Sistem Pneumatik Tujuan
Praktikan dapat mengetahui bagaimana cara kerja sistem pneumatik
Praktikan dapat membuat sistem pneumatik sederhana
Dasar Teori
Sistem pneumatik adalah sebuah teknologi yang memanfaatkan udara terkompresi untuk menghasilkan efek gerakan mekanis. Karena menggunakan udara terkompresi, maka sistem pneumatik tidak dapat dipisahkan dengan kompresor, sebuah alat yang berfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan tertentu. Pneumatik adalah sebuah sistem penggerak yang menggunakan tekanan udara sebagai tenaga penggeraknya. Cara kerja Pneumatik sama saja dengan hidrolik yang membedakannya hanyalah tenaga penggeraknya. Jika pneumatik menggunakan udara sebagai tenaga penggeraknya, dan sedangkan hidrolik menggunakan cairan oli sebagai tenaga penggeraknya. Dalam pneumatik tekanan udara inilah yang berfungsi untuk menggerakkan sebuah cylinder kerja. Cylinder kerja inilah yang nantinya mengubah tenaga/tekanan udara tersebut menjadi tenaga mekanik (gerakan maju mundur pada cylinder). Sistem pneumatik banyak digunakan dalam dunia industri. Sistem pneumatik biasanya digunakan pada suatu alat atau mesin dalam industri. Kegunaan sistem pneumatik antara lain mencekam benda kerja, menggeser benda kerja, memposisikan benda kerja, penyortiran barang, mengarahkan aliran barang ke berbagai arah dan masih banyak aplikasi lainnya. Aplikasi sistem pneumatic antara lain digunakan pada rem, buka dan tutup pintu (seperti pintu busway), pelepas dan penarik roda-roda pendaratan pesawat, pengikat part pada jig machining dan lain lain. Dikarenakan kurangnya daya/kekuatan mekanik dari pneumatic, maka pneumatik ini hanya bisa diaplikasikan pada mesin – mesin yang tidak terlalu membutuhkan tenaga mekanik yang kuat (mesin-mesin bertenaga ringan) dalam pengoperasiannya. Sedangkan untuk mesin-mesin yang membutuhkan tenaga mekanik yang kuat harus menggunakan sistem hidrolik. Sistem pneumatik bertujuan untuk menggerakkan berbagai peralatan dengan menggunakan gas kompresibel sebagai media kerjanya. Udara menjadi satu media kerja sistem pneumatik yang paling banyak digunakan karena jumlahnya yang tidak terbatas dan harganya yang murah. Udara yang dikompresi oleh kompresor, didistribusikan menuju berbagai macam aktuator melewati sistem kontrol tertentu. Kadang ada juga udara terkompresi tersebut dicampur dengan atomized oil untuk kebutuhan pelumasan pada sistem aktuator. Namun yang lebih umum adalah udara terkompresi yang kering, atau telah mengalami proses pengeringan melalui air dryer. Sistem kerja pneumatik mirip dengan sistem hidrolik. Ada beberapa bagian komponen yang sedikit berbeda, namun seperti aktuator (motor dan silinder), filter, dan solenoid valve memiliki prinsip yang sama dengan sistem hidrolik. Perbedaan mendasar dari kedua sistem tersebut adalah fluida kerja yang digunakan, sistem hidrolik menggunakan fluida inkompresibel sedangkan pada sistem pneumatik menggunakan fluida kompresibel. Tekanan
kerjanya juga pada range yang berbeda, jika sistem hidrolik bekerja pada tekanan 6,9-34 MPa, maka sistem pneumatik bekerja pada tekanan rendah 550-690 KPa. Berikut perbandingan sistem pneumatik dengan sistem hidrolik: 1. Sistem Pneumatik
Sistem pneumatik memiliki desain sistem dan kontrol yang sederhana. Komponen umumnya sangat mudah penginstallannya dan sistem kontrolnya sederhana seperti halnya kontrol ON dan OFF.
Memiliki reliabilitas tinggi karena sistem hidrolik berumur panjang dan budget perawatan yang rendah. Selain itu karena sifat gas yang kompresibel, maka ia tidak mudah rusak akibat beban kejut. Gas akan menyerap gaya kejut tersebut, berbeda dengan fluida hidrolik yang secara langsung akan mentransfer gaya kejut tersebut. Gas terkompresi dapat disimpan untuk jangka waktu tertentu, sehingga dapat menggunakan mesin pneumatik untuk jangka waktu tertentu sekalipun supply listrik terputus.
Lebih aman karena tidak mudah terbakar seperti sistem hidrolik. 2. Sistem Hidrolik
Fluida liquid pada sistem hidrolik tidak menyerap gaya apapun yang dikenakan padanya. Sifatnya yang inkompresibel menyebabkan penggunaan pada beban kerja yang lebih besar dan bekerja pada gaya yang lebih besar pula. Fluida hidrolik yang inkompresibel juga meminimalisir gaya spring. Saat sistem hidrolik berhenti, tidak diperlukan proses pelepasan tekanan fluida karena saat sistem berhenti tekanan fluida pun juga sekaligus hilang, kecuali adanya penggunaan akumulator pada sistem.
Berikut ini kelebihan dan kekurangan pada sistem pneumatik dan hidrolik: Kelebihan pada sistem pneumatik: · Ramah lingkungan / bersih (jika terjadi kebocoran dalam sistem perpipaan). · Udara sebagai tenaga penggerak memiliki jumlah yang tak terbatas · Lebih cepat dan responsif jika dibandingkan dengan hidrolik · Harganya yang murah Kekurangan pada sistem pneumatik: · Daya mekanik yang dihasilkan kecil · Membutuhkan perawatan yang lebih tinggi, karena udara sebagai penggeraknya biasanya kotor dan mengandung air sehingga gesekan antara piston cylinder dan rumah cylinder besar dan mempercepat kerusakan pada air cylinder. Kelebihan pada sistem hidrolik: · Memiliki daya mekanik yang besar · Cylinder hidrolik lebih awet bila dibandingkan dengan cylinder pneumatik (air cylinder). · Oli sebagai tenaga penggeraknya tidak akan habis/berkurang bila tidak terjadi kebocoran. Sehingga hanya diperlukan investasi diawal.
Kekurangan pada sistem hidrolik: · Tidak ramah lingkungan (jika terjadi kebocoran dalam sistem perpipaan). · Harga oli yang cukup mahal. · Kurang responsif bila dibandingkan dengan pneumatik. Cara kerja sistem pneumatik
Udara disedot oleh kompresor dan disimpan pada reservoir air ( tabung udara) hingga mencapai tekanan kira-kira sekitar 6 – 9 bar. Kenapa harus 6 – 9 bar?? Karena bila tekanan hanya dibawah 6 bar akan menurunkan daya mekanik dari cylinder kerja pneumatik dan sedangkan bila bertekanan diatas 9 bar akan berbahaya pada sistem perpipaan atau kompresor. Baca berapa standar tekanan maksimal yang terdapat pada nameplate reservoir air dari kompresor. Selanjutnya udara bertekanan itu disalurkan ke sirkuit dari pneumatik dengan pertama kali harus melewati air dryer (pengering udara) untuk menghilangkan kandungan air pada udara. Dan dilanjutkan menuju ke katup udara (shut up valve), regulator, selenoid valve dan menuju ke cylinder kerja. gerakan air cylinder ini tergantung dari selenoid. Bila selenoid valve menyalurkan udara bertekanan menuju ke inlet dari air cylinder maka piston akan bergerak maju sedangkan bila selenoid valve menyalurkan udara bertekanan menuju ke outlet dari air cylinder maka piston akan bergerak mundur. Jadi dari selenoid valve inilah penggunaan aplikasi pneumatik bisa juga di kombinasikan dengan elektrik, seperti PLC ataupun rangkaian kontrol listrik lainnya. Sehingga mempermudah dalam pengaplikasiannya. Berikut adalah komponen-komponen sistem pneumatik secara umum : 1. Kompresor Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya. 2. Regulator & Gauge Kedua alat tersebut menjadi komponen wajib di setiap sistem pneumatik. Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke
sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik. 3. Check Valve Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator. 4. Tanki Akumulator Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor. 5. Saluran Pipa Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian. 6. Directional Valve Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada. 7. I/P Controller Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator. 8. Aktuator Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.
