PERBANDINGAN SISTEM PNEUMATIK DENGAN SISTEM HIDROLIK

PERBEDAAN SISTEM PNEUMATIK DENGAN SISTEM HIDROLIK

1          Pneumatik

1.1       Penjelasan Tentang Pneumatik

       Pneumatik berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara atau angin. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja  disebut pneumatik. Dalam penerapannya, sistem pneumatik digunakan sebagai sistem otomatis.

            Dalam suatu rangakaian pneumatik, udara diluar dihisap ke dalam kompressor dan mengalami kompresi, sehingga memiliki bentuk energi yang kemudian diubah menjadi gerak mekanik (gerak piston).

            Berkaitan dengan ilmu pneumatik yang terus berkembang maka pada kesempatan kali ini kita akan mencoba untuk mempraktikan bagaimana sebenarnya udara itu dimampatkan dan dengan alat bantu apa sehingga semua gagasan mengenai pemanfaatan udara ini bisa diwujudkan.

Kelebihan sistem Pneumatik	Kekurangan sistem Pneumatik
1.      Fluida kerja yang mudah didapat untuk ditransfer. 2.      Dapat disimpan dengan baik 3.      Penurunan tekanan relatif lebih kecil dibandingkan dengan hidrolik 4.      Viskositas fluida yang lebih kecil sehingga gesekan dapat diabaikan. 5.      Aman terhadap kebakaran	1.     Gangguan udara yang bising 2.     Gaya yang ditransfer terbatas 3.     Dapat terjadi pengembunan

1.2            Komponen Pendukung Sistem Pneumatik

1.              Kompresor

P . V = M . R1 . T

            Kompresor digunakan untuk menghisap udara atmosfer dan memampatkannya ke dalam tangki penampung atau receiver, kondisi udara pada atmosfer dipengaruhi oleh suhu dan tekanan, sehingga berlaku :

Dimana :          P          = Tekanan (Pa)

                                    V         = Volume yang dibutuhkan oleh gas (m²)

                                    M         = Massa molar

                                    R₁        = Konstanta gas spesifik = 287 j/kg.ºK

                                    T          = Temperatur absolut (ºK)

Simbol :

Gambar 2.1     Kompressor

2.         Kompresor Air Filter

          Kompressor air filter berfungsi sebagai penyaring udara yang digunakan pada sistem dengan memisahkan partikel – partikel air dan debu dari udara.

             Simbol  :

 Gambar 2.2     Kompressor Air Filter

3.         Katup 3/2 (3/2 Way Valve)

            Berfungsi sebagai saklar, yaitu untuk mengatur arah aliran dari fluida.

Simbol :

Gambar 2.3 Macam-macam Katub 3/2

4.         Katup 5/2 (5/2 Valve)

            Berfungsi sebagai saklar, yaitu untuk mengatur arah aliran dari fluida.

            Simbol  :

Gambar 2.4 Katup 5/2

5.         Katup Pengatur Aliran Searah (One Way Flow Control)

            Berfungsi sebagai pengatur debit aliran fluida, sehingga dapat mempengaruhi kecepatan silinder.

Simbol :

Gambar 2.5 Katup Pengatur Aliran Searah

6.         Katup gerbang Logika “AND”

            Berfungsi sebagai switch yang berkerja apabila terjadi tekanan pada kedua lubangnya.

Simbol :

 Gambar 2.6 Katup Gerbang Logika “AND”

7.         Katup Gerbang Logika “OR”

            Berfrungsi sebagai switch yang berkerja apabila terjadi tekanan salah satu lubangnya saja.

            Simbol :

 Gambar 2.7 Katup Gerbang Logika “OR”

8.         Time Delay Valve

            Berfungsi untuk menunda kerja dari silinder.

Simbol :

Gambar 2.8 Time Delay Valve

9.         Tabung Gerak Tunggal (Single Acting Cylinder)

            Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir. Pada SAC ini silinder bergerak maju dengan tekanan dan kembali secara otomatis karena pengaruh kerja pegas di dalamnya.

Simbol :

Gambar 2.9 Tabung Gerak Tunggal (SAC)

10.       Tabung Gerak Ganda (Double Acting Cylinder)

            Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir. Pada DAC ini silinder bergerak maju tanpa bisa kembali lagi secara otomatis, silinder ini akan kembali ke posisi awalnya setelah mendapatkan tekanan fluida dari arah yang berlawanan.

            Simbol :

Gambar 2.10 Tabung Gerak Ganda (DAC)

11.       Pressure Relief

            Berfungsi sebagai saklar otomatis, komponen ini berkerja apabila tekanan pada tabung di dalam komponen telah mencapai tekanan maksimum, maka udara akan mengalir dan mengaktifkan katup 3/2 yang juga terdapat di dalam komponen pressure relief ini. 

Simbol :

Gambar 2.11 Pressure Relief

12.       Pressure Gauge

            Berfungsi sebagai alat pengukur tekanan fluida (udara) pada sistem pengontrol pneumatik.

Simbol :

Gambar 2.12   Pressure Gauge

2          HIDROLIK

2.1       Penjelasan tentang Hidrolik

     Hidrolik merupakan suatu sistem yang memanfaatkan energi dari fluida (cairan) yang dimampatkan sehingga menghasilkan energi mekanik/gerak mekanik (gerak piston). Mekanika fluida dan hidrolik merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida dalam keadaan statis atau dinamis. Fluida adalah zat yang memiliki kemampuan untuk mengalir dan menyesuaikan diri dengan tempatnya. Fluida diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu fluida mampu mampat (compressible) dan fluida tak mampu mampat (non-compressible). Dalam sistem pneumatik fluida compressible dimanfaatkan untuk menggerakkan silinder. Sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida non-compressible.

Kelebihan sistem hidrolik	Kekurangan sistem hidrolik
1.   Ketelitian dalam penyetelan posisi 2.   Dapat menahan beban yang besar 3.   Dapat mentransfer energi yang besar	1.      Reaksi yang dikerjakan lambat 2.      Sensitif terhadap kebocoran 3.     Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah

1.         Kekentalan (viskositas)

            Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya daya tahan terhadap tegangan geser atau dapat didefinisikan sebagai ketahanan terhadap aliran. Ketahanan ini dipengaruhi oleh gaya tarik antara molekul – molekul dalam fluida tersebut. Pada standar internasional, koefisien kinematik dilambangkan dengan . 

2.         Tekanan Hidrostatik

            Yang dimaksud tekanan hidrostatik hidrolik adalah tekanan yang dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak. Cairan yang ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan oleh massa jenis cairan, gravitasi dan jarak terhadap titik acuan. 

3.         Tekanan terhadap Luas Penampang

            Besarnya nilai tekanan berbanding terbalik dengan luas penampang tempat gaya itu bekerja. 

4.         Debit Aliran

            Debit aliran adalah volume fluida yang melewati suatu penampang dalam suatu satuan waktu tertentu. 

5.         Jenis Aliran Fluida

            Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam fluida tersebut, yaitu aliran laminer dan turbulen. Pada aliran laminer partikel – partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan – lintasan lurus dan sejajar dalam lapisan – lapisan. Sedangkan pada aliran turbulen partikel–partikel fluida bergerak secara acak kesegala arah.

            Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui bilangan Reynolds, yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan perbandingan gaya – gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida. Untuk menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada :

a.    Kecepatan aliran (m/s)

b.    Diameter pipa (m)

c.    Viskositas kinsematik (m²/s)

Ketiga hal tersebut diatas dapat dirumuskan menjadi persamaan dibawah ini, dimana aliran laminer memiliki nilai Re < 2300 sedangkan aliran turbulen memiliki nilai Re > 2300.

6.        Penurunan Tekanan

           Pada suatu aliran dalam pipa, tekanan fluida yang dihasilkan tidak terlalu konstan. Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan ini adalah :

      a.       Viskositas cairan

      b .      Panjang penampang aliran

      c.       Tipe dan kecepatan aliran

2.2       Komponen Pendukung Sistem Hidrolik

1.                  Katup (valve).

            Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi desain, dan cara kerja katup. Untuk pembagian katup berdasarkan fungsi, terdiri atas :

a.                   Katup tekanan (pressure relief valve)

b.                  Katup arah aliran (direction control valve)

c.                   Katup aliran searah (non return valve)

d.                  Katup pengaturan debit aliran (flow control valve)

(1).       Katup tekanan (pressure relief).

Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem hidrolik, katup ini akan membuka apabila tekanan dalam tabungnya telah mencapai tekanan maksimum sesuai dengan yang telah diatur fluida masuk melalui P dan keluar di T.

Simbol :

Gambar 2.13 Katup Tekanan (Pressure Valve)

(2).       Katup 4/3 (Direction Control Valve)

Komponen ini berfungsi sebagai pengatur arah aliran fluida yang fungsinya sama seperti pada katup 3/2 pada rangkaian Pneumatik, dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A dan B, sedangkan T sebagai tempat keluaran sisa fluida yang digunakan untuk kemudian ditampung kembali di receiver tank.

Simbol  :

 Gambar 2.14 Katup 4/3 (Direction Control Valve)

(3).       Katup Aliran Searah (Non Return Valve)

Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada satu arah. fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali melawan arah aliran. Komponen ini disebut juga penyearah aliran fluida.

Simbol  :

 Gambar 2.15 Katup Aliran Searah

(4).       Katup Pengatur Debit Aliran (Flow Control Valve)

             Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam rangkaian.

             Simbol  :

 Gambar 2.16 Katup Pengatur Debit Aliran (Flow Control Valve)

2.                  Silinder Hidrolik

Silinder hidrolik berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki oleh cairan menjadi energi gerak/mekanik. Jenis silinder hidrolik terbagi menjadi dua, yaitu :

a.                   Single Acting Cylinder (SAC).

          SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir, SAC bekerja dengan cara apabila ada fluida yang menekannya, maka SAC akan bergerak maju.

        Namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka silindernya akan kembali kembali seperti semula (mundur) secara otomatis.

Simbol  :

 Gambar 2.17 Tabung Gerak Tunggal (SAC)

b.                   Double Acting Cylinder (DAC).

         DAC sama fungsinya seperti SAC, yaitu sebagai elemen penggerak akhir, hanya saja dalam DAC silinder tidak kembali seperti semula seperti SAC, kecuali lubang kedua DAC diberi tekanan fluida, karena DAC merupakan silinder yang memiliki kerka ganda (maju dan mundur) Dan tidak kembali secara otomatis seperti pada SAC.

Simbol :

Gambar 2.18 Tabung Gerak Ganda (DAC)

3.         Motor hidrolik.

        Pada motor hidrolik ini, berfungsi untuk mengubah energi tekanan cairan hidrolik menjadi energi mekanik/putaran, ukuran dari motor ini dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometrik (cm³) (V).

            Simbol  :

 Gambar 2.19 Motor Hidrolik

4.         Pompa.

            Pompa digunakan untuk sejumlah volume cairan yang digunakan agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi. Berdasarkan prinsip kerjanya pompa dibagi dalam :

a.    Positive displacement pump

b.    Pompa dynamic

Simbol HPP (Horse Power Pack).

Gambar 2.20 Horse Power Pack (HPP)

      Pada sistem hidrolik, pompa yang digunakan adalah pompa gigi karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki viskositas yang besar. Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem haruslah mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri, salah satu karakteristik yang penting adalah besar volume yang dipindahkan pompa (V).

Aplikasi Silinder Hidrolik

Penggunaan silinder hidrolik lebih mudah kita temui di kehidupan kita sehari-hari. Seperti dongkrak hidrolik kecil yang biasa kita punya di bagasi mobil kita, atau dongkrak yang lebih besar yang bisa kita temui di tempat-tempat pencucian mobil. Pada dunia industri, sistem hidrolik dengan aktuator silinder hidrolik sangat banyak digunakan. Turbin uap pada PLTU menggunakan valve dengan aktuator hidrolik untuk mengatur uap air yang masuk ke dalamnya.

 Silinder Hidrolik Untuk Aktuator Steam Turbine Valve

Aplikasi Silinder Pneumatik

Sistem pneumatik ini biasa diaplikasikan pada mesin – mesin industri. Dikarenakan kurangnya daya/kekuatan mekanik dari pneumatik. 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.

Gambar Sistem Pneumatik di Dalam Industri

REFERENSI  :

Modul Praktikum Fenomena Dasar Mesin Universitas Gunadarma

http://artikel-teknologi.com/aplikasi-sistem-hidrolik/