bab 1. pneumatik
Post on 05-Oct-2015
126 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
-
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
P a g e 1
BAB 1
PNEUMATIK
PENGANTAR
Pneumatik merupakan teori atau pengetahuan tentang udara yang bergerak,
keadaan-keadaan keseimbangan udara dan syarat-syarat keseimbangan. Orang
pertama yang dikenal dengan pasti telah menggunakan alat pneumatik adalah orang
Yunani bernama Ktesibio. Dengan demikian istilah pneumatik berasal dari Yunani
kuno yaitu pneuma yang artinya hembusan (tiupan). Bahkan dari ilmu filsafat atau
secara philosophi istilah pneuma dapat diartikan sebagai nyawa. Dengan kata lain
pneumatik berarti mempelajari tentang gerakan angin (udara) yang dapat
dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga dan kecepatan.
Gambar 1. Pneumatic Sircuit
Pneumatik merupakan cabang teoritis aliran atau mekanika fluida dan tidak
hanya meliputi penelitian aliran-aliran udara melalui suatu sistem saluran, yang terdiri
atas pipa-pipa, selang-selang, gawai (device) dan sebagainya, tetapi juga aksi dan
penggunaan udara mampat. Udara yang dimampatkan adalah udara yang diambil dari
udara lingkungan yang kemudian ditiupkan secara paksa ke dalam tempat yang
ukurannya relatif kecil.
Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri
(khususnya dalam teknik mesin) merupakan ilmu pengetahuan dari semua proses
mekanis dimana udara memindahkan suatu gaya atau suatu gerakan. Dalam
pengertian yang lebih sempit pneumatik dapat diartikan sebagai teknik udara
-
P a g e | 2
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
mampat (compressed air technology). Sedangkan dalam pengertian teknik pneumatik
meliputi : alat-alat penggerakan, pengukuran, pengaturan, pengendalian,
penghubungan dan perentangan yang meminjam gaya dan penggeraknya dari udara
mampat. Dalam penggunaan sistem pneumatik semuanya menggunakan udara
sebagai fluida kerja dalam arti udara mampat sebagai pendukung, pengangkut, dan
pemberi tenaga.
Gambar 2. Komponen Pneumatik
Adapun ciri-ciri dari para perangkat sistem pneumatik yang tidak dipunyai
oleh sistem alat yang lain, adalah sebagai berikut :
1. Sistem pengempaan, yaitu udara disedot atau diisap dari atmosphere
kemudian dimampatkan (dikompresi) sampai batas tekanan kerja tertentu
(sesuai dengan yang diinginkan). Dimana selama terjadinya kompresi ini suhu
udara menjadi naik.
2. Pendinginan dan penyimpanan, yaitu udara hasil kempaan yang naik suhunya
harus didinginkan dan disimpan dalam keadaan bertekanan sampai ke obyek
yang diperlukan.
3. Ekspansi (pengembangan), yaitu udara diperbolehkan untuk berekspansi dan
melakukan kerja ketika diperlukan.
4. Pembuangan, yaitu udara hasil ekspansi kemudian dibebaskan lagi
ke atmosphere (dibuang).
Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara
yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan
sistem pneumatik. Dalam penerapannya, sistem pneumatik banyak digunakan
sebagai sistem automasi. Dalam kaitannya dengan bidang kontrol, pemakaian sistem
-
P a g e | 3
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
pneumatik sampai saat ini dapat dijumpai pada berbagai industri seperti
pertambangan, perkeretaapian, konstruksi, manufacturing, robot dan lain-lain.
Tenaga fluida adalah istilah yang mencakup pembangkitan, kendali dan aplikasi dari
fluida bertekanan yang digunakan untuk memberikan gerak.
Berdasarkan fluida yang digunakan tenaga fluida dibagi menjadi pneumatik,
yang menggunakan udara serta hidrolik yang menggunakan cairan. Dasar dari
aktuator tenaga fluida adalah bahwa fluida mempunyai tekanan yang sama ke segala
arah. Pada dasarnya sistem pneumatik dan hidrolik tidaklah jauh berbeda. Pembeda
utama keduanya adalah sifat fluida kerja yang digunakan. Cairan adalah fluida yang
tidak dapat ditekan (incompresible fluid) sedangkan udara adalah fluida yang dapat
terkompresi (compressible fluid).
Pada umumnya pneumatik menggunakan aliran udara yang terjadi karena
perbedaaan tekanan udara pada suatu tempat ke tempat lainnya. Untuk keperluan
industri, aliran udara diperoleh dengan memampatkan udara atmosfer sampai
tekanan tertentu dengan kompressor pada suatu tabung dan menyalurkannya
kembali ke udara bebas. Jenis kompressor terdiri dari dua kelompok antara lain :
1. Kompressor torak yang bekerja dengan prinsip pemindahan yaitu udara
dimampatkan dengan mengisikannya ke dalam suatu ruangan kemudian
mengurangi sis pada ruangan tersebut.
2. Kompressor aliran yang bekerja dengan prinsip aliran udara yaitu dengan
menyedot udara masuk ke dalam pada satu sisi dan memampatkannya
dengan percepatan massa (turbin). Kompressor aliran meliputi kompressor
aliran radial dan kompressor aliran aksial.
Udara sebagai fluida kerja pada sistem pneumatik memilik karakteristik
khusus antara lain :
1. Jumlah udara tidak terbatas
2. Transfer udara relatif mudah dilakukan
3. Dapat dimampatkan
4. Mencari tekanan yang lebih rendah
5. Memberi tekanan yang sama ke segala arah
6. Tidak mempunyai bentuk tetap (selalu menyesuaikan dengan bentuk yang
ditempatinya)
7. Mengandung kadar air
-
P a g e | 4
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
8. Tidak sensitive terhadap suhu
9. Tahan ledakan
10. Kebersihan
11. Kesederhanaan konstruksi
12. Kecepatan
13. Keamanan
Sistem Pneumatik adalah sistem tenaga fluida yang menggunakan udara
sebagai media transfer. Udara dikempa atau dimampatkan dengan menggunakan
kompresor dan disimpan di dalam tangki udara kempa untuk setiap saat dapat
digunakan.
Gambar 3. Konstruksi Dasar Sistem Pneumatik
Prinsip dasar kerja 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)
-
P a g e | 5
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
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.
Elemen-elemen 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.
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
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.
-
P a g e | 6
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
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.
1. KONSEP DASAR PNEUMATIK
1.1 Definisi Sistem Kontrol Pneumatik
Pneumatik merupakan salah satu sistem kontrol yang memanfaatkan
udara bertekanan sebagai media perantara. Udara bertekanan yang
dibutuhkan tersebut diperoleh dari tangki penyimpanan udara bertekanan yang
dihasilkan oleh kompresor.
-
P a g e | 7
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Sistem pneumatik terkadang dikombinasikan dengan sistem kontrol lainya
seperti; sistem hidrolik, elektrik Plc dan lain-lain agar diperoleh pengontrolan
sesuai dengan kebutuhan diindustri.
1.2 Penerapan Sistem Pneumatik
Sistem kontrol pneumatik saat ini sudah banyak digunakan dan
memegang peranan penting dalam dunia otomasi di industri. Adapun
penerapannya didunia industri adalah sebagai berikut;
Secara umum dalam penanganan material
Penerapan sistem kontrol pneumatik secara umum dalam penanganan
material adalah; pencekamam, penggeseran, pengaturan posisi dan
pengaturan arah benda kerja.
Penerapan umum
Penerapannya dalam dunia industri pada umumnya adalah;
pengemasan, pemakanan, pengukuran, pengaturan buka dan tutup,
pemindahan material, pemutaran dan pembalikan benda kerja,
pemilahan bahan, penyusunan benda kerja, dan pengerjaan stempel
pada benda kerja.
1.3 Karakteristik Udara Bertekanan
Beberapa keuntungan dan karakteristik udara bertekanan yang
dipergunakan pada sistem pneumatik antara lain;
Ketersediaan : Udara berada dimana-mana dan jumlahnya tidak
terbatas diatmosfir.
Transportasi : Udara sangat mudah ditransportasikan dengan pipa
untuk jarak yang jauh.
Penyimpanan : Udara bertekanan dari kompresor mudah disimpan
dalam tabung sehingga tidak perlu dihidupkan
terus menerus dan bisa dipindahkan.
Temperatur : Udara bertekanan relatif tidak peka terhadap
perubahan temperatur sehingga menjamin
pengoperasian dalam kondisi baik dan aman.
Tahan ledakan : Resiko terbakar atau meledak sangat kecil.
Bersih : Udara bertekanan tidak mencemarkan lingkungan
-
P a g e | 8
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
sekitar(khususnya untuk aplikasi pada industri
makanan, tekstil,dll).
1.4 Evaluasi
1. Sistem pneumatik didefenisikan; suatu sistem kontrol yang memanfaatkan
udara bertekanan sebagai media perantara.
2. Penerapan sistem pneumatik pada dunia industri antara lain pada
penanganan material, pada proses permesinan serta pada operasi kerja dan
sebagainya.
3. Keuntungan udara bertekanan dalam aplikasinya pada pneumatik
seperti; sangat banyak, mudah ditranfortasikan, mudah disimpan, tidak
peka terhadap perubahan temperatur, tahan ledakan, bersih, konstruksi
sederhana, cepat, dapat diatur dan aman terhadap beban lebih.
2. KOMPONEN SISTEM PNEUMATIK
2.1 Struktur Sistem Pneumatik dan Aliran Sinyal
Elemen dalam sistem pneumatik diwakili oleh simbol-simbol yang
menunjukkan fungsinya. Simbol tersebut dapat berupa gabungan beberapa
simbol elemen dan berfungsi tertentu. Pada tingkatan aktuator ditambahkan
kontrol elemen untuk melengkapi struktur. Kontrol elemen mengontrol aksi
dari aktuator setelah menerima sinyal yang dikirim oleh elemen pengolah.
Elemen Pneumatik :
Gambar 4. Struktur Sistem Pneumatik
-
P a g e | 9
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Diagram rangkaian dari elemen pneumatik dapat dilihat pada gambar
Gambar 5. Diagram Rangkaian dari Elemen-Elemen Pneumatik
2.2 Pengadaan dan Penyaluran Udara Bertekanan
Udara bertekanan yang dibutuhkan pada sistem pneumatik harus
memenuhi kebutuhan baik ditinjau dari kuantitas maupun kualitasnya,
termasuk didalamnya ; udara yang bersih, kering dan tekanan yang tepat. Hal ini
sangat berpengaruh terhadap kinerja sistem pneumatik.
Pengadaan dan penyaluran udara bertekanan memegang peranan sangat
penting dalam keberhasilan sistem kontrol pneumatik untuk melaksanakan
fungsinya. Agar diperoleh udara berkualitas sesuai dengan kebutuhan sistem
kontrol pneumatik, harus mempergunakan peralatan unit pemelihara udara (air
service unit) sebelum digunakan kedalam sistem kontrol pneumatik. Untuk
memperoleh udara berkualitas perlu memperhatikan beberapa aspek berikut
ini:
Kuantitas udara harus memenuhi kebutuhan sistem.
Jenis kompresor yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan sistem.
Tangki penyimpanan udara yang memadai.
Persyaratan udara yang bersih.
Persyaratan pelumasan jika diperlukan.
Tingkat kelembaban udara yang dapat mengurangi korosi dan lembab.
Temperatur udara dan pengaruh lain yang rendah pada sistem
-
P a g e | 10
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Persyaratan tekanan kerja, ukuran katup dan saluran memenuhi
kebutuhan sistem.
Tersedianya sistem drainase dan saluran buang pada sistem distribusi
Tata letak sistem pendistribusian udara yang sesuai.
Elemen yang dipergunakan dalam mempersiapkan udara bertekanan yang
dibutuhkan untuk sistem kontrol pneumatik :
Kompresor udara
Tangki udara
Penyaring udara dengan pemisah air
Pengering udara
Pengatur tekanan.
Pelumas
Tempat pembuangan untuk kondensasi
Persiapan udara yang kurang baik akan mengakibatkan sering timbulnya
gangguan dan menurunkan daya tahan sistem pneumatik. Beberapa gejala
yang terjadi akibat kualitas udara kurang baik antara lain;
- Keausan yang cepat pada seal dan elemen yang bergerak pada sistem
kontrol pneumatik seperti pada katup dan silinder.
- Terdapat pelumas pada katup.
- Peredam udara yang kotor.
Desain komponen sistem kontrol pneumatik direncanakan untuk bekerja
pada tekanan operasi maksimum: 8 10 bar. Pada prakteknya dianjurkan
pada tekanan 5 6 bar untuk penggunaan yang ekonomis dan tekanan
kompresor diatur pada tekanan: 6,5 7 bar.
Pengadaan udara bertekanan yang dibutuhkan pada sistem kontrol
pneumatik sangat tergantung pada kompresor dan tangki penampungan.
Kompresor berfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan, yang
diperoleh melalui pemadatan udara sampai pada tekanan kerja yang
dinginkan. Jenis kompresor yang digunakan tergantung pada syarat
pemakaian yang harus dipenuhi berkaitan dengan tekanan kerja dan volume
udara yang akan didistribusikan, misalnya ke katup, silinder dan sebagainya.
-
P a g e | 11
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Pada umumnya jenis kompresor ada dua yaitu; kompresor torak dan
kompresor aliran.
Tangki udara dipasang untuk menjaga turun naiknya tekanan serta
sebagai penyediaan udara darurat ke sistem jika tiba-tiba terjadi kegagalan pada
sumber. Dengan kata lain berfungsi untuk menstabilkan pemakaian udara
bertekanan.
Permukaan tangki yang luas akan mendinginkan udara, sehingga embun
dalam udara akan menjadi air. Oleh karena itu, penting pada tangki bagian
bawah dipasang kran/katup untuk membuang air kondensasi tersebut.
Ukuran tangki udara bertekanan tergantung dari:
Volume udara yang ditarik kedalam kompresor (debit kompresor)
Pemakaian udara konsumen
Ukuran saluran
Jenis dari pengaturan siklus kerja kompresor
Penurunan tekanan yang diperkenankan dari jaringan saluran
Contoh :
Kapasitas udara yang ditarik ( kompresor ) q l = 20 m 3 / menit
Banyaknya kontak / jam z = 20
Kerugian tekanan p = 100 kPa ( 1 bar )
Hasilnya : Besarnya tangki penyimpanan V B = 15 m 3 ( lihat diagram )
Unit pemelihara udara bertekanan (air service unit)
Gambar 6. Air Service Unit dan Simbol
-
P a g e | 12
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Pelumasan udara bertekanan
Pada prinsipnya, udara bertekanan harus kering, bebas dari minyak.
Untuk beberapa komponen udara berlubrikasi adalah merusak yang lain,
tetapi untuk komponen daya, lubrikasi sangat diperlukan.
Pelumasan yang diberikan pada udara bertekanan jangan berlebihan sebab
hal ini dapat menimbulkan masalah;
Gangguan pada komponen yang terlubrikasi secara berlebihan.
Polusi pada lingkungan.
Pengaretan terjadi setelah komponen diam dalam waktu yang lama.
Kesulitan dalam pengaturan lubrikasi yang tepat.
Walaupun kemungkinan terjadinya suatu masalah karena pelumasan,
tetapi pelumasan tersebut sangat diperlukan untuk hal-hal berikut;
Gerakan bolak balik yang sangat cepat.
Silinder diameter besar (125 mm keatas ).
Pelumasan udara bertekanan berfungsi untuk menjamin supaya bagian-
bagian yang bergesekan pada komponen sistem pneumatik (silinder, katup
dsb) dapat bekerja terus menerus. Keuntungan adanya sistem pelumasan
antara lain; terjadinya penurunan angka gesekan, perlindungan terhadap
korosi, dan umur pemakaian komponen lebih lama.
Penyaring udara bertekanan
Penyaring udara bertekanan berfungsi untuk memperoleh udara yang bersih.
Termasuk menyaring air kondensat dari udara bertekanan yang mengalir
melaluinya. Parameter penyaring udara adalah ukuran porinya. Ukuran pori
penyaring menunjukkan ukuran partikel-partikel minimum yang dapat disaring
dari udara bertekanan. Contoh; elemen penyaring 5 mikron akan menyaring
semua partikel berdiameter lebih besar dari 0,005 mm. Kondensasi karena
adanya pemisahan udara dengan air yang terkumpul, harus segera dibuang
sebelum mencapai batas maksimum, supaya air kondensasi tidak masuk
kembali kedalam aliran udara. Kadar air dalam sistem pneumatik harus serendah
mungkin, hal ini untuk menghindari:
- Korosi dalam pipa, katup, silinder, dan elemen pneumatik lainnya. Ini
akan menambah biaya pemakaian dan perawatan.
-
P a g e | 13
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
- Mencuci pelumas asli pada elemen yang bergerak.
- Mengganggu fungsi kontak dari katup.
- Mencemarkan dan merusak hal tertentu misalnya pada industri makanan
dan pengecatan.
Pengatur udara bertekanan
Udara bertekanan yang dihasilkan kompresor akan berfluktuasi. Hal ini dapat
berdampak negatif pada sifat-sifat katup, langkah silinder dan sipat waktu dari
katup kontrol aliran dan katup memori. Tekanan yang konstan merupakan salah
satu prasyarat agar diperoleh operasi kontrol pneumatik bebas dari kesalahan.
Untuk memperoleh tekanan udara yang konstan diperlukan pengatur tekanan.
Pengatur tekanan udara berfungsi untuk menjaga tekanan operasi
sebenarnya konstan tanpa melihat perubahan tekanan dalam saluran
(primer) dan pemakaian udara. Tekanan pada sistem yang telah dibuktikan
praktis secara ekonomi maupun teknis antara pengadaan udara bertekanan
dan efesiensi komponen adalah;
- 6 bar pada bagian tenaga
- 4 bar pada bagian kontrol
Tekanan yang terlalu tinggi menyebabkan energi tidak efisien dan
menambah pemakaian, sedangkan tekanan rendah membuat efisiensi rendah
terutama pada bagian tenaga.
2.3 Katup
Fungsi utama katup adalah; untuk merubah, membangkitkan atau
membatalkan sinyal untuk tujuan penyensoran, pemrosesan dan
pengontrolan.
Klasifikasinya menurut; jenis sinyal, cara aktif dan konstruksinya:
Katup kontrol arah
Katup satu arah
Katup kontrol aliran
Katup kontrol tekanan
Katup kombinasi
-
P a g e | 14
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
2.3.1. Katup kontrol arah.
Katup kontrol arah merupakan bagian yang mempengaruhi jalannya aliran
udara. Katup kontrol arah mengontrol sinyal udara yang lewat dengan cara
membangkitkan, mengubah ataupun mengalihkan sinyal. Katup kontrol arah
adalah perlengkapan yang menggunakan lubang saluran kecil dihantarkan oleh
aliran udara, terutama saat start, stop, aliran. Konstruksi dari katup kontrol arah
ada 2 jenis yaitu; jenis poppet dan jenis geser.
Katup kontrol arah dinyatakan dari:
Jumlah saluran : 2, 3, 4, 5 saluran dst
Jumlah posisi kerja : 2, 3 posisi, dst
Cara mengaktipkan katup : manual, pilot udara, solenoid, dst
Cara pengembalian posisi kerja : pegas, udara, dst
Operasi tertentu
Contoh katup:
Gambar 7. Katup 3 2 Dengan Aktuasi Roller
2.3.2. Katup satu arah (Non return valve) dan turunannya.
Katup satu arah merupakan dasar dari pengembangan berbagai
kombinasi komponen. Ada dua konfigurasi utama dari katup satu arah, yaitu;
dengan pegas atau tanpa pegas.
-
P a g e | 15
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Gambar 8. Katup Satu Arah (check valve)
Check valve dapat menutup aliran pada satu arah saja secara sempurna.
Pada arah berlawanan, udara mengalir dengan kerugian tekanan seminimal
mungkin. Penutupan satu arah dapat dilakukan dengan konis, bola, pelat atau
membran.
Shuttle valve (fungsi OR) dan Dual pressure valve (fungsi AND)
merupakan fungsi logika dengan dua saluran masuk yaitu X dan Y serta satu
saluran keluaran A. Pada katup fungsi OR, aliran keluaran ada udara jika salah
satu atau keduanya ada sinyal masuk, sedangkan pada katup fungsi AND, aliran
keluaran baru ada jika kedua saluran masuk ada udara.
Quick exhaust valve (katup pembuang cepat) digunakan untuk
meningkatkan kecepatan piston silinder
2.3.3. Katup kontrol aliran.
Sebagian besar katup kontrol aliran adalah dapat diatur. Katup kontrol aliran
satu arah mengontrol aliran dalam satu arah dengan cara ditambahkan katup
kontrol satu arah. Tanda panah menunjukkan bahwa komponen dapat diatur,
tetapi tidak menjelaskan arah aliran yang diatur.
Gambar 9. Flow Control Valve
-
P a g e | 16
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
2.3.4. Katup kontrol tekanan.
Gambar 10. Katup Kontrol Tekanan
- Katup pengatur tekanan: mengatur tekanan kerja dalam rangkaian
kontrol, dan menjaga tekanan agar konstan.
- Katup pembatas tekanan: sebagai faktor keamanan,dan menjamin tekanan
yang disupplai benar (pada sisi keluaran kompresor).
- Katup sekuens tekanan: menyensor tekanan saluran luar dan
membandingkan tekanan itu dengan tekanan yang diminta.
2.3.5 Katup Kombinasi.
Gambar 11. Katup Kombinasi
2.3.6 Prosesor : Katup dan elemen logika.
Untuk melengkapi katup kontrol arah, pada elemen pengolah
ada beberapa elemen tambahan yang mengkondisikan sinyal
kontrol untuk tugas tertentu, elemen itu adalah;
- Dual pressure valve ( fungsi AND )
- Shuttle valve (fungsi OR)
-
P a g e | 17
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
2.4 Aktuator
Gambar 12. Silinder Kerja (Aktuator)
Silinder kerja Tunggal hanya bisa memberikan gaya kerja pada satu arah
saja (maju) sedangkan mundur dengan gaya pegas. Langkah kerja pada silinder ini
maksimum kira-kira 80 mm.
Gambar 13. Rangkaian Silinder Kerja Tunggal
-
P a g e | 18
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Silinder kerja ganda: Gerakan maju dan mundur menggunakan fluida udara
Gambar 14. Rangkaian Dengan Silinder Kerja Ganda
2.4.1. Karakteristik Kinerja Silinder
Karakteristik penampilan silinder dapat ditentukan secara teori atau
dengan data dari pabriknya. Kedua metode ini dapat dilaksanakan, tetapi biasanya
untuk pelaksanaan dan penggunaan tertentu, data-data dari pabrik pembuat
adalah lebih relevan.
Gaya Piston
Gaya piston yang dihasilkan oleh silinder bergantung pada tekanan udara,
diameter silinder dan tahanan gesekan dari komponen perapat. Gaya piston secara
teoritis dapat dihitung dengan rumus:
Fth = A x P
Fth = Gaya piston teoritis ( N )
A = Luas piston yang terpakai ( m2 )
Prakteknya, kondisi normal ( 4 8 bar ) diasumsikan kerugian 10 %nya.
Gaya pada silinder kerja tunggal:
Feff = ( A x p ) - ( F r + F f )
Gaya pada silinder kerja ganda:
Feff = ( A x p ) - Fr
Langkah maju A =
, Langkah mundur A = (D2-d2)
-
P a g e | 19
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Keterangan:
Feff = gaya efektip piston ( N )
A = Luas permukaan piston ( m 2 ) ( lihat maju atau mundur )
P = Tekanan kerja ( Pa )
Fr = Gaya gesekan ( kira-kira 10 % dari Fth ( N )
Ff = gaya kembali spring ( N )
D = Diameter silinder ( m )
d = diameter rod silinder ( m )
Panjang Langkah
Langkah silinder tidak boleh lebih dari 2 m. Langkah yang panjang dapat
menyebabkan tekanan mekanik batang piston dan bantalan menjadi lebih
besar. Untuk menghindari bahaya tekanan, diameter batang piston pada langkah
yang panjang harus sedikit lebih besar. Dalam memilih panjang langkah perlu
memperhatikan buckling yang mungkin terjadi pada silinder.
Kecepatan Piston
Kecepatan silinder pneumatik tergantung pada: Beban, tekanan udara,
panjang saluran, penampang antara elemen kontrol terakhir dan elemen kerja
dan jumlah aliran udara yang melalui elemen kontrol terakhir serta peredam akhir
langkah. Kecepatan piston rata-rata dari silinder standar = 0,1-1,5 m/s dan
silinder khusus dapat mencapai 10 m/s. Kecepatan silinder dapat diatur dengan
katup pengontrol aliran satu arah dan dapat ditingkatkan dengan katup
pembuang cepat.
Untuk penyiapan udara dan untuk mengetahui biaya pengadaan energi
perlu diketahui konsumsi udara pada sistem yaitu dengan rumus:
Konsumsi udara = Perb kompresi x luas bidang piston x panjang langkah
Perbandingan kompresi =
, ()
,
2.5 Evaluasi
1. Struktur sistem pneumatik dan aliran sinyalnya terdiri dari; Sumber
(pasokan energi), Sinyal sensor (pengolah), Sinyal prosesor, Elemen
kontrol akhir dan Aktuator.
2. Aliran sinyal mengalir dari bawah keatas.
-
P a g e | 20
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
3. Air Service Unit dibutuhkan dalam penyediaan udara bertekanan yang
bersih dan berkualitas sesuai dengan kebutuhan sistem, karena memiliki
filter udara, lubrikator dan regulator udara.
4. Fungsi utama katup adalah; untuk merubah, membangkitkan atau
membatalkan sinyal dengan tujuan penyensoran, pemrosesan dan
pengontrolan. Klasifikasinya menurut; jenis sinyal, cara aktif dan
konstruksinya: Katup kontrol arah, Katup satu arah, Katup kontrol
aliran, Katup kontrol tekanan, Katup kombinasi, Katup elemen logika.
5. Aktuator adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplai menjadi
energi kerja yang dimanfaatkan. Aktuator diklasifikasikan atas; Aktuator
gerak lurus terdiri dari; Silinder kerja tunggal dan Silinder kerja ganda.
Sedangkan Aktuator gerak putar terdiri dari; Jenis ayun dan Motor
pneumatik.
6. Karakteristik kerja Aktuator (Piston) biasanya sudah ditentukan pabrik
tetapi dapat juga dihitung ataupun menggunakan nomogram yang ada.
Karakteristik tersebut antara lain;
Gaya piston : F th = A x P
Panjang langkah piston tidak boleh lebih dari 2 m, semakin panjang
langkahnya maka diameter piston harus dibuat lebih besar.
Kecepatan piston standar sekitar 0,1 - 1,5 m/s dan silinder khusus dapat
mencapai 10 m/s. Kecepatan silinder dapat diatur dengan katup
pengontrol aliran satu arah dan dapat ditingkatkan dengan katup
pembuang cepat.
3. SIMBOL & STANDARD DALAM PNEUMATIK
3.1 Simbol Pengadaan Udara Bertekanan
Simbol untuk sistem pengadaan udara bertekanan dapat ditunjukkan
berupa elemen secara sendiri-sendiri maupun secara kombinasi. Pemilihan
simbol yang sederhana atau yang detail tergantung dari tujuan rangkaian
dan tingkat kerumitannya. Simbol yang detail tidak boleh menambah
keruwetan dalam pembacaan rangkaian.
-
P a g e | 21
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Unit pelayanan udara merupakan gabungan dari; filter udara, pengatur udara
dan manometer, serta pelumas udara. Simbol dari komponen pengadaan udara
seperti pada gambar berikut;
Gambar 15. Simbol Sumber Tekanan Udara
Gambar 16. Simbol Saringan Udara
Gambar 17. Simbol Air Service unit
3.2 Simbol Katup Kontrol Arah
Katup kontrol arah diwakili oleh jumlah saluran dan posisi. Setiap posisi
digambarkan sebagai kotak. Penamaan saluran sangat berguna dalam
pembacaan rangkaian dan saat melihat hubungan antara rangkaian dan
-
P a g e | 22
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
komponen yang akan dirangkai. Semua simbol pada rangkaian harus diberi nama
dan komponen agar diberi label bergambar simbol dan nama.
Gambar 18. Simbol Katup Kontrol Arah
Sistem penomoran yang digunakan untuk menandai katup kontrol arah sesuai
dengan DIN ISO 5599 dan sistem hurup seperti dijelaskan sebagai berikut :
-
P a g e | 23
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Gambar 19. Penomoran Katup Kontrol Arah
Gambar 20. Contoh Penomoran Katup Kontrol Arah
3.3 Metoda Aktuasi
Metode aktuasi katup kontrol arah bergantung pada tugasnya. Jenis
aktuasi bervariasi, seperti secara mekanis, pneumatis, electris dan kombinasi dari
semuanya. Simbol aktuasi sesuai dengan standard DIN 1219.
Bila diterapkan untuk katup kontrol arah, dapat kita lihat ada bebarpa metode
aktuasi awal dari katup dan juga metode kembali dari katup. Sisi kiri kotak untuk
metoda aktuasi awal, sedangkan sisi kanan kotak untuk metoda kembali katup.
-
P a g e | 24
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Gambar 21. Metode Aktuasi Pada Pneumatik
3.4 Aktuator
3.4.1. Aktuator Linier
Aktuator linier atau silinder digambarkan berdasarkan jenis dari konstruksi
dan metode dari operasi. Silinder kerja tungga dan kerja ganda adalah dasar
dari berbagai variasi desain. Tanda panah menunjukkan bantalan dapat diatur;
-
P a g e | 25
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Gambar 22. Silinder Pneumatik
3.4.2. Aktuator Rotasi
Aktuator Rotasi ada yang dapat melakukan gerakan putar kontinyu dan ada
yang terbatas pada sudut putar terbatas. Motor pneumatik umumnya
berkecepatan tinggi, dapat diatur kecepatannya atau tidak dapat diatur.
Diagram rangkaian harus digambar tanpa mempertimbangkan lokasi tiap
elemen yang diaktifkan secara fisik. Dianjurkan semua silinder dan katup kontrol
arah digambar horizontal dengan silinder bergerak dari kiri ke kanan. Contoh
alokasi dari aliran sinyal;
-
P a g e | 26
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Gambar 23. Aliran Sinyal Sistem Pneumatik
3.5 Evaluasi
1. Simbol untuk sistem pengadaan udara bertekanan dapat ditunjukkan
berupa elemen secara sendiri-sendiri maupun secara kombinasi. Unit
pelayanan udara merupakan gabungan dari; filter udara, pengatur udara dan
manometer, serta pelumas udara.
2. Katup kontrol arah diwakili oleh jumlah saluran dan posisi. Setiap posisi
digambarkan sebagai kotak.
3. Semua simbol pada rangkaian harus diberi nama dan komponen agar
diberi label bergambar simbol dan nama.
4. Sistem penomoran yang digunakan untuk menandai katup kontrol arah
sesuai dengan DIN ISO 5599 dan sistem huruf.
5. Aktuator Rotasi ada yang dapat melakukan gerakan putar kontinyu dan ada
yang terbatas pada sudut putar terbatas. Motor pneumatik umumnya
berkecepatan tinggi, dapat diatur kecepatannya atau tidak dapat diatur.
6. Metode aktuasi dari katup kontrol arah bergantung pada tugas yang
diperlukan. Jenis aktuasi bervariasi, seperti secara mekanis, pneumatis,
-
P a g e | 27
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
electris dan kombinasi dari semuanya. Simbol aktuasi sesuai dengan
standard DIN 1219.
top related