Penyaringan & Pendistribusian Udara Betekanan

PENYARINGAN DAN PENDISTRIBUSIAN UDARA BERTEKANAN PADA SISTEM PNEUMATIK

          Selamat berlibur dan selamat merayakan hari paskah kepada sobat blogger yang merayakannya. Sobat blogger yang berbahagia pada pertemuan yang ketiga untuk sesi kontrol elektro pneumatik kali ini kita akan membahas tentang penyaringan dan penyaluran (distribusi) udara bertekanan dalam sistem pneumatik. Oke langsung saja kita ikuti uraiannya sebagai berikut :

 1.      Pencemaran Udara

                    Udara yang dihirup manusia setiap saat ini sebenarnya masih dalam keadaan tercemar oleh kotoran-kotoran dan partikel-partikel air. Prakteknya, masih banyak di-temukan bahwa lingkungan udara yang kotor berdekatan dengan jaringan kompresor. Hal ini akan sangat mengganggu bahkan akan dapat merusak jaringan itu sendiri. Udara bertekanan (angin) yang diperlukan sebagai tenaga penggerak peralatan pneu-matik senantiasa harus bersih sehingga ikut menjaga dari kerusakan komponen-kom-ponen. Pengotoran atau pencemaran udara dalam bentuk butiran-butiran kecil dari kotoran atau karat besi, karena minyak pelumas yang berlebihan, dan kelembaban udara sering menimbulkan gangguan-gangguan pada peralatan pneumatik dan  meru-sak bagian-bagiannya.

                 Guna mendapatkan efisiensi mekanik yang maksimum biasanya diperlukan tahapan-tahapan untuk memperoleh angin yang bersih. Tahapan itu meliputi: pemi-sahan partikel-partikel debu (lewat penyaringan), pengukuran tekanan (lewat mano-meter), kemudian pemberian sedikit pelumasan. Pelumasan pada peralatan pneuma-tik terutama pada actuator (piston atau toraknya) adalah penting. Hal ini karena hasil kerja dari peralatan pneumatik sebagian besar akibat dari gerakan torak.

            Perhatian khusus dari pencemaran angin harus diberikan terutama kepada udara yang lembab (humidity), sementara orang sering mengistilahkan udara basah. Dalam suasana basah atau keringnya udara dikenal beberapa istilah, antara lain:

     a.     Kelembaban mutlak, yaitu jumlah air yang terkandung dalam 1m³ udara bebas.

     b.   Udara kenyang dengan istilah jumlah pengenyangan atau jumlah penjenuhan (atau jumlah angka kenyang), yaitu jumlah air yang dapat diserap setiap 1m³ udara bebas pada suhu tertentu.

   c.  Harga kelembaban udara (biasanya disebut kelembaban relatif dari udara) pada suhu titik embun maksimum. Kelembaban relatif maksimum adalah 100%.

     

     2.      Pengeringan Udara Bertekanan

                  Ada beberapa sistem pengeringan angin yang lazim digunakan untuk kebu-tuhan peralatan pneumatik. Sistem tersebut antara lain: a) dengan cara penyerapan, b) dengan cara endapan, dan c) dengan cara suhu rendah.

      a.      Pengeringan dengan cara penyerapan

            Sistem pengeringan ini semata-mata memakai proses kimia. Proses penye-rapan dimaksudkan untuk menghisap zat-zat yang berbentuk gas dalam zat padat atau cair. Penyaringan awal akan memisahkan udara bertekanan dari tetesan-tetesan air dan minyak yang lebih besar. Pada perlengkapan pemasukan, angin dibuat berpu-tar (bersirkulasi) dalam ruang pengering (lihat gambar 1).

Gambar 1 Skema Cara Pengeringan Udara Bertekanan dengan Sistem Penyerapan

      b.      Pengeringan dengan cara endapan

                Sistem pengeringan dengan cara endapan didasarkan atas proses kimia. Pengendapan yang dimaksud adalah pengendapan zat-zat pada permukaan benda padat. Proses ini juga dikenal sebagai pengeringan perbaikan atau pembaharuan (lihat Gambar 2). Medium pengeringnya berupa bahan yang berisi butir-butir kecil tepinya berbentuk runcing atau tajam, dapat juga berbentuk seperti butiran-butiran keringat. Medium pengering hampir sepenuhnya terdiri dari silikon dioksid. Ada sementara orang mengistilahkan Silica gel. Wujudnya butiran kecil berwarna putih. Tujuan dari silica gel itu untuk mengendapkan air dan uap air. Angin yang dalam keadaan basah dilewatkan melalui permukaan silica gel itu.

Gambar 2 Skema Cara Pengeringan Udara Bertekanan dengan Sistem Endapan

      c.      Pengeringan dengan cara suhu rendah

           Proses pengeringan udara cara ini bekerja atas dasar prinsip menurunkan titik embun (lihat Gambar 3). Angin didinginkan mengalir ke dalam suhu rendah pengering. Angin tadi mengalir melalui perubah udara panas dalam bagian pertama peralatan. Udara panas yang masuk didinginkan oleh udara sejuk tetapi kering yang dialirkan dari perubah udara panas (evapurator). Kejadian berikutnya adalah menyebabkan minyak dan air terpisah, dan oleh karena diperlukan mesin pendingin untuk menjalankan hanya pada kapasitas kurang dari 40%. Pendinginan awal udara bertekanan masuk ke unit pendingin hanya pada bagian kedua. Udara bertekanan kemudian didinginkan ke suhu 274,7⁰K (atau hanya 1,7⁰C).

Gambar 3 Skema Cara Pengeringan Udara Bertekanan dengan Sistem Suhu Rendah

      3.      Penyaringan Udara Bertekanan (Compressed air filter)

          Filter udara bertekanan adalah alat penyaring udara yang akan dipakai pada peralatan pneumatik. Gunanya untuk memisahkan partikel-partikel yang mungkin masih terbawa seperti air, debu, oli residu, dan sebagainya. Semua kandungan kotor-an-kotoran dalam udara bertekanan seharusnya lebih mudah dihilangkan oleh penya-ring udara. Diharapkan udara bertekanan menjadi betul-betul bersih setelah lewat penyaring udara. Jika saat penyedotan oleh kompresor tidak ada kesalahan yang ter-jadi dalam menghasilkan udara bertekanan, maka penyaring udara ini dapat membe-rikan udara yang amat bersih. Penyaring udara dapat dipasang sebagai perlengkapan tunggal atau sebagai unit gabungan dengan pelumasan dan pengatur tekanan. Khusus untuk masalah ini akan dibicarakan berikut nanti. Banyak ragam dan macam penya-ring udara bertekanan, namun secara prinsip mempunyai fungsi yang sama yaitu sebagai pembersih angin dari kotoran-kotoran yang mungkin masih terbawa dari kompresor.

       Filter dapat digambar hanya secara simbul saja. Penggambaran menurut International Standard Organization (ISO) seperti tampak pada Gambar 4 di bawah ini.

Gambar 4 Simbol Filter

  

         Persyaratan saringan udara bertekanan adalah:

         a.       Mempunyai tempat penampung cairan yang besar

         b.      Mangkuk saringan sebaiknya tembus pandang, tahan pecah, diberi keran pembuang.

         c.       Dapat dicuci dan bagian-bagian saringannya dapat diganti setiap saat

         d.      Dapat membuat putaran (pusaran) angin dengan baik (dapat terjadi turbulence effect).

         e.       Memungkinkan untuk pemasangan pengeluaran cairan secara otomatis

         f.       Memungkinkan untuk pembersihan tanpa penggantian saringan

      

      4.      Pengatur Tekanan Udara

               Udara yang keluar dari kompresor masih mempunyai tekanan tinggi. Ini lebih tinggi dari tekanan yang terdapat pada bagian-bagian kontrol dan bagian kerja dari peralatan pneumatik. Untuk mengatur tekanan udara yang akan didistribusikan ke bagian kontrol dan kerja digunakan suatu alat yang disebut pengatur tekanan (pressure regulator). Biasanya alat ini dipasang secara bersatu (menyatu) dengan penyaring udara yang disebut di atas. Setelah udara keluar dari saringan kemudian masuk pada regulator untuk diatur tekanannya sampai pada batas yang diinginkan. Terdapat bermacam-macam jenis regulator ini yang tersedia, tetapi fungsi dan kegunaannya adalah sama. Jika alat ini diidentikkan dengan sistem aliran listrik maka peralatannya identik dengan transformator listrik, khususnya transformator penurun tegangan.

      5.      Pengukur Tekanan Udara

           Biasanya pengatur tekanan dipasang dan dilengkapi dengan sebuah alat penduga yang dapat menunjukkan tekanan udara keluarnya. Prinsip kerja dari alat penduga tekanan ini adalah dari sistem yang ditemukan oleh Bourdon sehingga peralatannya disebut sebagai manometer Bourdon.

Manometer dapat digambar hanya secara sim-bul saja. Penggambaran menurut International Standard Organization (ISO) seperti tampak pada Gambar 5 di bawah ini.

Gambar 5 Simbol Manometer

      6.      Pelumasan Udara Bertekanan

          Bagian-bagian dari peralatan pneumatik yang bergerak dan menimbulkan gesekan memerlukan pelumasan. Untuk menjamin supaya bagian-bagian yang saling bergesekan seperti piston terhadap dinding silindernya dapat bekerja dan dipakai secara terus-menerus, maka harus diberikan pelumasan yang cukup. Jumlah tertentu dari minyak pelumas (olie) ditambahkan ke udara bertekanan dengan memakai perangkat lumas sebagai lubrikator. Udara bertekanan kemudian sudah tercampur dengan butiran-butiran olie ke bagian-bagian peralatan pneumatik yang saling ber-gesekan. Keuntungan pelumasan ini adalah :

      a.       Memungkinkan terjadinya penurunan angka gesekan

      b.      Dapat memberi perlindungan korosi

      c.       Umur pemakaian bagian-bagian pesawat pneumatik tentunya dapat lebih tahan lama (awet dipakai).

         Hampir semua perangkat lumas pada udara bertekanan bekerja atas dasar prinsip venturi. Cara ini seperti halnya pengkabutan pada karburator motor bensin. Pelumasan dapat digambar hanya secara sim-bul saja. Penggambaran menurut International Standard Organization (ISO) seperti tampak pada Gambar 6.

Gambar 6 Simbol Pelumasan

      7.      Unit Pelayanan Udara Bertekanan (air service unit)

            Unit pelayanan yang dimaksud adalah kombinasi atau gabungan dari :

a.       Perangkat saringan udara

b.      Perangkat pengatur tekanan dengan pengukur tekanannya

c.       Perangkat pelumasan udara bertekanan

Saringan udara dan pengatur boleh dan dapat dibangun dalam satu unit. Udara bertekanan mengalir ke pengatur tekanan lewat saringan udara yang sudah dibersihkan (tersaring). Dari pengatur tekanan yang sudah memberikan tekanan tetap (konstan) udara tadi dilewatkan ke dalam perangkat lumas. Unit pelayanan itu dapat digambar hanya secara simbul saja. Simbulnya menurut ISO-1219 adalah seperti tampak pada Gambar 7 di bawah ini.

Gambar 7 Unit Pelayanan Udara Pneumatik dan Simbolnya

      8.      DISTRIBUSI UDARA BERTEKANAN

             Untuk meningkatkan rasionalisasi dan otomatisasi (atau otomasi) pembuat-an alat-alat dan perlengkapan, kebutuhan udara dalam industri terus-menerus cenderung semakin meningkat. Setiap mesin dan pemakai membutuhkan volume udara tertentu, dan hal ini disediakan dengan udara dari kompresor melalui sistem saluran pipa. Oleh sebab itu perlu diperhatikan bahwa garis tengah pipa harus dipilih dan disesuaikan sehingga penurunan tekanan antara penampung dan pemakai tidak boleh melebihi dari 10 kPa (atau 0,1 bar atau 1,45 psi). Penurunan tekanan yang lebih ting-gi akan merupakan pemborosan dan sangat mengurangi daya guna. Jika merencana-kan pemasangan baru, maka kelonggaran harus dibuat dan diperhitungkan untuk kemungkinan nanti seandainya terjadi pembesaran pada jaringan kompresor. Misal-nya pemakaian udara yang lebih besar, dan oleh karena itu ukuran pipa saluran ba-nyak sekali diperbesar. Pemasangan sistem pipa yang lebih besar sering menjadikan harga instalasi itu sedikit akan lebih mahal.

      a.       Ukuran Pipa

               Garis tengah pipa harus dipilih dengan dasar ukuran pipa-pipa yang telah tersedia, atau dengan aturan-aturan yang harus dipenuhi, tetapi juga telah mencukupi beberapa hal seperti: a) Volume aliran, b) Panjang pipa, c) Perbedaan tekanan yang diijinkan, d) Tekanan  kerja, dan e) Jumlah tekukan-tekukan atau belokan pada pipa saluran.

      b.      Pemasangan Pipa Saluran

            Bukan hanya kebenaran ukuran pipa-pipa saluran saja yang penting, tetapi juga masalah pemasangannya. Pipa-pipa saluran udara bertekanan juga memerlukan pemeliharaan, pengecekan secara tetap dan teratur. Oleh karena itu jika mungkin tidak dipasang dalam pendinginan atau dalam poros pipa yang sempit. Karena hal ini hanya akan membuat pengecekan kebocoran-kebocoran pada pipa-pipa saluran lebih menyulitkan. Kebocoran-kebocoran sekecil apapun tetap akan menyebabkan tekanan hilang menjadi semakin nyata. Khususnya dalam saluran-saluran yang bercabang harus dijamin bahwa pipa-pipa saluran dipasang dengan penurunan hanya 1% sampai dengan 2%, diukur dalam arahnya.

              Ada beberapa macam cara pemasangan pipa dalam arti pendistribusian angin. Cara-cara itu misalnya: 1) dengan sistem saluran udara bercabang, 2) sistem jaringan melingkar, 3) dan sistem antar sambungan.

      c.       Bahan-bahan Pipa Saluran

             Saluran yang dimaksud adalah: a) saluran utama, dan b) perlengkapan saluran.

      1)      Saluran utama

         Ada beberapa kemungkinan ketika memilih bahan pipa saluran, misalnya dari bahan: (a) tembaga, (b) kuningan, (c) baja kualitas tinggi, (d)  baja pipa hitam, (e) baja pipa lapis, dan (f) dari plastik.

         Pada dasarnya pipa saluran harus mudah untuk pemasangannya, tahan korosi, dan dipilih harga yang murah. Pipa-pipa saluran untuk dipasang dalam waktu yang lebih lama paling baik jika dipasang dengan sistem sambungan las atau patri solder. Pipa-pipa saluran yang dilas harus tahan bocor dan juga tidak mahal. Kerugian dari jenis sambungan ini bahwa terbentuknya terak pada sambungan yang dilas harus dapat dihilangkan dari pipa saluran. Lapisan las juga dapat menimbulkn bagian-bagian yang berkarat yang secara praktis hal ini sebenarnya baik tetapi nanti masih memerlukan unit pelayanan khusus.

             Dalam pipa-pipa saluran dibuat dari pipa baja berlapis atau galvanis dengan sistem sambungan baut atau drad. Tetapi sambungan baut tidak selalu tahan bocor secara menyeluruh. Sifat ketahanan korosi dari berbagai pipa baja ini juga tidak demikian baik jika dibandingkan dengn pipa baja hitam. Bagian-bagian yang dikerjakan dengan mesin ternyata juga dapat berkarat pada ulirnya, dan oleh sebab itu adalah penting bahwa unit pelayanan tambahan harus dipasang pada bagian dari bahan tembaga atau plastik.

      2)      Perlengkapan saluran

            Pipa karet seharusnya hanya digunakan untuk saluran yang memerlukan cara fleksibel, sedangkan pipa plastik tidak dapat digunakan untuk menerima tegangan mekanik yang terlalu tinggi. Saluran-saluran plastik dibuat dari bahan polythylene dan polyamide yang sekarang semakin bertambah banyak digunakan untuk pipa-pipa sambungan pada perlengkapan mesin. Bahan tersebut dapat dipasang dengan secara mudah, cepat, sederhana, dan akan lebih praktis jika menggunakan cara penyambung cepat (quick connector).

     d.      Penyambung Saluran (Line connector)

           Macam-macam cara penyambungan saluran ini adalah :

           ·           Penyambung pembuluh (khususnya untuk bahan baja dan tembaga), misalnya sistem penyambungan dengan cincin, ring jepit, tonjolan  (Staved bulge Joint System), Flens (Flange).

           ·           Penyambungan pipa karet, misalnya sistem penyambungan dengan soket, stecker atau plug

            ·           Penyambungan sistem pipa

                      Jika menghendaki sistem sambungan yang sifatnya semi permanen dan hanya untuk pipa-pipa yang terbuat dari bahan elastis seperti: karet, plastik, dan sejenisnya dapat dipakai sistem sambungan baut berulir union dilengkapi pada batang penyambungnya dengan pipa berkait atau bergerigi. Ulir yang dipakai misal-nya ulir luar dan bisa juga ulir dalam.

               Jika pada sambungan menghendaki mudah dipasang dan dilepas, dapat menggunakan sistem sambungan seperti terlihat pada Gambar 8. Pipa dari bahan fleksibel harus dapat mengikat ujung penyambung yang diberi bentuk tonjolan kemudian dikeraskan dan diikat lagi dengan mur pengunci. Sistem penyambung ini khusus untuk bahan-bahan yang bersifat elastis seperti karet, plastik, dan sejenisnya. Model ini paling sering dan banyak digunakan karena bersifat praktis, cepat, dan mudah.

Gambar 8 Sistem Penyambungan Untuk Pipa Plastik

               Untuk beberapa komponen pneumatik seperti katup-katup dan aktuator sebagai simulator atau bersifat konstruksi rangkaian pneumatik semi permanen  biasanya tempat penyambungan pipanya (port-nya) sudah dikonstruksi seperti ini. Pipa-pipa plastik sebagai saluran udara bertekanan, baik untuk tekanan utama atau bagian pengontrolnya tinggal memasukkan atau menusukkan (ditancep = istilah Jawa) kepada port yang dituju. Konstruksinya dibuat sedemikian rupa sehingga jika pipa-pipa tadi ditarik oleh tangan atau alat lain pun tidak akan terlepas dari port-nya. Ia dapat ditarik dan dilepas dengan teknik dan cara tertentu. Teknik tersebut adalah dengan cara menekan penjepit pipa saluran, dan bersamaan dengan itu pipa saluran-nya dicabut. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada peralatan-peralatan simulator di laboratorium pneumatik saat praktikum.