proximity adalah sensor yang aktif tanpa kontak langsung dengan aktuator yang terdiri dari : o Sensor Kapasitif mendeteksi ada

atau

tidaknya

benda. Simbolnya dapat dilih pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.5 Sensor Kapasitif

suatu

o Sensor Induktif mendeteksi benda yang terbuat dari logam. Simbolnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.6 Sensor Induktif o Sensor

Optik

untuk

mendeteksi

warna

suatu

benda

berdasarkan pantulan yang dihasilkan. Untuk benda yang berwarna hitam maka pantulan yang dihasilkan hampir tidak ada sedangkan benda lain dilihat berdasarkan terang gelapnya. Simbolnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.7 Sensor Optik o Sensor Magnetik untuk mendeteksi benda yang memiliki unsur magnetik.



¾ Sensor Non Proximity adalah sensor yang berhubungan langsung dengan aktuator. Salah satu contoh sensor Non Proximity yaitu Roller Switch. Sensor ini mendeteksi penekanan pada roller tersebut (sama seperti saklar biasa). Simbolnya seperti pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.8 Roller Switch 2.4

Simbol dan standarisasi dalam pneumatik Pada pneumatik telah ditetapkan standar lambang-lambang bagan untuk unsur hubungan antar komponen pneumatik, sehingga hubunganhubungan yang direncanakan menjadi jelas. Lambang-lambang hubungan ini ditetapkan dalam ISO 1219-1976 mengenai “Circuit symbol for fluidic equipment and sistem”. Setiap penomoran dan pemberian huruf

pada setiap komponen

mengikuti ketentuan DIN ISO 5599-3. Selain itu terdapat ketentuan keamanan sistem pneumatik yang diatur dalam ketentuan VDI 3229 mengenai “Technical Design Guidelines for Machine Tools and other Production Equipment”. Komponen pneumatik dan simbolnya Berupa: Sumber energi, katup dan berbagai port serta mekanismenya Pengkondisi fluida, Sambungan fluida.

Gambar 2.9 simbol – simbol pada sistem pneumatik

2.5

Keuntungan dan kerugian sistem pneumatik Beberapa keuntungan dalam penggunaan atau penerapan sistem pneumatik, antara lain: a. Ketelitian yang tinggi dari peralatan-peralatan pneumatik yang konstruksinya semakin baik memungkinkan suatu pengerjaan yang hampir tidak memerlukan perawatan dalam jangka panjang. b. Merupakan media/fluida kerja yang mudah didapat dan mudah diangkut udara dimana saja tersedia dalam jumlah yang tak terhingga. c.

Udara bertekanan adalah bersih. Kalau ada kebocoran pada saluran pipa, benda-benda kerja maupun bahan-bahan disekelilingnya tidak akan menjadi kotor.

d.

Dapat bertahan lebih baik terhadap keadaan-keadaan kerja tertentu. Udara bersih ( tanpa uap air ) dapat digunakan sepenuhnya pada suhu-suhu yang tinggi atau pada nilai-nilai yang rendah, jauh di bawah titik beku ( masing- masing panas atau dingin ).

e. Aman terhadap kebakaran dan ledakan. f. Menguntungkan karena lebih murah dibandingkan dengan dengan komponen- komponen peralatan hidraulik. Dan pneumatik adalah 40 sampai 50 kali lebih murah daripada tenaga otot. Hal ini sangat penting pada mekanisasi dan otomatisasi produksi. g. Konstruksi yang kompak dan kokoh. h. Memiliki

beberapa tekanan

kerja

sesuai

dengan

kebutuhan

pemakaian (1 sampai 15 bar). i. Dapat dibebani lebih ( tahan pembebanan lebih ) .Pada pembebanan lebih alat- alat udara bertekanan memang akan berhenti, tetapi tidak akan

mengalami

pembebanan lebih.

kerusakan.

Alat-alat

listrik

terbakar

pada

Selain keuntungan adapun kerugian dalam menggunakan sistem pneumatik adalah sebagai berikut: a. Tidak mungkin untuk mewujudkan kecepatan-kecepatan torak dan pengisian yang tetap, tergantung dari bebannya. b. Suatu silinder pneumatik mempunyai kemampuan daya tekan yang terbatas. c. Suatu gerakan teratur hampir tidak dapat diwujudkan apabila terjadi perubahan beban.

BAB III Penutupan 3.1

Kesimpulan a. Sistem pneumatik pada penerapannya digunakan sebagai sistem automasi. b. Karakteristik sifat udara, seperti yang terurai pada Hukum Boyle Mariote, bahwa sifat volume dari massa gas yang tertutup pada temperature konstan adalah berbanding terbalik dengan tekanan absolut. c. Penyusun sistem pneumatik antara lain : sumber energi, aktuator, elemen kontrol serta elemen masukan. d. Sistem pneumatik memiliki beberapa kelebihan, salah satu contohnya udara bertekanan adalah bersih, dapat didartikan bila terdapat kebocoran sistem tidak akan menjadi kontaminan di area sekitar. e. Salah satu kelemahan sistem pneumatik ialah gerakan teratur sangat susah diwujudkan apabila terjadi perubahan beban yang dinamis.

3.2

Saran a.

Daftar Pustaka Croser, P. 1994. Pneumatik, Tingkat Dasar P. III. Festo Didactic Krist, T., dan Ginting, D. (1993) Dasar-dasar Pneumatik. Jakarta: Erlangga. Parr, Andrew. 2003. Edisi Kedua, Hidrolika dan Pneumatik. Penerbit Erlangga Stewart, Harry L. 1978.Hydraulic and Pneumatic Power for Production. Industrial Press