Mengenal
Lebih Jauh Tentang Sistem Pneumatik – Pada kesempatan ini saya ingin membagikan sebuah materi yang
berhubungan dengan sistem pneumatik. Artikel singkat ini semoga memberikan
sebuah manfaat kepada para pembaca semuanya. Nah, selamat menyimak ya…
A. PENGERTIAN PNEUMATIK
Istilah pneumatik berasal dari
bahasa Yunani, yaitu ‘pneuma’ yang
berarti napas atau udara. Istilah pneumatik selalu berhubungan dengan teknik
penggunaan udara bertekanan, baik tekanan di atas 1 atmosfer maupun tekanan di
bawah 1 atmosfer (vacum). Sehingga
pneumatik merupakan ilmu yang mempelajari teknik pemakaian udara bertekanan
(udara kempa). Jaman dahulu kebanyakan orang sering menggunakan udara
bertekanan untuk berbagai keperluan yang masih terbatas, antara lain menambah
tekanan udara ban mobil/motor, melepaskan ban mobil dari peleknya, membersihkan
kotoran, dan sejenisnya. Sekarang, sistem pneumatik memiliki apliaksi yang luas
karena udara pneumatik bersih dan mudah didapat. Banyak industri yang
menggunakan sistem pneumatik dalam proses produksi seperti industri makanan,
industri obat-obatan, industri pengepakan barang maupun industri yang lain. Belajar
pneumatik sangat bermanfaat mengingat hampir semua industri sekarang memanfaatkan
sistem pneumatik.
B. KARAKTERISTIK UDARA KEMPA
Udara dipermukaan bumi ini
terdiri atas campuran dari bermacam-macam gas. Komposisi dari macam-macam gas
tersebut adalah sebagai berikut : 78 % vol. gas 21 % vol. nitrogen, dan 1 % gas
lainnya seperti carbon dioksida, argon, helium, krypton, neon dan xenon. Dalam sistem pneumatik udara
difungsikan sebagai media transfer dan sebagai penyimpan tenaga (daya) yaitu
dengan cara dikempa atau dimampatkan. Udara termasuk golongan zat fluida karena
sifatnya yang selalu mengalir dan bersifat compressible (dapat dikempa).
Sifat-sifat udara senantiasa mengikuti
hukum-hukum gas. Karakteristik udara dapat diidentifikasikan sebagai berikut :
a) Udara mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah, b) Volume udara tidak
tetap. c) Udara dapat dikempa (dipadatkan), d) Berat jenis udara 1,3 kg/m³, e)
Udara tidak berwarna.
C. APLIKASI PENGGUNAAN PNEUMATIK
Penggunaan udara bertekanan
sebenarnya masih dapat dikembangkan untuk berbagai keperluan proses produksi,
misalnya untuk melakukan gerakan mekanik yang selama ini dilakukan oleh tenaga
manusia, seperti menggeser, mendorong, mengangkat, menekan, dan lain
sebagainya. Gerakan mekanik tersebut dapat dilakukan juga oleh komponen
pneumatik, seperti silinder pneumatik, motor pneumatik, robot pneumatik
translasi, rotasi maupun gabungan keduanya. Perpaduan dari gerakan mekanik oleh
aktuator pneumatik dapat dipadu menjadi gerakan mekanik untuk keperluan proses
produksi yang terus menerus (continue), dan flexibel.
Pemakaian pneumatik dibidang
produksi telah mengalami kemajuan yang pesat, terutama pada proses
perakitan (manufacturing), elektronika,
obat-obatan, makanan, kimia dan lainnya. Pemilihan penggunaan udara bertekanan
(pneumatik) sebagai sistim kontrol dalam proses otomasinya, karena pneumatik
mempunyai beberapa keunggulan, antara lain: mudah diperoleh, bersih dari kotoran
dan zat kimia yang merusak, mudah didistribusikan melalui saluran (selang) yang
kecil, aman dari bahaya ledakan dan hubungan singkat, dapat dibebani lebih,
tidak peka terhadap perubahan suhu dan sebagainya.
Udara yang digunakan dalam
pneumatik sangat mudah didapat/diperoleh
di sekitar kita. Udara dapat diperoleh dimana
saja kita berada, serta tersedia dalam jumlah banyak. Selain itu udara
yang terdapat di sekitar kita cenderung bersih dari kotoran dan zat kimia yang
merugikan. Udara juga dapat dibebani lebih tanpa menimbulkan bahaya yang fatal.
Karena tahan terhadap perubahan suhu, maka penumatik banyak digunakan pula pada
industri pengolahan logam dan sejenisnya.
Secara umum udara yang dihisap
oleh kompressor, akan disimpan dalam suatu tabung penampung. Sebelum digunakan
udara dari kompressor diolah agar menjadi kering, dan mengandung sedikit
pelumas. Setelah melalui regulator udara dapat digunakan menggerakkan
katub penggerak (aktuator), baik berupa
silinder/stang torak yang bergerak translasi, maupun motor pneumatik yang
bergerak rotasi. Gerakan bolak balik
(translasi), dan berputar (rotasi) pada aktuator selanjutnya digunakan untuk berbagai
keperluan gerakan yang selama ini
dilakukan oleh manusia atau peralatan lain.
D. EFEKTIFITAS PNEUMATIK
Sistim gerak dalam pneumatik
memiliki optimalisasi/efektifitas bila digunakan pada batas-batas tertentu.
Adapun batas-batas ukuran yang dapat menimbulkan optimalisasi penggunaan
pneumatik antara lain: diameter piston antara 6 s/d 320 mm, anjang langkah 1
s/d 2.000 mm, tenaga yang diperlukan 2 s/d 15 bar, untuk keperluan pendidikan
biasanya berkisar antara 4 sampai dengan 8 bar, dapat juga bekerja pada tekanan
udara di bawah 1 atmosfer (vacuum),
misalnya untuk keperluan mengangkat plat baja dan sejenisnya melalui katup
karet hisap flexibel.
Penggunaan silinder pneumatik
biasanya untuk keperluan antara lain: mencekam benda kerja, menggeser
benda kerja, memposisikan benda kerja, mengarahkan
aliran material ke berbagai arah. Penggunaan secara nyata pada industri antara
lain untuk keperluan: membungkus (verpacken), mengisi material, mengatur
distribusi material, penggerak poros, membuka dan menutup pada pintu, transportasi
barang, memutar benda kerja, menumpuk/menyusun material, menahan dan menekan
benda kerja. Melalui gerakan rotasi pneumatik dapat digunakan untuk, mengebor,
memutar mengencangkan dan mengendorkan mur/baut, memotong, membentuk profil
plat, menguji, proses finishing (gerinda, pasah, dll).
E. KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN
PENGGUNAAN UDARA KEMPA
1. Keuntungan
Penggunaan udara kempa dalam
sistim pneumatik memiliki beberapa keuntungan antara lain dapat disebutkan
berikut ini :
•
Ketersediaan yang tak terbatas, udara tersedia di alam sekitar kita
dalam jumlah yang tanpa batas sepanjang waktu dan tempat.
•
Mudah disalurkan, udara mudah disalurkan/pindahkan dari satu tempat ke tempat
lain melalui pipa yang kecil, panjang dan berliku.
•
Fleksibilitas temperatur, udara dapat fleksibel digunakan pada berbagai temperatur
yang diperlukan, melalui peralatan yang dirancang untuk keadaan tertentu,
bahkan dalam kondisi yang agak ekstrem udara masih dapat bekerja.
•
Aman, udara dapat dibebani lebih dengan aman selain itu tidak mudah terbakar
dan tidak terjadi hubungan singkat (kotsleiting) atau meledak sehingga proteksi
terhadap kedua hal ini cukup mudah, berbeda dengan sistim elektrik yang dapat
menimbulkan kostleting hingga kebakaran.
•
Bersih, udara yang ada di sekitar kita cenderung bersih tanpa zat kimia
yang berbahaya dengan jumlah kandungan pelumas yang dapat diminimalkan sehingga
sistem pneumatik aman digunakan untuk industri obat-obatan, makanan, dan
minuman maupun tekstil
•
Pemindahan daya dan Kecepatan sangat mudah diatur. udara dapat melaju dengan
kecepatan yang dapat diatur dari rendah hingga tinggi atau sebaliknya. Bila Aktuator menggunakan silinder pneumatik, maka
kecepatan torak dapat mencapai 3 m/s.
Bagi motor pneumatik putarannya dapat mencapai 30.000 rpm, sedangkan
sistim motor turbin dapat mencapai
450.000 rpm.
•
Dapat disimpan, udara dapat disimpan melalui tabung yang diberi pengaman
terhadap kelebihan tekanan udara. Selain itu dapat dipasang pembatas tekanan
atau pengaman sehingga sistim menjadi aman.
•
Mudah dimanfaatkan, udara mudah dimanfaatkan baik secara langsung misal untuk
membersihkan permukaan logam dan mesin-mesin, maupun tidak langsung, yaitu
melalui peralatan pneumatik untuk menghasilkan gerakan tertentu.
2. Kerugian/Kelemahan
Pneumatik
Selain memiliki kelebihan seperti
di atas, pneumatik juga memiliki beberapa kelemahan antara lain:
•
Memerlukan instalasi peralatan penghasil udara. Udara kempa harus dipersiapkan
secara baik hingga memenuhi syarat. memenuhi kriteria tertentu, misalnya
kering, bersih, serta mengandung pelumas yang diperlukan untuk peralatan
pneumatik. Oleh karena itu sistem pneumatik memerlukan instalasi peralatan yang
relatif mahal, seperti kompressor, penyaring udara, tabung pelumas, pengeering,
regulator, dll.
•
Mudah terjadi kebocoran, Salah
satu sifat udara bertekanan adalah ingin selalu menempati ruang yang kosong dan
tekanan udara susah dipertahankan dalam waktu bekerja. Oleh karena itu
diperlukan seal agar udara tidak bocor. Kebocoran seal dapat menimbulkan
kerugian energi. Peralatan pneumatik harus dilengkapi dengan peralatan
kekedapan udara agar kebocoran pada sistim udara bertekanan dapat ditekan seminimal mungkin.
•
Menimbulkan suara bising, Pneumatik menggunakan sistim terbuka, artinya udara
yang telah digunakan akan dibuang ke luar sistim, udara yang keluar cukup keras
dan berisik sehingga akan menimbulkan suara bising terutama pada saluran buang.
Cara mengatasinya adalah dengan memasang peredam suara pada setiap saluran
buangnya.
• Mudah Mengembun, Udara yang bertekanan mudah
mengembun, sehingga sebelum memasuki sistem harus diolah terlebih dahulu agar
memenuhi persyaratan tertentu, misal kering, memiliki tekanan yang cukup, dan mengandung
sedikit pelumas agar mengurangi gesekan pada katup-katup dan aktuator.
Diharapkan setelah diketahuinya
keuntungan dan kerugian penggunaan udara kempa ini kita dapat membuat
antisipasi agar kerugian-kerugian ini dapat dihindari.
Demikian materi singkat kali ini.
Untuk selanjutnya, silakan disimak juga materi tentang Cairan
Hidrolik.
Sumber: Wirawan dan Pramono (Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang)