jurnal praktikum hpc modul 1

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Pendahuluan

Sistem hidrolik adalah teknologi yang memanfaatkan daya fluida cair (biasanya oli) dalam besaran tekanan dan debit untuk menghasilkan daya mekanik dalam gerakan linier atau rotasi. Sistem ini bekerja berdasarkan prinsip jika suatu zat cair dikenakan tekanan, maka tekanan di dalam zat cair tersebut akan merambat kesegala arah dengan besar yang sama. Prinsip dalam rangkaian hidrolik adalah menggunakan fluida kerja berupa oli bertekan yang dipindahkan/dialirkan dengan pompa (pump) yang kemudian melalui katup (valve) menuju penggerak (actuator) untuk menjalankan suatu sistem tertentu. Aliran fluida hidrolik akan mengalami sebagian kehilangan energi (penurunan tekanan/pressure drop) akibat bergesekan dengan dinding dalam instalasi (pipa/selang, katup, belokan/fitting dan aktuator).

1.2. Maksud dan Tujuan Praktikum

Setelah menjalankan praktikum HPC – 01 01 diharapkan praktikan dapat : 1. Mampu Memahami dan merangkai sirkuit sistem hidrolik control manual. 2. Mampu memahami fungsi tiap-tiap komponen pada sistem hidrolik. 3. Mampu memahami dan melakukan pengaturan pressure relief valve pada sistem hidrolik kontrol manual.

Laboratorium Hidrolik & Pneumatik

1

4. Mampu menghitung besar gaya dan kecepatan aktuator serta daya pompa dan motor listrik berdasarkan pengaturan (setting tekanan) pressure relief valve.

1.3. Prosedur Praktikum

1. Siapkan alat-alat yang dibutuhkan 2. Rangkai komponen hardware seperti selang sesuai dengan gambar 2, kemudian cek kembali apakah selang terpasang dengan benar.Hubungkan pengikat beban melalui katrol pada kepala aktuator. 3. Hubungkan pengikat beban melalui katrol pada kepala aktuator, pastikan pemasangannya benar dan berbeda untuk untuk gerak extend dan retract 4. Hidupkan pompa dengan menghubungkan menghubungkan sumber arus listrik li strik 3 phasa. 5. Posisikan pengaturan pressure relief valve pada open full (0 kg/cm2), ¼ closed, ½ closed, ¾ closed, closed (lihat table data pengamatan). Besar seting tekanan sistem (Psys) di pressure relief valve lihat pressure gauge. Pengaturan pressure relief valve harus dipandu asisten. 6. Gerakan tuas DCV 4/3 Way NC Lever Spring Return, kemudian lihat pergerakan aktuator pada gerakan maju (extend (extend ) dan mundur (retract (retract ) aktuator berdasarkan pengaturan pressure relief valve serta catat tekanan yang terjadi pada pressure gauge di aktuator (P act) dan di pompa (P pump(lihat table).


2

4. Mampu menghitung besar gaya dan kecepatan aktuator serta daya pompa dan motor listrik berdasarkan pengaturan (setting tekanan) pressure relief valve.

1.3. Prosedur Praktikum

1. Siapkan alat-alat yang dibutuhkan 2. Rangkai komponen hardware seperti selang sesuai dengan gambar 2, kemudian cek kembali apakah selang terpasang dengan benar.Hubungkan pengikat beban melalui katrol pada kepala aktuator. 3. Hubungkan pengikat beban melalui katrol pada kepala aktuator, pastikan pemasangannya benar dan berbeda untuk untuk gerak extend dan retract 4. Hidupkan pompa dengan menghubungkan menghubungkan sumber arus listrik li strik 3 phasa. 5. Posisikan pengaturan pressure relief valve pada open full (0 kg/cm2), ¼ closed, ½ closed, ¾ closed, closed (lihat table data pengamatan). Besar seting tekanan sistem (Psys) di pressure relief valve lihat pressure gauge. Pengaturan pressure relief valve harus dipandu asisten. 6. Gerakan tuas DCV 4/3 Way NC Lever Spring Return, kemudian lihat pergerakan aktuator pada gerakan maju (extend (extend ) dan mundur (retract (retract ) aktuator berdasarkan pengaturan pressure relief valve serta catat tekanan yang terjadi pada pressure gauge di aktuator (P act) dan di pompa (P pump(lihat table).


2

7. Ukur waktu rata-rata (t) gerakan maju (extend) dan mundur (retract) aktuator berdasarkan pengaturan pressure relief valve pada (lihat table). 8. Setelah selesai pengamatan, matikan pompa dan lepas semua rangkaian, bersihkan dan letakkan kembali ketempat semula.

1.4. Sistematika Penulisan

Pada penulisan laporan ini, penulisan yang kami paparkan dengan cara membagi 5 bagian dari hasil percobaan praktikum, yaitu: BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini berisikan tentang hal-hal yang bersifat umum dalam pendahuluan, maksud dan dan tujuan serta prosedur percobaan. BAB II TEORI DASAR

Pada bab ini berisikan teori yang berupa pengertian dan definisi yang diambil dari berbagai sumber yang berkaitan dengan penyusunan jurnal. BAB III PERHITUNGAN

Pada bab ini berisikan pembahasan dari hasil praktikum. BAB IV ANALISA

Pada bab ini berisikan analisa yang kami peroleh dari hasil percobaan praktikum. BAB V KESIMPULAN

Pada bab ini berisikan kesimpulan yang kami buat dari hasil percobaan praktikum.


3

BAB II TEORI DASAR 2.1. Hidrolik

Sistem Hidrolik adalah teknologi yang memanfaatkan zat cair, biasanya oli, untuk melakukan suatu gerakan segaris atau putaran. Sistem ini bekerja berdasarkan prinsip Archimedes yaitu jika suatu zat cair dikenakan tekanan, maka tekanan itu akan merambat ke segala arah dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya. kekuatannya.

2.2. Fluida

Fluida adalah suatu zat yang bisa mengalami perubahan-perubahan bentuknya secara terus-menerus bila terkena tekanan/gaya geser walaupun relatif kecil atatu bisa juga dikatakan suatu zat yang mengalir, kata fluida mencakup zat cair, gas, air, dan udara karena zat-zat ini dapat mengalir. Sebaliknya batu dan benda-benda keras (seluruh zat-zat padat tidak dapat dikategorikan sebagai fluida karena zat-zat tersebut tidak bisa mengalir secara continue). continue).

2.2.1. Jenis-Jenis Fluida

Fluida pada dasarnya terbagi atas dua kelompok besar berdasarkan sifatnya, yaitu fluida cairan dan fluida gas. Fluida diklasifikasikan berdasarkan hal berikut: a.

Berdasarkan kemampuan menahan tekanan:


4



Fluida incompressible ( tidak termampatkan ), yaitu fluida yang tidak dapat dikompressi atau volumenya tidak dapat ditekan menjadi lebih kecil sehingga r-nya (massa jenisnya) konstan.



Fluida compressible ( termampatkan ), yaitu fluida yang dapat dikompressi atau volumenya dapat ditekan menjadi lebih kecil sehingga r-nya (massa jenisnya) tidak konstan.

b.

Berdasarkan struktur molekulnya: 

Cairan: Fluida yang cenderung mempertahankan volumenya karena terdiri atas molekul-molekul tetap rapat dengan gaya kohesif yang relatif kuat dan fluida cairan praktis tak compressible.



Gas: Fluida yang volumenya tidak tertentu karena jarak antar molekul-molekul besar dan gaya kohesifnya kecil sehingga gas akan memuai bebas sampai tertahan oleh dinding yang mengukungnya. Pada fluida gas, gerakan momentum antara molekulnya sangat tinggi, sehingga sering terjadi tumbukan antar molekul.

c.

Berdasarkan tegangan geser yang dikenakan: 

Fluida Newton adalah fluida yang memiliki hubungan linear antara besarnya tegangan geser yang diberikan dengan laju perubahan bentuk yang diakibatkan.



Fluida non Newton adalah fluida yang memiliki hubungan tidak linear antara besarnya tegangan geser dengan laju perubahan bentuk sudut.


5

2.2.2. Aliran Fluida 

Aliran bersifat laminer, aliran fluida dengan kecepatan rendah. Partikel-partikel fluida mengalir secara seragam dan beraturan didalam pipa. Reynold menunjukkan bahwa untuk aliran laminer berlaku Bilangan Reynold, Re < 2300.



Aliran bersifat transisi, aliran fluida dengan kecepatan diantara kecepatan linear dan kecepatan turbulen. Aliran berbentuk laminar atau turbulen sangat tergantung oleh pipa dan perlengkapannya. Kondisi partikel fluida berada pada peralihan dari

kondisi

seragam

menuju

kondisi

acak.

Reynold

menunjukkan bahwa untuk aliran transisi berlaku hubungan Bilangan Reynold, Re = 2300. 

Aliran bersifat turbulen, aliran fluida dengan kecepatan tinggi. Partikel-partikel fluida mengalir secara tidak teratur atau acak didalam pipa. Reynold menunjukkan bahwa untuk aliran turbulen berlaku Bilangan Reynold, Re > 2300.

2.3. 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 disebut pneumatik. Dalam penerapannya, sistem pneumatik digunakan sebagai sistem otomatis. Pada umumnya pneumatik menggunakan aliran udara yang terjadi karena perbedaan tekanan udara pada suatu tempat ketempat lainnya. Untuk


6

keperluan industri, aliran udara diperoleh dengan memampatkan udara atmosfer samapai tekanan tertentu dengan kompresor pada suatu tabung dan menyalurkannya kembali keudara bebas.

2.3.1. Macam-macam Pneumatik

Silinder pneumatik dengan batang piston dibagi menjadi dua jenis sesuai dengan fungsi nya, yaitu: I. Silinder Pneumatik Single Acting Silinder ini hanya memiliki satu koneksi kompresi udara. Udara yang bertekanan masuk menggerakkan piston dalam satu arah, dan kekuatan silinder terbentuk pada arah tersebut. Untuk mengembalikan keposisinya kembali cukup membuang tekanan udara tersebut dari silinder.

Gambar 2.1. Single Acting Cylinder Sumber: http://nptel.ac.in/courses/112103174/module6/lec4/1.html

Per mekanik didalam silinder memberikan dorongan untuk kembali ke posisi awal. Bagian ini memiliki lubang ventilasi / exhaust sehingga tidak ada tekanan berlebihan atau


7

tekanan rendah yang dihasilkan oleh gerakan piston di dalam ruang silinder. II. Silinder Pneumatik Double Acting Silinder pneumatik double acting membutuhkan tekanan udara untuk setiap gerakannya yaitu gerakan mundur dan maju. Jenis ini memiliki kekuatan pada kedua gerakannya. Cara termudah untuk menggerakkannya adalah dengan memakai katup 5/2-way.

Gambar 2.2. Double Acting Cylinder Sumber: http://nptel.ac.in/courses/112103174/module6/lec4/1.html

2.4. Keuntungan dan Kerugian Hidrolik

Beberapa keuntungan menggunakan tenaga hidrolik adalah: 

Memindahkan tenaga yang besar dengan menggunakan komponen yang relatif kecil



Pengontrolan dan pengaturan lebih mudah



Mudah dipindahkan dalam arah kebalikan (Reversible)



Melumasi dan merawat sendiri (self lubricating) sehingga usia pakai lebih panjang


8



Rancangan yang sederhana (lingkages yang rumit digantikan oleh sedikit komponen-komponen pre-engineered)



Fleksibilitas

(komponen-komponen

hidrolik

bisa

dipasang

pada

kendaraan hanya dengan mengalami sedikit sekali masalah) 

Kehalusan (sistem hidrolik beroperasi dengan halus dan tidak bising dan menimbulkan sedikit sekali getaran)



Kontrol (operator melakukan kontrol relatif sedikit atas berbagai macamkecepatan dan gaya)



Sedikit gaya yang hilang (gaya hidrolik bisa digandakan besar sekali dan disalurkan sepanjang badan kendaraan dengan sedikit gaya yang hilang)



Perlindungan atas beban berlebih (sistem hidrolik dilindungi terhadap kerusakan yang disebabkan oleh kelebihan beban (overload damage) dengan katup-katup yang bekerja secara otomatis)

Beberapa kelemahan yang ada pada sistem hidrolik, adalah: 

Rawan terhadap kecelakaan akibat tekanan tinggi dari fluida (high pressure liquid)



Kebocoran kecil bisa berakibat fatal baik pada pemindahan tenaga maupun penyebab kecelakaan



Sistem hidrolik memerlukan bagian dengan tingkat presisi tinggi.



Membutuhkan perawatan yang intensif sehubungan dengan iklim atau cuaca supaya tidak mudah terkena karat, kotoran dan pencemaran oli.


9

2.5. F lexible Hoses

Saluran-saluran (lines) berfungsi untuk menyalurkan oli ke berbagai komponen. Lines bisa disamakan dengan kabel pada rangkain listrik. Lines terdiri dari dua jenis yaitu tube yang terbuat dari besi dan hose yang terbuat dari karet yang diperkuat. Tube digunakan pada tempat-tempat statis atau t idak bergerak. Tubes pada dasarnya lebih kuat dari hode karena terbuat dari besi. Namun tubes tidak fleksibel. Hose digunakan pada bagian-bagian yang bergerak. Hose lebih fleksible dan mudah perawatannya karena inilah hose lebih banyak digunakan. Hose digunakan dari aplikasi tekanan rendah, menengah dan tinggi. Gambar diatas adalah konstruksi hose untuk aplikasi tekanan tinggi yang biasa dijumpai pada alat berat. Kontruksi ini terdiri dari bagian dalam (inner tube) terbuat dari karet elastic dan cover atau pembungkus yang terbuat dari rajutan benang keras. Diantara inner tube dan cover terdapat lapisan-lapisan penguat (reinforced) yang terdiri dari beberapa lapis kain kawat dan cushion yaitu lapisan plastic untuk peredaman. Jumlah lapisan reinforced ini bergantung pada besar tekanan yang akan digunakan. Semakin tinggi tekanan maka semakin tebal lapisan ini.

2.5.1. Susunan F lexible Hoses

Seperti yang tampak pada gambar hose terdiri dari empat komponen utama antara lain inner tube, wire cushion, reinforcement layer serta cover. Sedangkan fungsi dari inner tube atau layer adalah untuk membawa juga tempat mengalirnya fluida yang berhubungan


10

langsung dengan inner tube dan bahan tube tersebut memiliki kecocokan dengan fluidanya. Lapisan penguat atau disebut dengan lapisan kdeua atau (reinforcement layer) berfungsi untuk memberikan kekuatan pada hose dengan lapisan yang terbuat dari kaps juga material sintetis ataupun kawat. Bahan yang terbuat dari kawat dianyam atau dibelit secara spiral dan bahan yang terbuat dari kapas dengan di anyam. Dengan demikian dari beberapa hose yang memliki banyak lapisan yang diperkuat dengan menggunakan bahan berbeda yang terdiri dari kapas serta kawat.

Gambar 2.3. Susunan Flexible Hose Sumber: http://belajartanggaponline.blogspot.co.id/2015/09/caramemasang-atau-pemasangan-hose.html

Lapisan cushion yang merupakan lapisan yang terdapat pada hose ini berfungsi untuk mengurangi kemungkinan kawat menjadi kaku serta menyebabkan kerusakan lubang pin pada inner serta tube dan lapisan cushion ini berfungsi untuk mengurangi adanya gesekan. Lapisan penutup ini berfungsi untuk bahan penguat dari bagian luar dan penutup terbuat dari kawat baja, plastik atau kain seperti yang terdapat pada hose Caterpillar. Cover atau penutup pada hose ini berupa anyaman dan cover terbuat dari karet dan berupa penampakan halus dan bisa juga terbungkus. Laboratorium Hidrolik & Pneumatik

11

2.6. Komponen HPC-01 Beserta Fungsi dan Gambar

A. Reservoir Reservoir berfungsi untuk menyimpan oli yang diperlukan untuk operasi hidraulik. Reservoir akan memberikan oli bila dihisap oleh pompa hidraulik dan akan menerima kembali oli yang telah bersirkulasi di dalam sistem hidraulik.

Gambar 2.4. Reservoir Sumber: https://www.slideshare.net

Kapasitas reservoir tergantung pada jenis dan kapasitas kendaraannya. Pada kendaraan kecil tentunya mempunyai reservoir yang lebih kecil jika dibandingkan dengan reservoir yang dipakai pada kendaraan yang besar. Sehingga pada kendaraan yang kecil, reservoirnya dapat dipasang dalam satu unit (dikombinasikan) dengan pompa hidraulik. Sedangkan pada kendaraan yang besar, reservoir-nya dipasang terpisah dari pompa hidraulik.


12

B. Pompa Pompa merupakan komponen dari sistem hidrolik yang membuat oli mengalir atau pompa hidrolik sebagai sumber tenaga yang mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga hidrolik.

Gambar 2.5. Pompa Sentrifugal Sumber: http://tekimku.blogspot.co.id/2011/08/pompasentrifugal.html

C. Check valve Katup ini berfungsi untuk mengatur aliran fluida hanya satu arah saja yaitu bila fluida telah melewati katup tersebut maka fluida tidak dapat berbalik arah.

Gambar 2.6. Check Valve Sumber: http://www.nilcor.com/check-valves.php


13

D. Pressure relief valve Katup ini berfungsi untuk membatasi tekanan kerja maksimum pada sistem (pengaman). Apabila terjadi tekanan lebih maka katup outlet akan terbuka dan tekanan fluida lebih dibuang ke tangki. Jadi tekanan fluida yang mengalir ke sistem tetap aman. Katup ini juga dapat berfungsi sebagai sequence valve yaitu apabila dia dihubungkan dengan aktuator lain. Bila saluran pada aktuator pertama telah mencapai tekanan penuh maka katup akan membuka saluran ke aktuator kedua.

Gambar 2.7. Pressure Relief Valve Sumber: http://www.wermac.org/valves/valves_pressure_relief.html

E. DCV Katup ini berfungsi untuk mengatur atau mengendalikan arah cairan hidrolik yang akan bekerja menggerakkan aktuator. Dengan kata lain, katup ini berfungsi untuk mengendalikan arah gerakan aktuator


14

Gambar 2.8. DCV Sumber: http://www.northerntool.com/shop/tools/product_200416981_200416981

F. Aktuator Aktuator adalah sebuah aktuator mekanik yang menghasilkan gaya searah melalui gerakan stroke yang searah. Alat ini menjadi salah satu bagian dari sistem hidrolik selain pompa dan motor hidrolik. Jika motor hidrolik mengubah tekanan fluida hidrolik menjadi gerakan putar, maka Aktuator menghasilkan gerakan stroke yang searah. Aktuator mendapatkan gaya dari fluida hidrolik bertekanan. Di dalam Aktuator terdapat piston yang terhubung dengan rod yang dapat bergerak maju dan mundur bergantung pada sisi mana yang diisi oleh fluida hidrolik bertekanan. Besar tekanan yang digunakan berbeda pada kedua sisi silinder, bergantung pada beban, luas penampang silinder dan sisi rod-nya.


15

Gambar 2.9. Aktuator Sumber: http://www.lineartechnik-stuttgart.de/index.php/aktuator.html

G. Pressure gauge Pressure gauge adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan fluida (gas atau liquid) dalam tabung tertutup. Satuan dari alat ukur tekanan ini berupa psi ( pound per square inch), psf ( pound per square foot ), mmHg (millimeter of mercury), inHg (inch of mercury), bar, atm (atmosphere),

 ( pascal ). 2

Gambar 2.10. Pressure Gauge Sumber: http://dallavalve.blogspot.co.id/2014/07/pengertian-pressuregauge.html


16

H. Tee connection Tee connection bertugas untuk membagi aliran, adalah koneksi fitting yang memiliki cabang.

Gambar 2.11. Tee Connection Sumber: http://projectmedias.blogspot.co.id/2013/11/mengenal-macammacam-accessories-pipa.html

2.7. DCV

Directional Control Valve (DCV) adalah katup yang berfungsi untuk mengatur atau mengendalikan arah cairan hidrolik yang akan bekerja menggerakkan aktuator. Dengan kata lain, katup ini berfungsi untuk mengendalikan arah gerakan aktuator. Directional control valve dapat dikombinasikan dengan manual, hidrolik, pneumatik dan kontrol elektronik. Faktor ini umumnya ditentukan selama melakukan desain sistem untuk pertama kali. Directional control valve mengarahkan aliran oli menuju sistem hidrolik. Dengan kata lain merupakan komponen dimana operator mengontrol mesin. Directional control valve mengarahkan suplai oli menuju aktuator pada sistem hidrolik. Valve body dilubangi, dihaluskan dan kadang lubangnya di keraskan dengan perlakuan panas.


17

2.7.1. DCV Manual

DCV manual adalah jenis DCV yang pergerakan katupnya digerakkan secara manual dengan menggunakan tangan. 2.7.2. Macam-Macam DCV

Directional control valve terbagi menjadi 3 (tiga) jenis, yaitu series valve circuit , tandem valve circuit dan parallel valve circuit 

Series valve circuit Series valve circuit pada umumnya dipakai untuk bulldozer

dan

power

shovel.

Sirkuitnya

bisa

digambar seperti di bawah.

Gambar 2.12 Series Valve Circuit Sumber: http://www.otopos.net/2015/04/jenis-jenisdirectional-control-valve.html



Parallel valve circuit Parallel valve circuit pada umumnya dipakai untuk motor grader, forklift truck, shovel dan backhoe loader. Berikut di bawah ini adalah contoh sirkuitnya.


18

Gambar 2.13. Parallel Valve Circuit Sumber: http://www.otopos.net/2015/04/jenis-jenisdirectional-control-valve.html



Tandem valve circuit Tandem valve circuit pada umumnya dipakai untuk dozer shovel, pay loader dan fork lift truck. Perhatikan saja sirkuitnya di bawah ini.

Gambar 2.14. Tandem Valve Circuit Sumber: http://www.otopos.net/2015/04/jenis-jenisdirectional-control-valve.html


19

2.8. Skema Sistem Hidrolik

Gambar 2.15. Skema Sistem Hidrolik Sumber: modul HPC

2.9. Aktuator

Aktuator adalah sebuah aktuator mekanik yang menghasilkan gaya searah melalui gerakan stroke yang searah. Alat ini menjadi salah satu bagian dari sistem hidrolik selain pompa dan motor hidrolik. Jika motor hidrolik mengubah tekanan fluida hidrolik menjadi gerakan putar, maka Aktuator menghasilkan gerakan stroke yang searah. Aktuator mendapatkan gaya dari fluida hidrolik bertekanan. Di dalam Aktuator terdapat piston yang terhubung dengan rod yang dapat bergerak maju dan mundur bergantung pada sisi mana yang diisi oleh fluida hidrolik


20

bertekanan. Besar tekanan yang digunakan berbeda pada kedua sisi silinder, bergantung pada beban, luas penampang silinder dan sisi rod-nya.

2.9.1. Double Acting

Double Acting Actuator adalah suatu aktuator di mana fluida kerja bekerja secara bergantian pada kedua sisi piston. Dalam rangka untuk menghubungkan piston yang ada didalam Actuator Double Acting ke sebuah mekanisme eksternal seperti poros engkol, lubang harus disediakan di salah satu ujung silinder untuk batang piston dan ini dilengkapi dengan kelenjar atau 'kotak isian' untuk mencegah pelarian dari fluida kerja. Umumnya ditemukan pada mesin uap, tetapi tidak biasa digunakan dalam jenis mesin lainnya. Berbagai

alat

hidrolik

dan

pneumatik

banyak

menggunakannya karena diperlukan untuk menghasilkan kekuatan di kedua arah. Sebuah Double Acting Actuator memiliki port di setiap akhir, disertakan dengan cairan hidrolik untuk kedua pencabutan dan perpanjangan piston.



21

2.9.2. Single Acting

Single Acting Actuator adalah suatu aktuator di mana fluida kerja hanya bekerja di salah satu sisi piston saja. Single Acting Actuator bergantung pada beban, pegas, silinder lainnya, atau momentum roda gila, untuk mendorong piston kembali ke arah lain. Single Acting Actuator ditemukan di sebagian besar jenis reciprocating engine. Mereka hampir universal dalam mesin pembakaran internal (misalnya mesin bensin dan mesin diesel) dan juga digunakan di banyak mesin pembakaran luar seperti mesin Stirling dan beberapa mesin uap. aktuator ini juga ditemukan di pompa hidrolik.


2.10. Sistem Hidrolik Elektromekanik

Sistem hidrolik ini bekerja secara otomatis dn kontinyu di bawah control otomatis yang telah dirancang oleh operator. Kontrol yang digunakan adalah sistem kontrol tipe ON-OFF atau juga disebut kontrol digital, dimana saat penggunaan control ini bekerja secara otomatis hingga operator hinga operator menonaktifkan sistem tersebut. Saat operator mulai mengoperasikan sistem ini, listrik mengalir pada solenoid valve, dimana katup yang


22

dikendalikan dengan arus listrik baik AC maupun DC melalui kumparan / seleonida. Solenoid valve ini merupakan elemen kontrol yang paling sering digunakan dalam sistem fluida. Seperti pada sistem pneumatik, sistem hidrolik ataupun pada sistem kontrol mesin yang membutuhkan elemen kontrol otomatis. Contohnya pada sistem pneumatik, solenoid valve bertugas untuk mengontrol saluran udara yang bertekanan menuju aktuator pneumatik.

2.11. Sistem Hidrolik Elektromagnetik

Relay

Contactor

adalah

suatu

peranti

yang

menggunakan

elektromagnet untuk mengoperasikan seperangkat kontak sakelar. Susunan paling sederhana terdiri dari kumparan kawat penghantar yang dililit pada inti besi. Bila kumparan ini dienergikan, medan magnet yang terbentuk menarik armatur berporos yang digunakan sebagai pengungkit mekanisme sakelar. Relay Contactor digunakan sebagai alat penghubung pada rangkaian dan pada beberapa aplikasi pada industri dan kontrol proses memerlukan relay sebagai elemen kontrol penting.

2.12. Oli Hidrolik

Air merupakan fluid kerja tertua dari hidrolik, penggunaannya saat ini terbatas tetapi masih digunakan seperti pada alat pengangkat dan alat-alat press. Untuk aplikasi

pada alat-alat

modern mempunyai beberapa

keterbatasan seperti pada batasan kerja temperatunya ada pada kisaran 32 s/d 212oF, dibawah temperature itu air akan membeku dan diatasnya akan menguap, tambah lagi air mempunyai nilai lubricator rendah sehingga


23

peralatan yang menggunakan air sebagai fluida kerja memerlukan lubrikasi khusus. Hal ini mendorong ditemukannya Glycerin, Air – Glycerin (campuran) walaupun masih berbahan dasar air akan tetapi lebih unggul diterapkan didunia industri, sehingga banyak ditemukan penggunaannya di abat permulaan 19 dan pada perang dunia ke satu. Beberapa keunggulan Air – Glyserin (Glycerin 75 % berat) adalah mempunyai Spgr 1.196, viscositas 30 centistokes pada 68oF dan titik beku – 20oF Campuran Air Glycerin (Glycerin 67 % berat) mempunya Spgr 1.175 membeku pada temperature – 40 o F dan mempunyai viscositas 15 centistokes pada 68 oF. Ada beberapa cara pengklasifikasian oli, tetapi yang paling sering dijumpai oli diklasifikasikan berdasarkan bahan dasar pembentukannya (base oil ). Yang perlu diperhatikan selain dari sifat fisik oli, juga kadar campuran dari suatu oli tertentu. Untuk phosphate Ester misalnya tidak bisa menggantikan oli dari bahan dasar yang lain meskipun mempunya sifat pisik yang sama, bila hal itu dilakukan akan mengakibatkan kerusakan pada seal dari sistem hidrolik yang olinya diganti, sehingga internal leak (kebocoran dalam) akan terjdi.


24

2.12.1. Klasifikasi Oli Hidrolik

Gambar 2.18. Klasifikasi Oli Hidrolik Sumber: http://distributor-total.blogspot.co.id/2015/08/varian-dari-semua-kategori-olihydraulic.html


25



Mineral Oil-Based Hydraulic Oil Mineral oil-based hydraulic oil adalah pelumas yang menggunakan bahan dasar mineral, sifatnya umum, dan cocok digunakan pada hampir semua aplikasi. Di pasaran, terdapat beberapa klasifikasi oli hidrolik berbasis mineral yang berhasil dikembangkan, namun yang umum dijadikan acuan hanya dua klasifikasi yaitu HM class (contohnya PanaOIL Lorent Z) dan HV class (contohnya PanaOIL Lorent HVI).



Fire Resistant Hydraulic Oil Oli hidrolik ini memiliki ketahanan atau resistensi yang tinggi terhadap api, dengan kata lain, pelumas ini cocok untuk aplikasi pada kondisi temperatur panas yang cukup ekstrim. Jangkauan temperatur operasionalnya berkisar antara -20 °C sampai dengan 120 °C. Di pasaran, pelumas jenis ini dikembangkan menjadi beberapa klasifikasi, namun hanya dua kelas yang menjadi acuan umum yakni HFC class dan HFDU class.



Biodegradable Hydraulic Oil Biodegradable hydraulic oil adalah pelumas hidrolik yang ramah lingkungan. Pelumas jenis ini sangat cocok digunakan pada aplikasi yang operasionalnya bersinggungan langsung dengan alam dan lingkungan seperti pada sektor pertanian, perkebunan, peternakan, kapal, tambang, dll.



Food Grade Hydraulic Oil Pelumas ini secara khusus diformulasikan bagi sektor industri yang aplikasi hidroliknya bersentuhan langsung dengan makanan, minuman, kosmetik, atau farmasi.


26

2.13. Keuntungan dan Kerugian

Berikut ini akan dijabarkan mengenai keuntungan dan kerugian dari sistem hidrolik dan sistem pneumatik. 2.13.1. Hidrolik

Beberapa keuntungan menggunakan tenaga hidrolik adalah: 

Memindahkan tenaga yang besar dengan menggunakan komponen yang relatif kecil



Pengontrolan dan pengaturan lebih mudah



Mudah dipindahkan dalam arah kebalikan (Reversible)



Melumasi dan merawat sendiri (self lubricating) sehingga usia pakai lebih panjang



Rancangan yang sederhana (lingkages yang rumit digantikan oleh sedikit komponen-komponen pre-engineered)



Fleksibilitas (komponen-komponen hidrolik bisa dipasang pada kendaraan hanya dengan mengalami sedikit sekali masalah)



Kehalusan (sistem hidrolik beroperasi dengan halus dan tidak bising dan menimbulkan sedikit sekali getaran)



Kontrol (operator melakukan kontrol relatif sedikit atas berbagai macamkecepatan dan gaya)



Sedikit gaya yang hilang (gaya hidrolik bisa digandakan besar sekali dan disalurkan sepanjang badan kendaraan dengan sedikit gaya yang hilang)


27



Perlindungan atas beban berlebih (sistem hidrolik dilindungi terhadap kerusakan yang disebabkan oleh kelebihan beban (overload damage) dengan katup-katup yang bekerja secara otomatis)

Beberapa kelemahan yang ada pada sistem hidrolik, adalah: 

Rawan terhadap kecelakaan akibat tekanan tinggi dari fluida (high pressure liquid)



Kebocoran kecil bisa berakibat fatal baik pada pemindahan tenaga maupun penyebab kecelakaan



Sistem hidrolik memerlukan bagian dengan tingkat presisi tinggi.



Membutuhkan perawatan yang intensif sehubungan dengan iklim atau cuaca supaya tidak mudah terkena karat, kotoran dan pencemaran oli.

2.13.2. Pneumatik

Penggunaan udara kempa dalam sistim pneumatik memiliki beberapa keuntungan antara lain dapat disebutkan berikut ini: 

Ketersediaan yang tak terbatas, udara tersedia di ala m 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.


28



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.


29



Mudah dimanfaatkan, udara mudah dimanfaatkan baik secara langsung missal untuk membersihkan permukaan logam dan mesin-mesin, maupun tidak langsung, yaitu melalui peralatan pneumatik untuk menghasilkan gerakan tertentu.

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


30

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

2.14. Rumus-Rumus yang Digunakan pada Modul HPC-01

A. Menentukan Gaya Rod aktuator yang Tersedia / Dihasilkan (F), Newton: Extend: 

=  ×  &  =

 2 4 2

Retract: 

=  ×

( − ) (   ) & (   ) =  4 

B. Menentukan Kecepatan Piston / Rod Aktuator (V), Extend: 

= 

Retract: 

= 

C. Menentukan Debit (Q), Extend: 

 : 

3 : 

=  × 

Retract:  =

(   )

D. Menentukan Daya Pompa (N pompa) yang terpakai, Watt: Extend:  =  ×  Retract:  =  ×  E. Menentukan Daya Motor Listrik (N motor ) yang terpakai, Watt: Extend:  =

 80%


31

Retract: 

=

 80%

2.15. Pompa Hidrolik

Pompa hidrolik adalah suatu alat yang menggunakan energi kinetik dari cairan yang dipompakan pada suatu kolom dan energi tersebut diberikan pukulan yang tiba-tiba menjadi energi yang berbentuk lain (energi tekan). Pompa ini berfungsi untuk mentransfer energi mekanik menjadi energi hidrolik. Pompa hidrolik bekerja dengan cara menghisap oli dari tangki hidrolik dan mendorongnya kedalam sistem hidrolik dalam bentuk aliran (flow). Aliran ini yang dimanfaatkan dengan cara merubahnya menjadi tekanan. Tekanan dihasilkan dengan cara menghambat aliran oli dalam sist em hidrolik. 2.15.1. Macam-Macam Pompa Hidrolik

A. Pompa roda gigi (Gear pump) Dari perputaran sepasang roda gigi terjadilah daya hisap kemudian cairan (oli) ditangkap di antara celah gigi dan rumah pompa dan diteruskan ke saluran tekan (outlet). Dapat kita lihat bahwa tekanan yang cukup besar terjadi pada sisi saluran tekan yang juga akan berakibat menekan pada poros roda gigi dan bearingnya. Hal ini akan menjadikan gesekan mekanik pada bearing pun semakin besar. Juga akan terjadi tekanan lebih seal (perapat) pada poros. Untuk mengatasi hal ini maka dibuatlah drain duct (saluran pencerat) untuk mengurangi tekanan lebih.


32

Gambar 2.19. Pompa Roda Gigi Sumber: https://www.slideshare.net

B. Pompa kipas (Vane pump) Pompa ini menggunakan rumah pompa yang bagian dalamnya berbentuk elips dan terdapat dua buah lubang pemasukan (inlet) serta dua buah lubang pengeluaran outlet yang posisinya saling berlawanan arah. Dibuat demikian agar tekanan radial dari cairan hidrolik saling meniadakan sehingga terjadilah keseimbangan (balanced) Vane (kipas) dipasang pada poros beralur ( slots) dan karena adanya gaya sentrifugal selama rotor berputar maka vane selalu merapat

pada

rumah

pompa

sehingga

terjadilah

proses

pemompaan.


33

Gambar 2.20. Pompa Kipas Sumber: https://www.slideshare.net

C. Pompa torak (Piston pump) Pompa piston ini gerakan pemompaannya radial yaitu te gak lurus poros. Piston digerakkan oleh sebuah poros engkol sehingga besar langkah piston adalah sebesar jari-jari poros engkol. Penghisapan terjadi pada waktu piston terbuka sehingga oli hidrolik dari crankshaft masuk ke dalam silinder. Pada langkah pemompaan cairan ditekan dari setiap silinder melalui check valve ke saluran tekan. Pompa ini dapat mencapai tekanan hingga 63 MPa.

Gambar 2.21. Pompa Torak Sumber: https://www.slideshare.net


34

2.16. Trouble yang Sering Terjadi pada Sistem Hidrolik

1) Pompa Berisik (Noisy). Penyebabnya adalah: 

Udara bocor masuk kedalam sistem.



Timbul gelembung udara dalam saluran masuk.



Terjadi cavitation (rongga dalam pipa/saluran hidrolik).



Ada bagian yang rusak atau hilang.



Sudu atau kipas dari pompa ada yang macet atau pada katup atau pada piston.



Filter dan strainer sangat kotor atau terlalu kecil.



Pompa berputar terlalu cepat.



Pompa lepas dari motornya.

2) Pompa tidak memompa. Penyebabnya adalah: 

Putaran poros pompa terbalik.



Saluran hisap tersumbat.



Permukaan oli menurun (terlalu rendah).



Udara masuk ke dalam saluran hisap.



Putaran poros pompa terlalu rendah.



Oli terlalu kental.



Kerusakan mekanik seperti lepas kopling, poros patah dan sebagainya.


35

3) Bocor di sekeliling pompa. Penyebabnya adalah Perfak (packing) aus.

4) Overheating. Penyebabnya adalah: 

Viskositas oli terlalu tinggi.



Kebocoran dalam terlalu besar.



Terlalu sering membuang oli pada relief valve.



Penyetelan/perakitan bagian-bagian pompa yang tidak sempurna (kurang kencang, kurang lurus, kurang sejajar). Pendingin oli tersumbat



5) Mesin bekerja tak teratur ( E rratic action). Penyebabnya adalah: Katup-katup, piston dan sebagainya kemungkinan bengkok atau



seret. Mesin sangat lamban pada waktu start pertama.



6) Tekanan dalam sistem rendah. Penyebabnya adalah: 

Relief valve disetel terlalu rendah.



Relief valve terbuka (terganjal).



Kebocoran pada sistem.



Rusak, aus atau macet pada komponen pompa.


36



Salah penyetelan katup sehingga terjadi hubung singkat oli ( oil shorted circuited) yang langsung kembali ke tangki .

2.17. Jenis-Jenis Fluida

Fluida pada dasarnya terbagi atas dua kelompok besar berdasarkan sifatnya, yaitu fluida cairan dan fluida gas. Fluida diklasifikasikan berdasarkan hal berikut: a.

Berdasarkan kemampuan menahan tekanan: 

Fluida incompressible (tidak termampatkan), yaitu fluida yang tidak dapat dikompressi atau volumenya tidak dapat ditekan menjadi lebih kecil sehingga r-nya (massa jenisnya) konstan.



Fluida compressible (termampatkan), yaitu fluida yang dapat dikompressi atau volumenya dapat ditekan menjadi lebih kecil sehingga r-nya (massa jenisnya) tidak konstan.

b.

Berdasarkan struktur molekulnya: 

Cairan: Fluida yang cenderung mempertahankan volumenya karena terdiri atas molekul-molekul tetap rapat dengan gaya kohesif yang relatif kuat dan fluida cairan praktis tak compressible.



Gas: Fluida yang volumenya tidak tertentu karena jarak antar molekul-molekul besar dan gaya kohesifnya kecil sehingga gas akan memuai bebas sampai tertahan oleh dinding yang mengukungnya. Pada fluida gas, gerakan momentum antara


37

molekulnya sangat tinggi, sehingga sering terjadi tumbukan antar molekul. c.

Berdasarkan tegangan geser yang dikenakan: 

Fluida Newton adalah fluida yang memiliki hubungan linear antara besarnya tegangan geser yang diberikan dengan laju perubahan bentuk yang diakibatkan.



Fluida non Newton adalah fluida yang memiliki hubungan tidak linear antara besarnya tegangan geser dengan laju perubahan bentuk sudut.

d.

Berdasarkan sifat alirannya: 

Aliran bersifat laminer, aliran fluida dengan kecepatan rendah. Partikel-partikel fluida mengalir secara seragam dan beraturan didalam pipa. Reynold menunjukkan bahwa untuk aliran laminer berlaku Bilangan Reynold, Re < 2300.



Aliran bersifat transisi, aliran fluida dengan kecepatan diantara kecepatan linear dan kecepatan turbulen. Aliran berbentuk laminar atau turbulen sangat tergantung oleh pipa dan perlengkapannya. Kondisi partikel fluida berada pada peralihan dari

kondisi

seragam

menuju

kondisi

acak.

Reynold

menunjukkan bahwa untuk aliran transisi berlaku hubungan Bilangan Reynold, Re = 2300. 

Aliran bersifat turbulen, aliran fluida dengan kecepatan tinggi. Partikel-partikel fluida mengalir secara tidak teratur atau acak


38

didalam pipa. Reynold menunjukkan bahwa untuk aliran turbulen berlaku Bilangan Reynold, Re > 2300.

2.18. Kativasi

Kavitasi adalah fenomena perubahan fase uap dari zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang hingga di bawah tekanan uap jenuhnya. Pada pompa bagian yang sering mengalami kavitasi adalah sisi hisap pompa. Misalnya, air pada tekanan 1 atm akan mendidih dan menjadi uap pada suhu 100 derajat celcius. Tetapi jika tekanan direndahkan maka air akan bisa mendidih pada temperatur yang lebih rendah bahkan jika tekanannya cukup rendah maka air bisa mendidih pada suhu kamar. Apabila zat cair mendidih, maka akan timbul gelembung-gelembung uap zat cair. Hal ini dapat terjadi pada zat cair yang sedang mengalir di dalam pompa maupun didalam pipa. Tempat-tempat yang bertekanan rendah dan/atau yang berkecepatan tinggi di dalam aliran, maka akan sangat rawan mengalami kavitasi.

2.19. Foaming

Secara definisi foaming adalah melarutnya fasa gas ke dalam fasa padat atau cairan. Secara teknis diindustri migas foaming merujuk pada timbulnya buih pada fasa cairan, bisa di crude oil, di produced water, di glycol maupun di senyawa amin.


39

Foaming terjadi bila ada agitasi yang menyebabkan fasa gas tadi masuk ke fasa liquid (kita bicara di industri migas), dan foaming akan semakin banyak terbentuk bila ada zat yang disebut foamer, umumnya berupa surfactant. Ciri2 terbentuknya foaming, kalau di glycol unit dan di amine unit, biasanya terjadi penambahan make up chemicalnya, lalu produk yg dihasilkan offspec, misalnya gas menjadi kurang kering (untuk glycol unit) atau gas masih bersifat asam (untuk amine unit). Kadang terjadi juga masalah di pompa karena foaming yg terbentuk bisa merusak pompa.

2.20. Silinder Kerja Ganda

Double Acting Actuator adalah suatu aktuator di mana fluida kerja bekerja secara bergantian pada kedua sisi piston. Dalam rangka untuk menghubungkan piston yang ada didalam aktuator Double Acting ke sebuah mekanisme eksternal seperti poros engkol, lubang harus disediakan di salah satu ujung silinder untuk batang piston dan ini dilengkapi dengan kelenjar atau 'kotak isian' untuk mencegah pelarian dari fluida kerja. Umumnya ditemukan pada mesin uap, tetapi tidak biasa digunakan dalam jenis mesin lainnya. Berbagai alat hidrolik dan pneumatik banyak menggunakannya karena diperlukan untuk menghasilkan kekuatan di kedua arah. Sebuah


40

Double Acting Actuator memiliki port di setiap akhir, disertakan dengan cairan hidrolik untuk kedua pencabutan dan perpanjangan pist on.


2.21. Silinder Kerja Tunggal

Single Acting Actuator adalah suatu aktuator di mana fluida kerja hanya bekerja di salah satu sisi piston saja. Single Acting Actuator bergantung pada beban, pegas, silinder lainnya, atau momentum roda gila, untuk mendorong piston kembali ke arah lain. Single Acting Actuator ditemukan di sebagian besar jenis reciprocating engine. Mereka hampir universal dalam mesin pembakaran internal (misalnya mesin bensin dan mesin diesel) dan juga digunakan di banyak mesin pembakaran luar seperti mesin Stirling dan beberapa mesin uap. aktuator ini juga ditemukan di pompa hidrolik.



41

2.22. Silinder Beringkat Ganda

Untuk memperoleh kapasitas dan tekanan yang lebih besar, maka dibuatlah kompresor torak dengan jumlah silinder lebih dari satu. Kedua silinder dihubungkan satu sama lain dengan hubungan seri atau hubungan parallel. Ukuran diameter silinder yang satu dengan yang lainnya berbeda. Sedangkan tenaga penggerak torak dari engkol me mpunyai panjang langkah yang sama. Sehigga tekanan yang dihasilkan berbeda.

Gambar 2.24. Kompresor Torak Sumber: http://hamparanmandiri.blogspot.co.id/2013/11/kompresorreciprocatingtorak.html


42

2.23. Komponen-Komponen Filter



Permukaan filter / Surface Filter

Gambar 2.25. Permukaan Filter Sumber: http://nptel.ac.in/courses/112103174/module6/lec4/1.html

Permukaan filter berfungsi sebagai penyaring contaminant . Element umumnya dibuat dari kertas berpori yang diperlakukan secara khusus dan dilipat untuk meningkatkan luas permukaan. Tipe ini merupakan tipe yang paling umum digunakan.

Partial flow atau sistem bypass menyaring sebagian oli yang mengalir melalui sistem. Sistem ini mengandalkan aliran oli yang mengalir berulang-ulang untuk membersihkan oli dengan baik. Sistem ini digunakan hanya pada aplikasi khusus saja dan keunggulannya adalah dapat membuang contaminant dengan ukuran yang sangat halus. Permukaannya terbuat dari kertas berporipori dan di lipat untuk meningkatkan luas permukaan


43

jurnal praktikum hpc modul 1

Recommend Documents