KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN PEMAKAIAN PNEUMATIK
Tujuan Khusus Pembelajaran
Peserta dapat :
1. menyebutkan minimal 10 keuntungan pemakaian pneumatik.
- menyebutkan minimal 5 kerugian pemakaian pneumatik
1.1 Alasan Pemakaian Pneumatik
Persaingan antara peralatan pneumatik dengan peralatan mekanik, hidrolik atau elektrik makin menjadi besar. Dalam penggunaannya sistem pneumatik diutamakan karena beberapa hal yaitu :
a. paling banyak dipertimbangkan untuk beberapa mekanisasi,
b. dapat bertahan lebih baik terhadap keadaan-keadaan tertentu
Sering kali suatu proses tertentu dengan cara pneumatik, berjalan lebih rapi (efisien) dibandingkan dengan cara lainnya.
Contoh :
1). Palu-palu bor dan keling pneumatik adalah jauh lebih baik dibandingkan dengan perkakas-perkakas elektrik serupa karena lebih ringan, lebih ada kepastian kerja dan lebih sederhana dalam pelayanan.
2). Pesawat-pesawat pneumatik telah mengambil suatu kedudukan monopoli yang penting pada :
a). rem-rem udara bertekanan untuk mobil angkutan dan gerbong-gerbong kereta api, alat-alat angkat dan alat-alat angkut.
b). pistol-pistol ( alat cat semprot, mesin-mesin peniup kaca, berbagai jenis penyejukan udara, kepala-kepala asah kecepatan tinggi ).
Udara bertekanan memiliki banyak sekali keuntungan, tetapi dengan sendirinya juga terdapat segi-segi yang merugikan atau lebih baik pembatasan-pembatasan pada penggunaannya. Hal-hal yang menguntungkan dari pneumatik pada mekanisasi yang sesuai dengan tujuan sudah diakui oleh cabang-cabang industri yang lebih banyak lagi. Pneumatik mulai digunakan untuk pengendalian maupun penggerakan mesin-mesin dan alat-alat.
1.2 Keuntungan Pemakaian Pneumatik
a. Merupakan media/fluida kerja yang mudah didapat dan mudah diangkut :
1). Udara dimana saja tersedia dalam jumlah yang tak terhingga.
2). Saluran-saluran balik tidak diperlukan karena udara bekas dapat dibuang bebas ke atmosfir, sistem elektrik dan hidrolik memerlukan saluran balik.
3). Udara bertekanan dapat diangkut dengan mudah melalui saluran-saluran dengan jarak yang besar, jadi pembuangan udara bertekanan dapat dipusatkan dan menggunakan saluran melingkar semua pemakai dalam satu perusahaan dapat dilayani udara bertekanan dengan tekanan tetap dan sama besarnya. Melalui saluran-saluran cabang dan pipa-pipa selang, energi udara bertekanan dapat disediakan dimana saja dalam perusahaan.
b. Dapat disimpan dengan mudah :
1). Sumber udara bertekanan ( kompresor ) hanya menyerahkan udara bertekanan kalau udara bertekanan ini memang digunakan. Jadi kompresor tidak perlu bekerja seperti halnya pada pompa peralatan hidrolik.
2). Pengangkutan ke dan penyimpanan dalam tangki-tangki penampung juga dimungkinkan.
3). Suatu daur kerja yang telah dimulai selalu dapat diselesaikan, demikian pula kalau penyediaan listrik tiba-tiba dihentikan.
c. Bersih dan kering :
1). Udara bertekanan adalah bersih. Kalau ada kebocoran pada saluran pipa, benda-benda kerja maupun bahan-bahan disekelilingnya tidak akan menjadi kotor.
2). Udara bertekanan adalah kering. Bila terdapat kerusakan pipa-pipa tidak akan ada pengotoran-pengotoran, bintik minyak dansebagainya.
3). Dalam industri pangan , kayu , kulit dan tenun serta pada mesin-mesin pengepakan hal yang memang penting sekali adalah bahwa peralatan tetap bersih selama bekerja.
Sistem pneumatik yang bocor bekerja merugikan dilihat dari sudut ekonomis, tetapi dalam keadaan darurat pekerjaan tetap dapat berlangsung. Tidak terdapat minyak bocoran yang mengganggu seperti pada sistem hidrolik.
d. Tidak peka terhadap suhu
1). 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 ).
2). Udara bertekanan juga dapat digunakan pada tempat-tempat yang sangat panas, misalnya untuk pelayanan tempa tekan, pintu-pintu dapur pijar, dapur pengerasan atau dapur lumer.
3). Peralatan-peralatan atau saluran-saluran pipa dapat digunakan secara aman dalam lingkungan yang panas sekali, misalnya pada industri-industri baja atau bengkel-bengkel tuang (cor).
e. Aman terhadap kebakaran dan ledakan
1). Keamanan kerja serta produksi besar dari udara bertekanan tidak mengandung bahaya kebakaran maupun ledakan.
2). Dalam ruang-ruang dengan resiko timbulnya kebakaran atau ledakan atau gas-gas yang dapat meledak dapat dibebaskan, alat-alat pneumatik dapat digunakan tanpa dibutuhkan pengamanan yang mahal dan luas. Dalam ruang seperti itu kendali elektrik dalam banyak hal tidak diinginkan.
f. Tidak diperlukan pendinginan fluida kerja
1). Pembawa energi (udara bertekanan) tidak perlu diganti sehingga untuk ini tidak dibutuhkan biaya. Minyak setidak-tidaknya harus diganti setelah 100 sampai 125 jam kerja.
g. Rasional (menguntungkan)
1). Pneumatik adalah 40 sampai 50 kali lebih murah daripada tenaga otot. Hal ini sangat penting pada mekanisasi dan otomatisasi produksi.
2). Komponen-komponen untuk peralatan pneumatik tanpa pengecualian adalah lebih murah jika dibandingkan dengan komponen-komponen peralatan hidrolik.
h. Kesederhanaan (mudah pemeliharaan)
1). Karena konstruksi sederhana, peralatan-peralatan udara bertekanan hampir tidak peka gangguan.
2). Gerakan-gerakan lurus dilaksanakan secara sederhana tanpa komponen mekanik, seperti tuas-tuas, eksentrik, cakera bubungan, pegas, poros sekerup dan roda gigi.
3). Konstruksinya yang sederhana menyebabkan waktu montase (pemasangan) menjadi singkat, kerusakan-kerusakan seringkali dapat direparasi sendiri, yaitu oleh ahli teknik, montir atau operator setempat.
4). Komponen-komponennya dengan mudah dapat dipasang dan setelah dibuka dapat digunakan kembali untuk penggunaan-penggunaan lainnya.
i. Sifat dapat bergerak
1). Selang-selang elastik memberi kebebasan pindah yang besar sekali dari komponen pneumatik ini.
j. Aman
1). Sama sekali tidak ada bahaya dalam hubungan penggunaan pneumatik, juga tidak jika digunakan dalam ruang-ruang lembab atau di udara luar. Pada alat-alat elektrik ada bahaya hubungan singkat.
k. Dapat dibebani lebih ( tahan pembebanan lebih )
Alat-alat udara bertekanan dan komponen-komponen berfungsi dapat ditahan sedemikian rupa hingga berhenti. Dengan cara ini komponen-komponen akan aman terhadap pembebanan lebih. Komponen-komponen ini juga dapat direm sampai keadaan berhenti tanpa kerugian.
1). Pada pembebanan lebih alat-alat udara bertekanan memang akan berhenti, tetapi tidak akan mengalami kerusakan. Alat-alat listrik terbakar pada pembebanan lebih.
2). Suatu jaringan udara bertekanan dapat diberi beban lebih tanpa rusak.
3). Silinder-silinder gaya
l. Jaminan bekerja besar
Jaminan bekerja besar dapat diperoleh karena :
1). Peralatan serta komponen bangunannya sangat tahan aus.
2). Peralatan serta komponen pada suhu yang relatif tinggi dapat digunakan sepenuhnya dan tetap demikian.
3). Peralatan pada timbulnya naik turun suhu yang singkat tetap dapat berfungsi.
4). Kebocoran-kebocoran yang mungkin ada tidak mempengaruhi ketentuan bekerjanya suatu instalasi.
m. Biaya pemasangan murah
1). Mengembalikan udara bertekanan yang telah digunakan ke sumbernya (kompresor) tidak perlu dilakukan. Udara bekas dengan segera mengalir keluar ke atmosfir, sehingga tidak diperlukan saluran-saluran balik, hanya saluran masuk saja.
2). Suatu peralatan udara bertekanan dengan kapasitas yang tepat, dapat melayani semua pemakai dalam satu industri. Sebaliknya, pengendalian-pengendalian hidrolik memerlukan sumber energi untuk setiap instalasi tersendiri (motor dan pompa).
n. Pengawasan (kontrol)
1). Pengawasan tekanan kerja dan gaya-gaya atas komponen udara bertekanan yang berfungsi dengan mudah dapat dilaksanakan dengan pengukur-pengukur tekanan (manometer).
o. Fluida kerja cepat
1). Kecepatan-kecepatan udara yang sangat tinggi menjamin bekerjanya elemen-elemen pneumatik dengan cepat. Oleh sebab itu waktu menghidupkan adalah singkat dan perubahan energi menjadi kerja berjalan cepat.
2). Dengan udara mampat orang dapat melaksanakan jumlah perputaran yang tinggi ( Motor Udara ) dan kecepatan-kecepatan piston besar (silinder-silinder kerja ).
3). Udara bertekanan dapat mencapai kecepatan alir sampai 1000 m/min (dibandingkan dengan energi hidrolik sampai 180 m/min ).
4). Dalam silinder pneumatik kecepatan silinder dari 1 sampai 2 m/detik mungkin saja ( dalam pelaksanaan khusus malah sampai 15 m/detik ).
5). Kecepatan sinyal-sinyal kendali pada umumnya terletak antara 40 dan 70 m/detik (2400 sampai 4200 m/min)
p. Dapat diatur tanpa bertingkat
1). Dengan katup pengatur aliran, kecepatan dan gaya
2). Tekanan udara dengan sederhana dan kalau dibutuhkan dalam keadaan sedang bekerja dapat disesuaikan dengan keadaan.
3). Beda perkakas rentang tenaga jepitnya dapat disetel dengan memvariasikan tekanan udara tanpa bertingkat dari 0 sampai 6 bar.
4). Tumpuan-tumpuan dapat disetel guna mengatur panjang langkah silinder kerja yang dapat disetel terus-menerus (panjang langkah ini dapat bervariasi sembarang antara kedua kedudukan akhirnya).
5). Perkakas-perkakas pneumatik yang berputar dapat diatur jumlah putaran dan momen putarnya tanpa bertingkat.
p. Ringan sekali
Berat alat-alat pneumatik jauh lebih kecil daripada mesin yang digerakkan elektrik dan perkakas-perkakas konstruksi elektrik (hal ini sangat penting pada perkakas tangan atau perkakas tumbuk). Perbandingan berat (dengan daya yang sama) antara :
· motor pneumatik : motor elektrik = 1 : 8 (sampai 10)
· motor pneumatik : motor frekuensi tinggi = 1 : 3 (sampai 4)
q. Kemungkinan penggunaan lagi (ulang)
Komponen-komponen pneumatik dapat digunakan lagi, misalnya kalau komponen-komponen ini tidak dibutuhkan lagi dalam mesin tua.
r. Konstruksi kokoh
Pada umumnya komponen pneumatik ini dikonstruksikan secara kompak dan kokoh, dan oleh karena itu hampir tidak peka terhadap gangguan dan tahan terhadap perlakuan-perlakuan kasar.
s. Fluida kerja murah
Pengangkut energi (udara) adalah gratis dan dapat diperoleh senantiasa dan dimana saja. Yang harus dipilih adalah suatu kompresor yang tepat untuk keperluan tertentu; jika seandainya kompresor yang dipilih tidak memenuhi syarat, maka segala keuntungan pneumatik tidak ada lagi.
1.3 Kerugian / terbatasnya Pneumatik
a. Ketermampatan (udara).
Udara dapat dimampatkan. Oleh sebab itu adalah tidak mungkin untuk mewujudkan kecepatan-kecepatan piston dan pengisian yang perlahan-lahan dan tetap, tergantung dari bebannya.
Pemecahan :
· kesulitan ini seringkali diberikan dengan mengikutsertakan elemen hidrolik dalam hubungan bersangkutan, tertama pada pengerjaan-pengerjaan cermat ( bor, bubut atau frais ) hal ini merupakan suatu alat bantu yang seringkali digunakan.
b. Gangguan Suara (Bising)
Udara yang ditiup ke luar menyebabkan kebisingan (desisan) mengalir ke luar, terutama dalam ruang-ruang kerja sangat mengganggu.
Pemecahan :
· dengan memberi peredam suara (silincer)
c. Kegerbakan (volatile)
Udara bertekanan sangat gerbak (volatile). Terutama dalam jaringan-jaringan udara bertekanan yang besar dan luas dapat terjadi kebocoran-kebocoran yang banyak, sehingga udara bertekanan mengalir keluar. Oleh karena itu pemakaian udara bertekanan dapat meningkat secara luar biasa dan karenanya harga pokok energi “berguna” sangat tinggi.
Pemecahan :
· dapat dilakukan dengan menggunakan perapat-perapat berkualitas tinggi.
d. Kelembaban udara
Kelembaban udara dalam udara bertekanan pada waktu suhu menurun dan tekanan meningkat dipisahkan sebagai tetesan air (air embun).
Pemecahan :
· penggunaan filter-filter untuk pemisahan air embun (dan juga untuk penyaring kotoran-kotoran).
e. Bahaya pembekuan
Pada waktu pemuaian tiba-tiba (dibelakang pemakai udara bertekanan) dan penurunan suhu yang bertalian dengan pemuaian tiba-tiba ini, dapat terjadi pembentukan es.
Pemecahan :
· Batasi pemuaian udara bertekanan dalam perkakas-perkakas pneumatik.
· Biarkan udara memuai sepenuhnya pada saat diadakan peniupan ke luar.
f. Kehilangan energi dalam bentuk kalor.
Energi kompresi adiabatik dibuang dalam bentuk kalor dalam pendingin antara dan akhir. Kalor ini hilang sama sekali dan kerugian ini hampir tidak dapat dikurangi.
g. Pelumasan udara bertekanan
Oleh karena tidak adanya sistem pelumasan untuk bagian-bagian yang bergerak, maka bahan pelumas ini dimasukkan bersamaan dengan udara yang mengalir, untuk itu bahan pelumas harus dikabutkan dalam udara bertekanan.
h. Gaya
1). Dengan udara bertekanan hanya dapat dibangkitkan gaya gaya
2). Penyerapan energi pada tekanan-tekanan kejutan hidrolik dapat memberi jalan keluar.
i. Ketidakteraturan
Suatu gerakan teratur hampir tidak dapat diwujudkan :
1). Pada pembebanan berganti-ganti
2). Pada kecepatan-kecepatan kecil (kurang dari 0,25 cm/det) dapat timbul ‘stick-slip effect’.
j. Tidak ada sinkronisasi
Menjalankan dua silinder atau lebih paralel sangat sulit dilakukan.
k. Biaya energi tinggi
Biaya produksi udara bertekanan adalah tinggi. Oleh karena itu untuk produksi dan distribusi dibutuhkan peralatan-peralatan khusus. Setidak-tidaknya biaya ini lebih tinggi dibandingkan dengan penggerak elektrik.
Perbandingan biaya ( tergantung dari cara penggerak ) :
· Elektrik : Pneumatik = 1 : 10 (sampai 12)
· Elektrik : Hidrolik = 1 : 8 (sampai 10)
· Elektrik : Tangan = 1 : 400 (sampai 500)
1.4 Pemecahan Kerugian Pneumatik
Pada umumnya, hal-hal yang merugikan dapat dikurangi atau dikompensasi dengan :
a. Peragaman yang cocok dari komponen-komponen maupun alat pneumatik.
b. Pemilihan sebaik mungkin sistem pneumatik yang dibutuhkan.
c. Kombinasi yang sesuai dengan tujuannya dari berbagai sistem penggerakan dan pengendalian (elektrik, pneumatik dan hidrolik).
Lembar Latihan
Keuntungan Dan Kerugian Pneumatik
1. Mengapa pada industri pangan, perkayuan, tekstil dan pengepakan banyak menggunakan peralatan dan mesin dengan tenaga udara bertekanan ?
2. Sebutkan beberapa kerugian dengan menggunakan media pneumatik! (minimal 5)
3. Udara yang ditiup keluar menimbulkan kebisingan (desisan), terlebih dalam ruangan kerja, sangat mengganggu. Bagaimana mengatasinya?
4. Secara umum bagaimana kerugian-kerugian dalam pemakaian pneumatik dapat diatasi?
Lembar Jawaban
Keuntungan Dan Kerugian Pneumatik
1. Mengapa pada industri pangan, perkayuan, tekstil dan pengepakan banyak menggunakan peralatan dan mesin dengan tenaga udara bertekanan ?
Jawab:
Mengingat bahwa media udara bertekanan mempunyai banyak keuntungan, a.l:
1. Mudah diperoleh dan mudah diangkut
2. Dapat disimpan dengan baik
3. Bersih dan kering
4. Tidak peka terhadap suhu
5. Aman terhadap kebakaran dan ledakan
6. Tidak perlu pendinginan
7. Rasional
8. Mudah dipelihara
9. Sifat dapat bergerak
10. Aman
|
11. Dapat dibebani lebih
12. Jaminan kerja besar
13. Biaya pemasangan murah
14. Pengawasan
15. Fluida kerja cepat
16. Dapat diatur tanpa bertingkat
17. Ringan
18. Kemungkinan penggunaaan lagi
19. Konstruksi kokoh
20. Fluida kerja murah
|
2. Sebutkan beberapa kerugian dengan menggunakan media pneumatik! (minimal 5)
Jawab:
Yang termasuk kerugian menggunakan media pneumatik, a.l:
1. Ketermampatan
2. Gangguan suara
3. Kegerbakan
4. Kelembaban udara
5. Bahaya pembekuan
6. Kehilangan energi
|
7. Pelumasan udara
8.
9. Ketidakteraturan
10. Tidak ada sinkronisasi
11. Biaya energi tinggi
|
3. Udara yang ditiup keluar menimbulkan kebisingan (desisan), terlebih dalam ruangan kerja, sangat mengganggu. Bagaimana mengatasinya?
Jawab:
Dengan memberi peredam suara (silincer).
4. Secara umum bagaimana kerugian-kerugian dalam pemakaian pneumatik dapat diatasi?
Jawab:
Pada umumnya , hal-hal yang merugikan dapat dikurangi atau dikompensasi dengan :
a. Peragaman yang cocok dari komponen-komponen maupun alat pneumatik.
b. Pemilihan sebaik mungkin sistem pneumatik yang dibutuhkan.
Kombinasi yang sesuai dengan tujuannya dari berbagai sistem penggerakan dan pengendalian (elektrik, pneumatik dan hidrolik).
Kegiatan Belajar 2
PRODUKSI UDARA BERTEKANAN
Tujuan Khusus Pembelajaran
Peserta harus dapat:
1. menyebutkan langkah-langkah mendapatkan udara yang berkualitas.
2. menyebutkan komponen-komponen mendapatkan udara yang berkualitas.
3. menyebutkan kriteria pemilihan kompresor
4. menyebutkan macam-macam kompresor berdasarkan cara pemampat-annya dengan benar.
5. menjelaskan prinsip kerja kompresor dengan benar.
6. menyebutkan kompresor bebas minyak dengan benar
PRODUKSI UDARA BERTEKANAN
2.1. Udara Bertekanan
2.1.1 Sifat-sifat Fisika dari Udara
Permukaan bumi ini ditutupi oleh mantel udara. Udara adalah campuran gas yang terdiri atas senyawa:
· sekitar 78% dari volume adalah nitrogen
· sekitar 21% dari volume adalah oksigen.
Sisanya adalah campuran karbon dioksida, argon, hidrogen, neon, helium, krypton dan xenon.
Untuk memahami prinsip dan kelakuan udara lebih baik, berikut disertakan besaran fisikanya. Data-data ini berdasarkan “Sistem Satuan Internasional”, disingkat SI.
Satuan Dasar
Besaran
|
Simbol
|
Satuan
|
Panjang
|
l
|
meter ( m )
|
m
|
kilogram ( kg )
| |
Waktu
|
t
|
detik ( s )
|
Temperatur
|
T
|
Kelvin ( K )
0°C = 273°K
|
Satuan Turunan
Besaran
|
Simbol
|
Satuan
|
F
|
Newton (N), 1N = 1 kg.m/s
| |
Luas
|
A
|
Meter persegi (m
|
Volume
|
V
|
Meter kubik (m
|
Volume Aliran
|
Q
|
(m
|
Tekanan
|
p
|
Pascal (Pa),
1 Pa = 1 N/m
1 bar = 10
|
Hukum Newton:
F = m . a
|
dimana a = percepatan gravitasi =9,81 m/s
Tekanan:
1 Pascal sama dengan tekanan vertikal sebesar 1N pada bidang 1m dan 100 kPa sama dengan 14.5 psi.
Karena segala sesuatu di bumi ini menerima tekanan yaitu tekanan absolut atmosfir (p ), maka tekanan ini tidak bisa dirasakan. Pada umumnya tekanan atmosfir dianggap sebagai tekanan dasar, sedangkan yang bervariasi (akibat penyimpangan nilai) adalah:
Tekanan ukur ( tekanan relatif ) = p
Tekanan vakum = p
Hal ini digambarkan pada diagram di bawah:
Gambar 2.1 : Hubungan Tekanan Udara
|
Tekanan atmosfir tidak mempunyai nilai yang konstan. Variasi nilainya tergantung pada letak geografis dan iklimnya. Daerah dari garis nol tekanan absolut sampai garis tekanan atmosfir disebut daerah vakum dan di atas garis tekanan atmosfir adalah daerah tekanan.
Tekanan absolut terdiri atas tekanan atmosfir p dan tekanan ukur p . Tekanan absolut biasanya 1 bar (100 kPa) lebih besar dari tekanan relatif p .
2.1.2 Karakteristik Udara
Sebagaimana umumnya gas, udara juga tidak mempunyai bentuk yang khusus. Bentuknya mudah berubah karena tahanannya kecil. Udara akan berubah bentuk sesuai dengan tempatnya. Udara dapat dimampatkan dan selalu berusaha untuk mengembang.
Gambar 2.2 : Hubungan antara tekanan dan volume
|
Hukum Boyle-Mariotte menjelaskan sifat: Volume dari massa massa
p1 . V1 = p2 . V2 = p3 . V3 = konstan
Contoh Perhitungan:
Udara dimampatkan pada tekanan atmosfir menjadi 1/7 dari volumenya. Berapakah tekanan yang muncul apabila temperatur tetap konstan.
p1 . V1 = p2 . V2
p2 = (V1/ V2) . p1 catatan: V2/ V1 = 1/7
p1= p = 1 bar = 100 kPa
p2 = 1 . 7 = 7 bar = 700 kPa absolut
Hasilnya = p = p ukur = pabs - p = 7 - 1 = 6 bar = 600 kPa
Sebuah kompressor yang menghasilkan tekanan diatas atmosfir 6 bar (600 kPa), mempunyai sifat pemampatan 1:7, ini dianggap jika tekanan atmosfir p 1 bar (100 kPa).
2.1.3 Persiapan Udara Bersih
Udara bertekanan untuk penggunaan pneumatik harus dapat memadai dan memiliki kualitas yang baik.Udara dimampatkan kira-kira menjadi 1/7 dari volume udara bebas oleh kompressor dan disalurkan melalui suatu sistem pendistribusian udara. Untuk menjaga kualitas udara yang diterima, peralatan unit pemelihara udara (service unit) harus digunakan untuk mempersiapkan udara sebelum digunakan ke dalam sistem kontrol pneumatik.
Kerusakan dalam sistem pneumatik bisa dikurangi jika udara bertekanan dipersiapkan dengan benar. Untuk hal tersebut aspek di bawah ini harus diperhatikan guna untuk mendapatkan udara yang berkualitas.
· Kuantitias udara yang diinginkan harus memenuhi kebutuhan sistem
· Jenis kompresor yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan sistem
· Tangki penyimpan udara yang memadai
· Persyaratan udara yang bersih
· Tingkat kelembaban udara yang dapat mengurangi korosi dan lembab
· Persyaratan pelumasan jika diperlukan
· Temperatur udara dan pengaruh lain yang rendah pada sistem
· Persyaratan tekanan kerja
· Ukuran katup dan saluran harus memenuhi kebutuhan sistem
· Pemilihan bahan dan kebutuhan sistem harus sesuai dengan lingkungan
· Tersedianya titik-titik drainase dan saluran buangan pada sistem distribusi.
· Tata letak sistem pendistribusian udara yang sesuai.
Disain dari komponen pneumatik direncanakan untuk maksimum operasi pada tekanan 8 s.d. 10 bar (800 s.d. 1000 kPa), tetapi dalam praktik dianjurkan beroperasi pada tekanan 5 s.d. 6 bar (500 s.d. 600 kPa) untuk penggunaan yang ekonomis. Memperhatikan adanya kerugian tekanan pada sistem distribusi, maka kompresor harus menyalurkan udara bertekanan 6,5 s.d. 7 bar, sehingga pada sistem kontrol, tekanan tetap tercapai sebesar 5 s.d. 6 bar.
2.1.4 Sistem Pengadaan Udara Bertekanan
Agar dapat menjamin keandalan pengendalian pneumatik, harus disediakan udara yang kualitasnya memadai. Termasuk di dalamnya adalah faktor-faktor sebagai berikut: udara yang bersih, kering, dan tekanan yang tepat.
Jika ketentuan-ketentuan ini diabaikan, maka akibatnya adalah keandalan mesin tidak terjamin, dan dengan demikian akan menaikkan biaya perbaikan dan penggantian komponen.
Udara bertekanan diperoleh dari kompresor, kemudian dialirkan melalui beberapa elemen sampai mencapai pemakai. Tidak menggunakan persiapan udara yang berkualitas baik dan pemilihan komponen yang salah akan mengurangi kualitas. Elemen-elemen berikut harus dipergunakan dalam penyiapan udara bertekanan:
· Kompresor udara
· Tangki udara
· Penyaring udara dengan pemisah air
· Pengering udara
· Pengatur-tekanan
· Pelumas
· Tempat pembuangan untuk kondensasi
Jenis dan penempatan kompresor turut mempengaruhi kadar partikel-partikel debu, minyak, dan air masuk ke dalam sistem. Persiapan udara yang kurang baik akan mengakibatkan sering menimbulkan gangguan dan menurunkan daya tahan sistem pneumatik. Berikut adalah gejala-gejala yang tampak:
· Keausan yang cepat pada seal dan elemen yang bergerak dalam katup dan silinder.
· Katup beroli
· Peredam suara yang kotor.
Persiapan dilakukan oleh penyaring isap pada pengambilan udara masuk kompresor, disambung seri dengan pengering, penyaring dan pemisah minyak dan air kondensasi. Mereka harus dipilih sesuai dengan tugasnya.
2.1.4.1 Tingkatan Tekanan
Umumnya, elemen-elemen pneumatik seperti silinder dan katup disiapkan untuk menerima tekanan kerja maksimal 8 - 10 bar. Memang untuk pengoperasian yang ekonomis, tekanan 6 bar sudah cukup. Tetapi karena adanya tahanan arus pada masing-masing komponen (misalnya pencekik) dan dalam pipa-pipa saluran, sambungan, panjang pipa, kebocoran, maka harus diperhitungkan pula nilai susut-tekanan antara 0,1 sampai 0,5 bar. Oleh sebab itu, kompresor harus menyediakan tekanan 6,5 sampai 7 bar supaya tekanan-kerja sebesar 6 bar, tetap terjamin.
Jika tiba-tiba ada bahaya dan perubahan tekanan konsumsi, tangki udara bisa dipasang untuk menstabilkan tekanan pada jaringan kerja udara bertekanan. Pada operasi normal tangki udara ini diisi oleh kompresor, dengan alasan untuk cadangan yang dapat digunakan setiap saat. Hal ini juga membuat kemungkinan untuk mengurangi frekuensi hidup-matinya kompresor.
2.1.4.2 Faktor Pemakaian
Karakteristik jumlah konsumsi udara bisa dibatasi untuk kompresor dengan ukuiran besar, sesuai dengan bebannya, seperti beban normal, menengah, dan puncak. Praktisnya telah ditunjukkan bahwa dengan variasi konsumsi udara, beberapa jenis kompresor dapat dipakai untuk penggunaan yang lebih efektif daripada satu kompresor dengan ukuran besar. Tujuh puluh lima
2.1.4.3 Mengeringkan Udara Bertekanan
Udara yang dihisap kompresor selalu mengandung uap air. Kadar air ini harus ditekan serendah mungkin. Suhu dan tekanan udara menentukan kadar kelembaban udara. Makin tinggi suhu udara, makin banyak kadar uap air yang dapat diserap. Apabila titik jenuh dari kelembaban udara mencapai 100%, meneteslah air.
2.2 KOMPRESOR
Sistem kontrol pneumatik beroperasi menggunakan media udara bertekanan dengan volume dan tekanan udara yang sesuai sistem tersebut. Suplai udara bertekanan didapatkan dari kompresor. Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Kompresor udara biasanya mengisap udara dari atmosfir . Namun ada pula yang mengisap udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor bekerja sebagai penguat. Sebaliknya ada kompresor yang mengisap gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum.
Karakteristik kompresor yang terpenting adalah
* volume gas yang dikeluarkan dengan satuan m3/min atau l / min
* tekanan kerja dengan satuan bar.
Kriteria yang lain adalah :
* desain
* tenaga : tipe penggerak
* kapasitas penyimpanan
* pendinginan
* kondisi dan lingkungan instalasi.
* perawatan
* biaya
Tergantung jenis kompresor, kapasitas/volume yang dihasilkan bervariasi dari beberapa liter permenit sampai kira-kira 50.000 m3/min. Sedangkan tekanan yang dihasilkan berkisar antara beberapa milimeter udara sampai lebih 1000 bar.
Dengan tekanan udara yang dibutuhkan di dalam sistem pneumatik, hanya beberapa jenis kompresor yang cocok untuk aplikasi tersebut. Kontrol pneumatik secara normal bekerja pada tekanan sekitar 6 bar, sedangkan batas operasinya minimum 3 bar sampai maksimum 15 bar. Di luar aturan ini akan ditemukan di dalam aplikasi khusus.
2.2.1 Jenis-Jenis Kompresor
Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya. Klasifikasi kompresor tergantung tekanannya adalah :
* kompresor (pemampat) dipakai untuk tekanan tinggi,
* blower (peniup) dipakai untuk tekanan agak rendah,
* fan (kipas) dipakai untuk tekanan sangat rendah.
Atas dasar cara pemampatannya, kompresor dibagi atas jenis :
· Jenis turbo (aliran)
Jenis ini menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya gaya
· Jenis perpindahan (displacement)
Jenis ini menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang diisap ke dalam silinder atau stator oleh sudu. Jenis perpindahan terdiri dari jenis putar (piston putar) dan jenis bolak balik (torak ).
Gambar 2.3 : Diagram Berbagai Jenis Kompresor
|
2.2.1.1 Kompresor Torak
Jenis kompresor torak terdiri dari :
· Kompresor piston
· Kompresor membran (diaphragm)
2.2.1.1.1 Kompresor Piston
Kompresor piston paling banyak digunakan. Kompresor ini dapat dijumpai dalam berbagai ukuran dari kapasitas terkecil sampai kapasitas lebih dari 500 m3/min. Konstruksi kompresor piston terdiri dari :
* Poros engkol (Crane Shaft)
* Batang piston
* Piston
* Silinder
* Katup masuk (isap)
* Katup keluar (pembuangan)
Cara kerja kompresor piston :
Gambar 2.4 : Kompresor piston
| |
Pneumatics Compressed Air Production, Festo Didactic
Poros engkol bekerja searah jarum jam. Poros engkol dan piston dihubungkan oleh batang piston. Pada saat piston bergerak turun dan mengisap udara atmosfir. Katup membuka secara otomatis karena perbedaan tekanan. Setelah piston mencapai posisi terendah , piston bergerak ke atas. Lubang isap menutup dan lubang keluar membuka sehingga udara dalam silinder tertekan keluar.
Kompresor piston jenis lainnya adalah kompresor dua tahap bentuk V . Molekul udara bergerak menyebabkan temperatur naik selama kompresi. Dengan multi tahap pendinginan kompresi dapat dikontrol lebih mudah. Kompresor dua tahap diperlihatkan seperti gambar dibawah :
Gambar 2.5 : Kompresor piston dua tahap bentuk V
|
Pneumatics Compressed Air Production, Festo Didactic
Dua piston diputar oleh satu poros engkol. Udara ditekan bertingkat melalui silinder sebelah kiri lewat pendingin dan akhirnya masuk didalam silinder sebelah kanan.
Kompresor piston dua tahap jenis lain adalah kompresor piston dua tahap kerja ganda. Kompresor ini akan menekan udara selama piston bergerak naik dan turun. Lubang pembuangan sisi batang piston dan lubang isap sisi batang piston telah membuka saat penekanan dan pengambilan secara terus menerus. Prinsip ini juga berlaku pada langkah kedua . Silinder langkah kedua lebih kecil daripada silinder langkah pertama karena volume udara bertekanan lebih sedikit. Kompresor ini dilengkapi dengan penggerak piston silang. Keuntungan kompresor tipe ini adalah bantalannya berumur lebih lama.
Kompresor piston dua tahap kerja ganda
|
Gambar 2.6 : Kompresor piston dua tahap kerja ganda
|
Pneumatics Compressed Air Production, Festo Didactic
Kompresor piston banyak dipakai karena cocok untuk bidang tekanan yang luas.
Daerah tekanan optimal untuk kompresor piston adalah:
· Satu tahap sampai 400 kPa ( 4 bar)
· Dua tahap sampai 1500 kPa (15 bar)
· Multi-tahap diatas 1500 kPa (15 bar)
Daerah tekanan yang mungkin dicapai, tidak selamanya ekonomis dalam pemakaiannya adalah:
· Satu tahap sampai 1200 kPa ( 12 bar)
· Dua tahap sampai 3000 kPa ( 30 bar)
· Multi-tahap diatas 22000 kPa (220 bar)
2.2.1.1.2 Kompresor Membran ( Diaphragm )
Prinsip kerja kompresor ini sama dengan kompresor piston, tetapi sealnya dilakukan oleh membran. Membran biasanya digunakan untuk piston langkah pendek. Keuntungan dari tipe ini adalah bebas pencemaran minyak.
Gambar 2.7 : Kompresor Membran
|
Pneumatics Compressed Air Production, Festo Didactic
Kompresor membran digunakan pada pemakai yang udara suplainya bebas dari oli, misalnya didalam industri makanan, farmasi, dan kimia. Disini, tidak diperlukan pelumasan pada udara bertekanannya.
2.2.1.2 Kompresor Piston Putar
Pada kompresor ini, udara dimampatkan dengan piston yang berputar dan tekanan udaranya bertambah. Operasinya halus tetapi tekanannya tidak sebesar kompresor piston dengan multi-tahap. Ada
1) Kompresor sudu geser
2) Kompresor sekrup
3) Kompresor jenis Roots Blower
2.2.1.2.1 Kompresor Sudu Geser
Kompresor ini mempunyai rotor yang dipasang secara eksentrik didalam rumah yang berbentuk silinder. Pada rotor terdapat beberapa parit dalam arah aksial dimana sudu-sudu dipasang. Gambar kerjanya seperti gambar di bawah.
Awal Pengisapan
|
Akhir pengisapan ( Awal Kompresi )
|
Akhir Kompresi ( Awal Pengeluaran )
|
Akhir Pengeluaran
|
Gambar 2.8 : Cara Kerja Kompresor Sudu Geser
| |
Pompa dan Kompresor
Dalam gambar ditunjukkan sebuah kompresor dengan empat buah sudu . Ruangan antara rotor dan rumah dibagi-bagi oleh sudu. Jika rotor berputar, volume ruangan yang dibatasi oleh dua sudu --- mula-mula membesar sehingga udara akan terisap melalui lubang isap kemudian mengecil lagi dan udara akan dikompresikan serta dikeluarkan melalui lubang keluar. Penempatan lubang keluar akan menentukan besarnya tekanan yang dicapai.
Volume udara pada sisi isap besar , sedangkan tekanannya kecil. Untuk memperbesar tekanan digunakan kompresi multi tahap.
Sudu-sudu yang dipasang pada parit-parit rotor akan meluncur keluar parit selama rotor berputar . Ujung sudu-sudu ini meluncur pada permukaan dalam silinder. Minyak pelumas dipergunakan untuk pendinginan, pelumasan dan pencegahan kebocoran.Minyak dikeluarkan bersama-sama dengan udara. Udara yang tercampur minyak disalurkan ke pemisah minyak. Minyak yang sudah terpisah kemudian didinginkan di pendingin untuk disirkulasikan kembali .
Keuntungan dari kompresor sudu geser ini adalah putaran halus karena getarannya relatip sangat kecil dibandingkan dengan kompresor piston. Tekanan kerja kompresor ini adalah :
* kira-kira 6,9 bar untuk satu tingkat
* sekitar 9,8 bar untuk dua tingkat.
Kapasitasnya dapat mencapai 100 m3/min.
2.2.1.2.2 Kompresor Sekrup
Kompresor sekrup termasuk jenis kompresor perpindahan yang tergolong macam kompresor putar. Kompresor ini sekarang mengalami perkembangan yang sangat pesat. Untuk tekanan antara 0,69 - 0,83 MPa ( 6,9 - 8,3 bar ) kompresor sekerup cenderung lebih banyak dipakai daripada kompresor torak.
Kompresor sekrup mempunyai sepasang rotor berbentuk sekrup. Yang satu mempunyai alur yang permukaannya cembung dan yang satu permukaannya cekung. Pasangan rotor ini berputar dalam arah saling berlawanan seperti sepasang roda gigi. Rotor dikurung di dalam sebuah rumah . Apabila rotor berputar maka ruang yang terbentuk antara bagian cekung dari rotor dan dinding rumah akan bergerak ke arah aksial sehingga udara dimampatkan.
Gambar dibawah memperlihatkan cara kerja kompresor sekrup.
Akhir Isapan ( gambar a )
|
Awal Kompresi ( gambar b )
|
Akhir Kompresi ( gambar c )
|
Pengeluaran ( gambar d )
|
Gambar 2.9 : Cara Kerja Kompresor Sekrup
| |
Pompa dan Kompresor
Gambar 2.9a :
* udara diisap sepenuhnya melalui lubang isap masuk ke dalam ruang alur . Isapan akan selesai setelah ruang alur tertutup seluruhnya oleh dinding rumah.
Gambar 2.9b :
* pertengahan proses kompresi dimana volume udara di dalam ruang alur sudah ada di tengah.
Gambar 2.9c :
* akhir kompresi dimana udara terkurung sudah mencapai lubang keluar di ujung kanan atas dari rumah.
Gambar 2.9d :
* udara yang terkurung dalam alur tadi telah dikeluarkan sebagian sehingga tinggal sebagian yang akan diselesaikan.
Dari uraian di atas jelas bahwa proses pengisapan , kompresi dan pengeluaran dilakukan secara berurutan oleh sekerup. Dengan demikian fluktuasi aliran maupun momen puntir poros menjadi sangat kecil. Selain itu, rotor yang seimbang dan berputar murni tanpa ada bagian yang bergerak bolak-balik sangat mengurangi getaran. Karena itu kompresor sekrup sesuai beroperasi pada putaran tinggi. Dengan putaran tinggi, kompresor menjadi ringkas --ukuran lebih kecil dibandingkan kompresor torak untuk daya yang sama. Biasanya jumlah gigi atau alur adalah empat buah untuk rotor yang beralur cembung dan enam buah untuk yang beralur cekung. Namun akhir-akhir ini juga dipakai jumlah alur 5 : 6 untuk memperbaiki performansi.
Kompresor sekrup ada dua macam yaitu jenis injeksi minyak dan jenis bebas minyak (sekerup kering). Keduanya bekerja dengan prinsip yang sama.
2.2.1.2.3 Kompresor Roots - Blower
Blower jenis roots mempunyai dua buah rotor yang masing-masing mempunyai dua buah gigi dan bentuknya mirip kepompong. Kedua rotor bergerak serempak dengan arah saling berlawanan di dalam sebuah rumah. Sumbu gigi rotor yang satu selalu membentuk sudut 90 derajat terhadap sumbu gigi rotor yang lain. Gambar dibawah menunjukkan konstruksi blower-roots.
Gambar 2.10 : Kompresor Roots-Blower
|
Pneumatics Compressed Air Production, Festo Didactic
Jika rotor diputar dalam arah panah, seperti ditunjukkan dalam gambar, maka gas yang terkurung antara rotor dan rumah akan dipindahkan dari sisi isap ke sisi keluar . Karena cara pemindahannya itu secara demikian maka blower ini termasuk jenis perpindahan.
Untuk menjaga agar sumbu-sumbu gigi dari kedua rotor tetap saling membentuk sudut 90 derajat maka kedua poros rotor ini harus saling dihubungkan dengan sepasang roda gigi kembar. Dengan demikian antara sesama gigi rotor dan dinding rumah bagian dalam terdapat kelonggaran yang dapat dijaga tetap besarnya sehingga tidak pernah terjadi sentuhan antara yang satu dengan yang lain. Hal ini memungkinkan blower bekerja tanpa pelumasan dalam, sehingga gas yang dihasilkan menjadi bebas minyak.
Tekanan yang dapat dipakai dari blower ini dalam praktik adalah
* sekitar 0,079 MPa ( 0,79 bar ) untuk satu tingkat kompresi ,
* sekitar 0,2 MPa ( 2 bar ) untuk 2 tingkat.
Kapasitas yang dapat dihasilkan adalah antara 2 - 200 m3/min.
2.2.1.3 Kompresor Aliran (Turbin)
Kompresor aliran menghasilkan volume udara yang banyak dengan penambahan tekanan rendah. Udara dipercepat oleh daun baling-baling kompresor, tetapi penambahan tekanan rendah kira-kira 1,2 kali tekanan masuk per langkah.
Kompresor aliran digunakan untuk pemakaian yang membutuhkan kapasitas besar dengan tekanan rendah. Tidak ekonomis digunakan pemakaian dengan kapasitas lebih rendah dari 600 m3/min.
Gambar 2.11 : Kompresor Turbin
|
Pneumatics Compressed Air Production, Festo Didactic
Jenis kompresor aliran yang lain adalah kompresor dengan 4 langkah (kompresor radial) dan kompresor turbin axial.
Gambar 2.12a : Kompresor turbin 4 langkah
|
Gambar 2.12b : Kompresor turbin axial
|
Pneumatics Compressed Air Production, Festo Didactic
2.2.2 Instalasi Kompresor
Unit kompresor portabel hanya dibutuhkan jika digunakan untuk tujuan percobaan / pemeliharaan. Untuk pemakaian yang tetap, kompresor dipasang permanen lebih disukai. Kompresor dan alat bantu harus selalu dipasang, tergantung instruksi pabrik pembuatnya. Biasanya untuk mendapatkan anti getaran dilakukan hal sebagai berikut :
* dipasang di tempat yang jauh,
* menggunakan fondasi terpisah.
Kecuali kompresor kecil, kompresor dipasang di ruang tersendiri.
Pemeliharaan khusus yang harus dilakukan untuk menjaga agar kompresor mendapatkan dingin, kering dan bebas debu. Bila lokasi pengambilan udara bersih tidak tersedia, instalasi menggunakan filter yang dipasang pada ujung pipa pengambilan udara. Pipa dari filter ke kompresor harus dibuat besar. Langkah ini memungkinkan udara isap bersih disalurkan ke beberapa kompresor melalui kanal isap bersama. Kondisi udara isap yang bersih adalah salah satu faktor yang menentukan umur kompresor.
Ukuran bervariasi tergantung kebutuhan udara peralatan pneumatik yang dihubungkan ke sistem dan harus ditambah kapasitas cadangan untuk keperluan peralatan pneumatik tambahan yang dihubungkan dalam waktu pendek serta 10-30 % untuk kebocoran-kebocoran yang terjadi. Kebutuhan udara dan ukuran pembangkit udara bertekanan merupakan kegiatan perencanaan yang sangat penting dan bukan perkara yang sederhana. Biaya yang tidak diperlukan dalam pembangkitan udara bertekanan dapat dihindari oleh perencanaan yang matang.
Jika udara yang diperlukan besar, dapat memasang dua atau tiga kompresor lebih baik daripada satu unit kompresor. Kegagalan satu unit kompresor akan menghasilkan seluruh peralatan komponen pneumatik gagal beroperasi atau bekerja dalam waktu singkat karena kapasitas udara yang tersedia didalam tangki hanya cukup bekerja dalam waktu beberapa menit. Pembangkit udara bertekanan yang berisi beberapa unit, sistem pneumatik beroperasi secara kontinyu, meskipun ada kegagalan satu mesin.
Lembar Latihan
Udara Bertekanan
1. Hal-hal apa sajakah yang harus diperhatikan untuk mendapatkan udara yang berkualitas?
2. Untuk mempersiapkan udara bertekanan, elemen-elemen apa sajakah yang diperlukan?
Kompresor Udara
3. Sebutkan kriteria pemilihan kompresor !
4. Jelaskan cara kerja kompresor piston!
5. Sebutkan macam-macam kompresor berdasarkan cara pemampatan jenis perpindahan !
6. Berapa kapasitas dan tekanan yang dihasilkan kompresor di bawah ini ?
· Kompresor piston satu tahap
· Kompresor piston dua tahap
· Kompresor sudu geser
· Kompresor sekerup
· Kompresor Roots-Blower
7. Kompresor jenis apa saja yang dapat menghasilkan udara bertekanan bebas minyak ?
Lembar Jawaban
Udara Bertekanan
1. Hal-hal apa sajakah yang harus diperhatikan untuk mendapatkan udara yang berkualitas?
Jawab:
Aspek di bawah ini harus diperhatikan guna untuk mendapatkan udara yang berkualitas :
· Kuantitias udara yang diinginkan harus memenuhi kebutuhan sistem
· Jenis kompresor yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan sistem
· Tangki penyimpan udara yang memadai
· Persyaratan udara yang bersih
· Tingkat kelembaban udara yang dapat mengurangi korosi dan lembab
· Persyaratan pelumasan jika diperlukan
· Temperatur udara dan pengaruh lain yang rendah pada sistem
· Persyaratan tekanan kerja
· Ukuran katup dan saluran harus memenuhi kebutuhan sistem
· Pemilihan bahan dan kebutuhan sistem harus sesuai dengan lingkungan
· Tersedianya titik-titik drainase dan saluran buangan pada sistem distribusi.
· Tata letak sistem pendistribusian udara yang sesuai.
2. Untuk mempersiapkan udara bertekanan, elemen-elemen apa sajakah yang diperlukan?
Jawab:
Elemen-elemen berikut harus dipergunakan dalam penyiapan udara bertekanan:
· Kompresor udara
· Tangki udara
· Penyaring udara dengan pemisah air
· Pengering udara
· Pengatur-tekanan
· Pelumas
· Tempat pembuangan untuk kondensasi
Kompresor Udara
3. Sebutkan kriteria pemilihan kompresor !
Jawab :
Kriteria pemilihan kompresor :
* volume udara yang dikeluarkan dengan satuan m3/min atau l / min
* tekanan kerja dengan satuan bar.
* desain
* tenaga : tipe penggerak
* kapasitas penyimpanan
* pendinginan
* kondisi dan lingkungan instalasi.
* perawatan
* biaya
4. Jelaskan cara kerja kompresor piston!
Jawab:
Cara kerja kompresor piston :
Poros engkol bekerja searah jarum jam. Poros engkol dan piston dihubungkan oleh batang piston. Pada saat piston bergerak turun dan mengisap udara atmosfir. Katup membuka secara otomatis karena perbedaan tekanan. Setelah piston mencapai posisi terendah , piston bergerak ke atas. Lubang isap menutup dan lubang keluar membuka sehingga udara dalam silinder tertekan keluar.
5. Sebutkan macam-macam kompresor berdasarkan cara pemampatan jenis perpindahan !
Jawab :
Macam-macam kompresor berdasarkan cara pemampatan jenis perpindahan :
Jenis perpindahan terdiri dari jenis putar (piston putar) dan jenis bolak balik (torak ).
6. Berapa kapasitas dan tekanan yang dihasilkan kompresor di bawah ini ?
Jawab :
Kapasitas dan tekanan yang dapat dihasilkan kompresor :
a) Kompresor piston satu tahap :
· Kapasitas : 500 m3/min
· Tekanan : 12 bar
b) Kompresor piston dua tahap
· Kapasitas : 500 m3/min
· Tekanan : 30 bar
c) Kompresor sudu geser
· Kapasitas : 100 m3/min
· Tekanan kerja : 6,9 bar ( satu tingkat )
9,8 bar ( dua tingkat )
d) Kompresor sekerup
· Kapasitas :
· Tekanan kerja : 8,3 bar
e) Kompresor Roots-Blower
· Kapasitas : 200 m3/min
· Tekanan : 0,79 bar ( satu tingkat kompresi )
2 bar ( dua tingkat kompresi )
7. Kompresor jenis apa saja yang dapat menghasilkan udara bertekanan bebas minyak ?
Jawab :
Kompresor bebas minyak :
* kompresor membran, kompresor sekerup, kompresor jenis roots-blower, kompresor sudu geser ( untuk kompresor kecil ), kompresor turbo.
Kegiatan Belajar 3
DISTRIBUSI UDARA BERTEKANAN
Tujuan Khusus Pembelajaran
Peserta harus dapat:
1. menyebutkan 3 macam pengering udara pada sistem pneumatik dengan benar,
2. menjelaskan cara kerja pengering udara sistem pendingin,
3. menjelaskan cara kerja pengering udara sistem absorsi,
4. menjelaskan cara kerja pengering udara sistem adsorsi,
5. menjelaskan fungsi tangki dengan benar,
6. menyebutkan kriteria pemilihan tangki udara,
7. menentukan besar tangki udara,
8. menyebutkan syarat-syarat bahan pipa saluran udara yang baik,
9. menentukan diameter pipa saluran utama dengan menggunakan nomogram,
10. menjelaskan cara pengambilan udara bertekanan dari saluran utama,
11. menyebutkan bagian-bagian unit pemeliharaan udara ,
12. menjelaskan fungsi filter udara,
13. menjelaskan fungsi pengatur tekanan,
14. menjelaskan fungsi pelumas.
3.1 KONDISI UDARA BERTEKANAN
3.1.1 Udara Kering
Udara yang dihisap kompresor selalu mengandung uap air. Kadar air ini harus ditekan serendah mungkin. Suhu dan tekanan udara menentukan kadar kelembaban udara. Makin tinggi suhu udara, makin banyak kadar uap air yang dapat diserap. Apabila titik jenuh dari kelembaban udara mencapai 100%, meneteslah air. Gambar grafik 1 menunjukkan hubungan antara kandungan air dalam udara dengan temperatur pada kelembaban 100 %.
Contoh :
· Pada temperatur 20° C , udara mengandung air sebesar 17 gram/m3.
· Pada temperatur 40° C , udara mengandung air sebesar 51 gram/m3.
Kandungan air
|
Gambar 3.1 : Grafik Titik Pengembunan ( Dew Point )
|
Maintenance Of Pneumatic Equipment And Systems, Festo Didactic
Contoh Perhitungan:
Sebuah kompresor berdaya hisap 10 m /h memampatkan udara bebas (20°C, kelembaban relatif 50%) pada tekanan absolut 7 bar (1,43 m /h). Sebelum pemampatan, kadar air sebesar 8,5 g/m . Hasilnya adalah massa .
Pada massa /h, massa
1,43 m /h . 51 g/m = 72,93 g/h
Dengan demikian massa
85 g/h - 72,93 g/h = 12,07 g/h
Jika kondensasi tidak dibuang semua, maka sisanya akan masuk ke dalam sistem dan dapat mengakibatkan kerusakan-kerusakan sebagai berikut:
· Korosi dalam pipa, katup, silinder, dan elemen-elemen lainnya. Ini akan menambah biaya pemakaian dan perawatan.
· Mencuci pelumas asli pada elemen yang bergerak.
· Mengganggu fungsi kontak dari katup
· Mencemarkan dan merusak hal tertentu misalnya pada industri makanan, dan pengecatan.
Oleh karena itu, kandungan air harus dikeluarkan dari udara bertekanan sebelum menyebabkan gangguan; udara harus benar-benar kering.
3.1.1.1 Pengeringan Udara Bertekanan
Air menyebabkan seal keras, korosi dan lubrikasi asli silinder tercuci. Minyak dan air menyebabkan seal dan membran sobek. Pada pekerjaan pengecatan, air dan debu menyebabkan pengotoran, daya rekat cat rendah dan melepuh. Di dalam industri makanan, obat-obatan, dan kimia; minyak, kotoran, bakteri, dan kuman merusak produksi.
Umur sistem pneumatik berkurang jika embun yang berlebihan dibawa masuk ke dalam sistem ke elemen-elemen kontrol. Oleh karena itu, penting memasang peralatan penyaring udara untuk mengurangi kandungan embun sampai ke tingkat yang sesuai dengan yang digunakan pada elemen-elemen pemakai. Ada
· Pengering temperatur rendah (dengan sistem pendingin)
· Pengering adsorbsi
· Pengering absorbsi
Penambahan biaya untuk pengadaan peralatan pengering udara dikompensasi dengan turunnya biaya pemeliharaan dan menambah keandalan sistem.
Satuan penghitungan untuk pengeringan udara bertekanan adalah dew point (titik pengembunan).
Titik Pengembunan adalah :
· temperatur dimana udara dijenuhkan dengan uap air ( 100 % kelem-baban udara ).
Setiap penurunan temperatur udara akan mengakibatkan pengembunan uap air Semakin rendah titik pengembunannya, makin sedikit air yang diserap dari udara. Kapasitas udara untuk menyerap uap air tergantung dari volume udara dan temperaturnya , tidak tergantung pada tekanannya.
Berbagai metode digunakan untuk mengeringkan udara bertekanan . Masing-masing metode memiliki karakteristik khusus sendiri dan akan menghasilkan hasil yang optimum hanya jika digunakan secara benar. Yang paling umum adalah Pengering Dengan Sistem Pendingin (Refrigeration Drying) karena metode ini adalah metode yang paling penting dalam industri.
Pengeringan udara bertekanan dipasang langsung dari tangki seperti pada gambar berikut ini .
Gambar 3.2 : Pemasangan Pengering Udara
|
Pneumatic Control, Vogel-Buchverlag
3.1.1.2 Pengering Dengan Pendingin
Jenis pengering yang paling banyak digunakan adalah pengering dingin. Unit ini beroperasi secara ekonomis dan handal serta biaya perawatannya rendah. Dengan pengering dingin, udara bertekanan masuk melalui sistem penukar panas, terus mengalir melalui unit pendingin. Tujuannya adalah menurunkan temperatur udara sampai ke titik pengembunan dan air kondensasi akan jatuh dalam jumlah yang dibutuhkan.
Makin tinggi perbedaan suhu untuk titik pengembunan, makin banyak air yang dikondensasi. Melalui pengering dingin, dapat dicapai suhu cair antara 2°C sampai 5°C. Jika titik pengembunan dikurangi, udara sedikit menyerap air.
Diagram skema pengering pendingin adalah sebagai berikut :
Gambar 3.3 : Pengering Sistem Pendingin
|
Pneumatics, Textbook, Festo Didactic
Cara Kerja Pengering Pendingin
Mesin Pengering terdiri dari unit pendingin dan alat penukar panas (Heat Exchanger). Udara bertekanan yang hangat dari kompresor atau tangki didinginkan sampai titik pengembunan yang diinginkan. Udara bertekanan yang didinginkan kemudian disaring untuk menghilangkan partikel-partikel padat yang masih ada dan uap minyak yang terkandung dalam udara bertekanan. Pengering pendingin menghilangkan kira-kira 80 - 90 % minyak dari pelumas kompresor yang terkandung dalam udara bertekanan. Udara yang didinginkan tersebut kemudian diteruskan ke dalam alat penukar panas.
Di dalam alat penukar panas udara hangat dan lembab ( temperatur udara masuk boleh mencapai + 60°C ) masuk unit pendingin mengeluarkan sebagian panasnya dan didinginkan. Sebaliknya udara bertekanan dingin yang keluar unit pendingin dihangatkan kembali . Karena adanya alat penukar panas ini unit pendingin perlu menyuplai hanya 40 % dari kebutuhan energi total.
Sistem kontrol tertutup dalam rangkaian pendingin menghasilkan titik pengembunan pada tekanan operasi yang konstan pada pengering pendingin tersebut
3.1.1.3 Pengering Adsorpsi
Pengering adsorpsi dipakai untuk aplikasi-aplikasi di luar bidang teknik seperti dalam pemaketan kamera-kamera dan peralatan lain yang sensitif terhadap uap air dan perlindungan peralatan dalam daerah sub-tropis.
Cara Kerja Pengering Adsorpsi :
Mesin Pengering Adsorpsi terdiri dari 2 tangki yang sama yang saling terhubung dengan diisi elemen pengering . Elemen pengeringnya adalah bahan berupa butiran-butiran dengan bentuk tepi runcing atau bentuk manik-manik. Elemen pengering ini berisi hampir seluruhnya silikon dioksida.
Tangki pertama digunakan untuk mengeringkan udara bertekanan yang melaluinya sedangkan tangki yang lain elemen pengering dibangkitkan kembali dengan menggunakan udara hangat atau dingin.
Di dalam proses ini, udara bertekanan dialirkan melalui gel, dan air diserap pada permukaan; (adsorb adalah air diserap pada permukaan padat) sehingga udara yang keluar kering. Jika gel dalam satu tangki telah jenuh, maka aliran udara dipindah ke tangki kedua dan tangki pertama diregenerasi oleh pengering udara-panas.Temperatur terendah yang dapat dicapai sistem ini sampai -90°C.
Udara bertekanan yang masuk mesin ini mengandung minyak dan zat-zat lain yang dapat menyebabkan kontaminasi pada elemen pengering tersebut . Oleh karena itu elemen pengering harus diganti secara berkala tergantung tingkat kontaminasinya.
Gambar 3.4 : Pengering Adsorpsi
|
Pneumatics, Textbook, Festo Didactic
3.1.1.4 Pengering Absorpsi
Pengering absorpsi adalah proses kimia murni. Embun di dalam udara bertekanan bersenyawa dengan elemen pengering di dalam tangki. Hal ini akan menyebabkan elemen pengering menjadi rusak. Persenyawaan ini akan masuk ke dalam dasar tangki. Pengering absorpsi tidak pernah dipergunakan dalam industri, karena biaya operasinya yang tinggi dan efisiensi yang rendah.
Partikel-partikel oli juga dipisah di dalam sistem ini. Jumlah minyak yang masuk mempengaruhi efisiensi pengering absorpsi. Maka perlu dipasang penyaring halus di depan pengering.
Proses absorpsi mempunyai ciri-ciri:
· Pemasangan instalasi sederhana
· Keausan mekanik rendah karena tidak ada gesekan dalam pengering ini.
· Tidak dibutuhkan energi dari luar.
Gambar 3.5 : Pengering Absorpsi
|
Pneumatics, Textbook, Festo Didactic
3.1.2 Udara Bertekanan Bebas Minyak
Banyak aplikasi pneumatik yang membutuhkan udara bertekanan tidak berpelumas (tanpa minyak), sebagai contoh dalam industri makanan dan farmasi, laboratorium atau rancangan dimana sistem kontrol pneumatik diutamakan seperti dalam ruangan yang bersih, untuk peralatan pengukuran pneumatik. Udara tidak berpelumas diperlukan dimana benar-benar tidak dapat diterima untuk produk yang bersinggungan dengan udara bertekanan yang terkontaminasi atau sisa-sisa kondensasi. Sebaliknya udara bertekanan yang tidak berpelumas menuntut kontrol dan komponen daya yang sesuai. Sekarang ini banyak pilihan dari komponen-komponen pneumatik yang dirancang untuk udara bertekanan tidak berpelumas. Udara bertekanan “ bebas minyak “ merupakan istilah yang harus dikualifikasikan dengan jumlah minyak sisa yang ada dalam udara bertekanan. Bahkan sisa minyak yang sedikit dalam udara bertekanan dapat berarti jumlah yang banyak jika konsumsi udara bertekanan tinggi.
Udara bertekanan tanpa pelumas dapat dicapai dengan cara :
· memakai filter udara
· menggunakan kompresor bebas minyak.
Filtrasi atau Pembangkit Bebas Minyak ?
Kapan saja udara bertekanan tidak berlubrikasi dibutuhkan dan jumlah apklikasi seperti itu bertambah secara tetap, kita perlu memutuskan apakah membangkitkan udara bertekanan bebas minyak atau menggunakan filter udara.
Dari sudut pandang pembuat filter dan pembuat kompresor yang tidak menawarkan mesin-mesin bebas minyak, jawabannya adalah untuk tetap menginvestasikan kompresor sampai minimum dan membangkitkan udara bertekanan dengan menggunakan kompresor bebas minyak dan kemudian menyaring udaranya. Ada
Pendapat tersebut menggambarkan filtrasi sebagai suatu cara tidak langsung untuk mendapatkan udara bertekanan tak berpelumas. Mengingat biaya pembelian , kompresor sekrup dengan operasi tak berpelumas menjadi 1/3 lebih mahal dibandingkan dengan kompresor sekrup berpelumas. Sebaliknya , konsumsi minyak dan biaya pembuangan kondensasi kompresor berpelumas berarti bahwa biaya operasi kompresor sekerup berpelumas menjadi lebih tinggi. Selain pertanyaan keamanan yang sering diabaikan ( filter dapat menurunkan efisiensi atau bahkan meledak ), pembangkit udara bertekanan yang bebas minyak dapat juga diharapkan lebih ekonomis, bukan karena tidak adanya kebutuhan untuk perawatan filter yang mahal dan kerugian tekanan . Lebih jauh, udara bertekanan yang telah difilter untuk menghilangkan minyak sering tidak sesuai dengan data-data filter yang ada. Kandungan minyak sisa sebesar 0,003 mg/m3 merupakan unjuk kerja yang mengesankan untuk sebuah filter. Namun udara yang keluar selalu mengandung minyak.
3.2 TANGKI UDARA
3.2.1 Fungsi Tangki
Tangki mempunyai fungsi sebagai berikut :
a) Untuk mendapatkan tekanan konstan pada sistem pneumatik, dengan tidak mengindahkan beban yang berfluktuasi
b) Penyimpan / tandon udara sebagai “emergency suplay” bila sewaktu-waktu ada kegagalan kompresor, beban pemakaian yang tiba-tiba besar.
c) ruangan yang luas dari tangki akan mendinginkan udara. Oleh karena itu, penting pada tangki bagian bawah dipasang kran untuk membuang air kondensasi
3.2.2 Ukuran Tangki
Pemilihan ukuran tangki udara bertekanan tergantung dari:
Volume udara yang ditarik ke dalam kompresor
Pemakaian udara konsumen
Ukuran saluran
Jenis dari pengaturan siklus kerja kompresor
Penurunan tekanan yang diperkenankan dari jaringan saluran.
Hal lain yang harus diperhatikan dalam pemilihan tangki udara adalah adanya :
Penunjuk tekanan ( manometer )
Penunjuk temperatur ( termometer )
Katup relief
Pembuangan air
Pintu masuk ( untuk tangki yang besar )
Gambar 3.6 : Tangki Udara
|
Tangki udara dapat dipasang secara vertikal atau horisontal. Udara keluaran diambilkan dari bagian atas tangki, sedangkan udara masuk lewat bagian bawah tangki.
Gambar 3.7 : Pemasangan Tangki Udara
|
Untuk menentukan besar tangki dapat dilakukan dengan pertolongan diagram volume simpan tangki udara
Contoh:
Udara yang ditarik (kapasitas) V = 20 m3/min
Banyaknya kontak / jam z = 20
Kerugian tekanan Dp = 100 kPa (1 bar)
Hasil:
· besar tangki penyimpan VB = 15 m3 (lihat gambar)
Volume simpan tangki udara dapat ditentukan dengan diagram dibawah ini :
Gambar 3. 8 : Diagram Volume Simpan Tangki Udara
|
3.3 Saluran Udara
Untuk menjamin distribusi udara yang handal dan lancar, beberapa hal harus diperhatikan. Ukuran pipa yang benar sama pentingnya seperti halnya bahan yang digunakan, tahanan sirkulasi, susunan pipa dan pemeliharaan.
3.3.1. Ukuran Pipa Saluran
Untuk instalasi baru, kemungkinan perluasan jaringan harus diperhitung-kan. Oleh sebab itu saluran utama harus dibuat lebih besar daripada tuntutan sistem yang sebenarnya. Dalam kaitan ini, disarankan untuk memasang penutup katup tambahan.
Di semua pipa, timbul penyusutan tekanan akibat tahanan sirkulasi, terutama pada penyempitan, tikungan (bengkokan), pencabangan dan sambungan pipa. Penyusutan harus diberi kompensasi oleh kompresor. Turunnya tekanan di seluruh jaringan, jangan sampai lebih besar dari 0,1 bar.
Kriteria yang lain yang harus diperhatikan dalam penentuan diameter dalam pipa adalah :
· kecepatan aliran
· panjang pipa
· kerugian tekanan yang diijinkan (ideal 0,1 bar)
· tekanan kerja
· jumlah pencabangan, tahanan pipa.
3.3.2 Bahan Pipa
Sistem udara bertekanan memerlukan pipa yang memiliki sifat-sifat khusus. Pipa tersebut harus memenuhi kriteria sebagai berikut :
* kerugian tekanan rendah
* bebas kebocoran
* tahan karat
* mempunyai kemampuan pemuaian.
Didalam pemilihan bahan pipa yang sesuai, pertimbangannya tidak hanya harga permeternya , tetapi juga faktor-faktor utama yang lain, biaya instalasinya.
Bahan yang paling rendah adalah plastik. Pipa plastik dapat disambung 100 % rapat udara melalui perekat (lem) atau sambungan (fiting) dan mudah disambung / diperpanjang.
Tembaga, baja dan besi mempunyai harga pembelian yang murah , tetapi harus di las atau disambung melalui sambungan ulir. Jika pekerjaan tersebut tidak dapat dikerjakan dengan benar maka serpihan besi, partikel-partikel las atau bahan seal bisa masuk ke dalam sistem. Ini dapat membawa kegagalan pemakaian utama. Untuk diameter kecil dan menengah, pipa plastik lebih unggul dari material lain seperti harga, pemasangan, perawatan dan mudah perpanjangannya.
3.3.3 Saluran Utama
Saluran utama dimulai dari tangki udara. Saluran dipasang secara permanen untuk membawa udara bertekanan sampai ke pemakai. Kriteria utama dalam sistem pemipaan adalah kecepatan aliran, penurunan tekanan dan sambungan kuat yang melaluinya.
3.3.3.1 Perencanaan Saluran Utama Baru.
Ukuran pipa dipengaruhi oleh faktor-faktor kecepatan aliran, penurunan tekanan, tekanan kerja jumlah sambungan/pencabangan dan panjang pipa
Aliran Rata-Rata
Adalah rata-rata pemakaian udara yang jumlahnya ditentukan oleh ahli perencana. Kecepatan aliran dan penurunan tekanan saling berhubungan satu sama lain. Ketidakrataan dinding dalam pipa dan jumlah pencabangan yang dipasang juga mempengaruhi penurunan tekanan. Semakin tinggi kecepatan aliran, semakin tinggi pula penurunan tekanan sampai sambungan akhir pada pipa.
Kecepatan Aliran
Kecepatan aliran udara bertekanan pada saluran utama seharusnya antara 6 dan 10 m/detik. Diusahakan agar dijamin kecepatan di bawah 10 m/detik. Sambungan L (pipe elbow), katup reducer dan penghubung selang menyebabkan kecepatan aliran naik di atas ketentuan yang diijinkan pada beberapa titik. Kenaikan temporer kecepatan aliran menyebabkan peralatan kerja menggunakan udara dengan rata-rata tinggi.
Penurunan Tekanan
Penurunan tekanan seharusnya tidak lebih dari 0,1 bar sampai ke pemakai. Dalam praktiknya kerugian sebesar 5 % tekanan kerja. Untuk tekanan kerja 6 bar, maka penurunan tekanan sebesar 0,3 bar.
Pembatasan Aliran
Pembatasan aliran pada saluran utama dibentuk oleh katup, bengkokan dan sambungan bentuk T. Dalam perhitungan diameter dalam pipa, pembatasan aliran harus diubah menjadi panjang pipa equivalen. yaitu dengan jalan menambahkan dengan panjang pipa utama sesungguhnya.
Tabel di bawah menunjukkan tahanan aliran dari katup dan fiting pipa yang diubah menjadi panjang pipa equivalen.
Panjang pipa equivalen ( meter )
| |||||||
Katup atau Fiting
|
diameter dalam pipa ( milimeter )
| ||||||
25
|
40
|
50
|
80
|
100
|
125
|
150
| |
Seated valve
|
6
|
10
|
15
|
25
|
30
|
50
|
60
|
Steamlined valve
|
3
|
5
|
7
|
10
|
15
|
20
|
25
|
Sluice valve
|
0,3
|
0,5
|
0,7
|
1
|
1,5
|
2
|
2,5
|
Pipe elbow
|
1,5
|
2,5
|
3,5
|
5
|
7
|
10
|
15
|
Pipe elbow, r = d
|
0,3
|
0,5
|
0,6
|
1
|
1,5
|
2
|
2,5
|
Pipe elbow, r = 2 d
|
0,15
|
0,25
|
0,3
|
0,5
|
0,8
|
1
|
1,5
|
2
|
3
|
4
|
7
|
10
|
15
|
20
| |
Reducer
|
0,5
|
0,7
|
1
|
2
|
2,5
|
3,5
|
4
|
Pneumatic Control, Vogel-Buchverlag
Pabrik kompresor telah menyiapkan dasar perhitungan pipa udara seperti ditunjukkan oleh sebuah nomogram untuk membantu mencari besar diameter dalam pipa.
Gambar 3. 9 : Nomogram untuk pencarian diameter dalam pipa
|
Pneumatic Control, Vogel-Buchverlag
Cara pembacaan nomogram adalah sebagai berikut :
Sebelah kanan nomogram adalah rata-rata pemakaian udara dan tekanan kerja. Sebagai contoh tekanan kerja 7 bar, rata-rata aliran 10 m3/min. Pertemuan garis tekanan kerja dan pemakaian udara ditarik dan ditemukan dengan garis panjang pipa ( dalam contoh panjang pipa 200 m ). Pertemuan titik tersebut dihubungkan dengan garis penurunan tekanan ( dalam contoh 0,1 bar ) dan pertemuan tersebut ditarik kekiri horisontal akan diketemukan diameter dalam pipa ( dalam contoh 70 mm )
3.3.3.2 Instalasi Sistem Pipa
Pipa saluran utama yang dipasang permanen harus mungkin dapat dicapai dari semua sisi. Instalasi di dalam tembok atau pada kanal pipa tidak menjadi masalah , yang terpenting adalah tidak menimbulkan kebocoran.
Pada saluran utama, meskipun pemisahan air dalam sistem pembangkit tekanan berjalan baik, penurunan tekanan dan pendinginan luar dapat menghasilkan kondensat dalam pipa sistem. Supaya kondensat ini dapat dibuang, saluran harus diletakkan pada arus dengan kemiringan 1 - 2 % . Saluran ini dapat pula dipasang bertahap. Kemudian kondensat dapat dibuang pada titik terendah melalui pembuangan air.
Gambar dibawah menunjukkan sistem distribusi udara :
Gambar 3. 10 : Sistem Distribusi Udara
|
Pneumatic Control, Vogel-Buchverlag
Pada saluran utama vertikal , titik pengeluaran ( pemakai ) tidak berada di titik terendah tetapi di atas titik terendah saluran vertikal. Titik terendah saluran vertikal dipakai untuk menyimpan dan membuang air kondensasi.
Gambar dibawah menunjukkan saluran vertikal yang mengambil pencabangan dari saluran horisontal.
Gambar 3. 11 : Pencabangan Saluran
|
Pneumatic Control, Vogel-Buchverlag
Untuk mengamankan peralatan pemakai dari air kondensasi dari saluran utama, saluran pencabangan harus diletakkan ke atas. Saluran pencabangan membentuk kemiringan ke atas sebelum turun ke bawah dan mempunyai jari-jari dalam bengkokan paling rendah 2 kali diameter pipa ( r = 2 D ). Saluran pencabangan vertikal dapat dilihat pada gambar dibawah .
Gambar 3. 12 : Pencabangan Saluran Vertikal
|
Pneumatic Control, Vogel-Buchverlag
Tata Letak Pemipaan
Faktor yang penting di dalam penentuan pengoperasian yang ekonomis dari sistem udara bertekanan adalah :
* ukuran pipa yang benar
* bahan pipa yang berkualitas
* tata letak/pemasangan instalasi pipa yang benar.
Udara bertekanan dimasukkan ke dalam sistem sewaktu-waktu oleh kompresor. Sering terjadi kebutuhan konsumen naik hanya dalam waktu yang singkat. Ini akan membawa ke kondisi yang tidak baik pada saluran udara bertekanan. Oleh karena itu , seharusnya saluran udara bertekanan dibuat dalam bentuk melingkar ( Ring Main ). Saluran udara yang melingkar , menjamin kondisi tekanan yang konstan.
Perubahan tekanan di dalam jaringan menuntut pemasangan pipa yang baik untuk menjaga agar kebocoran pada sambungan yang diulir dan disolder tidak terjadi.
Gambar 3. 13 : Lingkar Udara Utama
|
Pneumatic Control, Vogel-Buchverlag
Untuk kemudahan perawatan , perbaikan atau penambahan saluran udara tanpa meng-ganggu keseluruhan sistem jaringan , sebaiknya dibagi kedalam beberapa bagian yang dapat ditutup oleh katup “buka - tutup“. Pencabangan dengan “T “dan terminal saluran dengan penghubung, membuat peralatan pemakai mudah disambung kepadanya.
Gambar 3. 14 : Lingkar Sambung Silang Utama
|
Pneumatic Control, Vogel-Buchverlag
Efisiensi Ekonomis Udara Bertekanan
Efisiensi sistem pneumatik sangat tergantung dari kebocoran - kebocoran yang terjadi pada pipa, sambungan-sambungan . Dibawah ini ditunjukkan kerugian udara dan kerugian energi akibat kebocoran.
Lubang Kebocoran ( diameter )
|
Kerugian Udara pada 6 bar
|
Energi yang dibutuhkan kompresor
| |
mm
|
m3/min
|
HP
|
kW
|
1
|
0,06
|
0,4
|
0,3
|
3
|
0,6
|
4,2
|
3,1
|
5
|
1,6
|
11,2
|
8,3
|
10
|
6,3
|
44
|
33
|
Akibat kebocoran :
· membayar kebocoran, meskipun hanya udara
· sistem beroperasi tidak efisien
· polusi suara akibat udara keluar.
3.4 Unit Pemeliharaan Udara ( Air Service Unit )
Pada prinsipnya, udara bertekanan harus kering, bebas dari minyak. Untuk beberapa komponen udara berlubrikasi adalah merusak yang lain, tetapi untuk komponen daya, lubrikasi justru sangat diperlukan. Lubrikasi dari udara bertekanan, seharusnya dibatasi pada bagian tertentu, jika lubrikasi diperlukan. Untuk hal ini, diperlukan minyak khusus. Minyak yang terbawa udara dari kompresor tidak cocok bila digunakan untuk lubrikasi komponen sistem kontrol.
Masalah yang terjadi dengan lubrikasi ( pelumasan ) yang berlebihan adalah:
· Gangguan pada komponen yang terlubrikasi secara berlebihan.
· Polusi pada lingkungan.
· Pengaretan terjadi setelah komponen diam dalam waktu yang lama.
· Kesulitan di dalam pengaturan lubrikasi yang tepat.
Walaupun hal tersebut di atas adalah masalah, tetapi lubrikasi diperlukan pada hal-hal sebagai berikut:
· Gerakan bolak-balik yang sangat cepat
· Silinder diameter besar (125 mm ke atas), lubrikator seharusnya dipasang langsung dekat dengan silinder.
Lubrikasi yang tepat ditentukan oleh kebutuhan udara silinder. Lubrikator disetel pada aliran minimum sebelum memulai pemberian minyak. Bila lubrikator disetel terlalu besar, maka keadaan tersebut tidak efektif. Sedangkan penyetelan lubrikator yang terlalu kecil, dapat menyebabkan minyak cepat kering dalam perjalanan menuju ke silinder. Silinder dengan seal tahan panas tidak harus disuplai dengan udara bertekanan yang berlubrikasi. Karena lubrikasi khusus dalam silinder akan tercuci.
Unit Pemeliharaan Udara terdiri dari:
* Penyaring udara bertekanan ( Filter )
* Pengatur tekanan udara ( Pressure Regulator )
* Pelumas udara bertekanan ( Lubrikator )
Kombinasi ukuran dan jenis yang benar dari elemen ini ditentukan oleh penerapan dan permintaan dari sistem kontrol. Unit pemelihara udara dipasang pada setiap jaringan kerja sistem kontrol untuk menjamin kualitas udara bagi tiap tugas sistem kontrol.
Unit Pemelihara Udara Bertekanan ( Air Service Unit )
|
Gambar 3. 15 : Unit Pemelihara Udara Bertekanan ( Air Service Unit )
|
3.4.1 Filter Udara ( Penyaring Udara )
Filter udara bertekanan mempunyai tugas memisahkan semua yang mencemari udara bertekanan yang mengalir melaluinya, sebagaimana juga memisahkan air yang telah terkondensasi. Udara bertekanan masuk kedalam mangkuk penyaring melalui lubang masukan. Tetes air dan butiran kotoran dipisahkan dari udara bertekanan dengan prinsip sentrifugal dan jatuh ke bagian bawah mangkuk penyaring. Kumpulan air yang ditampung oleh mangkuk penyaring harus dikeluarkan sebelum mencapai batas maksimum yang ditunjuk oleh mangkuk. Kalau tidak, air akan mengalir kembali bersama udara bertekanan ke dalam sistem.
Pemilihan filter yang benar memegang peranan yang sangat penting dalam pengadaan udara bertekanan yang bagus kualitasnya untuk sistem pneumatik. Parameter filter adalah ukuran porinya. Ukuran pori
Sebagai contoh :
· elemen penyaring 5 micron, menyaring semua partikel yang berdiameter lebih besar dari 0,005 mm.
Dengan desain yang benar, filter udarapun dapat digunakan untuk memisahkan kondensasi dari udara bertekanan. Kondensasi yang terkumpul harus segera dibuang sebelum mencapai batas maksimum yang ditetapkan. Jika tidak, air kondensasi akan masuk kembali ke dalam aliran udara.
Gambar 3. 16 : Filter udara ( Penyaring Udara )
|
Bila kondensasi yang dihasilkan besar, sebaiknya dipasang pembuang air secara otomatis pada tempat kran pembuang manual. Pembuang otomatis menggunakan pelampung untuk menentukan batas kondensasi didalam mangkuk dan bila batas tercapai, piston kontrol membuka kedudukan katup sehingga kondensasi keluar di bawah tekanan udara saluran.
Cara Kerja Filter Udara
Udara bertekanan masuk ke filter dari kiri ke kanan dan melalui piringan plat di dalam mangkuk filter. Piringan plat menyebabkan aliran udara berputar sehingga partikel debu yang berat dan butiran-butiran air dilempar oleh gaya pori pori
Karakteristik yang penting dari filter udara adalah tingkat penyaringan atau efisiensi, yaitu yang menunjukkan prosentase partikel yang tersaring dari aliran udara. Filter 5 mm efisiensinya mencapai 99,99 %. Filter harus segera diganti setelah bekerja dalam waktu lama dan dengan pengotoran yang berat. Dalam kondisi tersebut terjadi penurunan tekanan yang menjadikan tingginya ketidakseimbangan dan filter menjadi energi pembuang.
Saat yang tepat mengganti elemen filter dengan jalan mengontrol atau mengukur perbedaan tekanan. Elemen filter seharusnya diganti atau dibersihkan, jika perbedaan tekanan mencapai 0,4 - 0,6 bar.
Gambar 3. 17 : Filter udara dengan pembuangan air otomatis
|
Perawatan Filter
Perawatan filter tergantung dari keadaan udara dan jumlah komponen-komponen yang dipasang . Pekerjaan perawatan meliputi :
* melepas atau membersihkan elemen filter,
* pembuangan air kondensasi.
Jika melakukan pembersihan, spesifikasi dari pabrik pembuatnya harus diperhatikan terutama tentang bahan pembersih. Banyak bahan pembersih yang tidak cocok untuk mangkuk filter ( misalnya trichloroethylene ). Bahan tersebut akan menyebabkan retak atau getasnya mangkuk filter. Yang cocok adalah dengan menggunakan air sabun sedikit hangat dengan sikat yang sangat lunak agar tidak menggores. Elemen filter ditiup dengan arah yang berlawanan dengan arah aliran normal.
3.4.2 Pengatur Tekanan Udara
Kegunaan pengatur adalah untuk menjaga tekanan kerja (tekanan sekunder) relatif konstan meskipun tekanan udara turun naik pada saluran distribusi (saluran primer) dan bervariasinya pemakaian udara. Perubahan tekanan dalam sistem pipa dapat berdampak negatif pada sifat kontak katup, langkah silinder dan sifat waktu dari katup kontrol aliran dan katup memori.
Tekanan konstan adalah prasyarat agar operasi kontrol pneumatik bebas dari kesalahan . Untuk mendapatkan yang konstan , pengatur tekanan dipasang sealiran dengan filter udara dan mempunyai kegiatan yaitu menjaga kestabilan tekanan tanpa memperhatikan fluktuasi tekanan atau pemakaian udara dalam sistem. Tekanan udara seharusnya disesuaikan dengan kebutuhan masing-masing instalasi .
Tekanan pada sistem yang telah dibuktikan praktis secara ekonomi maupun teknis antara pengadaan udara bertekanan dan efisiensi komponen adalah :
* 6 bar pada bagian tenaga
* 4 bar pada bagian kontrol.
Tekanan yang terlalu tinggi membawa energi yang tidak efisien dan menambah pemakaian , sedangkan tekanan rendah membuat efisiensi rendah terutama pada bagian tenaga.
3.4.2.1 PengaturTekanan Dengan Lubang Pembuangan
Gambar 3. 18 : Pengatur Tekanan Dengan Lubang Pembuangan
|
Cara Kerja pengatur tekanan dengan lubang pembuangan sebagai berikut :
Tekanan masukan harus lebih tinggi daripada tekanan keluaran. Tekanan diatur oleh membran . Tekanan keluaran mengaktifkan satu sisi membran dan pegas mengaktifkan sisi yang lain. Gaya gaya
Jika kebutuhan udara meningkat, tekanan kerja turun dan gaya
Bila tekanan pada sisi silinder naik tinggi sekali, misalnya selama perubahan beban silinder, maka membran ditekan melawan gaya
3.4.2.2 Pengatur Tekanan Tanpa Lubang Pembuangan
Katup pengatur tekanan tanpa lubang adalah yang cocok secara komersial. Dengan katup ini tidak cocok untuk membuang udara bertekanan yang berlebihan yang disebabkan oleh beban yang tiba-tiba. Jika tidak ada udara yang keluar ke atmosfir maka tekanan naik dan menekan membran melawan pegas kompresi menggerakan batang katup ke bawah dan aliran udara tertutup . Udara dapat kembali mengalir bila udara pada sisi sekunder keluar. Bila tekanan bertambah , membran bergerak melawan gaya
Gambar 3. 18 : Pengatur Tekanan Tanpa Lubang Pembuangan
|
3.4.3 Pelumas Udara Bertekanan ( Lubrikator )
Kegunaan alat ini untuk menyalurkan minyak berupa kabut dalam jumlah yang dapat diatur, lalu dialirkan ke sistem distribusi dari sistem kontrol dan komponen pneumatik yang membutuhkannya.
Gambar 3.19 : Pelumas Udara (Lubrikator)
| |
Udara bertekanan mengalir melalui pelumas, menyebabkan turunnya tekanan antara gelas minyak dan bagian atas (ruang tetes) dari pelumas. Perbedaan tekanan ini cukup untuk menekan minyak ke atas melalui saluran naik dan menetes masuk ke dalam pipa semprot yang dapat dilihat melalui pipa pengawas. Disini minyak dikabutkan dan diteruskan ke sistem.
3.4.3.1 Pemeriksaan Takaran Minyak
Sehelai karton dipegang pada jarak kurang lebih 20 cm dari lubang keluaran katup daya. Jika sistem dioperasikan dalam beberapa waktu , maka akan kita lihat warna kuning pada karton. Jatuhnya minyak adalah tanda bahwa pelumasan yang diberikan terlalu berlebihan. Dalam kejadian tersebut, pelumasan harus disetel kembali dengan jalan menyetel sekerup pengatur.
3.4.3.2 Pemeliharaan Pelumas
Beberapa tahun lalu , masih ada anggapan bahwa minyak hasil buangan dari kompresor dapat dipakai untuk melumasi elemen penggerak. Tetapi kemudian diketahui bahwa minyak itu bergerak atau menguap karena panas dari kompresor, jadi tidak cocok dipakai untuk bahan pelumas. Bahkan sebaliknya minyak itu berbahaya karena akan menggesek silinder dan katup yang tentu akan menurunkan kemampuan kerjanya secara drastis.
Masalah berikutnya dalam memelihara sistem yang digerakkan oleh udara yang berpelumas, adalah endapan minyak pada dinding pipa saluran bagian dalam. Endapan minyak ini tanpa terkontrol akan terisap ke dalam aliran udara dan dengan demikian mengotori saluran udara lebih parah lagi. Pembetulan instalasi yang tercemari seperti itu mahal sekali karena pipa yang terkotori oleh endapan minyak hanya dapat dibersihkan dengan cara membongkarnya.
Endapan minyak juga dapat menjadikan elemen-elemen melekat satu sama lain, terutama setelah masa berhenti lama. Setelah akhir pekan atau hari libur bisa terjadi bahwa elemen-elemen yang berminyak tidak bekerja lagi secara teratur. Oleh karena itu prinsipnya adalah minyak dari kompresor harus dibuang atau udara bertekanan dari kompresor harus bebas minyak
Sebagai kesimpulan, butir-butir yang harus diperhatikan sehari-hari adalah :
· minyak kompresor jangan sampai masuk ke dalam ke dalam jaringan udara bertekanan ( pasanglah pemisah minyak, seperti pada gambar di bawah ),
· sebaiknya yang dipasang hanyalah elemen-elemen yang dapat digerakkan dengan udara bertekanan bebas minyak,
· sistem yang digerakkan dengan minyak , harus terus digerakkan minyak sebab pelumas asli dari elemen lambat laun akan habis.
3.4.4 Unit Pemeliharaan Udara ( Air Service Unit )
Unit pemeliharaan udara merupakan gabungan :
a. Filter udara
b. Pengatur tekanan udara dan manometer
c. Pelumas udara
Simbol unit pemeliharaan udara
Gambar 3.20 : Prinsip Kerja Unit Pemeliharaan Udara
|
Berikut hal-hal yang harus diperhatikan dalam unit pemeliharaan udara :
· Besarnya unit pemeliharaan ditentukan oleh aliran udara ( m3/h ). Harga aliran udara yang terlalu tinggi mengakibatkan susutnya tekanan dalam peralatan menjadi besar pula. Oleh sebab itu keterangan pabrik mutlak harus diperhatikan.
· Tekanan kerja jangan melampaui harga yang tercantum pada unit pemeliharaan. Suhu lingkungan tidak boleh lebih tinggi dari 50° C ( nilai maksimal untuk mangkuk plastik )
Pekerjaan pemeliharaan berikut ini harus dilaksanakan secara teratur :
· Filter Udara
Batas kondensat harus dikontrol secara teratur, sebab batas yang tampak pada kaca pemeriksa tidak boleh terlampaui. Kalau terlampaui mengakibatkan kondensat yang sudah terkumpul terisap lagi kedalam saluran udara. Kondensat yang terlalu banyak dapat dibuang melalui kran pembuangan di bawah mangkuk. Selanjutnya pelindung filterpun harus selalu dikontrol dan kalau perlu dibersihkan.
· Pengatur Tekanan:
Tidak memerlukan pemeliharaan kecuali kalau filter dipasang di depan.
· Pelumas Udara :
Penunjuk keadaan penuh harus dikontrol pada kaca periksa dan bila perlu ditambahkan minyak. Hanya minyak mineral yang boleh dipakai. Filter plastik dan mangkuk minyak tidak boleh dibersihkan dengan trikloretilin.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar