diktat pneumatik

Modul 1

Pneumatik Hidrolik

Topik 1 :

Pengenalan Pneumatik

Sumber dari :

FESTO

Oleh:

R. Ariosuko Dh.

© 2010

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana

Tanggal revisi2010-10-08

1

B – Teori Bab 1

Modul 1a

Dasar-dasar PneumatikI. 1. Definisi Pneumatika

Secara istilah, kata 'pneuma' berasal dari kata dalam bahasa Yunani kuno yg

artinya ; 'tiupan angin'.

Namun secara definisi, artinya ; “Salah satu cabang ilmu fisika yg mempelajari

fenomena udara yg dimampatkan (bertekanan) sehingga tekanan yg terjadi akan

menghasilkan gaya sebagai penyebab gerak / aktuasi pd aktuator”.

I. 2.Sifat-sifat fisika udaraPermukaan bumi ini ditutupi oleh mantel udara. Udara adalah campuran gas yang

terdiri atas senyawa :

a) sekitar 78% dari volum adalah nitrogen

b) sekitar 21% dari volum adalah oksigen

c) Sisanya adalah campuran karbon dioksida, argon, hidrogen neon, helium,

krypton dan xenon.

Untuk memahami susunannya dengan lebih baik, berikut disertakan besaran

fisikanya. Data-data ini berdasarkan "Sistem Satuan Internasional", disingkat SI.

Tabel 1.1 Satuan DasarBesaran Simbol Satuan Panjang l meter (m)Massa m kilogram (kg)Waktu t detik (s)Temperatur T Kelvin (K), 00C = 273 K

Tabel 1.2 Satuan TurunanBesaran Simbol Satuan Gaya F newton (N), 1 N = 1 kg.m/s2

Luas A meter persegi (m2)Volume V meter kubik (m3)Volume aliran Q (m3/s)Tekanan P pascal (Pa), 1 Pa = 1 N/m2, 1 bar = 105 Pa

Festo-Pneumatik Rekomposisi ; Ariosuko

2

I. 3. Karakteristik Udara

3.1Tidak punya bentuk khususSebagai mana umumnya gas, udara juga tidak mempunyai bentuk yang khusus.

Bentuknya mudah berubah karena tahanannya kecil. Udara akan berubah bentuk

sesuai dengan tempatnya.

3.2KompresibelUdara dapat dimampatkan dan selalu berusaha untuk mengembang. Sifat ini pula

yg menyebabkan suatu sistem pneumatik perlu trik khusus untuk mengatur

pergerakan presisi.

◦ Tekanan

1 Pascal sama dengan tekanan vertikal sebesar 1N pada bidang 1m2 dan 100

kPa sama dengan 14,5 psi.

Karena segala sesuatu di bumi ini menerima tekanan yaitu tekanan absolut

atmosfir (pat), maka tekanan ini tidak bisa dirasakan. Pada umumnya tekanan

atmosfir dianggap sebagai tekanan dasar, sedangkan yang bervariasi (akibat

penyimpangan nilai) adalah:

a) Tekanan ukur = pg

b) Tekanan vakum = pv

Hal ini digambarkan pada diagram di bawah :

Tekanan atmosfir tidak mempunyai nilai yang konstan. Variasi nilainya

tergantung pada letak geografis dan iklimnya. Daerah dari garis nol tekanan


3

absolut sampai garis tekanan atmosfir disebut daerah vakum dan diatas garis

tekanan atmosfir adalah daerah tekanan.

Tekanan absolut terdiri atas tekanan atmosfir pat dan tekanan ukur pg. Tekanan

absolut biasanya 1 bar (100 kPa) lebih besar dari tekanan relatif Pg.

I. 4. Hukum-hukum dalam pneumatika4.1Hukum Newton

Gaya = Massa x percepatan

F = m.a

Dengan, a = percepatan grafitasi = 9,81 m/s2 (nilai rata-rata di Indonesia).

4.2 Hukum Boyle Mariote Menjelaskan sifat: Volume dari massa gas yang tertutup pada temperatur

konstan adalah berbanding terbalik dengan tekanan absolut atau hasil kali dari

volume dan tekanan absoiut adalah konstan untuk masa gas tertentu.

p1 * V1 = p2 * V2 = p3 * V3 = konstan

a) Contoh perhitungan:

Udara dipampatkan pada tekanan atmosfir menjadi 1/7 dari volumenya.

Tekanan apakah yang muncul apabila temperatur tetap konstan ?

• p1 * V1 = p2 * V2

• p2 = (V1A/2)*p1 catatan: V2/V1 =1/7

• p1 = p atm = 1 bar = 100 kPa


4

• p2 = 1 * 7 = 7 bar = 700 kPa absolut

Hasilnya = pg = pukur - pabs - patm = 7 - 1 = 6 bar = 600 kPa

Sebuah kompresor yang menghasilkan tekanan diatas atmosfir 6 bar (600

kPa), mempunyai sifat pemampatan 1:7, ini dianggap jika tekanan atmosfir

patm 1 bar (100kPa).

I. 5. Teori kontrolAlokasi dari sebuah sistem kontrol dari salah satu dari tiga jenis sistem kontrol tergantung

pada tugas yang akan diliputi. Sebagai contoh

5.1Sistem kontrol dengan program Artinya perencanaan telah memilih satu diantara tiga grup sistem kontrol.

a) Sistem kontrol pilot (manual)Selalu ada hubungan yang jelas antara nilai perintah atau referensi dan nilai

keluaran yang disediakan. Variabel gangguan tidak menyebabkan

penyimpangan (DIN 19226). Pilot kontrol ini tidak mempunyai fungsi memori.

b) Sistem kontrol dengan memoriKetika nilai perintah atau referensi dihilangkan atau dibatalkan, khususnya

setelah penyelesaian sinyal masukan, tercapainya nilai keluaran

dipertahankan (dimemori). Sebuah nilai perintah yang berbeda atau sebuah

sinyal untuk melawan sinyal masukan dibutuhkan untuk mengembalikan nilai

keluaran ke nilai awal.

c) Kontrol dengan jadwal waktuDalam sistem kontrol dengan waktu, nilai perintah disuplai oleh waktu yang

tergantung pada pembangkit program (DIN 19226). Karakteristik dari sebuah

sistem kontrol dengan waktu adalah adanya sebuah pembangkit program dan

waktu yang tergantung urutan program. Pembangkit program boleh dari:

• poros cam

• cam

• kartu punch

• tape punch

• penyimpan elektronis


5

5.2Sistem kontrol dengan koordinasi gerakanPada sistem kontrol dengan koordinasi gerakan, nilai masukannya dicatu oleh

pembangkit sinyal yang nilai keluarannya tergantung pada posisi bagian yang

bergerak dengan siklus terkontrol (DIN 19226).

a) Sistem kontrol berurutanProgram berurutan disimpan dalam sebuah pembangkit program yang

menjalankan program selangkah demi selangkah sesuai dengan status

yang dicapai oleh sistem yang dikontrol. Program ini boleh dipasang

secara permanen atau dibaca dari kartu punch, pita magnetik, dan jenis

memori yang lain (DIN 19226).

5.3Klasifikasi berdasarkan jenis sinyal a) Sistem kontrol analog

Adalah sebuah sistem kontrol yang mengoperasikan sinyal analog dalam

bagian pengolah sinyal (DIN 19237).

b) Sistem kontrol digital

Adalah sebuah sistem kontrol yang mengoperasikan sinyal bilangan digital

dalam bagian pengolah sinyal (DIN 19237).

c) Sistem kontrol biner

Adalah sistem kontrol yang mengoperasikan sinyal biner dalam bagian

pengolah sinyal dimana sinyal tidak berbentuk bilangan sebagai pewakil

data (DIN 19237).

5.4Klasifikasi berdasarkan pengolahan sinyalKlasifikasi dari sistem kontrol yang berdasarkan jenis data yang diwakili nya

masih bersifat teoritis dan tidak bergantung pada metoda pemecahannya.

Sedangkan yang lebih praktis, klasifikasi berdasarkan jenis pengolah sinyal,

karena memberi informasi tentang metoda pemecahan yang dipilih.

a) Sistem kontrol serempak (sinkron)Adalah sebuah sistem kontrol yang sistem pengolah sinyalnya sinkron dengan

pulsa jam ( DIN 19237 ).

b) Sistem kontrol tak serempak (asinkron)Adalah sebuah sistem kontrol yang beroperasi tanpa pulsa jam, yaitu


6

perubahan sinyal hanya ditriger oleh perubahan sinyal masukan (DIN

19237)

c) Sistem kontrol logikaAdalah sebuah sistem kontrol dengan status sinyal keluaran tertentu diberikan

oleh status sinyal masukan melalui hubungan logika "Boolean" (DIN 19237).

d) Sistem kontrol berurutanAdalah sebuah sistem kontrol dengan pengoperasian langkah demi langkah dalam

suatu program yang bergantung pada kondisi yang terpenuhi (DIN 19237).

• Sistem kontrol berurutan bergantung waktu

Adalah sistem kontrol berurutan yang kondisi aktif dan non aktifnya hanya

bergantung pada waktu ( DIN 19237).

• Sistem kontrol berurutan tergantung proses

Adalah sebuah sistem kontrol yang kondisi aktif dan nonaktifnya hanya

tergantung pada sinyal dari sistem yang dikontrol (DIN 19237).

I. 6.Aliran Sinyal dan rantai kontrolSuatu kontrol selalu terdiridari sejumlah blok yang merupakan kum-pulan sejumlah

komponen yang tertata. Pada saat yang sama, juga tampak adanya aliran sinyal.

Rantai kontrol dicirikan oleh adanya suatu aliran sinyal dari sinyal masukan melalui

sinyal proses menuju sinyal keluaran dan pelaksa-naan perintah. Tentu saja harus

ada komponen masukan, pemroses dan keluaran.

Berikut disajikan beberapa contoh susunan bagian dari aliran sinyal:

a) Bagian tambahan harus dimasukkan kedalam mata rantai kontrol untuk

transformasi sinyal, agar supaya bagian tambahan ini melakukan

tugasnya. Bagian tambahan ini terdiri dari penguat atau pengubah dalam

bentuk energi yang sama atau berlainan yang dipakai bagian operasi dan

bagian kontrol.

b) Rangkaian dan tata letak urutan kontrol bisa diidentifikasikan. Seksi daya

dari seksi kerja terdiri dari aktuator dan elemen kontrol terakhir. Elemen

kontrol menerima sinyal kontrol dari elemen pengolah. Elemen pengolah

sinyal mengolah informasi yang dikirim dari elemen sinyal masukan atau

sensor. Sinyal mengalir dari sumber energi ke seksi daya.


8

A – Kursus Bab1

Modul 1b

Karakteristik dan Aplikasi Pneumatik

1 .Gambaran umum karakteristik Pneumatik

1.1. Keunggulan dan karakteristik khas dari udara bertekanan :

• Ketersediaan :

Udara praktis terdapat dimana-mana dalam jumlah yang tidak terbatas.

• Transportasi :

Udara dengan sangat mudah dapat ditransportasikan melalui pipa

saluran sampai jarak yang jauh.

• Penyimpanan :

Udara-bertekanan dari kompresor dapat disimpan da-lam tabung untuk

dipergunakan, sehingga kompresor tidak perlu hidup terus-menerus.

Selain itu tangki (botol) penyimpan mudah dipindah-pindah.

• Udara-bertekanan relatif tidak peka terhadap perubahan temperatur.

Hal ini menjamin pengoperasian yang handal, bahkan dalam kondisi

yang ekstrim sekalipun.

• Tahan Ledakan :

Udara-bertekanan tidak mengandung resiko terbakar atau meledak.

• Bersih :

Udara-bertekanan tanpa lubrikasi adalah bersih. Meskipun ada yang

keluar dari Kebocoran pipa atau komponen) tidak akan menyebabkan

pencemaran terhadap lingkungan. Ini penting sekali dalam industri

makanan, kayu, dan tekstil.

• Konstruksi :

Elemen kerja mempunyai konstruksi komponen yang sederhana

dengan demikian harganya murah.

• Kecepatan :

Udara bertekanan merupakan media kerja yang cepat. Kecepatan

kerja yang tinggi dapat tercapai.

• Pengaturan :


9

Dengan menggunakan komponen-komponen udara bertekanan,

kecepatan dan gaya dapat diatur.

• Aman terhadap beban berlebih :

Perkakas & elemen kerja pneumatik akan tetap aman terhadap beban

berlebih yang diberikan. Peralatan akan berhenti, tanpa ada kerusakan

sedikitpun.

1.2. Kekurangan pneumatikAgar dapat lebih cermat menentukan cakupan dari aplikasi pneumatik,

tentu harus diketahui pula kekurangan-kekurangannya :

• Pengadaan :

Udara-bertekanan harus disiapkan dengan baik untuk mencegah

timbulnya resiko keausan komponen pneumatik yang terlalu cepat

karena partikel debu dan kondensasi.

• Mampu dimampatkan :

Udara-bertekanan dapat dimampatkan, sehingga tidak mungkin

diperoleh kecepatan piston yang teratur dan konstan.

• Gaya :

Udara-bertekanan hanya efisien sampai kebutuhan gaya tertentu.

Pada tekanan kerja normal antara 6 sampai 7bar (600 - 700kPa) dan

kondisi lintasan dan kecepatan tertentu, maka gaya berkisar antara

20.000 sampai dengan 30.000 Newton.

• Gangguan suara :

Udara buangan menimbulkan suara yang sangat bising. Tetapi

masalah ini dapat diatasi secara baik dengan adanya material

peredam suara dan silencer.

• Biaya :

Pemakaian udara bertekanan memerlukan biaya yang relatif mahal

Biaya energi yang mahal dikompensasi oleh harga komponen yang

murah dan prestasi kerja yang tinggi.

2 . Dibandingkan dengan bentuk energi yang lain, maka pneumatik perlu


dipertimbangkan sebagai alternatif untuk media kendali atau kerja. Penilaian

ini mencakup seluruh total sistem mulai dari sinyal input (sensor) melalui

bagian kontrol (prosesor) ke peralatan keluaran (aktuator). Semua faktor

berikut harus dipertimbangkan yaitu :

2.1. Kebutuhan kerja atau keluaran

2.2. Metoda kontrol yang diinginkan

2.3. Sumber daya dan pengetahuan teknik yang memadai

2.4. Keterpaduan antara sistem yang ada dengan yang akan dipilih.

3 .Berbagai pilihan media kerja yaitu:

• Listrik

• Hidraulik

• Pneumatik

• Gabungan media di atas

Kriteria pemilihan media kerja berdasarkan

• Gaya

• Langkah kerja

• Jenis gerakan (lurus, berayun, berputar)

• Kecepatan

• Ukuran

• Usia pemakaian

• Kepekaan

• Keamanan dan keandalan

• Biaya energi

• Penanganan

• Pengaturan

• Penyimpanan

4 .Berbagai pilihan media kontrol yaitu :

• Mekanik

• Listrik

• Elektronik


• Pneumatik, tekanan normal

• Pneumatik, tekanan rendah

• Hidraulik

5 .Kriteria pemilihan dan sifat sistem yang perlu dipertimbangkan dalam

penerapan :

• Keandalan komponen

• Kepekaan terhadap pengaruh lingkungan

• Kemudahan dalam pemeliharaan dan perbaikan

• Waktu hubung komponen

• Kecepatan sinyal

• Kebutuhan tempat

• Usia pemakaian

• Persyaratan pelatihan bagi operator dan petugas perawatan

• Kemungkinan modifikasi dari sistem kontrol

6 .Pengembangan sistem kontrol pneumatik

Pengembangan produk pneumatik, dapat ditinjau berdasarkan kategori:

• Aktuator

• Sensor dan elemen masukan

• Prosesor

• Sistem kontrol

• Komponen pelengkap

Masing-masing elemen penting di dalam pemecahan masalah pneumatik.

Tuntutannya adalah keandalan sistem/komponen yang disertai dengan :

• Kemudahan untuk perbaikan dan pemeliharaan atau

• Biaya rendah untuk penggantian

• Mudah dilakukan pemasangan dan penyambungan

• Keperluan perawatan rendah

• Mudah mengadakan perubahan dan fleksibel

• Desain yang kompak


• Biaya yang sepadan

• Mudah tersedia

• Dokumentasi yang lengkap

• Hanya diperlukan pelatihan sedikit untuk memahami produk

7 .Struktur sistem pneumatik dan aliran sinyal

Tingkatan utama dari sistem pneumatik adalah :

7.1. Catu daya (energi supply)

7.2. Elemen masukan (sensor)

7.3. Elemen pengolah (prosesor)

7.4. Elemen kerja (aktuator)

Contoh pemakaian sistem kontrol pneumatikSebuah katup kontrol arah dapat digunakan sebagai sebuah elemen input,

pemroses atau kontrol. Hal ini cukup membingungkan untuk pemula, namun

menjadi jelas bila disertai gambar sirkuit pneumatiknya.

Elemen-elemen dalam sistem pneumatik diwakili oleh simbol-simbol yang

menunjukkan fungsi dari elemen tersebut. Simbol tersebut dapat berupa

gabungan beberapa simbol elemen dan berfungsi tertentu. Rangkaian dari


setiap elemen digambar dengan urutan yang sama dengan diagram aliran

sinyal di atas.

Pada tingkatan aktuator ditambahkan kontrol elemen untuk melengkapi

struktur. Kontrol elemen mengontrol aksi dari aktuator setelah menerima

sinyal yang dikirim oleh elemen pengolah. {B 1.3}

Katup kontrol arah (KKA) dapat sebagai sensor, pengolah atau pengontrol

aktuator. Jika KKA digunakan sebagai pengontrol gerakan silinder maka dia

masuk grup aktuator bagian elemen kontrol.Jika sebagai elemen pengolah

atau maka masuk di grup prosesor atau sensor. Perbedaan fungsi biasanya

berdasarkan cara pengoperasiannya dan bergantung pada letak KKA di

dalam gambar rangkaian. {B 3}

8 . Aplikasi Pneumatik

Penggunaan pneumatika sudah lama sekali membantu dalam pelaksanaan

pekerjaan mekanis sederhana. Bahkan sekarang ini memegang peranan

yang penting dalam bidang otomasi.

Sebelum tahun 1950 pneumatik telah banyak digunakan sebagai media kerja

dalam bentuk energi tersimpan. Era tahun 1950-an kebutuhan sensor dan

prosesor berkembang sejalan dengan kebutuhan penggerak. Perkembangan

ini membantu operasi kerja yang dikontrol dengan menggunakan sensor

untuk mengukur keadaan dan kondisi mesin. Pengembangan sensor,

prosesor dan aktuator memungkinkan munculnya berbagai sistem pneumatik.


Sejalan dengan munculnya sistem tsb, berbagai komponen terus

dikembangkan baik berupa perubahan material, proses manufaktur, dan

proses disainnya. Sebagian besar aplikasi memanfaatkan pneumatik sebagai

satu atau lebih fungsi dari:

8.1. Sensor untuk menentukan status proses

8.2. Pengolah informasi

8.3. Pengaktifan aktuator melalui elemen kontrol

8.4. Pelaksana kerja berupa aktuator

Jenis-jenis gerakan berikut dapat dilaksanakan dengan elemen

penggerak pneumatik:

• Lurus (linier)

◦ Silinder pneumatik banyak dipakai sebagai penggerak linier, karena

harganya yang relatif murah, mudah dipasang, sederhana dan

konstruksi yang kokoh serta mudah diperoleh dalam berbagai

ukuran dan langkah kerja.

Karakteristik umum dari silinder pneumatik adalah sbb:

◦ Diameter 6 sampai 320 mm

◦ Panjang langkah 1 sampai 2000 mm

◦ Gaya-gaya sampai 50000 N

◦ Kecepatan piston 0,02 sampai 1 m/s

◦ ayun

◦ putar


Beberapa bidang aplikasi yang menggunakan pneumatika adalah sebagai

berikut:

• Secara umum dalam penanganan material:

◦ Pencekaman benda kerja

◦ Penggeseran benda kerja

◦ Pengaturan posisi benda kerja

◦ Pengaturan arah benda kerja

• Penerapan umum :

◦ Pengemasan

◦ Pemakanan

◦ Pengukuran

◦ Pengaturan

◦ Buka dan Tutup

◦ Pemindahan material

◦ Pemutaran dan pembalikan benda kerja

◦ Pemilahan bahan

◦ Penyusunan benda kerja

◦ Pengerjaan stempel dan embosing pada benda kerja


• Pneumatika diterapkan dalam pemesinan dan operasi kerja, seperti

◦ Pengeboran

◦ Pembubutan

◦ Pengefraisan

◦ Penggergajian

◦ Penyelesaian akhir

◦ Pengubahan bentuk

◦ Kontrol kualitas


diktat pneumatik

Documents