Sistim Pneumatik dan Hidrolik - Kuliah 4

Katup Pneumatik

Katup pneumatik merupakan salah satu komponen penting di dalam peralatan pneumatik. Fungsi utama dari katup-katup didalam suatu sistim pneumatik adalah untuk mengubah, membangkitkan atau menghentikan sinyal untuk keperluan keperluan penginderaan, pemrosesan, dan pengendalian. Katup dibagi-bagi menjadi beberapa golongan berdasarkan fungsinya didalam rangkaian penumatik. Katup juga dapat dibagi-bagi berdasarkan jenis sinyal yang diterima, metode pengaktifan, metode kembali ke posisi semula dan konstruksinya.

Katup yang dioperasikan sebagai element sinyal akan menghasilkan sinyal jika diaktifkan (mis. katup tuas dan katup roler) dan katup jenis ini akan menghasilkan sinyal yang berguna untuk memberikan informasi mengenai posisi dari poros suatu silinder pneumatik.

Tipe katup pneumatik dapat dikenal melalui,

• Jumlah saluran (ports) yang dimilikinya. Misalnya katup dengan tipe 2,3,4,5 port.
• Jumlah posisi kerja, misalnya katup dengan 2, 3 posisi kerja
• Metode pengaktifan, misalnya secara manual, dengan tekanan udara, atau dengan solenoid (listrik).
• Metode pengembalian ke posisi awal, misalnya dengan tenaga pegas, tenaga udara bertekanan atau dengan tenaga listrik (solenoid).
• Fungsi operasi khusus, misalnya melalui fungsi pengambil alihan secara manual.

Banyaknya terminal input-outpu atau port dari suatu katup ditunjukkan melalui jumlah garis lurus yang digambar pada bagian luar dari kotak. Contohnya ditunjukkan pada Gambar 10.

Gambar 10. Prinsip dasar posisi katup pneumatik

Katup Pneumatik Saklar Tekan

Katup dengan tipe saklar tekan dengan 3 port dan 2 posisi atau lebih sering disebut sebagai katup 3/2 ditunjukkan simbolnya pada Gambar 13. Disebut katup 3/2 karena memiliki 3 port atau terminal dan 2 posisi kerja yakni posisi kiri dan kanan.

Katup jenis ini diaktifkan dengan menekannya seperti halnya saklar tekan pada sistim listrik. Gambar 11 (A) menunjukkan posisi atau keadaan katup sebelum ditekan atau diaktifkan, sedangkan Gambar 11 (B) menunjukkan posisi atau keadaan setelah katup diaktifkan/diaktifkan (bergeser ke kanan). Jika tidak ditekan katup akan kembali ke posisi normal (bergeser ke kiri) akibat daya dorong oleh pegas.

Gambar 11. Saklar Tekan (push-button) Pneumatik

Pada posisi awal dimana katup belum diaktifkan, udara bertekanan tertahan pada port no.1. Bila katup diaktifkan, maka ruangan (kotak) sebelah kiri akan bergeser ke kanan sehingga port no. 1 dan no. 2 akan terhubung. Dengan demikian udara akan mengalir dari port no. 1 ke port no. 2 dan selanjutnya keluar dari katup.

Keterangan:

1(P) = Masuk (Input)

2(A) = keluar (Output)

3(R) = Saluran Buang (exhaust)

Penggunaan Katup Saklar Tekan 3/2

Gambar 12. Contoh Aplikasi Saklar Tekan Pneumatik

Sistim Pneumatik dan Hidrolik - Kuliah 3

Diagram Sistim Pneumatik

Penentuan Label Komponen

Terdapat dua jenis penentuan label kompoenen untuk menandai suatu komponen didalam diagram sistim pneumatik.

1. Penentuan label dengan menggunakan angka
2. Penentuan label dengan menggunakan huruf

Penggolongan Grup

Grup 0: diberikan kepada semua elemen-elemen sumber energi
Grup 1, 2, 3, … dialokasikan untuk rangakain kendali tunggal misalnya silinder.

Gambar 8. Contoh Diagram Sistim Pneumatik

Penentuan Label Komponen

Terdapat dua jenis penentuan label kompoenen untuk menandai suatu komponen didalam diagram sistim pneumatik.

1. Penentuan label dengan menggunakan angka
2. Penentuan label dengan menggunakan huruf

Penggolongan Grup

Grup 0: diberikan kepada semua elemen-elemen sumber energi

Grup 1, 2, 3, … dialokasikan untuk rangakain kendali tunggal misalnya silinder.

Label dengan Menggunakan Nomor

0Z1, 0Z2, dst	Unit sumber tenaga udara bertekanan
1A, 2A, dst	Komponen tenaga/daya
1V1, 1V2, dst	Elemen kendali
1S1, 1S2, dst	Elemen-elemen masukan (katup yang diaktifkan secara mekanis atau secara manual)

Label dengan Menggunakan Huruf

1A, 2A, dst	Komponen tenaga/daya
1S1, 2S1, dst	Saklar pembatas yang diaktifkan pada gerakan mundur silinder 1A, 2A (ditempatkan di bagian awal jarak langkah silinder)
1S2, 2S2, dst	Saklar pembatas yang diaktifkan pada gerakan maju silinder 1A, 2A (ditempatkan di akhir jarak langkah silinder)

Gambar 8 menunjukkan pemberian angka-angka untuk pelabelan didalam suatu diagram pneumatik. Bagian bawah dari Gambar 8 menunjukan susunan untuk elemen pemasok tenaga udara bertekanan dengan nomor 0.1. Selanjutnya dua elemen input (tombol tekan) diberi label 1.2 dan 1.4. Komponen dengan label 1.3 adalah saklar roller yang dimanfaatkan sebagai sensor untuk mengindera keberadaan poros piston pada silider pneumatik.

Komponen dengan label 1.6 bekerja sebagai pengolah sinyal (signal processor) Hasil pengolahan sinyal dikirmkan melalui komponen dengan label 1.1 ke actuator (silinder pneumatik) dengan label 1.0. Komponen dengan label 1.1 merupakan elemen kendali akhir yang berupa katup kendali arah dengan 5 saluran (ports) masukan dan memiliki dua arah gerak. Sinyal hasil olahan pengolah sinyal diterima oleh komponen dengan label 1.0 dan sebagai hasilnya poros silinder pneumatik bergerak ke arah posisi sensor dengan label 1.3.

Gambar 9. Simbol-Simbol untuk Komponen Transmisi Udara Bertekanan

Sistim Pneumatik dan Hidrolik - Kuliah 2

Elemen Sistim Pneumatik (lanjutan kuliah-1)

Detail yang lebih diperluas dari Gambar 4 ditunjukkan pada Gambar 5, pada mana gambaran yang lebih lengkap dari elemen-elemen penyusun suatu sistim pneumatik diperlihatkan, disertai dengan contoh gambar dan simbol-simbol masing-masing.

Gambar 5. Simbol Elemen-elemen Sistim Pneumatik

Gambar 6. Diagram Aliran Sinyal dan Susunan Hardware Sistim Pneumatik

Produksi dan Distribusi Udara Bertekanan

Sumber energi atau sumber udara bertekanan yang digunakan untuk menggerakan sistim pneumatik terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut:

• Kompresor
• Tangki udara
• Pengatur tekanan udara
• Saluran distribusi udara bertekanan

Gambar 7. Instalasi Penyedia Udara Bertekanan

Pada Gambar 7, ditunjukkan layout perpipaan dari saluran distribusi udara bertekanan dengan gardien kemiringan sebesar 1 – 2 % yang bertujuan untuk menangkap air agar dapat mengalir keluar ke saluran pembuangan. Jika terjadi tingkat kondensasi yang tinggi pada udara bertekanan yang dihasilkan maka diperlukan untuk menggunakan alat pengering udara agar tingkat kelembaban dari udara yang dihasilkan dapat diatur sesuai kebutuhan. Kelembaban yang tinggi akan pada dari udara bertekanan dapat merusak suatu sistim pneumatik.

Udara dikompresi sehingga berkurang kerapatannya sebesar 1/7 dari ukuran semula. Kegagalan-kegagalan pada sistim pneumatik dapat dikurangi melalui penyiapan udara bertekanan untuk menggerakan sistim dengan benar. Beberapa hal yang perlu diperhatikan agar dapat menghasilkan udara bertekanan yang bermutu tinggi adalah hal-hal sebagai berikut:

• Tersedianya jumlah udara yang cukup untuk seluruh keperluan pemakaian.
• Tipe kompresor yang digunakan harus sesuai dengan yang diperlukan oleh sistim.
• Kapasitas tangki penyimpanan udara dengan volume yang sesuai untuk menyimpan udara bertekanan.
• Udara yang diisap masuk oleh kompresor harus benar-benar bersih.
• Pengawasan terhadap kandungan uap air dari udara yang dikompresi untuk mencegah korosi dan kelembaban pada instalasi pneumatik.
• Gunakan minyak pelumas jika diperlukan.
• Hindari benturan-benturan yang dapat berasal dari tekanan udara dan dari hal-hal lainnya. Hal ini mirip dengan menghindari fluktuasi tegangan didalam sitim kelistrikan.
• Persyaratan tekanan udara untuk operasi yang diminta harus dipenuhi.

• Saluran-saluran buang udara harus tersedia dengan baik.
• Rancangan sistim distribusi udara harus sesuai dengan standar teknis yang telah ditetapkan.

Komponen-komponen sistim pneumatik dirancang untuk beroperasi pada tekanan udara 8 – 10 bar maksimum. Dalam prakteknya, untuk alas an-alasan ekonomi dan keselamatan, maka komponen-komponen pneumatik dianjurkan untuk digunakan pada daerah tekanan udara antara 4 –6 bar atau 400 – 600 kPa. Untuk keperluan ini, kompresor harus dirancang untuk menghasilkan tekanan udara antara 4.5 – 6.5 bar untuk mengantisipasi kerugian-kerugian pada saluran distribusi yang terjadi. Suatu tangki penampun diperlukan untuk mengurangi efek fluktuasi tekanan udara. Tangki penampung difungsikan sebagai reservoir untuk jangka pendek, sehingga mengurangi siklus on-off dari kompresor.

Saringan Udara (Filter)

Saringan berfungsi untuk memisahkan materi-materi yang tidak diinginkan dari udara bertekanan yang dihasilkan, sebelum didistribusikan ke peralatan penumatik. Saringan juga berfungsi untuk memisahkan air yang berasal dari kondensasi uap air di dalam udara bertekanan yang dihasilkan. Hasil penyaringan dari partikel-partikel yang tidak diinginkan dan air ditampung pada bagian dasar dari unit filter. Air dan partikel yang tertampung harus sering dibuang melalui saluran pembuangan untuk mencegahnya masuk ke dalam komponen-komponen pneumatik melalui udara bertekanan yang didistribusikan.

Pengatur Tekanan Udara

Alat ini digunakan untuk mengatur besar-kecilnya tekanan udara sekunder dari udara bertekanan yang dikirim ke komponen pneumatik. Pengaturan tekanan dicapai melalui pengaturan sekrup pengatur yang terdapat pada bagian atas dari pengatur tekanan.

Unit Pelumasan

Alat ini digunakan untuk mencampur dan mendistribusikan minyak pelumas dalam bentuk uap ke komponen-komponen sitim pneumatik. Minyak pelumas digunakan untuk melumasi bagian dalam dari komponen pneumatik untuk mengurangi gesekan dan mencegah korosi.

Sistim Pneumatik dan Hidrolik - Kuliah 1

Pengantar

Kata pneumatik diturunkan dari kata bahasa Yunani Pnema yang berarti udara. Lebih jauh, pneumatik didefenisikan sebagai suatu ilmu mengenai sistim-sistim udara bertekanan. Sebelum era 1950-an, sistim-sistim pneumatik telah dipergunakan dalam proses-proses mekanis sederhana. Sekarang ini, sistim-sistim pneumatik memainkan peranan yang sangat penting didalam bidang otomatisasi, hal ini ditunjang pula oleh perkembangan teknologi di bidang sensor, prosesor dan actuator.

Secara umum, pneumatik berarti suatu aplikasi udara bertekanan sebagai media kerja dan media kendali pada aplikasi-aplikasi industri. Silinder pneumatik merupakan jenis actuator yang umum digunakan sebagai actuator gerakan lurus, hal ini disebabkan karena silinder tersebut memiliki harga yang murah, mudah dipasang, konstruksi yang kuat dan tersedia dalam berbagai ukuran langkah kerja.

Gambar 1. Alat Pengangkat Beban dengan Menggunkan Tenaga Pneumatik

Gambar 1 menunjukan suatu contoh sistim pneumatik yang digunakan untuk mengangkat/memindahkan beban (W). Sumber tenaga utama adalah kompresor, yang mengisap udara dari atmosfir dan menaikan tekanannya. Udara bertekanan tinggi ini selanjutnya disimpan didalam tangki penampung. Udara bertekanan terlebih dahulu disaring dan didinginkan sebelum disimpan pada tangki penampung. Kompresor digerakan dengan menggunakan motor listrik, sumber tenaga listrik untuk motor listrik penggerak kompresor dikendalikan dengan menggunakan saklar tekanan. Jika tekanan udara pada tangki penampung telah mencapai yang diinginkan maka saklar tekanan akan memutuskan sambungan daya listrik ke kompresor.

Sebaliknya jika tekanan pada tangki penampung turun dari nilai yang telah ditentukan, maka saklar tekanan akan menyambungkan daya listrik ke kompresor. Dengan demikian, tekanan udara di dalam tangki penampung dapat dijaga pada suatu tekanan yang relatif konstan. Selanjutnya udara bertekanan dialirkan melalui peralatan-peralatan pneumatik untuk dipakai mengangkat beban (W). Pada saat udara bertekanan mengalir melalui saluran masuk A, silinder pneumatik akan memanjang keatas, sehingga beban terangkat. Sebaliknya jika udara bertekanan dialirkan melalui saluran masuk B, maka silinder pneumatik akan memendek dan beban (W) dibawa turun. Saluran buang berguna untuk melepaskan udara bertekanan ke atmosfir setelah digunakan didalam silinder pneumatik. 

Gambar 2. Contoh Aplikasi Sistim Pneumatik untuk Penyimpanan Benda Kerja

Gambar 2 menunjukkan contoh aplikasi sistim pneumatik di industri, dimana sebuah silinder pneumatik dipakai untuk mendorong/mengeluarkan benda kerja dari tempat penyimpanan benda kerja.

Sistim Pengumpan Benda Kerja

Gambar 3. Contoh Aplikasi Sistim Pneumatik untuk transport benda kerja

Aplikasi lain sistim pneumatik diperlihatkan juga pada Gambar 3. Disini sistim pneumatik digunakan pada sistim pengumpan berputar untuk benda kerja berupa lembaran-lembaran. Benda kerja yang berupa lembaran diambil dari tempat penyusunannya (8) oleh pengisap-pengisap (1) yang ditempatkan pada piringan yang dapat berputar (4), kemudian ditempatkan pada konveyor belt (2) untuk diproses lebih lanjut pada mesin (3). Alat pemutar (5) berfungsi untuk memutar pengisap-pengisap, sedangkan alat pengangkat (6) berfungsi untuk menggerakan alat transport naik - turun. Alat pengangkat elektromekanik (7) digerakan oleh penggerak (6) untuk bergerak naik – turun. Benda kerja yang berupa lembaran-lembaran disusun diatas dudukan pengangkat (10)

Pembagian Sistim Pneumatik Berdasarkan Tekanan yang Digunakan:

• Sistim pneumatik tekanan rendah:
  0 - 150 kPa (0 - 1.5 bar or 0 -21.78 psi)
• Sistim pneumatik tekanan normal:
  150 - 1000 kPa (1.5 - 16 bar or 21.75 -232 psi)
• Sistim Pneumatik tekanan tinggi: 1600 kPa (16 bar or 232 psi)

Karakteristik umum silinder pneumatik:

• Diameter: 6 - 320 mm
• Panjang langkah (stroke): 1 - 2000 mm
• Tenaga: 2 – 50 kN
• Kecepatan torak: 0.02 – 1 m/s

Elemen Sistim Pneumatik

Gambar 4. Diagram Blok Komponen-komponen Sistim Pneumatik

Komponen-komponen dasar dari suatu sistim pneumatik dan susunan koneksi tiap elemen diperlihatkan pada Gambar 4. Bagian paling bawah dari susunan koneksi terdapat elemen sumber tenaga atau sumber energi, yang tentu saja berupa udara bertekanan yang dihasilkan oleh kompresor. Sumber tenaga angin dihubungkan kepada elemen penerima sinyal input (dalam hal udara bertekanan) dan selanjutnya melanjutkan udara bertekanan tersebut kepada elemen pemroses. Berikutnya, elemen pemroses menggerakan elemen output atau actuator untuk melakukan kerja (dalam hal ini melakukan gerakan).

Pengertian dan Perbedaan Sistem Hidrolik dan Pneumatik

Sistem Pneumatik adalah sebuah teknologi yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkanefek gerakan mekanis. Karena menggunakan udara terkompresi, maka sistem pneumatik tidak dapat dipisahkan dengan kompresor, sebuah alat yang berfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan tertentu.

Sistem kerja pneumatik mirip dengan sistem hidrolik. Ada beberapa bagian komponen yang sedikit berbeda, namun seperti aktuator (motor dan silinder), filter, dan solenoid valve memiliki prinsip yang sama dengan sistem hidrolik. Perbedaan mendasar dari kedua sistem tersebut adalah fluida kerja yang digunakan, sistem hidrolik menggunakan fluida inkompresibel sedangkan pada sistem pneumatik menggunakan fluida kompresibel. Tekanan kerjanya juga pada range yang berbeda, jika sistem hidrolik bekerja pada tekanan 6,9-34 MPa, maka sistem pneumatik bekerja pada tekanan rendah 550-690 KPa.

Pada kebanyakan aplikasi, sistem hidrolik banyak digunakan seperti memindahkan beban yang berat, sebagai alat penekan dan pengangkat. Dalam industri banyak ditemui penggunaan sistem hidrolik pada alat-alat berat, seperti truk pengangkat (dump truck), mesin moulding, mesin press, forklift, crane, dan lain-lain.

Pada saat ini penggunaan sistem hidrolik sudah dilengkapi dengan berbagai peralatan kontrol yang menunjang pengendalian dan ketepatan (presisi) dalam penggunaannya.

Sistem Hidrolik adalah Suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai power (sumber tenaga) pada sebuah mekanisme. Karena itu, pada sistem hidrolik dibutuhkan power unit untuk membuat fluida bertekanan. Kemudian fluida tersebut dialirkan sesuai dengan kebutuhan atau mekanisme yang diinginkan.

Perbedaan antara sistem hidrolik dan pneumatik adalah sebagai berikut:

• Pada fluida kerja, sistem hidrolik menggunakan fluida cair bertekanan sedangkan pada pneumatik menggunakan fluida gas bertekanan
• Sistem pneumatik umumnya menggunakan tekanan 4 – 7 kgf/cm2 dan menghasilkan output yang lebih kecil daripada sirkuit hidrolik, sehingga cocok untuk pekerjaan ringan
• Sifat compressibility (mampu tekan) dari sirkuit hidrolik lebih besar daripada sirkuit pneumatik
• Udara bertekanan memiliki resistansi (tahanan) kecil terhadap aliran dan dapat dijalankan dengan lebih tepat daripada tenaga hidrolik
• Sistem hidrolik sensitif terhadap kebocoran minyak, api dan kontaminasi. Sedangkan udara bertekanan tidak mempunyai masalah seperti itu jika sirkuitnya dirancang dengan baik
• Udara bertekanan dihasilkan oleh kompresor yang umumnya dimiliki oleh pabrik, tetapi sistem hidrolik membutuhkan pompa
• Batas temperatur yang mampu diterima oleh peralatan hidrolik 60 – 70°C, sedangkan untuk pneumatik dapat dijalankan hingga 180°C

Kelebihan dari sistem hidrolik adalah:
Memiliki tekanan kerja yang relatif lebih besar daripada sistem pneumatik, sehingga cocok untuk pekerjaan-pekerjaan berat.

Kekurangan dari sistem hidrolik adalah:

Fluida dari sirkuit yang tercemar oleh kotoran akan menyebabkan peralatan hidrolik menjadi lemah dan cepat rusak.

Konstruksinya yang rumit dengan biaya yang mahal, serta kesulitan dalam pemeliharaan dan operasi.

Fluida kerja tidak dapat bertahan pada temperatur operasi yang lebih tinggi.

Contoh-contoh penggunaan sistem hidrolik:

Dongkrak hidrolik

Hydrostatic transmission, untuk menggerakkan peralatan konstruksi, kendaraan berat, mesin pertanian dan mentransmisikan tenaga ke aktuator tipe rotasi

Komponen yang digunakan pada sistem hidrolik:

• Piston sebagai aktuator
• Pompa mengubah energi mekanis dari putaran poros menjadi energi fluida dan juga untuk menaikkan fluida kerja
• Tangki menstabilkan sirkulasi tekanan minyak yang dikeluarkan pompa, menyimpan fluida bertekanan, menghindari pressure drop apabila sejumlah besar minyak dipakai dalam waktu singkat
• Manometer (pressure gauge): mengukur tekanan kerja fluida pada saat piston melakukan langkah maju dan langkah mundur
• Hose
• Hose Couplers (penyambung hose)

Directional control valve (flow control valve):
Fungsi Katup Kendali Arah adalah untuk saling menghubungkan jalur-jalur hidrolik yang bervariasi satu terhadap yang lain, untuk menghubunghkan hubungan satu terhadap yang lain.

LAPORAN PRAKTIKUM PROSES PRODUKSI

PROSES PRODUKSI

PRAKTIKUM PROSES PRODUKSI PRAKTIKUM PERMESINAN

laporan permesinan