sistem pneumatik

457
BAHAN AJAR
PNEUMATIK – HIDROLIK
OLEH :
DRS. WIRAWAN, MT
DRS. PRAMONO
TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
458
SISTEM PNEUMATIK
1. Pengertian Pneumatik
Istilah pneumatik berasal dari bahasa Yunani, yaitu ‘pneuma’ yang berarti
napas atau udara. Istilah pneumatik selalu berhubungan dengan teknik penggunaan
udara bertekanan, baik tekanan di atas 1 atmosfer maupun tekanan di bawah 1
atmosfer (vacum). Sehingga pneumatik merupakan ilmu yang mempelajari teknik
pemakaian udara bertekanan (udara kempa). Jaman dahulu kebanyakan orang sering
menggunakan udara bertekanan untuk berbagai keperluan yang masih terbatas,
antara lain menambah tekanan udara ban mobil/motor, melepaskan ban mobil dari
peleknya, membersihkan kotoran, dan sejenisnya. Sekarang, sistem pneumatik
memiliki apliaksi yang luas karena udara pneumatik bersih dan mudah didapat. Banyak
industri yang menggunakan sistem pneumatik dalam proses produksi seperti industri
makanan, industri obat-obatan, industri pengepakan barang maupun industri yang lain.
Belajar pneumatik sangat bermanfaat mengingat hampir semua industri sekarang
memanfaatkan sistem pneumatik.
2. Karakteristik Udara Kempa
Udara dipermukaan bumi ini terdiri atas campuran dari bermacam-macam gas.
Komposisi dari macam-macam gas tersebut adalah sebagai berikut : 78 % vol. gas 21
% vol. nitrogen, dan 1 % gas lainnya seperti carbon dioksida, argon, helium, krypton,
neon dan xenon. Dalam sistem pneumatik udara difungsikan sebagai media transfer
dan sebagai penyimpan tenaga (daya) yaitu dengan cara dikempa atau dimampatkan.
Udara termasuk golongan zat fluida karena sifatnya yang selalu mengalir dan bersifat
compressible (dapat dikempa). Sifat-sifat udara senantiasa mengikuti hukum-hukum
gas. Karakteristik udara dapat diidentifikasikan sebagai berikut : a) Udara mengalir dari
tekanan tinggi ke tekanan rendah, b) Volume udara tidak tetap. c) Udara dapat
dikempa (dipadatkan), d) Berat jenis udara 1,3 kg/m³, e) Udara tidak berwarna
3. Aplikasi Penggunaan Pneumatik
Penggunaan udara bertekanan sebenarnya masih dapat dikembangkan untuk
berbagai keperluan proses produksi, misalnya untuk melakukan gerakan mekanik yang
selama ini dilakukan oleh tenaga manusia, seperti menggeser, mendorong,
mengangkat, menekan, dan lain sebagainya. Gerakan mekanik tersebut dapat
dilakukan juga oleh komponen pneumatik, seperti silinder pneumatik, motor pneumatik,
robot pneumatik translasi, rotasi maupun gabungan keduanya. Perpaduan dari
gerakan mekanik oleh aktuator pneumatik dapat dipadu menjadi gerakan mekanik
untuk keperluan proses produksi yang terus menerus (continue), dan flexibel.
Pemakaian pneumatik dibidang produksi telah mengalami kemajuan yang
pesat, terutama pada proses perakitan (manufacturing), elektronika, obat-obatan,
makanan, kimia dan lainnya. Pemilihan penggunaan udara bertekanan (pneumatik)
sebagai sistim kontrol dalam proses otomasinya, karena pneumatik mempunyai
beberapa keunggulan, antara lain: mudah diperoleh, bersih dari kotoran dan zat kimia
yang merusak, mudah didistribusikan melalui saluran (selang) yang kecil, aman dari
bahaya ledakan dan hubungan singkat, dapat dibebani lebih, tidak peka terhadap
perubahan suhu dan sebagainya.
Udara yang digunakan dalam pneumatik sangat mudah didapat/diperoleh di
sekitar kita. Udara dapat diperoleh dimana saja kita berada, serta tersedia dalam
jumlah banyak. Selain itu udara yang terdapat di sekitar kita cenderung bersih dari
kotoran dan zat kimia yang merugikan. Udara juga dapat dibebani lebih tanpa
menimbulkan bahaya yang fatal. Karena tahan terhadap perubahan suhu, maka
penumatik banyak digunakan pula pada industri pengolahan logam dan sejenisnya.
459
Secara umum udara yang dihisap oleh kompressor, akan disimpan dalam suatu
tabung penampung. Sebelum digunakan udara dari kompressor diolah agar menjadi
kering, dan mengandung sedikit pelumas. Setelah melalui regulator udara dapat
digunakan menggerakkan katub penggerak (aktuator), baik berupa silinder/stang torak
yang bergerak translasi, maupun motor pneumatik yang bergerak rotasi. Gerakan
bolak balik (translasi), dan berputar (rotasi) pada aktuator selanjutnya digunakan untuk
berbagai keperluan gerakan yang selama ini dilakukan oleh manusia atau peralatan
lain.
4. Efektifitas Pneumatik
Sistim gerak dalam pneumatik memiliki optimalisasi/efektifitas bila digunakan
pada batas-batas tertentu. Adapun batas-batas ukuran yang dapat menimbulkan
optimalisasi penggunaan pneumatik antara lain: diameter piston antara 6 s/d 320 mm,
anjang langkah 1 s/d 2.000 mm, tenaga yang diperlukan 2 s/d 15 bar, untuk keperluan
pendidikan biasanya berkisar antara 4 sampai dengan 8 bar, dapat juga bekerja pada
tekanan udara di bawah 1 atmosfer (vacuum), misalnya untuk keperluan mengangkat
plat baja dan sejenisnya melalui katup karet hisap flexibel. Adapun efektifitas
penggunaan udara bertekanan dapat dilihat pada grafik berikut:
Diameter Torak (D)
Gambar 1. Efektifitas udara bertekanan (Werner Rohrer,1990)
Penggunaan silinder pneumatik biasanya untuk keperluan antara lain:
mencekam benda kerja, menggeser benda kerja, memposisikan benda kerja,
mengarahkan aliran material ke berbagai arah. Penggunaan secara nyata pada
industri antara lain untuk keperluan: membungkus (verpacken), mengisi material,
mengatur distribusi material, penggerak poros, membuka dan menutup pada pintu,
transportasi barang, memutar benda kerja, menumpuk/menyusun material, menahan
dan menekan benda kerja. Melalui gerakan rotasi pneumatik dapat digunakan untuk,
mengebor, memutar mengencangkan dan mengendorkan mur/baut, memotong,
membentuk profil plat, menguji, proses finishing (gerinda, pasah, dll.)
2 bar
8 bar 6 bar
4 bar
10 bar
15 bar
ltr/cm
mm
Tekanan Kerja/Pe
460
5. Keuntungan dan Kerugian Penggunaan udara Kempa
5.1 Keuntungan
Penggunaan udara kempa dalam sistim pneumatik memiliki beberapa
keuntungan antara lain dapat disebutkan berikut ini :
• Ketersediaan yang tak terbatas, udara tersedia di alam sekitar kita dalam
jumlah yang tanpa batas sepanjang waktu dan tempat.
• Mudah disalurkan, udara mudah disalurkan/pindahkan dari satu tempat ke
tempat lain melalui pipa yang kecil, panjang dan berliku.
• Fleksibilitas temperatur, udara dapat fleksibel digunakan pada berbagai
temperatur yang diperlukan, melalui peralatan yang dirancang untuk keadaan
tertentu, bahkan dalam kondisi yang agak ekstrem udara masih dapat bekerja.
• Aman, udara dapat dibebani lebih dengan aman selain itu tidak mudah
terbakar dan tidak terjadi hubungan singkat (kotsleiting) atau meledak sehingga
proteksi terhadap kedua hal ini cukup mudah, berbeda dengan sistim elektrik
yang dapat menimbulkan kostleting hingga kebakaran.
• Bersih, udara yang ada di sekitar kita cenderung bersih tanpa zat kimia yang
berbahaya dengan jumlah kandungan pelumas yang dapat diminimalkan
sehingga sistem pneumatik aman digunakan untuk industri obat-obatan,
makanan, dan minuman maupun tekstil
• Pemindahan daya dan Kecepatan sangat mudah diatur. udara dapat melaju
dengan kecepatan yang dapat diatur dari rendah hingga tinggi atau sebaliknya.
Bila Aktuator menggunakan silinder pneumatik, maka kecepatan torak dapat
mencapai 3 m/s. Bagi motor pneumatik putarannya dapat mencapai 30.000
rpm, sedangkan sistim motor turbin dapat mencapai 450.000 rpm.
• Dapat disimpan, udara dapat disimpan melalui tabung yang diberi pengaman
terhadap kelebihan tekanan udara. Selain itu dapat dipasang pembatas
tekanan atau pengaman sehingga sistim menjadi aman.
• Mudah dimanfaatkan, udara mudah dimanfaatkan baik secara langsung misal
untuk membersihkan permukaan logam dan mesin-mesin, maupun tidak
langsung, yaitu melalui peralatan pneumatik untuk menghasilkan gerakan
tertentu.
5.2 Kerugian/Kelemahan Pneumatik
Selain memiliki kelebihan seperti di atas, pneumatik juga memiliki beberapa
kelemahan antara lain:
• Memerlukan instalasi peralatan penghasil udara. Udara kempa harus
dipersiapkan secara baik hingga memenuhi syarat. memenuhi kriteria tertentu,
misalnya kering, bersih, serta mengandung pelumas yang diperlukan untuk
peralatan pneumatik. Oleh karena itu sistem pneumatik memerlukan instalasi
peralatan yang relatif mahal, seperti kompressor, penyaring udara, tabung
pelumas, pengeering, regulator, dll.
• Mudah terjadi kebocoran, Salah satu sifat udara bertekanan adalah ingin
selalu menempati ruang yang kosong dan tekanan udara susah dipertahankan
dalam waktu bekerja. Oleh karena itu diperlukan seal agar udara tidak bocor.
Kebocoran seal dapat menimbulkan kerugian energi. Peralatan pneumatik
harus dilengkapi dengan peralatan kekedapan udara agar kebocoran pada
sistim udara bertekanan dapat ditekan seminimal mungkin.
• Menimbulkan suara bising, Pneumatik menggunakan sistim terbuka, artinya
udara yang telah digunakan akan dibuang ke luar sistim, udara yang keluar
cukup keras dan berisik sehingga akan menimbulkan suara bising terutama
pada saluran buang. Cara mengatasinya adalah dengan memasang peredam
suara pada setiap saluran buangnya.
• Mudah Mengembun, Udara yang bertekanan mudah mengembun, sehingga
sebelum memasuki sistem harus diolah terlebih dahulu agar memenuhi
461
persyaratan tertentu, misal kering, memiliki tekanan yang cukup, dan
mengandung sedikit pelumas agar mengurangi gesekan pada katup-katup dan
aktuator.
Diharapkan setelah diketahuinya keuntungan dan kerugian penggunaan udara
kempa ini kita dapat membuat antisipasi agar kerugian-kerugian ini dapat dihindari.