Pneumatik berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara atau angin. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik. Dalam penerapannya, sistem pneumatic banyak digunakan sebagai sistem automasi. Pneumatik menggunakan hukum-hukum aeromekanika, yang menentukan keadaan keseimbangan gas dan uap (khususnya udara atmosfir) dengan adanya gaya-gaya luar (aerostatika) dan teori aliran (aerodinamika). Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri merupakan ilmu pengetahuan dari semua proses mekanik dimana udara memindahkan suatu gaya atau gerakan. Jadi pneumatik meliputi semua komponen mesin atau peralatan, dalam mana terjadi proses-proses pneumatik.
Persaingan antara peralatan pneumatik dengan peralatan mekanik, hidrolik atau elektrik makin menjadi besar. Sering kali suatu proses tertentu dengan cara pneumatik,
berjalan lebih rapi (efisien) dibandingkan dengan cara lainnya. Dalam penggunaannya sistem pneumatik diutamakan karena beberapa hal yaitu :
1. Paling banyak dipertimbangkan untuk beberapa mekanisasi. 2. Dapat bertahan lebih baik terhadap keadaan-keadaan tertentu
Beberapa penggunaan sistem pneumatik antara lain: 1.Pengemasan (packaging)
2.Pemakanan (feeding) 3.Pengukuran (metering)
4.Pengaturan buka dan tutup (door or chute control) 5.Pemindahan material (transfer of materials)
6.Pemutaran dan pembalikan benda kerja (turning and inverting of parts) 7.Pemilahan bahan (sorting of parts)
8.Penyusunan benda kerja (stacking of components)
9.Pencetakan benda kerja (stamping and embosing of components)
Beberapa keuntungan dalam penggunaan sistem pneumatik antara lain: 1. Merupakan media/fluida kerja yang mudah didapat dan mudah diangkut.
Udara dimana saja tersedia dalam jumlah yang tak terhingga, sehingga tidak membutuhkan biaya yang besar untuk mendapatkannya. Dalam penggunaannya tidak memerlukan saluran-saluran balik karena udara bekas dapat dibuang bebas ke atmosfir, sedangkan sistem elektrik dan hidrolik memerlukan saluran balik. Udara bertekanan dapat diangkut dengan mudah melalui saluran-saluran dengan jarak yang besar, jadi pembuangan udara bertekanan dapat dipusatkan dan menggunakan saluran melingkar semua pemakai dalam satu perusahaan dapat dilayani udara bertekanan dengan tekanan tetap dan sama besarnya. Melalui saluran-saluran cabang dan pipa- pipa selang, energi udara bertekanan dapat disediakan dimana saja dalam perusahaan.
2. Dapat disimpan dengan mudah.
Kompresor hanya menyerahkan udara bertekanan kalau udara bertekanan ini memang digunakan. Jadi kompresor tidak perlu bekerja seperti halnya pada pompa
peralatan hidrolik. Dalam hal pengangkutan ke dan penyimpanan dalam tangki-tangki penampung juga dimungkinkan. Suatu daur kerja yang telah dimulai selalu dapat diselesaikan, demikian pula kalau penyediaan listrik tiba-tiba dihentikan.
3. Bersih dan kering.
Udara bertekanan adalah bersih. Kalau ada kebocoran pada saluran pipa, benda- benda kerja maupun bahan-bahan disekelilingnya tidak akan menjadi kotor. Bila terdapat kerusakan pipa-pipa tidak akan ada pengotoran-pengotoran, bintik minyak dansebagainya. Dalam industri pangan , kayu , kulit dan tenun serta pada mesin-mesin pengepakan hal yang memang penting sekali adalah bahwa peralatan tetap bersih selama bekerja. Sistem pneumatik yang bocor bekerja merugikan dilihat dari sudut ekonomis, tetapi dalam keadaan darurat pekerjaan tetap dapat berlangsung. Tidak terdapat minyak bocoran yang mengganggu seperti pada sistem hidrolik.
4. Tidak peka terhadap suhu
Udara bersih ( tanpa uap air ) dapat digunakan sepenuhnya pada suhu-suhu yang tinggi atau pada nilai-nilai yang rendah, jauh di bawah titik beku. Udara bertekanan juga dapat digunakan pada tempat-tempat yang sangat panas, misalnya untuk pelayanan tempa tekan, pintu-pintu dapur pijar, dapur pengerasan atau dapur lumer. Peralatan-peralatan atau saluran-saluran pipa dapat digunakan secara aman dalam lingkungan yang panas sekali, misalnya pada industri-industri baja atau bengkel- bengkel tuang (cor).
5. Aman terhadap kebakaran dan ledakan
Keamanan kerja serta produksi besar dari udara bertekanan tidak mengandung bahaya kebakaran maupun ledakan. Dalam ruang-ruang dengan resiko timbulnya kebakaran atau ledakan atau gas-gas yang dapat meledak dapat dibebaskan, alat-alat pneumatik dapat digunakan tanpa dibutuhkan pengamanan yang mahal dan luas. Dalam ruang seperti itu kendali elektrik dalam banyak hal tidak diinginkan.
6. Tidak diperlukan pendinginan fluida kerja
Udara bertekanan tidak perlu diganti sehingga untuk ini tidak dibutuhkan biaya. Minyak setidak-tidaknya harus diganti setelah 100 sampai 125 jam kerja.
7. Rasional (menguntungkan)
Pneumatik adalah 40 sampai 50 kali lebih murah daripada tenaga otot. Hal ini sangat penting pada mekanisasi dan otomatisasi produksi. Komponen-komponen untuk peralatan pneumatik tanpa pengecualian adalah lebih murah jika dibandingkan dengan komponen-komponen peralatan hidrolik.
8. Kesederhanaan (mudah pemeliharaan)
Karena konstruksi sederhana, peralatan-peralatan udara bertekanan hampir tidak peka gangguan. Gerakan-gerakan lurus dilaksanakan secara sederhana tanpa komponen mekanik, seperti tuas-tuas, eksentrik, cakera bubungan, pegas, poros sekerup dan roda gigi. Konstruksinya yang sederhana menyebabkan waktu montase (pemasangan) menjadi singkat, kerusakan-kerusakan seringkali dapat direparasi sendiri, yaitu oleh ahli teknik, montir atau operator setempat. Komponen- komponennya dengan mudah dapat dipasang dan setelah dibuka dapat digunakan kembali untuk penggunaan-penggunaan lainnya.
9. Sifat dapat bergerak
Selang-selang elastik memberi kebebasan pindah yang besar sekali dari komponen pneumatik ini.
10. Dapat dibebani lebih ( tahan pembebanan lebih )
Alat-alat udara bertekanan dan komponen-komponen berfungsi dapat ditahan sedemikian rupa hingga berhenti. Dengan cara ini komponen-komponen akan aman terhadap pembebanan lebih. Komponen-komponen ini juga dapat direm sampai keadaan berhenti tanpa kerugian. Pada pembebanan lebih alat-alat udara bertekanan memang akan berhenti, tetapi tidak akan mengalami kerusakan. Alat-alat listrik terbakar pada pembebanan lebih. Suatu jaringan udara bertekanan dapat diberi beban
lebih tanpa rusak. Silinder-silinder gaya tak peka pembebanan lebih dan dengan menggunakan katup-katup khusus maka kecepatan torak dapat disetel tanpa bertingkat.
11. Biaya pemasangan murah
Mengembalikan udara bertekanan yang telah digunakan ke sumbernya (kompresor) tidak perlu dilakukan. Udara bekas dengan segera mengalir keluar ke atmosfir, sehingga tidak diperlukan saluran-saluran balik, hanya saluran masuk saja. Suatu peralatan udara bertekanan dengan kapasitas yang tepat, dapat melayani semua pemakai dalam satu industri. Sebaliknya, pengendalian-pengendalian hidrolik memerlukan sumber energi untuk setiap instalasi tersendiri (motor dan pompa).
12. Pengawasan (kontrol)
Pengawasan tekanan kerja dan gaya-gaya atas komponen udara bertekanan yang berfungsi dengan mudah dapat dilaksanakan dengan pengukur-pengukur tekanan (manometer).
13. Fluida kerja cepat
Kecepatan-kecepatan udara yang sangat tinggi menjamin bekerjanya elemen- elemen pneumatik dengan cepat. Oleh sebab itu waktu menghidupkan adalah singkat dan perubahan energi menjadi kerja berjalan cepat. Dengan udara mampat orang dapat melaksanakan jumlah perputaran yang tinggi ( Motor Udara ) dan kecepatan-kecepatan piston besar (silinder-silinder kerja ). Udara bertekanan dapat mencapai kecepatan alir sampai 1000 m/min (dibandingkan dengan energi hidrolik sampai 180 m/min ).
14. Ringan sekali
Berat alat-alat pneumatik jauh lebih kecil daripada mesin yang digerakkan elektrik dan perkakas-perkakas konstruksi elektrik (hal ini sangat penting pada perkakas tangan atau perkakas tumbuk). Perbandingan berat (dengan daya yang sama) antara :
• motor pneumatik : motor elektrik = 1 : 8 (sampai 10) • motor pneumatik : motor frekuensi tinggi = 1 : 3 (sampai 4)
15. Kemungkinan penggunaan lagi, serta konstruksinya kokoh
Komponen-komponen pneumatik dapat digunakan lagi, misalnya kalau komponen-komponen ini tidak dibutuhkan lagi dalam mesin tua. Pada umumnya komponen pneumatik ini dikonstruksikan secara kompak dan kokoh, dan oleh karena itu hampir tidak peka terhadap gangguan dan tahan terhadap perlakuan-perlakuan kasar
Sedangkan kekurangan dalam penggunaan sistem pneumatic antara lain: 1. Ketermampatan (udara).
Udara dapat dimampatkan. Oleh sebab itu adalah tidak mungkin untuk mewujudkan kecepatan-kecepatan piston dan pengisian yang perlahan-lahan dan tetap, tergantung dari bebannya.
2. Gangguan Suara (Bising)
Udara yang ditiup ke luar menyebabkan kebisingan (desisan) mengalir ke luar, terutama dalam ruang-ruang kerja sangat mengganggu.
3. Kegerbakan (volatile)
Udara bertekanan sangat gerbak (volatile). Terutama dalam jaringan-jaringan udara bertekanan yang besar dan luas dapat terjadi kebocoran-kebocoran yang banyak, sehingga udara bertekanan mengalir keluar. Oleh karena itu pemakaian udara bertekanan dapat meningkat secara luar biasa dan karenanya harga pokok energi “berguna” sangat tinggi.
4. Kelembaban udara
Kelembaban udara dalam udara bertekanan pada waktu suhu menurun dan tekanan meningkat dipisahkan sebagai tetesan air (air embun).
5. Bahaya pembekuan
Pada waktu pemuaian tiba-tiba (dibelakang pemakai udara bertekanan) dan penurunan suhu yang bertalian dengan pemuaian tiba-tiba ini, dapat terjadi pembentukan es.
6. Kehilangan energi dalam bentuk kalor.
Energi kompresi adiabatik dibuang dalam bentuk kalor dalam pendingin antara dan akhir. Kalor ini hilang sama sekali dan kerugian ini hampir tidak dapat dikurangi.
7. Pelumasan udara bertekanan
Oleh karena tidak adanya sistem pelumasan untuk bagian-bagian yang bergerak, maka bahan pelumas ini dimasukkan bersamaan dengan udara yang mengalir, untuk itu bahan pelumas harus dikabutkan dalam udara bertekanan.
8. Gaya tekan terbatas
Dengan udara bertekanan hanya dapat dibangkitkan gaya yang terbatas saja. Untuk gaya yang besar, pada tekanan jaringan normal dibutuhkan diameter piston yang besar. Penyerapan energi pada tekanan-tekanan kejutan hidrolik dapat memberi jalan keluar.
9. Ketidakteraturan
Suatu gerakan teratur hampir tidak dapat diwujudkan pada pembebanan berganti- ganti, jug pada kecepatan-kecepatan kecil (kurang dari 0,25 cm/det) dapat timbul ‘stick-slip effect’.
Pneumatic unloader system PT INALUM adalah suatu sistem yang digunakan
untuk memindahkan material yang berada dipalka kapal, dengan menggunakan sistem hisap (pneumatic) dan dikirimkan ke gudang-gudang penyimpanan masing-masing dengan kapasitas bongkar 300 ton serbuk per jam.
Dalam industri, ketersediaan bahan baku merupakan hal yang sangat penting terhadap kelangsungan produksi dari industri tersebut. PT.INALUM merupakan salah satu industri
yang sangat memperhatikan ketersedian bahan bakunya. Salah satu fasilitas yang digunakan PT.INALUM untuk menjaga kelancaran ketersediaan bahan bakunya adalah dengan menggunakan sistem Pneumatic Unloader pada transportasi material.
Adapun bahan baku yang paling utama dalam proses pembuatan alumunium batangan (ingot), meliputi:
1. Alumina (Al2O3)
2. Kokas (coke)
3. Hard Pitch (Coal Tar Picth)
Ketiga bahan baku ini berasal dari dalam dan luar negeri, kemudian dikirim ke PT.INALUM melalui pelabuhan yang berada di Kuala Tanjung. Setelah tiba di pelabuhan, material dibongkar (Unloading) dengan menggunakan pneumatic unloader
system, kemudian diteruskan ke sistem ban berjalan (belt conveyor) untuk di simpan ke
masing-masing gudang penyimpanan.
Pneumatic unloader juga dilengkapi dengan rail way sehinggga dapat bergerak sejajar kapal. Lengan nozel hisap dapat diatur berputar, panjang- pendek dan tinggi- rendah sehingga dapat menjangkau posisi material di dalam palka kapal.
2.5.1 Prinsip Kerja Sistem Pneumatic Unloader
Material dihisap dengan menggunakan blower dengan tekanan vakum sampai -4000 mmH2O. Akibat adanya hisapan, campuran material dan udara kemudian mengalir
masuk kedalam receiver tank 1, sedangkan udara akan keluar dari pori-pori filter pocket yang ada di bagian atas receiver tank.
Selanjutnya material yang masuk ke receiver tank 1, selanjutnya turun ke ruang atas cutting gate. Tekanan di receiver tank 1 dan receiver tank 2, sama besar karena cutting gate membuka air tight seal. Kemudian cutting gate terbuka dan meterial mengalir ke receiver tank 2. Setelah 15 detik, cutting gate tertutup kembali. Selanjutnya balance valve membuka dan upper cone valve terbuka sehingga tekanan di receiver tank 2 dan receiver tank 3 sama besar dan material turun ke receiver tank 3.
Kemudian balance valve dan upper cone valve tertutup, sedang air vent valve membuka, diikuti dengan terbukanya lower cone valve dan material jatuh ke belt conveying system (BC-A/B).
Gambar. 2. 7 Discharger