BAB II Pneumatic Baru

LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

BAB II

DASAR TEORI

2.1 PNEUMATIK

2.1.1 Konsep Dasar Pneumatik

Pneumatik merupakan salah satu jenis dari fluid power yang berguna untuk

menternsmisikan daya. Sistem pneumatik menggunakan udara bertekanan untuk

mentansmisikan dan mengontrol daya. Udara digunakan sebagai fluida keja karena mudah

didapat dan aman apabila terjadi kebocoran pada system pneumatik.

Prinsip kerja pneumatik adalah bekerja dengan memanfaatkan udara yang dimampatkan

(Compressed Air). Dalam hal ini, udara yang dimampatka akan didistribusikan kepada

sistem yang ada sehingga kapasitas sistem terpenuhi. Untuk menghasilkan udara yang

dimampatkan, maka diperlukan Kompresor untuk memadatkan udara sampai pada tekanan

kerja yang diinginkan. Perlengkapan pneumatik disuplai udara bertekanan dengan melalui

pipa saluran dari tempat kompresor.

2.1.2 Komponen – Komponen Pneumatik

Untuk melaksanakan praktikum pneumatik diperlukan peralatan atau komponen

komponen yang mendukung. Adapun peralatan atau komponen – komponen tersebut

antara lain :

a. Kompresor udara

b. Alat pengukur tekanan

c. Pengatur tekanan udara (pressure regulator)

d. Pipa atau selang saluran udara

e. Katup control

f. Pistonsilinder

Program Studi D3 Teknik MesinFakultas Teknologi Industri 3

LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

2.1.2.1 Kompresor Udara

Alat ini mengubah energi listrik menjadi energi yang tersimpan dalam bentuk udara

bertekanan. Fungsi alat ini adalah untuk memasok udara bertekanan yang dibutuhkan oleh

sistem pneumatik.

Pada percobaan jenis ini komponen yang digunakan adalah kompresor torak

resiprok. Kompresor jenis ini dapat digunakan pada kondisi bertekanan rendah, bertekanan

menengah, serta dapat pula digunakan pada tekanan yang tinggi. Batas kemampuan dari

kompresor jenis ini adalah diantara 100 kpa (1 bar/14,5 psi) sampai dengan beberapa ribu

kpa (bar/psi).

Prinsip kerja kompresor jenis ini hamper sama dengan motor bakar, hanya

perbedaannya pada zat yang diprosesnya. Pemasukan gas diatur oleh katup masuk yang

dihisap oleh torak, pada saat dihisap katup – katup masuk terbuka dan katup buang tertutup

dan pada waktu menekan sebaliknya, dengan demikian seterusnya sampai mencapai

tekanan yang diinginkan.

Gambar 2.1 Kompresor Torak Resiprok

2.1.2.2 Alat Ukur Tekanan

Alat ini berfungsi untuk mengukur tekanan udara sebelum masi ke unit pemeliharaan

udara. Alat ini digunakan memonitoring dan alas an keamanan. Biasanya pengatur tekanan


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

dipasang atau dilengkapi dengan sebuah penduga (penukar tekanan yang menunjukkan

besarnya udara kempaan yang mengalir sesudah melalui pengatur tekanan/tekanan

sekunder).

Udara mengalir masuk ke pengatur tekanan melalui lubang saluran P. Tekanan dalam

pipa Bourdon (2) menyebabkan pipa memanjang. Tekanan lebih besar, mengakibatkan

belokan radius lebih besar. Pergerakan perpanjangan pipa diubah ke jarum jam penunjuk

(6) melalui tuas penghubung (3), tembereng gigi penggerak (4) dan roda gigi yang

digerakkan (5). Tekanan pada saluran masuk dapat terbaca pada skala (7).

Gambar 2.2 pengukur tekanan

2.1.2.3 Pengatur Tekanan Udara (Regulator)

Tekanan yang keluar dari kompresor masih mempunyai tekanan tinggi, dan ini lebih

tinggi dari pada tekanan yang terdapat pada bagian – bagian control atau bagian kerjanya.

Untuk mengatur tekanan udara yang didistribusikan kebagian control dan kerja digunakan

regulator (pengatur tekanan).biasanya alat ini dipasang secara bersatu dengan penyaring

udara. Setelah udara keluar dari saringan kemudian masuk pada regulator untuk diatur

tekanannya sampai pada batas tekanan yang diinginkan.

Jadi tujuan dari pada regulator adalah untuk menjaga tekanan operasi (tekanan

sekunder) sebenarnya tanpa melihat perubahan tekanan dalam ssaluran (tekanan primer)

dan pemakain udara.


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

Gambar 2.3. Alat Pengukur Tekanan Udara (Regulator)

Udara kempaan mengalir kedalam pengatur tekanan dan bertindak atsa diaphragma (1).

Paegas (2), yang memberikan gaya tekan dapat diperbesar atau diperkecil dengan memakai

baut penyetel (3), bekerja menurut sisi - sisi lain permukaan diaphragma (1).

Apabila udara bertekanan dipakai pada saluran keluar (tekanan sekunder), gaya tekan

bekerja menurut diaphragm (1) mengecil. Dengan demikian pegas tekan (2) dapat

mendorong tangki katup (4) keatas. Udara bertekanan dapat mengalir melalui penampang

lintang yang tertutup keluar dari pengatur tekanan.

Jika tekanan sekunder (tekanan kerja) naik sampai harga yang distel, misalnya akibat

gaya dari luar pada perlengkapan atau penyetelan yang rendah dari pegas penekan (2),

pembebanan yang lebih besar pada diaphragma menyebabkan pegas (2) terdorong

kebawah. Oleh karena itu batang katub (4) melepas dudukan katup (6), dan bertekanan

dapat keluar bebas melalui lubang saluran (7). Udara bertekanan akan terus menerus keluar

sampai tekanan yang distetel sebelumnya sudah tercapai kembali. Lubang saluran tidak

boleh ditutup, karena akan berakibat peralatan dalamnya tidak berfungsi.

2.1.2.4 Selang / Pipa Saluran Udara

Komponen ini berfungsi sebagai saluran libang antara komponen yang melewatkan

udara bertekanan. Untuk meningkatkan rasionalisai dan optimasi serta otomatisasi

pembuatan alat – alat atau perlengkapan kebutuhan udara dalam industry terus – menerus


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

cenderung meningkat. Setiap mesin dan pemakaian membutuhkan volume udara tertentu,

dan ini disediakan oleh udara dari kompresor melalui sistem pipa. Oleh karena itu garis

tengah pipa harus dipilih sesuai dengan penurunan tekanan antara penampung dari

pemakai melebihi 10 kpa (0,1 bar/1.45 psi).

Ada beberapa jenis pipa yang biasanya digunakan antara lain :

1. Pipa metallik

a. Carbon Steel Pipe.

b. Stainless Steel Pipe.

c. Seamless Copper Pipe.

d. Seamless Aluminium Pipe.

e. Various Metallic Pipe Coated With Resin.

Pipa metal umumnya dipakai untuk pipa – pipa di pabrik dan bagian static dari

peralatan besar.baja yang paling banyak dipakai karena mempunyai ketahanan dan

kekuatan panas yang cukup.

2. Non Metallic Pipa

a. Nylon tube.

b. Polyturethane tube.

c. Polyethylene tube.

d. Vinyl tube.

e. Teflon tube.

f. Rubbert hose for air.

Pipa plastik mempunyai daya kerja dan ketahanan korosi yang tinggi, dan cukup murah

harganya. Pipa polyurethane lebih fleksibel daripada pipa nylon dan mempunyai

fleksibilitas yang lebih tinggi, maka dari itu banyak dipakai di bagian dimana diperlukan

piping halus, bagian bergerak dll. Resin yang dipakai untuk pipa polyurethane secara kasar

dapat dibagi menjadi tipe ester yang mempunyai ketahanan tinggi terhadap oksidasi dan

larutan, dan tipe ester yang mempunyai ketahanan tinggi terhadap hydrolysis dan mikro

organisme.


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

2.1.2.5 Katup

System control pneumatik terdiri dari komponen – komponen sinyal dan bagian kerja.

Komponen – komponen sinyal dan control mempergunakan rangkaian atau urut – urutan

operasi dari bagian kerja, dan disebut katup.

Penggunaan katup dalam system pneumatic yaitu untuk mengontrol tekanan, kecepatan

aliran dan untuk mengatur arah aliran udara dalam sirkuit pneumatic.

Menurut fungsinya, katup dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Pressure Control Valve (Katup Pengontrol Tekanan)

2. Directional Control Valve (Katup Control Arah)

3. Flow Control Valve (Katup Pengontrol Aliran)

1. Pressure Regulating Valve (Regulator)

Katup pengatur tekanan ini telah diuraikan diatas, yang penting dari unit ini adalah

untuk menjaga tekanan yang stabil walaupun dengan tekanan masukan yang berubah –

ubah. Tekanan masukan harus lebih besar daripada tekanan keluaran yang diinginkan.

2. Pressure Limiting Valve

Katup ini terutama dipakai sebagai katup pengaman (katup tekanan lebih). Katup ini

mencegah terlampauinya tekanan maksimal yang ditolelir dalam system. Apabila nilai

tekanan maksimal tercapai pada lubang masukan, maka lubang keluaran pada katup akan

terbuka sampai katup ditutup oleh gaya pegas di dalalm setelah mencapai tekanan kerja

yang diinginkan.


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

Gambar 2.4 Pressure Limiting Valve

Prinsip pada katup ini adalah sama seperti pada katup pembatas tekanan. Jika

tekanannya melebihi penetelan pada pegas, katup membeku. Udara mengalir dari P ke A.

saluran keluar A terbuka seandainya penyetelan tekanan sudah diberikan pada saluran

pemandu Z. gulungan pemandu membuka lintasan P ke A. katup ini dipasang pada

control pneumatic apabila tekanan khusus dipenuhi untuk merubah operasi (tekanan

tergantung control). Sinyal hanya diteruskan sesudah tekanan operasi yang diperlukan

sudah tercapai.

Gambar 2.5 Sequence Valve

2.1.2.6 Directional Control Valve

Directional Control Valve ini dipakai dalam system control pneumatik dan berfungsi

untuk mengubah arah aliran udara atau menghentikan aliran, sehingga mengontrol kinerja

silinder.

Klasifikasi directional control valve

Ada beberapa macam jenis directional control valve yang diklarifikasikan menjadi :

1. Menurut kontruksi valve utama

2. Menurut system operasi valve

1. Menurut kontruksi valve utama

Klasifikasi ini dilihat berdasarkan dari type atau jenis dari katup yang berada

pada valve, yaitu :

a. Directional control valve tipe poppet

Dari kontruksinya, katup poppet dapat dikatagorikan seperti berikut:


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

• Katup dudukan bola (ball seat valve)

• Katup dudukan cakra (disc seat valve)

Pada katup poppet sambungan (saluran) dibuka atau ditutup dengan memakai bola,

cakra, plat atau kerucut.

Tipe poppet biasanya terbuat dari karet sintesis atau packing resin menutup langsung

seat metal valve dengan mengangkat tutup dari seat valve. Selain pemakaian bahan lastis

untuk valve atau seat valve, poppet ditekan dengan mantap pada seat valve oleh tekanan

udara untuk memperkuat efek sealingnya. Valve ini terbuka lebar dengan stroke pendek

saja karena kontruksinya, dan ini menguntungkan sekali untuk operasi cepat. Bahan elastik

ini juga memberikan sealing yang ketat yang dapat mencegah masuknya kotoran – kotoran

dari luar. Dudukan katup mempunyai beberapa bagian dudukan yang menjadi sasaran

pemakaian, dan karenanya katup tersebut mempunyai umur pelayanan yang panjang.

Katup jenis ini tidak peka terhadap kotoran, tetapi kuat.

b. Directional Control Valve Tipe Slide

Directional control valve ini mengubah saluran udara dengan sliding dipermukaan

datar. Permukaannya harus datar karena permukaan slide berfungsi sebagai seal.

Resistance friction (gesekan) juga harus kecil untuk menjalankan valve denganmulus,

maka itu pelumas diperlukan untuk permukaan slide. Ada beberapa valve kecil yang

menggunakan bahan resin sintesis untuk bagian valbe untuk memperbaiki efek sealing.

Valve ini mempunyai kelebihan dimana ia dapat dibuat dengan ukuran kompak (kecil)

dibandingkan dengan flow ratenya. Sebaliknya plat slide menerima tekanan udara

langsung pada arah berlawanan dari seal, sehingga ia perlu ditekan dengan gaya yang lebih

besar dari tekanan udara yang menyebabkan pertambahan gesekan dan gaya operasi.

Karena tandensi ini bertambah dengan bertambahnya ukuran valve tipe ini tidak dipakai

secara luas.

2. Berdasarkan system operasi valve

Beberapa jenis system operasi katup control arah, antara lain :

a. Solenoid – valve

Valve yang digerakkan solenoid (magnet). Valve ini dibuka dan ditutup dengan

gaya tarik solenoid (magnet). Valve jenis ini digunakan dalam alat control otomatis


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

dengan system electric pneumatik. Solenoid valve digunakan secara luas untuk

otomatisasi mesin industry.

Menurut jumlah solenoid yang dipakai katup, terdapat tipe :

- Single solenoid valve (katup solenoid tunggal)

- Double solenoid valve (katup solenoid ganda)

Tipe single solenoid mempunyai satu elektro magnet seperti pada gambar

dibawah dan dengan daya tarik magnet valve digfanti posisinya (change over).

kemudian dengan mematikan listrik (Demagnetizing) valve kembali kekedudukan

semula dengan gaya sring atau tekanan udara.

Gambar 2.6 katup 3/2 selenoid tunggal

Ketika solenoid diubah keposisi on, plunyer (armature) tertarik keatas melawan

gaya pegas. Ini menyebabkan sambungan P dan A terhubung bersama. ujung

belakang (cakra punggung) daripada pluyur menutup saluran keluar R. apabila

solenoid diubah pada posisi off, pegas mendorong plunyer diatas dudukan katup

bawah dan menutup saluran P ke A. saluran kerja A dapat membuang melalui R.

katup ini adalah jenis katup saling melengkapi, dan ia memerlukan waktu

perubahan sangat singkat.


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

Gambar 2.7 katup 5/2 Selenoid Tunggal

Simbol katup dengan menggunakan single solenoid (solenoid tunggal) adalah

sebagai berikut.

Gambar 2.8 Simbol Single Solenoid Valve

Tipe double solenoid valve mempunyai dua elektro magnet, seperti pada

gambar, dan dibagi menjadi tipe continuous magnetizing (dimagnet terus

menerus) ynag mempertahankan pengganti valve diposisinya dengan memagnet

selenoid A atau B terus menerus, dan tipe magnetisasi sekejap (instantaneous

magnetizing) yang mempertahankan penggantian posisi valve dengan memagnet

salah satu solenoid dan mematikan magnetnya setelah itu.

Gambar 2.9 Katup Solenoid Ganda 5/2 way

Symbol katup dengan menggunakan double solenoid (solenoid ganda) adalah

seperti gambar dibawah :


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

Gambar 2.10 Simbol Double Solenoid Valve

b. Mechanical valve

Valve ini melakukan penggatian dengan gerakan mekanikal dari camp.

Pemakaiannya sama seperti micro switch dan limit switch dalam peralatan listrik.

Perubahan katup dibuat dalam tahap – tahap berikut : Pertama, penutup saluran

A ke R, kemudian pembukaan saluran P ke A. kembali keposisi semula dapat

berlangsung ketika tuas rol dilepas. Ini akan menutup saluran tekanan ke diafragma

dan saluran pembuang. Pegas yang terpasang mengembalikan kumparan pemandu

katup utama ke posisi awalnya.

c. Manual valve

Valve ini dibuka dan ditutup secara manual. Cara kerja dari valve ini adalah

udara dapat berubah dengan jalan manual tergantung dari operator, seperti berupa

pedal (pijakan kaki), tuas dan tombol tekan.

Gambar 2.11 Katup Manual dengan system tekan


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

2.1.2.7 Flow Control Valve

Flow Control Valve digunakan untuk control speed sebuah silinder atau sebuah

actuator dengan menyetel flow udara.

Umumnya dipakai sebuah trootle valve atau kombinasi trootle valve degan check valve

(speed control valve).

1. Trootle Valve

Pada throttle valve (katup cekik), pencekiksn bias diatur dan penempatannya dua

arah bias dikunci pada posisi yang diinginkan. Karena sifat udara yang kompresibble,

karakteristik gerakan berfariasi dengan beban dan tekanan udara, sehingga katup

pengontrol aliran digunakan untuk control kecepatan silinder dengan berfariasi.

Prinsip pengoperasian katup ini adalah dengan menyetel sekerup pada pengaturan

alirannya,maka didapatkan luas penampang lubang laluannya disetel membesar atau

mengecil. Sehinggga folume udara yang melewatipun akan terpengaruhi.

Gambar 2.12 Throttle Valve

2. Speed Control Valve

Speed Control Valve adalah gabungan dari Throttle Valve dan Check Valve yang

disusun secara parallel. Katup ini juga disebut one way Flow Control Valve.

Dengan katup jenis ini, aliran udara dicekik hanya pada satu arah. Sebuah katup

satu arah menutup aliran udara dan udara bisa mengalir hanya melalui penampang yang

telah diatur. Pada arah yang berlawanan udara dapat mengalir secara bebas melalui


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

katup satu arah yang terbuka. Katup ini digunakan untuk pengaturan kecepatan

actuator. Dan jika memungkinkan harus dipasang langsung pada silinder.

Gambar 2.13 Speed Control Valve (One Way Flow Control Valve)

Apabila udara mengalir, check valve terbuka dan udara dengan sendirinya akan

mengalir baik melalui throttle valve maupun check valve. Flow seperti ini dinamakan

free flow.

Apabila udara mengalir dengan arah yang terbalik, maka check valve otomatis akan

tertutup dan aliran udara hanya melalui throttle valve.

Umumnya speed control valve diletakan diantara directional control valve dengan

actuator (silinder). Dipakai dengan dua cara yaitu tipe meter out dan meter in.

Dalam tipe meter out, udara masuk dengan free flow tanpa ada halangan apapun

sehingga tekanan udara dalam silinder naik segera.

Udara exhaust dari silinder dikontrol oleh throotle valve sehingga speed dikontrol

dengan stabil.

Sebaliknya dalam tipe meter in, udara masuk yang dikontrol sehingga tekanan

dalam silinder naik perlahan – lahan, dan udara exhaust dikeluarkan secara free low ke

atmosfir.

Maka dari itu piston tidak bergerak dengan kecepatan konstan karena gesekan

internal dalam silinder dan sifat kompresibilitas udaraa, dll. Jika piston bergerak

sedikit, kemudian ia naik lagi wktu tekanan didalam naik. Akhirnya terjadi apa yang

dinamakan jogging (tersendat – sendat).Oleh karena itu, tipe meter out lah yang sering

dipakai pada umumnya


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

3. Non – return valve

Non – Return Valve (katup non balik) adalah peralatan pneumatic yang berfungsi

untuk menyetop aliran udara dalam satu arah dan memberikan aliran pada arah lawannya.

Tekanan pada sisi aliran membebani bagian yang menutup dan dengan demikian

meningkatkan daya perapatan katup.

Katup – katup masuk katagori katup non balik ini adalah sebagai berikut :

1. Check Valve (katup pengecek)

2. Two Pressure Valve (katup dua tekan)

3. Shuttle Valve (katup bola)

4. Quick Exhaust Valve (katup buang cepat)

1. Check Valve

Katup pengecek dapat menutup aliran pada satu arah secara sempurna. Dan pada

arah yang berlawanan, udara mengalir dengan kerugian tekanan seminimal mungkin.

Untuk menutup satu arah aliran dapat dilakukan dengan kerucut,bola, plat atau

diafragma.

Gambar 2.14 Check Valve

2. Two Control Valve

Katup dua tekanan mempunyaidua saluran masuk X dan Y satu saluran keluar A.

udara kempaan dapat mengalir melaluinya jika sinyal masukan ke X dan Y alirannya


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

akan tertutup. Jika sinyal masuk tidak diberikan secara serempak pada kedua sisi

masukannya, sinyal yang terakhir diberikan melalui saluran keluar. Katup ini juga

dikenal sebagai katup fungsi logika AND.

Gambar 2.15. Dual Pressure Valve

3. Shuttle Valve

Katup ini juga disebut katup fungsi logika OR. Katup ini mempunyai dua saluran

masukan dan satu saluran keluaran. Jika udara bertekanan bertekanan diberikan pada

salah satu saluran masukan, maka dudukan seal katup menutup saluran masukann yang

lain sehingga sinyal dilewatkan ke saluran keluaran. Ketika arah aliran udara dibalik,

katup terhubung ke saluran pembuangan. Kedudukan seal tetap dalam posisi

sebelumnya.

Gambar 2.16 Shuttle Valve

4. Quick Exhaust Valve

Quick Exhaust Valve dipasang antara silinder dan directional control valve untuk

mempertahankan exhaust besar dibandingkan supply udara dengan mengeluarkan


LAPORAN PRAKTIKUM

PNEUMATIK

udara exhaust dari silinder secara langsung, tanpa melalui directional control valve

supaya dapat menjalankan silinder dengan kecepatan tinggi.

Katup buang cepat ini digunakan untuk meningkatkan kecepatan piston silinder.

Waktu balik yang lama bias dipersingkat. Katup ini mempunyai sambungansuplai

tekanan (p), sebuah saluran keluaran (A) dan saluran pembuangan (R). prinsip

pengoperasiannya adalah membolehkan batang silinder untuk keluar atau masuk

hamper pada kecepatan maksimumnya, dengan mengurangi tahanan aliran udara

pembuangan selama silinder bergerak.

Jika udara bertekanan masuk ke saluran P, cakra penutup menutup celah

pembuengan R. sehingga dengan demikian udara mengalir kesaluran A. apabila udara

dihilangkan pada P, udara masuk dari saluran A menggerakkan cakra meunutup

melawan saluran P dan menutupnya. Udara pembuangan dapat mengalir bebas ke

atmosfir.

Gambar 2.17 quick exhaust valve


BAB II Pneumatic Baru

Documents

Transcript of BAB II Pneumatic Baru