BLOG TEKNIK & VOKASI: Sumber Pembangkit/ Pensuplai Pneumatik

SUMBER PEMBANGKIT ATAU PENSUPLAI PNEUMATIK (KOMPRESOR)

Sobat blogger, sekarang tibalah saatnya kita akan membahas tentang kontrol elektro pneumatik. Pneumatik mempunyai peranan yang sangat penting dalam industri modern, penggunaannya meningkat seiring dengan perkembangan teknologi kontrol di dunia industri, khususnya di bidang automasi industry.

Kata "Pneuma" berasal dari bahasa Yunani yang berarti nafas atau angin, sehingga istilah Pneumatik berarti ilmu yang mempelajari mengenai gerakan udara dan gejala-gejalanya. Sedangkan istilah Elektro Pneumatik merupakan gabungan fungsi antara gerakan udara dan aliran listrik.

Pada pertemuan pertama dalam sesi kontrol elektro pneumatik kali ini, kita akan membahas tentang sumber pembangkit atau pensuplai pneumatik yaitu kompresor. Sumber pembangkit atau pensuplai pneumatik adalah udara bertekanan (angin). Untuk menghasilkan udara bertekanan (udara kempaan) diperlukan kompresor yang berfungsi sebagai pemadat udara sampai pada tekanan kerja yang diinginkan. Di antaranya biasa terdapat pada penggerak pneumatik dan kontrol-kontrolnya mempunyai pusat pembangkit udara kempaan atau pembangkit sentral. Perubahan tenaga dan penyebarannya perlu untuk dihitung dan direncanakan pada masing-masing pemakai. Perlengkapan pneumatik dicatu (ter-supplay) oleh udara kempaan melalui pipa-pipa saluran dari tempat kompresor. Kompresor yang bentuknya mudah dipindahkan (portable) digunakan terutama pada industri konstruksi atau untuk permesinan yang sering dipindah-pindah tempat. Ketika merencanakan suatu pemasangan dan kelengkapannya seharusnya direncanakan juga pengembangannya. Hal ini berkaitan jika di kemudian hari masih perlu membeli perlengkapan pneumatik yang baru. Dalam berbagai hal, lebih baik merencanakan keseluruhan yang besar daripada diperlukan sebelumnya. Hal ini pula yang lebih baik daripada mendirikan suatu pembangkit tambahan dikemudian hari tetapi mengalami pembebanan lebih.

Kebersihan udara sekeliling merupakan hal yang penting juga untuk direncanakan sebelumnya. Udara bersih karena jauh dari lingkungan debu, dan kelembaban yang lebih akan dapat menjamin umur pesawat pembangkit atau pensuplai (kompresor) sehingga akan lebih berumur panjang. Oleh sebab itu, macam dan jenis kompresor yang dipakai harus dijamin sesuai dengan keadaan lingkungan.

1. Simbol Kompresor

Simbol kompresor dalam rangkaian kontrol elektro pneumatik digambar seperti berikut ini :

2. Jenis-jenis Kompresor

Macam kompresor yang akan digunakan tergantung dari syarat-syarat pemakaian yang harus dipenuhi dengan tekanan kerja dan volume udara yang akan didistribusikan ke pemakai. Dalam hal ini yang termasuk pemakai adalah silinder (actuator) dan katup-katup pengontrol pada peralatan pneumatik serta komponen-komponen pendukung lainnya.

Jenis kompresor yang ada terdiri dari dua kelompok utama, yaitu:

Kelompok pertama, adalah yang bekerja dengan prinsip pemindahan di mana udara dikompresi (dimampatkan) dan diisikannya ke dalam suatu ruangan. Kemudian, mengurangi atau memperkecil isi ruangan tersebut. Jenis ini disebut kompresor torak (reciprocating piston compressor, rotary piston compressor).

Kelompok kedua, adalah bekerja dengan prinsip aliran udara yaitu dengan cara menyedot udara masuk ke dalam bagian satu sisi dan memampatkannya dengan cara percepatan masa seperti pada prinsip sebuah turbin.

Secara garis besar, pengelompokan jenis kompresor udara adalah : a. kompresor torak resiprokal (jenis piston dan diapragma), b. kompresor torak rotari (rotari baling-baling luncur, sekerup, roots blower), dan c. kompresor aliran (aliran radial dan aksial).

3. Kriteria Pemilihan Kompresor

Ada beberapa kategori untuk memilih kompresor sebagai pembangkit udara bertekanan, kriteria itu meliputi :
a. Penghantaran volume

Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui jumlah (volume) yang dapat dihantarkan (dibangkitkan) oleh kompresor pada volume per satuan waktu tertentu, dan tekanan tertentu pula. Penghantaran volume ditentukan lewat dua cara yang berbeda, yaitu :

- Penghantaran volume secara teoritis pada kompresor resiprokal adalah hasil perkalian volume yang ditiup (disedot) pada satu langkah torak kemudian dikalikan dengan jumlah putaran poros engkolnya. Penghantaran volume efektif tergantung dari jenis kompresor dan tekanan yang ditimbulkan. Hal ini sangat dipengaruhi juga oleh tingkat efisiensi volumetrik. Satu-satunya penghantaran volume ini hanya tersedia untuk menggerakkan dan mengontrol peralatan pneumatik.

- Penghantaran volume secara efektif bisa juga disebut sebagai debit dari kompresor dan diberi satuan m³/menit atau m³/jam. Namun demikian banyak pabrik-pabrik pembuat kompresor menunjuk kepada harga teoritis dalam spesifikasi dari kompresor yang diproduksi.

b. Tekanan

Tekanan yang ada dalam suatu perangkat pneumatik dibedakan menjadi dua macam, yaitu tekanan kerja dan tekanan operasi.

1) Tekanan kerja (working pressure)

Dimaksudkan adalah tekanan yang keluar dari kompresor atau tekanan dalam tangki penampung (atau tangki penerima) dan tekanan dalam pipa-pipa saluran ke pemakai, seperti: silinder pneumatik, bagian kontrol, katup-katup pneumatik, dan sebagainya.

2) Tekanan operasi (operation pressure)

Dimaksudkan adalah tekanan yang dibutuhkan pada saat posisi operasi atau peralatan pneumatik itu sedang berjalan (sedang operasi). Pada umunya tekanan operasi itu hanya sebesar 600 kPa (6 bar atau 87 psi). Namun demikian jika daerah operasi dari peralatan pneumatik itu sudah banyak dan luas maka harus memperhatikan pada tekanan konstan yang diperlukan. Tekanan yang konstan adalah suatu hal pokok untuk menjamin ketelitian (akurasi) operasi dari peralatan pneumatik yang sedang beroperasi. Hal-hal yang banyak berhubungan dengan tekanan konstan meliputi :

- Kecepatan aliran udara bertekanan

-Gaya dan tekanan angin yang sedang bekerja pada bagian-bagian kerja alat pneumatik. Bagian-bagian kerja ini disebut sebagai working elements.

- Waktu urut-urutan dari bagian-bagian kerja tadi.

c. Penggerak

Yang dimaksud penggerak di sini adalah tenaga penggerak utama (prime mover) dari kompresor udara. Hal ini terutama tergantung dari syarat-syarat cara kerja kompresor tersebut. Kebanyakan kompresor digerakkan oleh motor listrik. Ada kalanya juga digerakkan oleh motor bakar, seperti: motor diesel dan motor ben-sin. Kompresor yang terdapat di pabrik-pabrik kebanyakan digerakkan oleh motor listrik. Tetapi, jika dikehendaki kompresor non stasioner akan lebih baik dan lebih menguntungkan memakai penggerak utama dari motor bakar terutama motor diesel.

d. Pengaturan

Agar sesuai antara penghantaran volume dari suatu kompresor dengan perubahan atau fluktuasi volume pemakaian, sangat perlu untuk pengaturan kompresor. Prakteknya terdapat bermacam-macam jenis pengaturan yang tersedia untuk tujuan ini. Pedoman yang dipakai untuk pengaturan ini adalah penghantaran volume yang diatur antara penyesuaian harga batas dari tekanan maksimum dan minimum. Perbedaan dari jenis-jenis pengaturan meliputi :

1) Pengaturan tanpa beban, yaitu:

a) Pengaturan pembuangan (exhaust regulation)

Jenis pengaturan tanpa beban yang paling sederhana adalah pengaturan pembuangan. Kompresor dapat bekerja karena bantuan katup bantu. Ketika tekanan dalam jaringan mencapai harga yang sudah diatur sebelumnya (telah dikehendaki sebelumnya), maka katup pengaman membuka dan udara keluar ke atmosfir bebas. Katup pe-ngontrol akan mencegah jaringan dari kekosongan secara menyeluruh. Hal ini terjadi khususnya terdapat pada jenis kompresor kecil.

b) Pengaturan penutup (shut-off regulation)

Dengan jenis pengaturan ini, sisi penghisap adalah tertutup. Saluran pemasukan kompresor tertutup (diblok) sehingga kompresor tidak akan dapat menghisap udara lagi. Akibatnya kompresor tidak bisa bekerja dalam ke-adaan hampa (vakum). Jenis pengaturan ini khusus ditemukan pada kompresor torak rotari, juga pada kompresor torak resiprokal. Terdapat sebuah katup model NO (Normally Open) sebagai katup pengaman. Katup ini bekerja secara otomatis berdasarkan tekanan sesuai yang di-inginkan.

c) Pengaturan pemegang katup (grip-arm regulation)

Sistem ini digunakan pada kompresor torak. Jika batas tekanan maksimum sudah ter-capai, katup pemasukan dijaga membuka dengan memakai lengan pemegang sehing-ga kompresor tidak dapat mengkompresi udara lagi. Pengaturan jenis ini sangat sederhana, maka penjagaan katup pemasukan seperti itu adalah identik dengan sistem dekompresi pada sebuah motor diesel saat di-start.

2) Pengaturan kecepatan rendah, yaitu:

a) Pengaturan kecepatan (speed regulation)

Pengatur kecepatan mesin secara otomatis lewat hubungan penyesuaian/keseim-bangan. Pengaturan kecepatan dapat digerakkan oleh tangan atau dikontrol secara otomatis oleh tekanan kerja. Dengan penggerak listrik, kontrol kecepatan dapat disediakan dalam tingkatan-tingkatan tertentu yaitu menggunakan perubahan kutub motor. Model ini dibuat hanya untuk suatu kemungkinan walaupun sebenarnya jarang digunakan.

b) Pengaturan hambat penghisapan (suction throttle regulation)

Jenis pengaturan yang digerakkan oleh penghambat sederhana pada saluran udara masuk. Dengan demikian batas-batas beban untuk tujuan khusus dapat diatur. Peng-aturan jenis ini biasadigunakan pada kompresor torak rotari dan kompresor turbo.

3) Pengaturan secara hidup-mati (on-off regulation)

Dengan pengaturan jenis ini, kompresor mempunyai dua kondisi kerja yaitu beban penuh (berhenti) dan motor hidup. Motor penggerak kompresor dipindah ke posisi Off jika sudah mencapai pada tekanan maksimum (p_mak). Ketika tekanan sudah turun ke minimum (p_min) motor penggerak dipindah ke posisi On kembali secara otomatis dan kompresor akan bekerja lagi.

Batas pemindahan dapat diatur pada pengaturnya. Penampung udara ber-tekanan (tangki udara besar) adalah perlu untuk mengurangi frekuensi hidup dan matinya motor penggerak pada batas yang dapat diberikan. Hal ini untuk meng-hindari terjadinya fluktuasi tekanan yang sangat mencolok.

e. Pendinginan

Ketika terjadi pemampatan (kompresi) udara dalam kompresor akan timbul panas yang bersifat merugikan. Dengan demikian panas itu seharusnya dihilangkan, atau paling tidak dikurangi. Jenis yang paling cocok untuk pendinginan kompresor tergantung pada jumlah panas yang ditimbulkan. Sirip-sirip pendingin pada kompre-sor yang lebih kecil membuat panas yang timbul dipindahkan secara radiasi. Pada kompresor yang lebih besar biasanya dilengkapi dengan penambahan kipas angin sebagai penyerap panasnya.

Jika jaringan kompresor dengan tenaga penggerak melebihi 30 KW, pendinginan udara jauh mendekati cukup. Kompresor tersebut kemudian dilengkapi dengan sirkulasi air pendingin (water circulation cooling) atau pendinginan dengan air dingin. Kadang-kadang pendinginan dengan menara air dapat juga digunakan, tetapi mengingat pengeluaran biaya yang lebih mahal maka sistem menara pendingin tidak dipakai. Pendinginan yang lebih baik akan memberikan umur pemakaian kompresor lebih panjang. Penyerapan panas saat pendinginan akan lebih baik jika dapat menyediakan udara sejuk.

f. Tempat pemasangan (instalation site)

Kompresor harus dipasang dalam ruangan pada tempat semestinya, dapat memberikan peredaman suara terhadap ruangan sebelah luar. Ruangan harus memberikan ventilasi yang cukup. Udara yang terhisap oleh kompresor harus bebas dari debu dan kotoran lain serta dibuat sangat kering dalam arti kelembaban udara sekecil mungkin.

g. Penampung udara bertekanan (compressed air reciever)

Penampung udara bertekanan (tangki angin atau receiver) berfungsi untuk menstabilkan pemakaian angin. Penampung angin yang paling banyak dipakai adalah bentuk tangki karena mempunyai sifat dapat memperhalus fluktuasi tekanan dalam jaringan ketika udara dipakai oleh jaringan tersebut. Perlu perhatian juga bahwa luas permukaan yang besar dari suatu penampung akan mendinginkan udara dalam tangki itu sendiri. Oleh karena itu bagian dari uap lembab dalam udara dipisahkan, seperti air secara langsung akan mengembun di bagian bawah tangki (lihat Gambar).