Laboratorium Teknik Mesin Menengah (FHM).

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM

FENOMENA DASAR DAN PRETASI MESIN

Nama : AHMAD SEPRI IMRON

NPM : 20406269

Kelas : 3IC02

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK MESIN

LABORATORIUM TEKNIK MESIN MENENGAH

UNIVERSITAS GUNADARMA

DEPOK

2009

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa saat ini masih

memberikan rahmat dan karunia-NYa kepada kita semua sehingga masih

dapat menjalankan aktivitas kami sebagi mahasiswa. Dan juga hanya

dengan rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan laporan praktikum ini.

Tujuan kami dalam pembuatan laporan praktikum ini adalah untuk

memenuhi syarat nilai Praktikum Fenomena Dasar Mesin. Selain itu juga

sebagai bahan pembelajaran kami dalam bidang ilmu-ilmu yang terdapat

pada Praktikum Fenomena Dasar Mesin dan juga aplikasinya dalam dunia

kerja.

Pada kesempatan ini kami juga ingin mengucapkan banyak terima

kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Prof. Dr. E. S. Margianti, SE., MM. selaku Rektor Universitas

Gunadarma.

2. Dekan Fakultas Teknologi Industri yaitu Soebiantoro, SSi.,

MMEng.

3. Ketua Jurusan Teknik mesin yaitu Prof. Drs. Syahbuddin, MSc, Phd

4. Kepala Laboratorium Teknik mesin Menengah yaitu Dr. Sri

Poernomo Sari, ST., MT.

5. Kepada para Asisten Laboratorium Teknik Mesin Menengah.

6. Kepada orang tua kami yang telah memberikan dukungan secara

moril maupun secara spiritual.

7. Serta pihak-pihak yang telah banyak membantu dalam pembuatan

Laporan Akhir ini.

ii

Dan pada akhirnya kami menyadari bahwa laporan praktikum ini

masih banyak terdapat kekurangan. Untuk itu, kami mengharapkan saran

dan kritik yang dapat membangun, agar kami dapat terus maju dan

berkembang di masa-masa yang akan datang.

Depok, 20 Januari 2009

AHMAD SEPRI IMRON

iii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ………………………………………………………. i

KATA PENGANTAR ……………………………………………………. ii

DAFTAR ISI ……………………………………………………………….. iv

DAFTAR TABEL ………………………………………………………… vii

DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………. viii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Praktikum ……………………………………. 1

1.2 Tujuan praktikum ……………………………………………… 1

1.3 Sistematika Penulisan Laporan Akhir ……………………… 2

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Pneumatik ……………………………………………………………. 4

2.1.1 Penjelasan tentang Pneumatik …………………………….. 4

2.1.2 Komponen Pendukung sistem Pneumatik …………………. 5

2.1.2.1 Kompresor……………………………………………… 5

2.1.2.2 Kompresor Air Filter ………………………………….. 5

2.1.2.3 Katup 3/2 (3/2 Way valve) ………………………….. 6

2.1.2.4 Katup 5/2 (5/2 Way valve)……………………………. 6

2.1.2.5 Katup Pengatur Alran Searah (One Way Flow

Control )………………………………………………... 7

2.1.2.6 Katup Gerbang Logika “AND” ……………………….. 7

2.1.2.7 Katup Gerbang LOgika “OR” ………………………… 7

2.1.2.8 Time Delay Valve ……………………………………. 8

2.1.2.9 Tabung Gerak Tunggal (SAC) ……………………… 8

iv

Halaman

2.1.2.10 Tabung Gerak Ganda (DAC) ……………………… 8

2.1.2.11 Presure Relief ……………………………………… 9

2.1.2.12 Presure Gauge …………………………………… 9

2.1.3. Studi Kasus (Contoh Soal)

2.1.3.1 Rangkaian 1 …………………………………………. 10

2.1.3.2 Rangkaian 2 ………………………………………….. 10

2.1.3.3 Rangkaian 3 ………………………………………….. 10

2.1.3.4 Rangkaian 4 …………………………………………. 11

2.1.3.5 Rangkaian 5 …………………………………………. 12

2.2. Hidrolik ……………………………………………………………….. 13

2.2.1. Penjelasan Tentang Hidrolik ………………………………… 13

2.2.1.1 Kekentalan (Viscositas) ……………………………. 13

2.2.1.2 Tekanan Hidrostatik …………………………………. 14

2.2.1.3 Tekanan terhadap Tekanan ………………………... 14

2.2.1.4 Debit Aliran …………………………………………... 15

2.2.1.5 Jenis Aliran Fluida …………………………………... 15

2.2.1.6 Penurunan Tekanan ………………………………… 16

2.2.2 Komponen Pendukung Hidrolik …………………………… 19

2.2.2.1 Katup (Valve) ……………………………………….. 19

2.2.2.2 Silinder Hidrolik …………………………………….. 21

2.2.2.3 Motor Hidrolik ……………………………………….. 22

2.2.2.4 Pompa ……………………………………………….. 23

2.2.3. Studi Kasus (contoh soal)

2.2.3.1 Rangkaian 1 ………………………………………….. 25

2.2.3.2 Lembar Data Pengamatan …………………………. 26

2.2.3.3 Rangkaian 2 …………………………………………. 29

2.2.3.4 Rangkaian …………………………………………… 30

v

Halaman

2.3. Pompa ……………………………………………………… 36

2.3.1 Penjelasan Tentang Pompa ………………………………… 36

2.3.2 Pompa DAP dan gambar rangkaiannya ………………….... 38

2.3.3 Pompa WOLLEY dan gambar rangkaiannya ……………… 40

2.3.4 Pompa yang dipasang secara seri dan paralel dan

gambar rangkaianya …………………………………………. 41

2.3.5 Pompa yang dipasang seri dan gambar rangkaiannya…… 43

2.3.6 Pompa yang dipasang paralel dan gambar rangkaiannya .. 45

2.3.7 Lembar Data Pengamatan…………………………………… 46

2.3.8 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA Pump) …………. 47

2.4. Refrigator (AC)………………………………………………………. 48

2.4.1 Penjelasan Tentang AC ……………………………………… 48

2.4.2 Bagian Pada Refrigator ………………………………………. 53

2.4.3 Lembar Pengambilan Data ………………………………….. 58

2.5. Motor Bakar ………………………………………………………….. 59

2.5.1 Penjelasan Tentang Motor Bakar ……………………………. 59

2.5.2 Beberapa Jenis Motor bakar …………………………………. 59

2.5.3 Skema Motor Bakar …………………………………………… 61

2.5.4 Lembar Data Pengamatan …………………………………… 63

BAB III LAPORAN AKHIR MINGGUAN

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan …………………………………………………………… 161

4.2 Saran …………………………………………………………………... 162

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Kartu Rencana Studi ( KRS )

Kartu Praktikum

vi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Data Pengamatan Hidrolik ………………………………… 26

Tabel 2.2 Hasil Perhitungan Hidrolik …………………………………… 28

Tabel 2.3 Data Percobaan Hidrolik ……………………………………. 31

Tabel 2.4 Hasil Perhitunagan Hidrolik ………………………………… 35

Tabel 2.5 Data Pengamatan Pompa …………………………………… 46

Tabel 2.6 Data Pengamatan Motor Bakar………………………………. 63

vii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Simbol kompresor ………………………………………….. 5

Gambar 2.2 Simbol komperesor air filter ………………………………. 5

Gambar 2.3 Simbol Katup 3/2 (3/2 Way Valve) ………………………. 6

Gambar 2.4 Simbol Katup 5/2 (5/2 Way valve) ……………………….. 6

Gambar 2.5 Simbol Katup aliran Searah (One Way Flow Control) …. 7

Gambar 2.6 Simbol Katup Gerbang Logika “AND” ……………………. 7

Gambar 2.7 Simbol Katup Gerbang Logika “OR” ……………………… 7

Gambar 2.8 Simbol Time Delay Valve ………………………………… 8

Gambar 2.9 Simbol Tabung Gerak Tunggal (SAC) ………………….. 8

Gambar 2.10 Simbol Tabung Gerak ganda (DAC) …………………… 8

Gambar 2.11 Simbol Presure Relief …………………………………… 9

Gambar 2.12 Simbol Presure Gauge …………………………………… 9

Gambar 2.13 Simbol Katup Tekanan (Presure Valve) ……………… 20

Gambar 2.14 Simbol Katup 4/3 (Direction Control Valve) ………….... 20

Gambar 2.15 Simbol Katup Aliran Searah (Non return Valve) ……… 21

Gambar 2.16 Simbol Katup Pengatur Debit Aliran (Flow Control

Valve) ………………………………………………………. 21

Gambar 2.17 Simbol Singel acting Silinder (SAC) ……………………. 22

Gambar 2.18 Simbol Singel acting Silinder (DAC) …………………… 22

Gambar 2.19 Simbol Motor Hidrolik ……………………………………. 22

Gambar 2.20 Simbol HPP (Horse Power Pack) ……………………… 23

Gambar 2.21 Hidrolik Rangkaian 1 …………………………………….. 25



Gambar 2.24 Skema Pompa Dinamik …………………………………. 37

Gambar 2.25 Rangkaian Pompa DAP ………………………………….. 39

viii

Halaman

Gambar 2.26 Rangkaian pompa WOLLEY ……………………………. 40

Gambar 2.27 Rangkaian pompa Secara Seri……………….………….. 44

Gambar 2.28 Rangkaian pompa Secara Paralel ……………………… 45

Gambar 2.29 Rangkaian Refrigator (AC) ………………………………. 53

Gambar 2.30 Kompresor ………………………………………………… 53

Gambar 2.31 Kondensor ………………………………………………… 54

Gambar 2.32 Liquid Recefier …………………………………………… 54

Gambar 2.33 Sight Glass ………………………………………………. 55

Gambar 2.34 Stainer (Drier) ……………………………………………. 55

Gambar 2.35 Expansion Valve …………………………………………. 56

Gambar 2.36 Evaporator ……………………………………………….. 56

Gambar 2.37 Dual ……………………………………………………….. 57

Gambar 2.38 Presure Switch …………………………………………… 57

Gambar 2.39 Temperatur Control ……………………………………… 58

Gambar 2.40 Siklus Motor Bakar 4 langkah …………………………… 60

Gambar 2.41 Skema Motor Bakar 4 langkah ………………………….. 61

ix

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Praktikum

Praktikum fenomena dan prestasi mesin merupakan praktikum

yang harus diikuti dan dipelajari oleh mahasiswa khususnya jurusan teknik

mesin, karena itu mahasiswa dalam memperdalam materi kuliah. Oleh

karena itu mahasiswa diharapkan tidak hanya mengerti dalam teorinya

tetapi juga dalam prakteknya.

Dengan pembuatan laporan akhir Fenomena dan Prestasi Mesin

setelah mahasiswa mengikuti praktikum selama ini mahasiswa dapat

sungguh-sungguh memahami materi yang terdapat dalam praktikum. Hal

ini dapat dibuktikan dengan cara menjelaskan kembali secara terperinci

semua tentang praktikum dan hasil praktikum yang akan dipaparkan

dalam laporan akhir ini sebagai keahlian yang dimiliki oleh mahasiswa.

1.2 Tujuan Praktikum

Tujuan praktikum fenomena dan prestasi mesin ini agar mahasiswa

dapat sungguh-sungguh mengerti dan memahami dengan materi yang

didapat dalam praktikum. Adapun tujuan dari masing-masing materi yang

dibahas dalam laporan akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Tujuan praktikum pneumatik adalah mempelajari sistem yang

menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang

dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja.

2. Tujuan praktikum hidrolik adalah mempelajari ilmu mekanika

fluida yang merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida

dalam keadaan diam atau bergerak.

3. Tujuan praktikum pompa adalah mempelajari alat yang

digunakan untuk memberikan energi kinetik atau energi

1

potensial pada fluida dan memahami karakteristik dalam dari

pompa.

4. Tujuan praktikum refrigator (AC) adalah mempelajari prinsip

suatu pengondisian udara yang merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan Thermodinamika.

5. Tujuan praktikum motor bakar adalah mempelajari salah satu

jenis penggerak mula yaitu mesin kalor yang menggunakan

energi thermal untuk melakukan kerja mekanik.

1.3 Sistematika Penulisan Laporan Akhir

Sistem penulisan dari Laporan akhir ini dapat dipaparkan sebagai

berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Isinya mencakup semua tentang pelaksanaan praktikum secara

menyeluruh, seperti :

1.1 Latar Belakang Praktikum

1.2 Tujuan Praktikum

1.3 Sistematika Penulisan

BAB II LANDASAN TEORI

Menjelaskan teori yang diambil dari modul fenomena dan prestasi

mesin, yaitu dengan materi modul sebagai berikut :

2.1 Pneumatik

2.2 Hidrolik

2.3 Pompa

2.4 Refrigator (AC)

2.5 Motor Bakar

2

BAB III LAPORAN AKHIR MINGGUAN

Dalam bab ini terdiri dari semua laporan akhir mingguan yang telah

dibuat oleh praktikan selama praktikum dan juga laporan akhir mingguan

tersebut telah diperiksa dan diberi nilai oleh asisten laboratorium teknik

mesin menengah.

BAB IV PENUTUP

Berisi tentang kesimpulan yang didapat selama praktikum

fenomena dan prestasi mesin dan juga berisi saran-saran dari praktikum

yang diberikan asisten kepada praktikan yang bersifat membangun

Laboratorium Teknik Mesin Menengah.

3

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pneumatik

2.1.1 Penjelasan tentang Pneumatik

Pneumatik berasal dari bahasa yunani yang berarti udara atau

angin. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam

bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja yang

disebut pneumatik. Dalam penerapannya, sistem pneumatik banyak

digunakan sebagai sistem otomatis.

Dalam suatu rangkaian pneumatik, udara diluar dihisap kedalam

kompresor dan mengalami kompresi, sehingga memiliki bentuk energi

yang kemudian diubah menjadi gerak piston.

Berkaitan dengan ilmu pneumatik yang terus berkembang maka

pada kesempatan kali ini kita dapat mencoba untuk mempraktekan

bagaimana sebenarnya udara itu dimanfaatkan, dengan alat bantu apa

saja sehingga semua gagasan mengenai pemanfaatan udara ini biasa

diwujudkan.

Kelebihan sistem Pneumatik antara lain :

Fluida kerja yang mudah didapat.

Dapat disimpan dengan baik.

Penurunan tekanan relatif lebih kecil dibandingkan

hidrolik.

Viscositas fuida yang lebih kecil sehingga gesekan

diabaikan.

Kekurangan sistem pneumatik antara lain :

Gangguan udara yang bising.

Gaya yang ditransfer terbatas.

Dapat terjadi pengembunan.

2.1.2 Komponen Pendukung Sistem Pneumatik

2.1.2.1 Kompresor

Kompresor digunakan untuk menghisap udara atmosfer dan

memampatkannya kedalam tangki penumpang atau receiver, kondisi

udara dalam atmosfer dipengaruhi oleh suhu dan tekanan, sehingga

berlaku :

P.V = M. R1. T

Dimana : P = tekanan (Pa)

V = volume yang dibutuhkan oleh gas (m2)

M = massa molar

R1 = konstanta gas spesifik = (287 j/kg.K)

T = temperatur absolute (K0)

Simbol :

Gambar 2.1 Kompresor

2.1.2.2 Kompresor Air Filter

Kompresor air filter berfungsi sebagai penyaring udara yang

dipakai pada sistem dengan jalan pemisahan partikel-partikel air dan debu

dari udara.

Simbol :

4

5

Gambar 2.2 Kompresor air filter

2.1.2.3 Katup 3/2 (3/2 Way Valve)

Berfungsi sebagai saklar yaitu untuk mengatur arah aliran dari

fluida.

SimboL : Model push booton

Model roller

Model pedal

Gambar 2.3 Katup 3/2

2.1.2.4 Katup 5/2 (5/2 Valve)

Berfungsi sebagai saklar yaitu untuk mengatur arah aliran dari

fluida.

Simbol :

6

Gambar 2.4 Katup 5/2

2.1.2.5 Katup Pengatur Aliran Searah (One Way Flow Control)

Berfungsi untuk mengatur debit aliran fluida, sehingga dapat

mempengaruhi kecepatan silinder.

Simbol :

Gambar 2.5 Katup Pengatur Aliran Searah

2.1.2.6 Katup Gerbang Logika “AND”

Berfungsi sebagai Switch yang bekerja apabila terjadi tekanan

pada kedua lubang.

Simbol :

Gambar 2.6 Katup Gerbang Logika “AND”

2.1.2.7 Katup Gerbang Logika “OR”

Berfungsi sebagai Switch yang bekerja apabila terjadi tekanan

pada salah satu lubang saja.

Simbol :

Gambar 2.7 Katup Gerbang Logika “OR”

7

2.1.2.8 Time Delay Valve

Berfungsi untuk menunda kerja dari silinder.

Simbol :

Gambar 2.8 Time Delay Valve

2.1.2.9 Tabung Single Acting Cylinder

Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir.Pada SAC ini silinder

bergerak maju dengan tekanan dan kembali secara otomatis.

Simbol :

Gambar 2.9 Tabung Single Acting Cylinder

2.1.2.10 Tabung Gerak Ganda (Double Acting Cylinder)

8

Berfungsi sebagai elemen pengerak akhir. Pada DAC ini silinder

bergerak maju tanpa bisa kembali lagi secara otomatis, karena silinder ini

merupakan silinder kerja ganda.

Simbol :

Gambar 2.10 Tabung Gerak Ganda (DAC)

2.1.2.11 Presure Relief

Berfungsi sebagai saklar otomatis, pada komponen ini bekerja

apabila tekanan pada tabung didalam komponen telah mencapai tekanan

maksimumnya, maka udara akan mengalir dan mengaktifkan katup 3/2

yang juga terdapat menyatu dalam komponen pressure relief ini.

Simbol :

Gambar 2.11 Presure Relief

2.1.2.12 Presure gauge

Berfungsi sebagai alat pengukur tekanan aliran udara pada

sistem pengontrol pneumatik.

Simbol :

9

Gambar 2.12 Presure gauge

2.1.3 Studi Kasus (Contoh soal)

Rangkaian 1.

Analisa rangkaian, dari katup 3/2 tombol ditekan sehingga terjadi

perpindahan ruang katup dan udara dari kompresor dipompa masuk ke

lubang 1 dan 2. Kemudian udara menekan masuk ke ruang silinder

sehingga membuat batang torak silinder maju kedepan, karena terdapat

per diruang silinder maka batang torak pun kembali lagi ke posisi semula

dan seiring dengan itu pun udara dibuang melalui lubang 2 dan3.

Rangkaian 2

Analisa rangkaian 2, Jika tombol katup 3/2 ditekan udara masuk

dari kompresor kekatup 3/2 melalui lubang 1.Kemudian katup 3/2 pindah

ruang uadar dipompa masuk kelubang 2 kemudian udara menuju katup

5/2 melalui lubang 1.4 kemudian katup 5/2 pindah ruang udara mengalir

kelubang 4 menuju DAC, sehingga piston DAC maju kedepan jika katup

3/2 model pedal ditekan udara dari kompresor masuk kekatup 3/2 melalui

lubang 1 kemudian katup 3/2 pindah ruang, udara mengalir dari lubang 2

menuju katup 5/2 melaui lubang 1.2. Katup 5/2 pun pindah ruang mengalir

kelubang 2 kemudian ke DAC sehingga menggerakan piston DAC mundur

keposisi semula dan udara dibuang dari DAC menuju lubang 4 katup 5/2

dan dibuang lewat lubang 3 dan 5.

10

Rangkaian 3.

Analsa rangkaian, Tekan tombol katup 3/2 model push button,

udara dari kompresor dipompa masuk kekatup 3/2 model push button

melalui lubang 1, Katup 3/2 pun pindah ruang udara dipompa dari lubang

2 katup 3/2 menuju kekatup gerbang logika “AND” melalui lubang kiri

katup gerbag logika.Karena katup gerbang logika hanya diinput dari sisi

kanan maka katup gerbang logika tidak bekerja. Karena Tombol Roller 1

sudah dalam posisi tertekan oleh sac maka katup gerbang logika pun

bekerja karena sudah ada 2 input dari sisi dan kanan dari katup gerbang

logika “AND” udara dipompa kekatup 5/2 melalui lubang 1.4 katup 5/2 pun

pindah ruang udara dipompa ke one way flow control melalui lubang 4 dari

katup 5/2.Dari flow control udara dipompa menuju DAC dan menggerakan

piston DAC maju kedepan mendorong benda kerja maju sehingga

membentur tembok karena benda kerja telah bergeser, maka tombol

roller1 pn terlepas dan roller pun tidak bekerja. Kemudian tekan tombol

katup 3/2 push botton yang ke2 maka udara dipompa dari komperesor

masuk ke katup 3/2 melali lubang 1, katup 3/2 pun pindah ruang udara

dipompa ke SAC melalui lubang 2 dari katup 3/2.Sehingga piston SAC

bergerak maju melakukan pengeboran pada benda kerja. Karena piston

SAC bergeak maju melakukan pengeboran tombol roller 2 pun terlepas

dan roller 2 tidak bekerja. Jika pengeboran telah selesai tekan katup 3/2

model pedal, udara dipompa dari komperesor masuk ke katup melalui

lubang 1, katup 3/2 pun pindah ruang udara dipompa ke roller 2 melalui

lubang 2, udara masuk keroller melalui lubang 1 roller pun pindah ruang,

udara dipompa dari roller menuju katup 5/2 melalui lubang 1.2, Katup 5/2

pun pindah ruang udara dipompa dari lubang2 menuju DAC dan

menggerakan piston DAC mundur keposisi awal. Sisa fluida (udara) dari

DAC dibuang melalui lubang kanaan dari flow control kemudian menuju

katup 5/2 melalui lubang 4 dan dibuang melalui lubang 3 dan 5.

Rangkaian 4

11

Analisa rangkaian 4, Tekan tombol katup 3/2 model push button

model roller secara bersamaan. Pada katup 3/2 model push button udara

dipompa melalui lubang 1, kemudian katup pindah ruang udara ditekan

melalui lubang 2 menuju katup gerbang logika “AND”.

Pada katup 3/2 model roller udara dipompa dari kompresor

melalui lubang 1, katup pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2

kemudian menuju katup gerbang logika “AND” karena katup gerbang

logika mendapat tekanan yang sama dari kedua lubangnya maka katup

pun bekerja, udara ditekan menuju katup gerbang logika “OR”. Karena

mendapat tekanan dari salahah satu lubangnya katup gerbang logika

“OR” pun bekerja.

Kemudian udara ditekan menuju katup 5/2 melalui lubang 1,4 dari

katup 5/2 katup pindah ruang, udara ditekan menuju DAC dan

menggerakan piston DAC maju kedepan menekan tombol katup 3/2

model roller 2 dan katup pun bekerja dan katup pindah ruang udara

ditekan menuju Time Delay Valve dan udara ditahan untuk jedah waktu

tertentu kemudian udara ditekan kembali menuju katup 5/2 melalui lubang

1.2, katup pun pindah ruang udara ditekan menuju DAC melalui lubang 2

dari katup 5/2 sehingga menggerakan piston DAC mundur dan kembali

seperti semula.

Rankaian 5

Analisa rangkaian 5, tekan tombol katup 3/2 model push button

katup pun pindah ruang udara dari kompresor ditekan menuju katup 5/2

melalui lubang 1.4, katup pun pindah ruang udara ditekan menuju DAC A,

sehingga piston DAC A maju kedepan dan menekan tombol roller 2 dan

roller pun bekerja, udara ditekan menuju katup 5/2 dari katup 5/2. Katup

pun pindah ruang udara mengair dari lubang 4 menuju DAC B dan

menggerakan piston DAC B maju kedepan dan menekan tombol roller 3,

roller pun bekerja ditekan menuju katup 5/2 katupun pindah ruang udara

12

dari lubang 2 ditekan menuju DAC A dan menggerakan piston DAC A

mundur kebelakang dan menekan tombol roller pun bekerja udara di tekan

dari lubang 2 roller menuju katup 5/2 melalui lubang 1.2 dari katup 5/2,

katup pun pindah ruang udara dari lubang 2 ditekan menuju DAC B dan

menggerakan piston DAC B mundur kebelakang.

2.2 Hidrolik

2.2.1 Penjelasan Tentang Hidrolik

Persiapan dasar dari sistem hidrolik adalah mekanika fluida.

Mekanika fluida dan hidrolik merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida

dalam keadaan diam atau bergerak. Fluida adalah zat yang memiliki

kemampuan untuk mengalir dan menyesuaikan diri dengan tempatnya.

Fluida terbagi dua yaitu fluida compressible dan fluida non-compressible.

Dalam sistem Pneumatik fluida compressible dimanfaatkan untuk

menggerakan silinder. Sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida

non-compresible.

Kelebihan sistem Hidrolik antara lain :

Ketelitian dalam penyetelan posisi.

Dapat menahan beban yang besar.

Dapat mentransfer energi yang besar.

Kekurangan sistem hidrolik antara lain :

Reaksi yang dikerjakan lambat

Sensitif terhadap kebocoran.

Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah.

2.2.1.1 Kekentalan (viscositas)

Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya

daya tahan terhadap gaya geser atau dapat didefinisikan sebagai

13

ketahanan terhadap aliran. Ketahanan ini dipengaruhi oleh gaya tarik

antara molekul-molekul dalam fluida tersebut. Pada standar internasional,

keofisien kinematik dilambangkan dengan (ύ). Sedangkan keofisien

kekentalan dilambangkan dengan (µ),kedua keofisien ini memiliki

hubungan sebagai berikut :

υ = µ/ρ

dimana : υ = keofisien kekentalan mekanik(m2/detik)

µ= Keofisien kekentalan mutlak (Pa.detik)

ρ = Densitas cairan (kg/m3)

2.2.1.2 Tekanan Hidrostatik

Yang dimaksud tekanan hidrostatik hidrolik adalah tekanan yang

dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak. Cairan yang

ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan

oleh masa jenis cairan, grafitasi, dan jarak terhadap titik acuan.

Persamaanya adalah :

Ps = ρ .G.h

Dimana : Ps = tekanan hidrostatik (pa)

ρ = densitas cairan (kg/m3)

G = Kostanta grafitasi (m/s2)

h = tinggi cairan (m)

2.2.1.2 Tekanan Terhadap Tekanan

14

Besarnya nilai tekanan berbanding terbalik dengan luas

penampang tempat gaya itu bekerja. Besarnya tekanan dapat dirumuskan

Dimana : P = tekanan (Pa)

F = Gaya (N)

A = luas penampang (m2)

2.2.1.3 Debit Aliran

Debit aliran adalah volume air yang melewati pipa dalam suatu

waktu tertentu. Debit aliran dirumuskan :

Q = A.v

Dimana : Q = debit aliran (m3/menit)

A = luas penampang (m2)

v = kecepatan (m/s)

2.2.1.4 Jenis Aliran Fluida

Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam

fluida tersebut, yaitu aliran laminar dan turbulen. Pada aliran laminar

partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan lintasan

lurus,sejajar dalam lapisan-lapisan. Sedangkan aliran turbulen partikel-

partikel fluida bergerak secara acak kesegala arah.

Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui

bilangan Reynolds, yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan

perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida. Untuk

menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada :

Kecepatan aliran (m/s)

Diameter pipa (m)

Viscositas kinematik (m2/s)

P = F/A15

Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan :

Aliran laminer Re < 2300,aliran turbulen Re > 2300

Dimana : Re = bilangan Reynolds

V = kecepatan aliran (m/s)

d = diameter pipa (m)

υ = viscositas knematis (m2/s)

2.2.1.5 Penurunan Tekanan

Pada suatu aliran dalam pipa, tekanan fluida yang dihasilkan tidak

terlalu konstan. Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan

ini adalah :

Viscositas cairan

Panjang pipa

Tipe dan kecepatan aliran

Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan ;

∆P = 2.λ.l.v2/d.ρ

Dimana ; ∆P = penurunan tekanan (Pa)

λ = konstata tahanan (75/Re)

I = Panjang pipa (m)

V = kecepatan aliran (m/s)

d = diameter pipa (m)

ρ = masa jenis (

Rumus perhitungan silinder dengan beban ;

Re = v.d/υ16

Gaya akibat beban (Fm)

Fm = m.G

Dimana : Fm = gaya akibat beban (N)

m = masa beban (kg)

G = Percepatan grafitasi (m/s2)

Kerja piston akibat gaya (WF)

WF = Fm.L

Dimana : WF = kerja piston terhadap gaya (J)

Fm = gaya akibat beban (N)

L = panjang langkah (m)

Daya kerja piston (Pp)

Pp = WF/t

Dimana : Pp = daya kerja piston (J/s)

WF = kerja piston akibat gaya (J)

t = waktu (s)

Rumus perhitungan silinder dengan beban ;

Gaya tekan silinder dengan beban (Fp)

Fp = p.A1

Dimana : Fp = gaya tekan (N)

17

p = tekanan (Pa)

A1 = 0,785(D2-Db2)

Tekanan akibat gaya beban (pF)

pF = Fp.A2

Dimana : pF = tekanan akibat gaya beban (Pa)

Fp = gaya tekan (N)

A2 = 0,785.D2

Volume silinder (v)

V = A1.L

Dimana : v = volume silinder (m2)

A1 = 0,787(D2-Db2)


Kapasitas aliran (Qs)

Qs = v/t

Dimana : Qs = kapasitas aliran (m3/s)

V = volume silinder (m3)

t = waktu (s)

Kapasitas Aliran (v)

18

V = Qs/ A1

Dimana : v = kecepatan aliran (m/s)

Qs = kapasitas aliran (m3/s)

A1 = 0,787(D2-Db2)

Kerja Torak (W)

W = Fp.L

Dimana : W = kerja torak (J)

pF = tekanan akibat gaya beban (Pa)


Daya Torak (P)

P = W/t

Dimana : P = daya torak (J/s)

W = kerja torak (J)

t = waktu (s)

2.2.2 Komponen pendukung Sistem Hidrolik

2.2.2.1 katup (valve)

Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi, desain, dan

cara kerja katup, untuk pembagian katup berdasarkan atas fungsi terdiri

atas :

Katup tekanan (pressure valve)

Katup Aliran Searah (direction control valve)

Katup Aliran Searah (non return valve)

19

Katup pengatur debit aliran (flow control valve)

A. Katup Tekanan ( Presure valve )

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem

hidrolik, katup ini membuka apabila tekanan dalam tabungnya telah

mencapai tekanan maksimum sesuai dengan yang telah diatur fluida

masuk melalui P dan keluar di T

Simbol :

Gambar 2.13 Katup Tekanan (Presure valve)

B. Katup 4/3 ( Direction control valve )

Komponen ini berfungsi untuk mengarahkan laju fluida yang

fungsinya sama seperti pada katup 3/2 pada rangkaian pneumatik,

dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A dan B, sedangkan T

sebagai tempat keluar sisa fluida yang digunakan untuk kemudian

ditampung kembali di reciefer tank.

Simbol :

Gambar 2.14 Katup 4/3 (Direction control valve)

C. Katup Aliran Searah (non Return valve)

20

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada satu

arah saja,jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali lagi atau

disebut juga penyearah aliran fluida.

Simbol :

Gambar 2.15 Katup Aliran Searah

D. Katup Pengatur Debit Aliran ( Flow control valve )

Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran fluida

dalam rangkaian.

Simbol :

Gambar 2.16 Katup Pengatur Debit Aliran

2.2.2.2 Silinder Hidrolik

Silinder Hidrolik Berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki

oleh cairan menjadi energi gerak atau mekanik.Jenis silinder hidrolik

terbagi dua yaitu:

Single Acting cylinder

21

SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir, SAC bekerja

dengan cara apabila ada fluida yang menekan maka SAC akan bergerak

maju, namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka SAC akan kembali

seperti semula (mundur) secara otomatis.

Simbol :

Gambar 2.17 Single Acting cylinder

Double Acting Cylinder (DAC)

DAC sama fungsinya Seperti SAC yaitu sebagai penggerak

akhir,hanya saja dalam DAC silinder tidak akan kembali lagi seperti pada

SAC,kecuali line in satunya lagi diberi tekanan fluida,karena DAC

merupakan silinder kerja ganda,jadi bisa maju dan mundur.Dan kembali

secara otomatis seperti pada SAC.

Simbol :

Gambar 2.18 Double Acting Cylinder (DAC)

2.2.2.3 Motor Hidrolik

22

Pada motor hidrolik berfungsi untuk mengubah energi tekanan cairan

hidrolik menjadi energi mekanik atau putaran,ukuran dari motor hidrolik ini

dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometric.

Simbol :

Gambar 2.19 Motor Hidrolik

Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan :

Dengan : P = tekanan (Pa)

M = torsi (Nm)

V = perpindahan geometric (cm2)

Q = debit aliran (L/min)

n = kecepatan putaran (rpm)

2.2.2.4 Pompa

Pompa digunakan untuk memindahkan sejumlah volume cairan yang

digunakan agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi.Berdasarkan

prinsip kerjanya pompa dibagi dalam:

Positive displacement pump

Dinamic pump

Gambar HPP (Horse Power Pack)

23

Gambar 2.20 HPP (Horse Power Pack)

Pada sistem hidrolik yang digunakan adalah jenis pompa gigi

karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki

viscositas yang besar. Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem

harus mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri, salah satu

karakteristik yang penting adalah besar volume cairan yang dipindahkan

pompa dan dirumuskan :

V = Q/n

Dimana : V = volume yang dipindahkan (cm3/rpm)

Q = debit aliran (L/min)

n = putaran pompa (rpm)

24

2.2.3 Studi kasus (contoh soal)

Rangkaian 1

25

Gambar 2.21 Rangkaian 1

2.2.3.2 Lembar Data Pengamatan

Tabel data Pengamatan hidrolik

26

Untuk tekanan 25 bar

No Bukaan Katup Waktu (s)





Tabel 2.1 Lembar Data Pengamatan Hidrolik

Rumus Dasar.

1. Debit Aliran (Qr)

27

V = volume (m3 )


r = jari-jari ( m )

2. Keceparan Aliran (V)

V = Qr / A A = π. r2

Dimana : V = volume ( m3 )

Qr = kapasitas aliran (m3/s)

A = luas penampang ( m2 )

r = jari-jari ( m )

3. Konstanta Reynold (Re)

Re = V .D / Viscositas

Dimana : Re = reynold number

V = kecepatan (m/s)

D = diameter (m)

4. Kerja Pompa (W)

W = P pompa .Qr

V = π . r2 .LQr = V / t

28

Dimana : W = kerja pompa ( J)

Qr = kapasitas aliran (m3/s)

5. Efisiensi (η)

Tabel hasil pengamatan hidrolik

katup T(s) Qr (m3/s) V ( m/s) Re W (watt) η

I

II

III

Tabel 2.2 Hasil Pengamatan hidrolik

Rangkaian 2

29

Gambar 2.22 Rangkaian 2Rangkaian 3

30

Gambar 2.23 Rangkaian 3

Pada rangkaian hidrolik 3 kita akan menghitung waktu yang

dibutuhkan silinder untuk maju pada diberi beban dan tidak diberi beban

dengan tekanan yang berbeda.

Tabel data Percobaan hidrolik

31

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

No P (bar) Waktu dengan beban

1

2

Tabel 2.3 Data Percobaan hidrolik

Perhitungan:

Spesifikasi komponen:

1. Motor hidrolik

Daya (P) = 650 watt

Putaran (n) = 1320 rpm

Momen punter = 0,002 N.mm

2. Pompa hidrolik

Debit aliran = 2,2 L/m

Tekanan pompa (P) = 5 – 60 bar

3. Silinder hidrolik

Diameter silinder (D) = 16 mm

Diameter rod (db) = 10 mm

Panjang Langkah (L) = 200 mm

Perhitungan silinder dengan beban:

32

a. Gaya akibat beban ( Fm )

Fm = m .g

Dimana : Fm = gaya akibat beban ( Newton )

m = massa beban ( kg )

g = percepatan gravitasi ( m/s2 )

b. Beban piston akibat gaya ( Wf )

Wf = Fm . L

Dimana : Wf = kerja piston akibat gaya ( J )

Fm = gaya akibat beban ( Newton )

L = panjang langkah ( m )

c.Daya kerja piston ( Pp )

Pp = Wf / t

Dimana : Pp = daya kerja piston ( J/s )

Wf = kerja piston akibat gaya ( J )

t = waktu ( s )

Perhitungan silinder tanpa beban :

33

a. Gaya beban (Fp)

Fp = p . A1

Dimana : Fp = gaya tekan ( Newton )

P = tekanan ( Pa )

A1 = 0,787(D2-Db2)

b. Tekanan akibat gaya tekan (pF)

pF = Fp / A2

Dimana : pF = tekanan akibat gaya tekan ( pa )

Fp = gaya tekan ( Newton )

A2 = 0,785.D2

c. Volume silinder (V)

V = A1 . L

Dimana : V = volume silinder ( m3 )

A1= 0,787(D2-Db2)


d. Kapasitas aliran (Qs)

Qs = V / t

Dimana : Qs = kapasitas aliran ( m3/s )

34

V = volume silinder ( m3 )

t = waktu ( t )

e. Kecepatan aliran (V)

V = Qs / A1

Dimana : V = kecepatan aliran ( m/s )

Qs = kapasitas aliran ( m3/s )

A1 = 0,787(D2 - Db2)

f. Kerja torak (W)

W = Fp . L

Dimana : W = kerja torak ( J )

Fp = gaya tekan ( Newton )


g. Daya torak (P)

P = W / t

Dimana : P = daya torak ( J/s ) W = kerja torak ( J )

t = waktu ( s )

Tabel hasil perhitungan hidrolik

35

Dengan beban :

No P (bar) T Fm Wf Pp

1

2

Tanpa beban:

No P(bar) T Fp pF V Qs V W P

1

2

Tabel 2.4 Hasil Perhitungan Hidrolik

2.3 Pompa

2.3.1 Penjelasan Pompa

Pompa merupakan alat yang digunakan untuk memberikan energi

kinetik atau energi potensial pada fluida. Setiap pompa selalu memiliki

karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa tersebut.

Berdasarkan prinsip kerja pompa terbagi atas dua jenis yaitu :

2.3.1.1 Positive Displacement Pump

Pada pompa positive displacement, aliran fluida didasarkan atas

mekanisme penghisapan dan kempa atau desak. Contoh pompa ini adalah pompa

ulir, pompa roda gigi, pompa torak, dan lain-lain. Pompa jenis ini dapat digunakan

untuk mengalirkan fluida dengan viscositas yang relatif besar. Salah satu jenis

pompa ini banyak digunakan dalah pompa roda gigi. Karakteristik dari pompa

roda gigi sangat dipengaruhi oleh putaran motor yang digunakan.

Q = n.V 36

Dimana: Q = debit aliran (L/min)

n = putaran pompa (rpm)

V = volume yang dipindahkan (cm3/rpm)

2.3.1.2 Dynamic pump

Pada pompa dinamik energi yang ditambahkan pada fluida

dengan cara melewatkan fluida pada sudut yang berputar cepat. Contoh

pompa ini adalah pompa radial atau sentrifugal dan pompa aksial.

Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida

tergantung pada sudut dari impeller (relative). Kecepatan yang keluar

tersebut merupakan kecepatan absolute dengan komponen kecepatan

putar (tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif).

Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)

disusut pengarah atau pada rumah spiral pompa.

Gambar skema pompa dinamik

Gambar 2.24 Gambar skema pompa dinamik

Daya pada fluida yang melalui impeller dapat dirumuskan dengan

euler turbo machine equations :

37

1. PW = W.T = ρ.g.Q.u2.vt2-u1.vt1

2. H =PW / ρ .g.Q = P / g (u2.vt2-u1.vt1)

Dimana Pw adalah daya fluida ( ρ.g.Q.H) yaitu water horse power

atau WHP. Sedangkan daya yang diberikan pada persamaan 10 BHP = T.

Pada kenyataan WHP akan selalu lebih kecil dibandingkan dengan BHP.

Sehingga efisiensi pompa merupakan perbandingan WHP dan BHP.

Persamaan tersebut menunjukan torsi, daya, dan head

merupakan fungsi dari kecepatan linier, tepian rotor u1 dan u2, dan

kecepatan tangensial absolute dari fluida vt1 dan vt2.

v2 – u2 +w2 -2.u.w.cosβ = u –vt

Sehingga : u.vt = ½(v2 + u2 - w2)

Disubtitusikan pada persamaan (2)

1. H = ½.g [(v22 - v1

2) + (u2-u1) - w22 – w1

2)]

P / ρ .g + z. w2 / 2.g = cost

Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat dihubungkan

terhadap kecepatan radial vn = vt tanα, maka untuk tinggi tekanan teoritis

debit dapat diperoleh dari :

Pw = T = p.Q (u2.vn2.cotant α2 – vn1. cotant α1)

vn2 = Q / 2.π.r2.B2

vn1 = Q / 2.π.r1.B1

B adalah kedalaman sudut atau blade pada inlet dan outlet.

2.3.2 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian

Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pada

pompa WOLLEY dan daya yang lebih besar, adapun spesifikasi dari

pompa tersebut adalah sebagai berikut :

Spesifikasi pompa DAP ( pompa 1 )

Head = 33 m Q= 42 L/min N= 2850 rpm P= 125 W

Q = 42 L/min

N = 2850 rpm

P = 125 W

38

Gambar rangkaian pompa DAP

Gambar 2.25 Rangkaian Pompa DAP

Keterangan :

= Kran terbuka

= kran tertutup

K = Kran G = Presure gauge

P = Pompa

2.3.4 Pompa WOLLEY Dan Gambar Rangkaian

39

Pada pompa WOLLEY head, dan Q lebih besar dari pompa DAP

dan dayanya lebih kecil dari pompa DAP, sehingga listrik yang digunakan

lebih irit. Adapun spesifikasi dari pompa WOLLEY adalah sebagai berikut :

Spesifikasi pompa WOLLEY ( pompa 2 )

Head = 47 m

Q = 45 L/m

N = 2900 rpm

P = 100 W

Gambar rangkaian pompa WOLLEY

Gambar 2.24 Rangkaian Pompa WOLLEY

Keterangan :

40

= Kran terbuka

= kran tertutup

K = Kran

P = Pompa

G = Presure gauge

2.3.4 Pompa Sentrifugal Yang dipasang Seri dan Paralel Dengan

Karakteristik berbeda :

Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua

buah pompa sentrifugal dengan karakteristik yang berbeda akan dipasang

secara seri dan paralel. Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila

dalam satu system membutuhkan nilai head dan kapasitas yang tidak

dapat dicapai oleh suatu pompa saja, adapun karakteristik pompa tersebut

adalah sebagi berikut :

Pompa 1 ( DAP pump )

Head = 33 m

Q = 42 L/min

N = 2850 rpm

P = 125 W

Pompa 2 ( WOLLEY pump )

Head = 47 m

Q = 45 L/m

N = 2900 rpm

P = 100 W

Telah kita ketahui bersama:

41

Head Total pompa ( H )

H = P / γ + v2.d / 2.g +h

Dimana : P = tekanan static ( pascal )

v2.d / 2.g = head kecepatan keluar ( m )

h = head static total ( m )

g = percepatan grafitasi ( 10 m/s2 )

(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari sisi isap.

(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari sisi isap.

V2 diperoleh dari harga head kerugian gesek (hf = λ.L.v2 / D.2.g)

Karena kerugian gesek pada percobaan ini kecil, maka persamaan head

total menjadi :

H = P /γ + h

WHP ( Water horse Power )

WHP = ρ . g . Q . H

Dimana: WHP = water horse power (watt)

ρ = masa jenis (kg/m3)

g = percepatan grafitasi (10m/s2)

Q = debit aliran (m3/s)

H = head total (m)

BHP ( Blade horse power )

42

BHP = V . I . 0,85

Dimana : BHP = blade horse power (watt)

V = tegangan (volt)

I = arus listrik (ampere)

Efisiensi pompa ( ηp )

ηp = WHP /BHP

2.3.5 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaiannya

Pada hubungan seri, setelah zat cair melalui sebuah pompa, zat

cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya. Dari P2 diteruskan ke P1

dengan menutup kran 4 dan kran 2. Dalam pemasangan secara seri head

yang dihasilkan akan lebih besar, head pompa1 ditambah head pompa2

namun dengan debit aliran fluida yang kecil ( pompa 2 ).

Gambar rangkaian pompa secara seri

43

Gambar 2.24 Rangkaian pompa secara seri

Keterangan :

= Kran terbuka

= kran tertutup

K = Kran

P = Pompa

G = Presure gauge

2.3.6 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar

Rangkaiannya

Pada hubungan paralel pada pompa, beberapa buah pompa

dihubungkan pada saluran kempa yang sama. Untuk menjaga agar

jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair ke dalam

saluran hisap pompa yang lain, umpamanya bila pompa yang terakhir ini

tidak bekerja, maka dipasang sebuah katup atau kran. Dengan menutup

kran 3 maka rangkaian ini akan terhubung secara paralel, pemasangan

pompa sangat besar namun head tidak bertambah.

Gambar rangkaian pompa secara paralel.

Gambar 2.25 Rangkaian Pompa secara parelel

44

Keterangan :

= Kran terbuka

= kran tertutup

K = Kran

P = Pompa

G = Presure gauge

2.3.7 Lembar Data Pengamatan

Karakteristik pompa pada putaran konstan.

Tabel data pengamatan pompa

Pompa 1 (DAP)

Bukaan katup Head Statis Tekanan Waktu

Pompa 2 (WOLLEY)


Pompa 1+2 Pemasangan seri


45

Pompa 1+2 Pemasangan paralel


Tabel 2.5 Data Pengamatan Pompa

2.3.8 Karakteristik pompa sentrifugal

Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head teoritis

dimana susut pada impeller dianggap jumlahnya tak terhingga dan tebal

sudut adalah nol.

Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian antara lain

adanya kerugian hidrolik akibat gesekan, arus eddy dari aliran fluida pada

casing dan volume, dan juga shock pada saat fluida meninggalkan

pompa.

Spesifikasi alat uji :

a. Pompa

Pompa sentrifugal = EBARA pump

Spec = FS 4J 52,2

Pipa input = 2,5”

Pipa discharge = 2”

Head pada 300L/min = 14 m

b. Motor listrik

Pembuat = Tabung 3 phase 220-380 V

Daya = 2,2 KW

Putaran = 600 -1200 rpm

46

2.4 Refrigator (AC)

2.4.1 Penjelasan Tentang AC

Prinsip pengondisian udara merupakan terapan dari teori

perpindahan kalor dan termodinamika. Berbagai konsep, model, dan

hukum thermodinamika dan perpindahan panas dikembangkan dari

konsep yang dikembangkan dari dunia fisika, model khusus dan juga

hukum yang digunakan untuk memecahkan masalah dan hukum

rancangan. Masa dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi

titik tolak perkembangan dari sains rekayasa (engineering science).

Hukum pertama dan kedua thermodinamika, persamaan laju perpindahan

panas merupakan contoh yang tepat untuk hal ini.

Sifat thermodinamika, bagian yang terpenting dalam menganalisa

hukum thermal adalah penemuan dari sifat thermodinamika yang

bersangkutan. Suatu sifat adalah karakteristik atau ciri bahan yang dapat

dijajaki dalam hal perubahan fisik-fisiknya, tetapi keduanya bukan

merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan hal yang dilakukan

terhadap suatu hukum dan jumlah energi yang dipindahkan tergantung

pada terjadinya perubahan.

Oleh karena Thermodinamika perkisaran pada energi maka seluruh

sifat-sifat thermodinamika perkisaran pada energi maka seluruh sifat-sifat

thermodinamika yang di utamakan adalah tekanan, suhu, rapat masa

dalam volume spesifik, kalor, entalpi, entropi, dan sifat cair dari suatu

keadaan.

Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermalnya dan

kemampuanya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang

bersentuhan dengannya. Jika suatu bahan yang suhunya lebih tinggi

memberikan kepada bahan yang bersuhu rendah. Titik acuan bagi skala

Celsius (C) adalah titik beku air (00C) dan titik didih air (1000C).

Suhu absolute (T) adalah derajat diatas suhu nol absolute yang

dinyatakan dengan skala Kelvin (K), yaitu = t0 C + 273. Oleh karena

47

interval suhu pada kedua skala tersebut identik maka beda suhu pada

Celsius dinyatakan dengan Kelvin.

Tekanan ( P ) adalah gaya normal ( tegak lurus ) yang diberikan

oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut.

Tekanan Absolut adalah ukuran diatas nol ( tekanan yang sebenarnya

diatas nol ). Tekanan pengukuran ( gauge pressure ) diukur diatas

tekanan atmosfer suatu tempat ( nol tekanan pengukuran = tekanan

atmosfir di tempat tersebut ). Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah

Newton/m2 juga disebut Pascal ( Pa ).

Tekanan atmosfir standar adalah 101,325 Pa = 101,3 MPa,

tekanan dapat diukur dengan alat seperti ukuran tekanan ( pressure

gauge ) atau manometer ( yang diperlihatkan secara skematik ).

Rapat massa dalam volume spesifik volume spesifik massa dari suatu

fluida adalah massa yang mengisi satu satuan volume, sebaiknya volume

spesifik adalah volume yang diisi oleh satu satuan massa, rapat massa

dan volume spesifik saling berkaitan satu sama lainya.

Kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah energi yang

diperlukan untuk menaikan satu satuan massa bahan tersebut sebesar

10K. Oleh karena besaran ini dipengaruhi oleh cara proses berlangsung,

maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus disebutkan. Nilai

pendekatan untuk nilai sepesifik dari beberapa bahan yang penting adalah

sebagai berikut :

Cp = 1,0 kj/kg.K (udara kering)

Cp = 4,19 kj/kg.K (air)

Cp = 11,88 kj/kg.K (uap air)

Entalpi (h) adalah jumlah kalor yang dilepaskan atau diberikan per

satuan massa melalui proses tekanan konstan. Sifat entalpi dapat juga

dinyatakan laju perpindahan kalor untuk proses yang padanya terjadi

penguapan atau pengembunan, misalnya proses dalam ketel air atau koil

pendinginan udara dimana uap air mengembun.

48

Entropi, walaupun memiliki arti teknis dan filosopi, tapi hanya

digunakan dalam hal khusus dan terbatas. Entropi terdapat pada banyak

grafik dan tabel-tabel sifat bahan. Berikut adalah sifat entropi :

1.Jika suatu gas uap ditekan atau diekspensikan tanpa gesekan dan

tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses berlangsung

maka entropi bahan itu akan tetap.

2.Perubahan entalpi menyatakan jumlah kerja per satuan massa yang

diperlukan oleh poros penekan atau yang dilepaskan oleh proses

ekspansi tersebut.

Sifat-sifat cairan pada umumnya ialah hukum pemanasan atau

cairan atau uap yang berubah-ubah keadaannya saat menjalani

pendauran. Contohnya dari subtensi ini adalah uap air dan refrigran. Oleh

karena tekanan, suhu dan entalpi adalah sifat penentu selama perubahan.

Hukum gas ideal ialah model idialisasi dari prilaku gas yang

berhubungan dengan tekanan, suhu, dan volume spesifik suatu gas ideal

yang memenuhi :

P.V = R.T

Dengan : P = tekanan (Pa)

V = volume spesifik (m/kg)

R = terapan gas =287 j/kg.K

T = suhu absolute (K)

Persamaan gas ideal ini berlaku udara kering dan uap air dengan

derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap air serta

refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh.

Konversi massa, massa adalah suatu konsep yang mendasar,

karena itu tidak mudah untuk didefinisikan. Definisi massa sering

dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton, yaitu :

49

F = m.a = m.dv/dt

Dengan : F = gaya (N)

m = massa (kg)

a = percepatan (m/s2)

v = kecepatan (m/s)

t = waktu (s)

Pemanasan dan pendinginan, kebanyakan proses pemanasan dan

pendinginan. Pada ketel perubahan beberapa bagian energi diabaikan.

seringkali perubahan energi kinetik dan energi potensial dari titik satu ke

titik yang lain dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan dengan

besarnya perubahan entalpi pada saat kerja dilakukan pompa,

komperesor, atau mesin maka W = 0, karena itu persamaan energi

disederhanakan menjadi :

Q = m.h1 = h2 atau Q = m (h1 = h2)

Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa

dengan laju aliran massa dikalikan dengan perubahan entalpi.

Proses adiabatik berarti tidak ada kalor yang dipindahkan, jadi Q=

0, Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatasan hukum diberi sekat

penahan aliran kalor. Tetapi walaupun hukum tidak disekat, asalkan laju

energi total yang ada didalam hukum jauh lebih besar dibandingkan

dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke lingkungan dalam

kalor, maka proses dapat dikatakan adiabatik.

Kerja kompresi, suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai model proses

adiabatik adalah pengkompresian suatu gas. Perubahan energi kinetik dan

potensial serta laju perpindahan kalor (Q) didapat :

Q = m (h1-h2)

50

Artinya, daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa

dikalikan dengan perubahan entalpi. Kerja ( W ) berharga negatif untuk

kompresor dan positif untuk mesin.

Kompresi isentropik, merupakan bahan lain yang tersedia untuk

memperkirakan perubahan entalpi selama berlangsungnya proses

kompresi. Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa gesekan maka

kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap.

Perpindahan kalor, analisa perpindahan kalor digali dari hukum

thermodinamika tentang konserfasi massa energi, hukun kedua dan ketiga

persamaan tentang reduksi, radiasi, dan konveksi. Persamaan ini

dikembangkan dari pengalaman gejala fisik tentang energi yang

merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk

menjelaskan gejala tersebut.

Perpindahan kalor melalui bahan padat yang disebut peristiwa

konduksi, menyangkut pertukaran energi tingkat molekuler.Radiasi adalah

proses yang membawa energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu

permukaan kepermukaan yang lain. Radiasi dapat memindahkan energi

menyebrangi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara

untuk menghubungkan dua permukaan. Perpindahan kalor konveksi

tergantung pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida

terdekat yang bergerak.

51

Gambar rangkaian refrigrator (AC)

Gambar 2.26 Rangkaian refrigrator

2.4.2 Bagian Pada Refrigator

a. Kompresor

Komperesor adalah semacam pompa yang didesain untuk

menaikan tekanan dari refrigran. Menurut hukum fisika, jika gas atau uap

dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik. Ketika tekanan dan

temperatur naik, refrigran mengalami kondensasi pada kondensor.

Gambar :

Gambar 2.27 Kompresor

52

B. Kondensor

Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondisikan udara

mencair gas refrigran yang telah dikompresikan bertekanan tinggi,

bertemperatur tinggi yang keluar dari komperesor. Kondensor dibagi

menjadi dua bagian, yaitu air cooled type dan water cooled type, kapasitas

= 720 kcl/h.

Gambar :

Gambar 2.28 Kondensor

C. Liquid Receiver

Liquid receiver rmenyimpan refrigran yang telah dikondensasikan

dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui expantion valve

( katup expansi ).

Gambar :

LIQUID RECEIVER TANK

Gambar 2.29 Liquid Receiver

53

D. Sight Glass

Dalam sight glass akan diberikan informasi keadaan dari refrigaran

(bercampur dengan air,kualitas dari refrigran,dan lain-lain),alat ini

dipasang diantara pipa cairan refrigran diantara kondensor dan katup

expansi.

Gambar :

SIGHGLASS

Gambar 2.30 Sight Glass

E. Stainer / Drier

Alat ini memisahkan air yang bisa berbeda pada pipa freon

refrigran. Jika air masuk dalam sistem pipa, bukan hanya akan

menghambat aliran refrigran yang dikarenakan air akan membeku, tetapi

juga akan mengakibatkan terjadinya hidrogen. Hal ini akan menyebabkan

akibat yang kurang baik, sebagi contoh : karat pada komponen, adhesive

tembaga atau material elektrik isolator. Ukuran standar = 1,4 inchi.

Gambar :

Gambar 2.31 Stainer / Drier

F. Expantion valve

Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head

dengan mengontrol aliran refrigran. Alat ini memiliki thermostatis

expantion valve dan biasa digunakan untuk refrigran Freon 12 (R12).

Untuk standar daerah temperatur yang dikontrol -400C sampai 100C.

54

Gambar :

Gambar 2.31 Expantion valve

G. Evaporator

Adalah bagian alat dari refrigeration yang digunakan untuk

menguapkan refrigran dengan cara menangkap panas dari

lingkungan.Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigran dengan

cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur rendah dan

tekanan rendah cairan refrigran dengan udara.

EVAPORATOR

Gambar ;

Gambar 2.32 Evaporator

H. Dual

Alat ini digunakan untuk menaikan kompresor pada saat tekanan

normal operasi dan akan kembali dihidupkan jika kembali normal. Dan

akan menghentikan kompresor untuk mengurangi tekanan pada tekanan

rendah untuk membuat pompa bekerja pada tekanan rendah yang

berhubungan dengan solenoid valve.

55

Daerah tekanan dapat dikontrol :

Hight pressure = 8-30 kg/cm2

Low pressure = 0,5 – 2 kg/cm2

Daerah tekanan difrensial = 50 mmHg – 6 kg/ cm2

H.P L.P

GAUGE GAUGE

Simbol :

Gambar 2.33 H.P dan LP Gauge

I. Presure Gauge

Alat ini berfungsi memberikan informasi tinggi dan rendahnya

tekanan pada sistem.

Daerah tekanan yang dapat dibaca :

Hight pressure = 0 – 30 kg/ cm2

Low pressure = 0 – 15 kg/ cm2

PRESSURE

SWITCHGambar :

Gambar 2.34 Pressure switch

J. Thermostat

Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk memelihara

temperature udara pada outlet evaporator dan temperature ruangan pada

temperature konstan. Daerah udara yang dapat dikontrol -300C sampai

500C.

56

K. Temperatur

Alat ini berfungsi menemukan volume keluar panas dengan

mengukur temperatur dalam sistem.

Gambar :

TEM CONTROL

Gambar 2.35 Temperatur control

2.4.3 Lembar Pengambilan Data

Kelompok :

Ketua kelompok :

Shift :

Temperatur control limit =……..0C

Temperatur inlet kondensor TK1 =……..0C

Temperatur outlet kondensor TK2 =……..0C

Temperatur kondensor (pengembunan)=……..0C

Temperatur inlet evaporator =……..0C

Temperatur outlet evaporator =……..0C

Temperatur evaporator (penguapan) =……..0C

57

2.5 Motor Bakar

2.5.1 Penjelasan tentang Motor Bakar

Salah satu penggerak mula yang sering dipakai adalah mesin kalor,

yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk melakukan kerja

mekanik. Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal ini mesin kalor

terbagi menjadi dua golongan, yaitu:

A. Mesin Pembakaran Luar ( external combustion engine ) yaitu proses

pembakaran yang terjadi diluar mesin, energi thermal dari gas hasil

pembakaran dipindahkan ke fuida kerja mesin melalui dinding

pemisah, sebagi contohnya : mesin uap, turbin uap, dan lain-lain.

B. Mesin Pembakaran Dalam (internal combustion engine) yaitu proses

pembakaran yang terjadi dalam mesin itu sendiri, yang pada umumnya

dikenal dengan nama motor bakar. Karena proses berlangsung

didalam motor bakar itu sendiri, sehingga gas pembakaran yang terjadi

sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja, sebagai contohnya motor

diesel, motor bensin, dan lain-lain.

2.5.2 Beberapa Jenis Motor Bakar

Motor Bakar Torak

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang di

dalamnya terdapat torak yang bergerak translasi atau bolak balik..Didalam

silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara. Gas

pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan

torak dengan batang penghubung ( batang penggerak ) yang dihubungkan

dengan proses engkol dan sebaiknya gerak rotasi poros engkol

menimbulkan gerak translasi pada torak.

Motor Bensin

Motor bensin merupakan salah satu penggerak mula yang

mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik. Energi Thermal

tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dengan udara. Motor

58

bensin itu sendiri mesin pembakaran dalam yang mana proses

pembakarannya terjadi pada ruang bakar. Lain halnya mesin pembakaran

luar yang mana proses pembakarannya terjadi diluar mesin yang

kemudian energi panas tersebut dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui

dinding pemisah.

Gambar siklus motor bakar 4 langkah

Gambar 2.36 siklus motor bakar 4 langkah

59

2.5.3 Skema Motor Bakar

Gambar skema motor Bakar 4 langkah

Gambar 2.37 Skema Motor Bakar

Siklus Udara Ideal

Proses thermodiamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar

sangatlah kompleks untuk dianalisa menurut teori. Oleh karena itu maka

diperlukan adanya asumsi keadaan yang ideal. Semakin ideal suatu

keadaan maka semakin mudah untuk dianalisis, akan tetapi keadaan

tersebut dapat menyimpang jauh dari keadaan yang sebenarnya.

Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus

udara ideal. Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang

sama dengan siklus sebenarnya, misalnya mengenai :

i. Urutan proses

ii. Perbandingan kompresi

iii. Temperatur dan tekanan

iv. Penambahan kalor

Pada keadaan yang sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur

siklus ideal tersebut. Hal tersebut antara lain :

Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan

titik mati bawah torak.

60

Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas

ideal.

Pada motor bakar torak tidak dapat memasukan kalor seperti

yang terdapat pada siklus udara akan tetapi perubahan

temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran

bahan bakar dengan udara.

Terjadi kerugian-kerugian gesek, Thermal, dan kerugian energi

lainya.

Tidak ada pembakaran yang sempurna.

Pengolahan Data:

1.Torsi yang dihasilkan (Output Torque)

T = F . L

2.Daya yang dihasilkan / BHP (Break Horse Power)

BHP = 2 . π . n . T / 60

3.Full Consumtion (Break full Comsumtion)

V = 3600 vg / t

4.Spesifik Full Comsumtion and Power

BFC / BHP (liter / KWH)

5.BEMP (Break Mean Efective Presure)

Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk menggerakan

piston selama langkah kerja ( ekspansi ).

BEMP = 6 X 104 . k2 . BHP / NV2 . [Kn / M2]

6. Daya Idikator / IHP (Indikator horse Power)

IHP = BHP + FHP

7.Kerugian Akibat gesekan pada komponen (Friction Horse Power)

FHP = B / A

Dimana : BHP (x) dan BFC (y)

B = n . ( ∑ xy) – ( ∑ x)( ∑ x 2 )( ∑y)

n. (∑x2) – (∑x)2

61

A = ( ∑ x 2 ) ( ∑ y) – ( ∑ x)( ∑ y)

(∑x2) – (∑x)2

8. IMEP (Indikator Mean Efective Presure)

IMEP = 6 X 104 .k2 . BHP / n. Vs

9.Perbandingan daya keluar dan indicator

η mekanik = BHP / IHP

10.Daya gesek rata-rata / FMEP ( Friction Mean Efective Presure )

FMEP = IMEP / η mekanik

11. η th = 3,6 X 106 /BSFC . f .H1

Tujuan Pengolahan Data

Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada berbagai

putaran

Mendapatkan grafik dari pengolahan data, yaitu grafik rpm vs BHP

dan grafik rpm vs η mekanik.

2.5.4 Lembar Data Pengamatan

Tabel data pengamatan motor bakar :

Rpm Waktu (detik) Volume (ml)

Tabel 2.6 Lembar Data Pegamatan

62

BAB III

LAPORAN AKHIR MINGGUAN

63

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Dibawah ini adalah kesimpulan dari tujuan praktikum

Fenomena dasar

Pada pneumatik

ada pneumatikdigunakan fluida berupa udara,tingkat

kesulitan dalam praktikum pneumatik dalah pemasangan

komponen memerlukan ketelitian karena komponen

untuk rangkaian pneumatik anyak jenisnya.

Dalam pneumatik terdapat udara sisa,pada

kendaraan yang mengunakan system pengereman

menggunakan pneumati udra sisa tersebut dapat

menimbulkan kebisingan sewaktu pembuangan udara

sisa tersebut.

Pada Hidrolik

Pada Hidrolik fluida yang digunakan adalah berupa

minyak dengan kadar viscositas atau SAE 20-40.Jika

terjadi kebocoran pada rangkaian hidrolik maka

rangkaian tersebut tidak akan dapat bekerja karena

rangkaian hidrolik rentan terhadap kebocoran fluida.

Pada Pompa

Pada pompa efisiensi pompa didapat dari hasil

pembagian antara Water Horse Power dibagi dengan

Break horse Power kemudian dikali dengan seratus

persen.

Pada Refrigator (AC)

Pada praktikum Refrigator digunakan Freon R12 dan

kapasitas refrensinya 50 kilowatt.dalam perhitungan

159

refrigator tidak terdapat referensi tetapi hnya terdapat

COP ( coefisien of preformens)

Pada Motor Bakar

Pada praktikum motor baker dapat disimpulkan

bahwa semakin kencang putaran Rpm suatu kendaraan

maka semakin besar konsumsi dari bahan

bakarnya.semakin besar cc nya juga semakin besar

konsumsi bahan bakarnya.untuk memper irit dari

konsumsi bahan baker dapat dipasangkan sebuah alat

yang dengan nama turbo excenger.

4.2 Saran

Adapun Saran yang saya berikan untuk praktikum

pengetahuan bahan ini antara lain adalah sebagai berikut:

1.Sebaikanya waktu praktikum di perpanjang lebih dari 2 jam agar

praktikan dapat memahami betul materi yang diajarkan

2.Diharapkan Ruangan praktikum di perluas dan tidak

mencampur satu ruangan dengan Ruangan praktikum Proses

Produksi

160

DAFTAR PUSTAKA

Modul praktikum Fenomena Dasar, 2007. Laboratorium teknik Mesin

Menengah. Depok

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Kartu KRS

Lampiran Kartu Praktikum

Laboratorium Teknik Mesin Menengah (FHM).

Documents

Transcript of Laboratorium Teknik Mesin Menengah (FHM).