SISTEM PNEUMATIK

Pengertian Dasar Sistem Pneumatik

Pneumatik merupakan teori atau pengetahuan tentang udara yang bergerak, keadaan keadaan keseimbangan udara dan syarat-syarat keseimbangan.  Perkataan pneumatik berasal bahasa Yunani “ pneuma “ yang berarti “napas” atau “udara”. Jadi pneumatik berarti terisi udara atau digerakkan oleh udara mampat. Pneumatik merupakan cabang teori aliran atau mekanika fluida dan tidak hanya meliputi penelitian aliran-aliran udara melalui suatu sistem saluran, yang terdiri atas pipa-pipa, selang-selang,gawai dan sebagainya, tetapi juga aksi dan penggunaan udara mampat.

Pneumatik menggunakan hukum-hukum aeromekanika, yang menentukan keadaan keseimbangan gas dan uap (khususnya udara atmosfir) dengan adanya gaya-gaya luar (aerostatika) dan teori aliran (aerodinamika). Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri merupakan ilmu pengetahuan dari semua proses mekanik dimana udara memindahkan suatu gaya atau gerakan. Jadi pneumatik meliputi semua komponen mesin atau peralatan, dalam mana terjadi proses-proses pneumatik. Dalam bidang kejuruan teknik pneumatik dalam pengertian yang lebih sempit lagi adalah teknik udara mampat (udara bertekanan).

Alat-Alat Yang  Biasa Digunakan Sistem Pneumatik

1. Air Compressor (Kompresor Udara)

Kompresor merupakan alat untuk menghasilkan sumber energi bagi sistem pneumatik berupa udara mampat. Kompresor berfungsi untuk menghisap udara dari atmosfer dengan menggunakan pompa torak, kemudian udara tersebut akan dipompakan kepada sebuah tabung receiver, yang nantinya akan dimampatkan pada sebuah penampung (reservoir). Kompresor ini digerakkan oleh sebuah motor listrik, yang dikontrol dengan menggunakan saklar, yang dihubungkan dengan penampung. Bila tekanan udara di dalam penampung turun sampai ke suatu harga minimum yang telah ditentukan, saklar akan secara otomatis menghidupkan motor listrik, dan kompresor akan menambah persediaan udara dalam penampung.

                              

Gambar 2.1 kopresor

2. Air Service Unit 

Pada alat air service unit terdapat tiga proses utama, yaitu penyaringan udara agar udara yang keluar bebas kotoran dan uap air, pengaturan tekanan udara yang keluar (regulator udara), dan pelumasan udara.
Pada umumnya air service unit terdiri dari:
·               Air filter, yaitu saringan udara
·               Air regulator, yaitu pengatur tekanan udara kerja
·               Air lubricator, yaitu pelumas udara

Gambar 2.2 Air Service Unit 

3. Refrigerated Dryer

Alat yang berfungsi untuk menurunkan temperatur udara guna menghilangkan kandungan air yang berada dalam udara sehingga udara menjadi kering

4. Distribution

Saluran penyambung antara kebutuhan, penyimpanan serta kebutuhan yang akan disalurkan ke seluruh bagian stasiun kerja. 

5. Receiver (Air Storage Tank)

Saluran penyambung antara kebutuhan, penyimpanan serta kebutuhan yang akan disalurkan ke seluruh bagian stasiun kerja.

6. Valve (Katup)

Pada sistem pneumatik valve/ katup berfungsi untuk mengatur arah aliran udara bertekanan dalam sistem peralatan pneumatik. Pada dasarnya katup terbagi menjadi empat macam, yaitu :

a.     Katup pengarah (Directional control valve)
Katup pengarah adalah katup yang mengubah dan menghentikan arah aliran udara bertekanan. Katup pengarah dilambangkan dengan katup X/Y. Simbol X menyatakan jumlah lubang sambungan (port) dan simbol Y menyatakan jumlah kamar atau ruangan.  

b.   Katup searah (Non return valve)

Katup searah adalah katup yang hanya dapat dilewati oleh udara dalam satu arah dan menutup aliran dari arah sebaliknya 

c.   Katup pengatur aliran (Flow control valve)
Katup pengatur aliran adalah katup yang digunakan untuk mengatur kecepatan udara (debit udara) yang masuk ke dalam aktuator dengan memperbesar atau memperkecil luas penampang saluran sehingga mempengaruhi kecepatan gerakan aktuator. 

d.    Katup pengatur tekanan (Pressure valve)
Katup pengatur tekanan digunakan untuk mengatur tekanan udara yang dibutuhkan secara konstan. Pada katup ini tekanan yang masuk harus lebih besar daripada tekanan yang keluar.

Adapun ciri-ciri dari pada perangkat sistem pneumatik yang tidak dipunyai oleh sistem alat yang lain adalah sebagai berikut:

1. Pemompaan, udara disedot atau dihisap dari atmosphere, kemudian dimampatkan (kompresi) sampai batas tekanan kerja yang diinginkan. 

2. Pendinginan atau penyimpanan, udara hasil pemompaan yang suhunya naik harus disimpan dan didinginkan dalam keadaan bertekanan sebelum disalurkan ke objek yang memerlukan.

3.  Ekspansi (pengembangan), udara diperbolehkan berekspansi dan melakukan kerja ketika diperlukan.

4.  Pembuangan, udara hasil ekspansi kemudian dibebaskan lagi ke atmosphere (pembuangan bebas).

2.3 Prinsip Kerja Dasar Sistem Pneumatik

Kompresor diaktifkan dengan cara menghidupkan penggerak mula umumnya motor listrik. Udara akan disedot oleh kompresor kemudian ditekan ke dalam tangki udara hingga mencapai tekanan beberapa bar. Untuk menyalurkan udara kempa ke seluruh sistem (sirkuit pneumatik) diperlukan unit pelayanan atau service unit yang terdiri dari penyaring (filter), pengatur tekanan (regulator) dan pelumas (lubrikator) bagi yang memerlukan. Service unit ini diperlukan karena udara kempa yang diperlukan di dalam sirkuit pneumatik harus benar-benar bersih, tekanan operasional pada umumnya hanyalah sekitar 6 bar. Selanjutnya udara kempa disalurkan dengan membuka katup pada service unit, kemudian menekan tombol katup pneumatik (katup pengarah) hingga udara kempa masuk ke dalam tabung pneumatik (silinder pneumatik kerja tunggal) dan akhirnya piston bergerak maju. 

Gambar 2.3 Rangkayan dasar sistim penumatik

2.4 Keuntungn Dan Kekurangan Pneumatik

1. keuntungan

        Udara mampat banyak digunakan karena mempunyai sifat-sifat yang sangat menguntungkan, diantaranya:

1. Jumlah

   Udara tersedia secara praktis dimana saja untuk dimampatkan dalam jumlah yang tak terbatas.

2    Pengangkutan

Udara dengan mudah dapat diangkut dalam pipa-pipa saluran, sekalipun dalam jarak yang jauh. Tidak perlu untuk mengembalikan udara mampat tersebut ke tangki penyimpan semula, tetapi selesai dipakai kemudian dapat langsung dibuang tanpa mengotori lingkungan.

3.    Dapat Disimpan

Kompresor tidak perlu dihidupkan secara terus-menerus. Udara mampat dapat disimpan dalam reservoir atau tabung penyimpan, dan sewaktu-waktu dapat digunakan dari reservoir.

4.  Suhu

Suhu udara mampat tidak begitu peka (sensitive) terhadap perubahan suhu. Hal ini akan menjamin dalam proses pengoperasian, walaupun di bawah kondisi perbedaan suhu yang besar.

5.  Tahan Ledakan

Udara mampat tidak terlalu memberikan risiko terhadap letusan maupun api, oleh karena itu murah terhadap biaya perlindungan melawan bahaya letusan jika diperlukan.

6.   Kebersihan

Udara mampat selalu bersih, maka dari itu udara yang keluar karena kebocoran pipa atau bidang lain tidak menimbulkan kontaminasi atau pengotoran terhadap lingkungan. Kebersihan sangat diperlukan terutama dalam industri makanan, pengerjaan kayu, tekstil, industri-industri kulit, dan lain-lain.

7.  Kontruksi

Pengoperasian bagian-bagiannya ada dalam kontruksi yang sederhana, oleh karena itu, lebih murah biaya pengoperasiannya.

8.   Kecepatan

Dengan udara mampat merupakan media kerja yang sangat cepat. Ini memungkinkan kecepatan kerja tinggi dapat dicapai.

9    Dapat Disesuaikan

Dengan komponen-komponen udara mampat, kecepatan dan daya mampu diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan.

10.  Aman

Alat-alat pneumatik dan bagian-bagian yang mengoperasikannya dapat dipasang suatu pengaman pada batas kemampuan maksimum. Oleh karena itu, walaupun terjadi beban lebih akan selalu tetap aman.

        Tetapi selain sifat-sifat yang menguntungkan tersebut, ada juga kekurangan-kekurangan yang dimiliki oleh udara mampat, yaitu:

1.    Persiapan

Perangkat udara mampat memerlukan persiapan yang baik dan teliti. Kotoran dan kelembaban udara tidak boleh masuk, terutama pada pemakaian komponen-komponen pneumatik.

2.    Gaya

Udara mampat hanya ekonomis sampai pada persyaratan gaya tertentu dibawah tekanan kerja normal 700 kpa / 7bar / 101,5 psi, dan tergantung pada gerakan serta kecepatan, batasnya adalah dibawah 45000 N selebihnya beban itu harus menggunakan hydroulik system. (Festo;Katalog Technical Information;22)

3.    Pembuangan Udara

Pada saluran pembuangan ke atmosphere menimbulkan suasana yang bising dan keras. Meskipun demikian, masalah itu dapat dipecahkan sebagian oleh perkembangan teknik bahan peredam suara.

4.     Biaya 

Teknik udara mampat relative memerlukan alat-alat mahal untuk dapat menimbulkan suatu tenaga. Komponen-komponen mahal agar dapat  menghasilkan energi yang tinggi sebagian dapat diganti oleh komponen-komponen yang murah dengan hasil guna yang lebih tinggi (jumlah langka).

 Persamaan-Persamaan

 Adapun persamaan yang berkaitan dengan sistem penumatik ini yaitu :

Hukum Pascal :

Tekanan yang diberikan pada fluwida dalam ruang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah.



Keterangan:

• F₁: Gaya tekan pada piston 1
• F₂: Gaya tekan pada piston 2
• A₁: Luas penampang pada piston 1
• A₂: Luas penampang pada piston 2

Tekanan yang diberikan pada tabung kecil sama dengan  tekanan yang ditimbulkan pada tabung besar