BAB 1. Pneumatik

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


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 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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


- 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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


electris dan kombinasi dari semuanya. Simbol aktuasi sesuai dengan

standard DIN 1219.

BAB 1. Pneumatik

Documents