PERANCANGAN ALAT KERAMAS PASIEN DAN PERSONAL HYGIENE TOOL (PENTOOL) SEBAGAI ALAT BANTU PEMENUHAN KEBUTUHAN
DASAR SEHARI-HARI PADA PASIEN BED REST DI RUMAH SAKIT
TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Prodi Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh: Dimas Niko Ramadhan
20120130096
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
PERANCANGAN ALAT KERAMAS PASIEN DAN PERSONAL HYGIENE TOOL (PENTOOL) SEBAGAI ALAT BANTU PEMENUHAN
KEBUTUHAN DASAR SEHARI-HARI PADA PASIEN BED REST DI RUMAH SAKIT
TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Prodi Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh: Dimas Niko Ramadhan
20120130096
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
YOGYAKARTA 2016
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
PERANCANGAN ALAT KERAMAS PASIEN DAN PERSONAL HYGIENE TOOL (PENTOOL) SEBAGAI ALAT BANTU PEMENUHAN
KEBUTUHAN DASAR SEHARI-HARI PADA PASIEN BED REST DI RUMAH SAKIT
Disusun Oleh: Dimas Niko Ramadhan
20120130096
Telah Depertahankan Di Depan Tim Penguji Pada Tanggal 19 agustus 2016
Susunan Tim Penguji:
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Wahyudi, S.T., M.T Muh Budi Nur Rahman S.T., M.Eng NIK. 19700823199702 123 032 NIP. 19790523 200501 1001
Penguji
Cahyo Budiyantoro, S.T., M.Sc. NIK. 197110232201507123083
Tugas Akhir ini Telah dinyatakan sah sebagai salah satu persyaratan Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Tanggal 19 Agustus 2016
Mengesahkan
Ketua Program Studi Teknik Mesin
Novi Caroko S.T.,M.Eng NIP. 19791113 200501 1 001
PERNYATAAN:
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi ini adalah asli hasil karya saya dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 19 Agustus 2016
Dimas Niko Ramadhan
PERSEMBAHAN
Dia memberikan hikmah (ilmu yang berguna) kepada siapa yang dikehendaki-Nya. Barang siapa yang mendapat hikmah itu sesungguhnya ia telah mendapat kebajikan yang banyak. Dan tiadalah yang menerima peringatan melainkan orang-orang yang bertawakal. (Q.S. Al-Baqarah: 269)
Skripsi ini saya persembahkan untuk:
1. Orang tua tercinta, serta adik-adik tersayang terimakasih atas dukungan yang kalian berikan.
2. Keluarga tersayang yang telah memberikan motivasi,nasehat serta dukungan.
3. Bapak Wahyudi, S.T., M.T dan Bapak Muhammad Budi Nur Rahman, S.T., M.Eng Selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.
4. Teman-teman PKM-KC PENTOOL yang sudah memberikan nasihat dan dukungan
5. Teman-teman Teknik Mesin UMY semua angkatan, terutama TM 2012 yang selalu memberi dukungan satu sama lain.
INTISARI
Insidensi pasien dengan gangguan pemenuhan Activities of Daily Living (ADL) semakin meningkat dari waktu ke waktu. Pasien mengalami ketergantungan minimal hingga total sehingga memerlukan bantuan perawat dalam pemenuhan personal hygienenya. Pemenuhan personal hygiene akan menunjang penyembuhan pasien. Namun, praktik personal hygiene meliputi bathing (mandi), hair washing (mencuci rambut), nail care (perawatan kuku tangan dan kaki), oral hygiene (perawatan mulut dan gigi), perineal care (perawatan alat vital), hand hygiene (mencuci tangan), dan lainnya belum terlaksana maksimal akibat kurangnya fasilitas penunjang.. Dengan adanya alat PENTOOL maka dapat meningkatkan kinerja perawat. Perancangan bak keramas pasien bed rest berdimensi 1100 x 450 x 120 (mm) dengan massa 5,030 (kg). Sistem penggerak bak keramas menggunakan pneumatik silinder kerja ganda DNC-32-250-PPV-A batang silinder menggunakan stainless stell AISI 302 dengan tegangan 860 (MPa). Batang silinder menahan tegangan 100,39 (MPa) dan beban kritis 9,8 (KN) pneumatik digerakkan dengan kompresor portable HARRIER dengan mesin dynamo 150 (W) dan daya kompresor ½ HP.Dengan rancangan alat ini diharapkan akan meningkatkan kinerja perawat dan kepuasan pasien.Sistem water heater menggunakan thermostat DT7016 mampu memanaskan air 18 liter dengan 20 menit dan dilengkapi dengan pompa model XKF-95P yang mampu mendorong aliran air 3(m)sehingga dapat mengalirkan air ke shower SAN EI PS75-80X untuk disiramkan kebagian tubuh pasien bed rest.PENTOOL dilengkapi dengan system filterisasi dengan bahan alami (sapu ijuk,sabut kelapa dan arang aktif). Dimensi total kerangka 750 (mm) x 450 (mm) x 800 (mm) dengan beban keseluruhan kurang lebih 150 (kg) dan daya listrik 745 (watt) yang digunakan.
Kata kunci: personal hygiene, Activities of Daily Living (ADL), alat personal hygiene
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum WR. WB.
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan hidayah dan karunianya sehingga dapat tersusunnya tugas akhir ini sesuai yang diharapkan dan terlaksana dengan baik. Hanya dengan ijin-Nya, segala urusan yang rumit menjadi mudah.
Dalam proses penyusunan tugas akhir ini, banyak kendala baik teknis maupun nonteknis yang penyusun alami, namun hal tersebut tidak menyurutkan langkah penyusun dalam menyelesaikan tugas akhir. Penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna baik dari segi materi maupun metodologinya. Oleh karena itu kritik dan saran yang konstruktif sangat
diharapkan guna penyempurnaan tugas akhir ini bagi penyusun lebih lanjut dan mendalam pada masa-masa yang akan datang.
Dari proses awal hingga akhir penyusunan tugas akhir ini, banyak pihak yang telah memberikan dukungan, untuk itu penyusun tidak lupa menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dan berpartisipasi dalam penyusunan tugas akhir ini.
1. Bapak Novi Caroko S.T.,M.Eng., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
2. Bapak Wahyudi, S.T., M.T selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan arahan dan bimbingan Tugas Akhir.
3. Bapak Muhammad Budi Nur Rahman, S.T., M.Eng selaku Dosen Pembimbing II yang telahmemberikan arahan dan bimbingan Tugas Akhir. 4. Kedua orang tua, Ayah dan Ibunda tercinta , dan saudara-saudaraku yang
senantiasa selalu mendoakan, memberikan dorongan semangat, kasih sayang, dengan penuh kesabaran dan tanpa henti.
5. Staff pengajar, Laboran dan Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Fakultas teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
6. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2012 yang telah memberi dorongan, masukan dan semangat selama penelitian.
Karena keterbatasan dalam pengetahuan dan pengalaman, saya menyadari bahwa terdapat banyak kekurangan dalam Tugas Akhir saya ini. Maka kritik dan saran dari anda sangat kami harapkan untuk pengembangan selanjutnya. Besar harapan kami sekecil apapun informasi yang ada dibuku kami ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Wassalamu’alaikum WR. WB.
Yogyakarta,19 agustus 2016
Penulis,
Dimas Niko Ramadhan
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN UJIAN PENDADARAN... ii
HALAMAN PERNYATAAN ... iii
2.2.3 Simbol-Simbol Pneumatc ... 15
2.2.4 Perhitungan Pneumatik ... 25
2.3 Water Heater ...29
2.4 Pengolahan Limbah ...31
2.5 Rangka ...32
2.6 Kompresor ... 39
BAB III METODE PERANCANGAN ... 42
3.1 Diagram Alir Perancangan ... 42
3.2 Kontruksi Alat Personal Hygiene Tools ... 48
BAB IV PEMBAHASAN ... 50
4.1 Kebutuhan Alat ... 50
4.2 Perancangan Bak keramas ... 50
4.3 Perancangan Silinder Pengangkat ... 52
4.4 Perancangan Sistem Kebuthan Air ...64
4.5 Perancangan Pengolahan Air limbah ... 69
4.6 Perancangan Perlengkapan Umum ... 71
4.7 Perancangan Rangka Alat PENTOOL ... 74
BAB V PENUTUP ... 76
5.1 Kesimpulan... 76
5.2 Saran ... 77
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Komponen-Komponen Pneumatik ... 8
Gambar 2.2 Silinder Kerja Ganda ... 10
Gambar 2.3 Ilustrasi Cara Kerja Katup ... 11
Gambar 2.4 Sensor Kapasitif... 12
Gambar 2.5 Sensor Induktif ... 13
Gambar 2.11 Analisa Aliran Fluida ... 25
Gambar 2.12 Analisa Kecepatan Torak ... 26
Gambar 2.13 Analisa Gaya Piston ... 27
Gambar 2.14 Analisa Debit Udara yang Di butuhkan ... 28
Gambar 2.15 Perubahan Tekanan pada Penampang yang Berbeda ... 28
Gambar 2.16 Skema Rangkaian Water Heater ... 30
Gambar 2.17 Skema Pengolahan Air Limbah ... 32
Gambar 2.18 Reaksi Gaya Pada Rangka ... 34
Gambar 2.19 Tanda untuk Gaya Normal ... 35
Gambar 2.20 Tanda untuk Gaya lintang ... 35
Gambar 2.21 Simbol untuk Momen Lentur ... 35
Gambar 3.1 Digram alir perancangan alat PENTOOL ... 43
Gambar 3.2 Kontruksi alat PENTOOL ... 48
Gambar 4.1 Hasil Perancangan bak keramas pasien dalam 3 dimensi ... 50
Gambar 4.2 Hasil properties perancangan bak keramas pasien bed rest ... 52
Gambar 4.3 Hasilproperties kerangka bagian atas alat PENTOOL ... 53
Gambar 4.4 Pneumatik DNC-32-250-PPV-A ... 55
Gambar 4.5 Hasil gambar panjang langkah yang dibutuhkan ... 56
Gambar 4.6 Simulator sirkuit pneumatic personal hygiene ... 59
Gambar 4.7 Kompresor ... 61
Gambar 4.8 Hasil perancangan motor penggerak ... 63
Gambar 4.9 Hasil perancangan bak penampung air bersih ... 64
Gambar 4.10 Water Heater ... 65
Gambar 4.11 Hasil perancangan shower... 67
Gambar 4.12 shower SAN EI PS75-80x ... 67
Gambar 4.13 Pompa tipe XKF-95 P ... 68
Gambar 4.14 Hasil perancangan bak penampung air limbah ... 69
Gambar 4.15 Wadah pengolah limbah ... 70
Gambar 4.16 Bahan-bahan yang digunakan untuk pengolahan limbah (a) sapu ijuk , (b) sabut kelapa , (c) arang aktif ... 70
Gambar 4.17 Hasil Perancangan laci tiga dimensi... 71
Gambar 4.18 Hasil perancangan tempat bak sampah tampak atas ... 72
Gambar 4.19 Hasil perancangan tiang infus ... 72
Gambar 4.20 Hasil perancangan tiang pendorong ... 73
Gambar 4.21 perancangan roda kaster rhombus penggerak alat PENTOOL ... 74 Gambar 4.22 Hasil perancangan kerangka alat bagian bawah ... 75
Gambar 4.23 Hasil perancangan kerangka alat dengan 3 dimensi bagian atas.... 75
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Simbol Katup Kontrol Arah Penghubung ... 15
Tabel 2.2 Sistem Penomoran pada Lubang ... 17
Tabel 2.3 Simbol Pengaktifan KKA Mekanik ... 18
Tabel 2.4 Simbol Pengaktifan KKA Pneumatic,Listrik dan Kombinasi ... 19
Tabel 2.5 Simbol-simbol Silinder Udara Mampat ... 20
Tabel 2.6 Simbol dari Chek Valve ... 21
Tabel 2.7 Simbol dan Fungsi Valve ... 22
Tabel 2.8 Simbol System Utama Udara Pneumatic ... 47
Tabel 4.1 Kolom dengan kondisi tumpuannya ... 57
Tabel 4.2 Simbol-simbol sirkuit pneumatik ... 60
v ABSTRAK
Insidensi pasien dengan gangguan pemenuhan Activities of Daily Living (ADL) semakin meningkat dari waktu ke waktu. Pasien mengalami ketergantungan minimal hingga total sehingga memerlukan bantuan perawat dalam pemenuhan personal hygienenya. Pemenuhan personal hygiene akan menunjang penyembuhan pasien. Namun, praktik personal hygiene meliputi bathing (mandi), hair washing (mencuci rambut), nail care (perawatan kuku tangan dan kaki), oral hygiene (perawatan mulut dan gigi), perineal care (perawatan alat vital), hand hygiene (mencuci tangan), dan lainnya belum terlaksana maksimal akibat kurangnya fasilitas penunjang.. Dengan adanya alat PENTOOL maka dapat meningkatkan kinerja perawat. Perancangan bak keramas pasien bed rest berdimensi 1100 x 450 x 120 (mm) dengan massa 5,030 (kg). Sistem penggerak bak keramas menggunakan pneumatik silinder kerja ganda DNC-32-250-PPV-A batang silinder menggunakan stainless stell AISI 302 dengan tegangan 860 (MPa). Batang silinder menahan tegangan 100,39 (MPa) dan beban kritis 9,8 (KN) pneumatik digerakkan dengan kompresor portable HARRIER dengan mesin dynamo 150 (W) dan daya kompresor ½ HP.Dengan rancangan alat ini diharapkan akan meningkatkan kinerja perawat dan kepuasan pasien.Sistem water heater menggunakan thermostat DT7016 mampu memanaskan air 18 liter dengan 20 menit dan dilengkapi dengan pompa model XKF-95P yang mampu mendorong aliran air 3(m)sehingga dapat mengalirkan air ke shower SAN EI PS75-80X untuk disiramkan kebagian tubuh pasien bed rest.PENTOOL dilengkapi dengan system filterisasi dengan bahan alami (sapu ijuk,sabut kelapa dan arang aktif). Dimensi total kerangka 750 (mm) x 450 (mm) x 800 (mm) dengan beban keseluruhan kurang lebih 150 (kg) dan daya listrik 745 (watt) yang digunakan.
1 BAB 1 PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang Masalah.
Insidensi pasien dengan gangguan pemenuhan kebutuhan dasar sehari-hari pada pasien bed rest semakin meningkat dari waktu ke waktu. Data di Indonesia juga menunjukkan bahwa pada akhir tahun 2009 yaitu pada bulan Desember, di RS. Dr. Harjono Ponorogo dari 20 pasien stroke, 50% pasien mengalami ketergantungan total pada petugas ataupun keluarga dalam melaksanakan mobilisasi dan 35% pasien mengalami ketergantungan minimal (Subianto, 2012). Tidak hanya pasien dengan gangguan motorik dan mobilisasi saja yang membutuhkan perawatan penuh atau ketergantungan, pasien dengan demensia, gangguan otak, dan gangguan kesadaran lainnya membutuhkan ketergantungan dalam pemenuhan aktivitas hidup sehari-harinya.
2
Menurut Arif (2013) selaku kepala pelayanan medik dan keperawatan RS PKU Muhammadiyah Yogyakarta unit II menyatakan bahwa praktek personal hygiene ternyata masih belum terlaksana maksimal. Perawat hanya memberikan praktek personal hygiene ketika keadaan pasien telah kotor. Padahal sejatinya pasien harus diberikan intervensi secara rutin, seperti halnya mandi yang dilaksanakan 2x1 per hari (Nurmina, 2012). Adanya kendala tidak tercukupinya fasilitas dan belum adanya alat yang praktis menunjang praktek personal hygiene pasien menjadi kendala yang besar (Sentosa dan Wahjudi, 2012). Padahal, apabila personal hygiene jika tidak dipenuhi, maka akan menyebabkan tingginya risiko infeksi aliran darah (bloodstream infection) oleh kuman. Jumlah kuman yang meningkat akan memperburuk kondisi pasien kritis dan menimbulkan komplikasi organ hingga kematian (Achmad, 2014).
Beberapa rumah sakit di Yogyakarta seperti RS PKU Unit I, RS PKU Unit II, Panti rapih dan Sarjito masih menggunakan peralatan standar dalam pemberian personal hygiene. Perawat perlu menyiapkan berbagai peralatan seperti ember, waslap, perlak, dan lainnya. Kondisi peralatan yang tidak efisien tersebut membuat perawat enggan melakukan tindakan personal hygiene. Meski sudah terdapat penelitian pembuatan alat personal hygiene khususnya keramas, namun pemasarannya belum dikembangkan.
3
masih harus berpindah tempat untuk melakukan keramas (Yolanda, 2013). Dengan adanya berbagai kekurangan pada alat tersebut, maka kami membuat sebuah inovasi untuk meningkatkan fungsi alat dan kinerja perawat.
Berdasarkan latar belakang di atas, digagaslah sebuah ide untuk membuat sebuah desain alat personal hygiene multifungsi yang dinamakan dengan PENTOOL. Dengan adanya alat ini diharapkan akan meningkatkan kinerja perawat dan kepuasan pasien dirumah sakit.
1.2 Rumusan Masalah
Insidensi pasien dengan gangguan pemenuhan Activities of Daily Living (ADL) semakin meningkat dari waktu ke waktu. Pasien mengalami ketergantungan minimal hingga total sehingga memerlukan bantuan perawat dalam pemenuhan personal hygienenya.Pemenuhan personal hygiene akan menunjang penyembuhan pasien. Namun pada praktik personal hygiene meliputi bathing (mandi), hair washing (mencuci rambut), nail care (perawatan kuku tangan dan kaki), oral hygiene (perawatan mulut dan gigi), perineal care (perawatan alat vital), hand hygiene (mencuci tangan) dan lainnya belum terlaksana maksimal akibat kurangnya fasilitas penunjang.. Dengan adanya alat PENTOOL maka dapat meningkatkan kinerja perawat.
1.3 Batasan Masalah
4
1.4 Tujuan.
Tujuan dari desain ini adalah merancang alat personal hygiene tool (PENTOOL) yang bisa digunakan perawat untuk memenuhi kebutuhan dasar sehari-hari pasien seperti keramas, perawatan kuku tangan dan kaki, perawatan mulut dan gigi, mencuci tangan dan perawatan luka pada pasien bed rest guna menunjang pemenuhan personal hygiene pasien di rumah sakit perancangan yang dilakukakn meliputi bak keramas pasien bed rest , sistem penggerak bak keramas, sistem water heater , sistem filterisasi pengolahan limbah dan kerangka
1.5 Luaran yang diharapkan.
Luaran yang diharapkan yaitu menghasilkan model desain Personal Hygiene dan mendapatkan hak paten untuk alat tersebut sehingga menjadi alternatif dalam memudahkan kerja perawat khususnya dalam pemenuhan kebutuhan sehari-hari pada pasien bed rest.
1.6Manfaat Alat PENTOOL
5 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1Tinjauan Pustaka
Personal hygiene merupakan konsep dasar dari kebersihan, penampilan, dan langkah awal untuk kesehatan yang lebih baik (Hassan, 2012). Personal hygiene mencakup kebiasaan yang berbeda yaitu, bathing (mandi), hair washing (mencuci rambut), nail care (perawatan kuku tangan dan kaki), oral hygiene (perawatan mulut dan gigi), perineal care (perawatan alat vital), hand hygiene (mencuci tangan), dan lainnya (Sorrentino dan Remmert, 2011). Praktik personal hygiene yang baik akan menjadi penghalang penting bagi bakteri, virus dan jamur masuk dalam tubuh. Namun, jika praktik personal hygiene tidak terpenuhi, maka risiko terkena penyakit menular, termasuk penyakit fekal-oral semakin meningkat (Hassan, 2012). Untuk mencapai manfaat dari personal hygiene tersebut, peningkatan kebersihan harus dilakukan bersamaan dengan perbaikan dalam penyediaan fasilitasi berupa peralatan penunjang, air dan sanitasi, dan diintegrasikan dengan intervensi lain, seperti meningkatkan gizi dan meningkatkan pendapatan (WHO, 2007).
6
Desain produk penunjang pemenuhan personal hygiene yaitu alat keramas dan mandi portable telah dirancang oleh Sentosa dan Wahjudi (2012). Konsep alat mandi ini dikemas dengan cara dilipat dan dapat di satukan dengan alat keramas. Dengan adanya alat ini, pasien tidak perlu berpindah tempat saat melakukan perawatan. Alat personal hygiene buatan mahasiswa Institut Teknologi Bandung ini terbuat dari dua bahan yaitu fiberglass dan terpaulin. Bahan fiberglass digunakan pada tangki air dan alat keramasnya, sedangkan bahan terpaulin di gunakan untuk alas mandi pasien. Untuk menggabungkan kedua alat tersebut dibutuhkan troli dengan ketinggian 76.2 cm. Penggunaan warna hijau pada alat ini melambangkan kesegaran, muda dan berkembang. Namun, adanya komponen alat yang masih harus dipasang satu persatu, memerlukan banyak waktu untuk perangkaiannya. Selain itu, alat ini juga tidak dilengkapi dengan pemanas air dan pengatur suhu. Bahkan sistem yang digunakan untuk mengalirkan air dari tangki menuju shower menggunakan cara sederhana yaitu air di tangki yang letakknya lebih tinggi akan mengalirkan air ke tempat yang lebih rendah.
7
2.2. Pneumatic
2.2.1. Pengertian Pneumatic
Pneumatic merupakan teori atau pengetahuan tentang udara yang bergerak, keadaan-keadaan keseimbangan udara dan syarat-syarat keseimbangan. Orang pertama yang dikenal dengan pasti telah menggunakan alat pneumatic adalah orang Yunani bernama Ktesibio. Dengan demikian istilah pneumatic berasal dari Yunani kuno yaitu pneuma yang artinya hembusan (tiupan). Bahkan dari ilmu filsafat atau secara philosophi istilah pneuma dapat diartikan sebagai nyawa. Dengan kata lain pneumatik berarti mempelajari tentang gerakan angin (udara) yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga dan kecepatan.
Pneumatik merupakan cabang teoritis aliran atau mekanika fluida dan tidak hanya meliputi penelitian aliran-aliran udara melalui suatu sistem saluran, yang terdiri atas pipa-pipa, selang-selang, gawai (device) dan sebagainya, tetapi juga aksi dan penggunaan udara mampat. Udara yang dimampatkan adalah udara yang diambil dari udara lingkungan yang kemudian ditiupkan secara paksa ke dalam tempat yang ukurannya relatif kecil.
Pneumatic dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri (khususnya dalam teknik mesin)merupakan ilmu pengetahuan dari semua proses mekanis dimana udara memindahkan suatu gaya atau suatu gerakan. Dalam pengertian yang lebih sempit pneumatik dapat diartikan sebagai teknik udara mampat (compressed air technology).
Sedangkan dalam pengertian teknik pneumatik meliputi:
alat-alat penggerakan,pengukuran,pengaturan,pengendalian,penghubungan dan perentangan yang meminjam gaya dan penggeraknya dari udara mampat. Dalam penggunaan sistem pneumatik semuanya menggunakan udara sebagai fluida kerja dalam arti udara mampat sebagai pendukung, pengangkut, dan pemberi tenaga.
8
keseimbangan. Perkataan pneumatik berasal bahasa Yunani “ pneuma“ yang berarti “napas” atau “udara”. Jadi pneumatik berarti terisi udara atau digerakkan oleh udara mampat. Pneumatik merupakan cabang teori aliran atau mekanika fluida dan tidak hanya meliputi penelitian aliran-aliran udara melalui suatu sistem saluran, yang terdiri atas pipa-pipa, selang-selang, gawai dan sebagainya, tetapi juga aksi dan penggunaan udara mampat.
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. Dalam bidang kejuruan teknik pneumatik dalam pengertian yang lebih sempit lagi adalah teknik udara mampat (udara bertekanan).
2.2.2 Komponen pneumatik
9
Dalam menggunakan aplikasi sistem pneumatik sangat penting untuk kita memilih komponen-komponen yang tepat, komponen-komponen pneumatik dibagi atas beberapa bagian yaitu (Krist, T , 1993)
a. Sumber energi (Energy supply) seperti compressor, tangki udara (Reservoir), unit penyiapan udara, unit penyalur udara dan lain-lain.
Pada sistem pneumatik, sumber energi didapatkan dari udara, dalam penelitian ini nantinya didapatkan dari kompresor. Kompresor berfungsi untuk menampung udara yang ada sehingga udara tersebut nantinya dapat digunakan untuk sumber energi sistem pneumatik.
Prinsip kerja dari sumber energi pada sistem pneumatik adalah udara dimampatkan sehingga udara yang ada berkumpul dan mempunyai energi untuk menggerakkan sistem pneumatik tersebut.
Komponen-komponen yang digunakan untuk mendapatkan udara mampat antara lain, kompresor sebagai penghasil udara mampat, tangki udara sebagai penyimpan udara, unit persiapan udara untuk mempersiapkan udara mampat dan unit penyalur udara untuk menyalurkan udara mampat kepada komponen-komponen pneumatik.
2. Aktuator ( actuator )
Merupakan salah satu output sistem, dalam hal ini adalah sistem pneumatik. Pada penelitian ini nantinya akan menggunakan beberapa komponen-komponen sistem pneumatik, seperti:
10
Pada silinder ini pergerakan maju dan mundurnya diatur dengan sumber angin yang dimampatkan pada bagian lubang atau belakangnya.
Bila sumber angin dimasukkan melalui lubang dibagian belakang silinder, maka torak akan bergerak maju dan angin akan keluar melalui lubang bagian depan silinder. Kondisi ini biasa dikatakan dengan posisi extend
Demikian sebaliknya, jika sumber angin dimasukkan melalui lubang depan, maka torak akan bergerak mundur dan angin akan keluar melalui lubang bagian belakang silinder. Kondisi ini biasa dikatakan kondisi Retract.
Gambar 2.2. Silinder Kerja Ganda b. Katup pneumatik
Adalah sebagai komponen pengatur secara mekanik dari pergerakan silinder baik kondisi torak maju atau pun mundur.
3. Elemen kontrol
Merupakan komponen pneumatik yang digunakan untuk mengendalikan aliran udara yang masuk dan keluar, tekanan atau tingkat aliran (flow rate) dari udara mampat yang akan disalurkan kepada komponen-komponen pneumatik lain sebagai input atau pada actuator. Elemen control dapat dibagi menjadi beberapa kategori, yaitu:
11
Katup satu arah (non-return valves) merupakan suatu komponen pneumatik yang berfungsi untuk melewatkan sinyal pneumatik dari satu sisi dan menghambat sinyal yang datang dari sisi yang lain.
Katup kontrol aliran (flow control valves) merupakan komponen pneumatik yang berfungsi untuk mengatur besarnya volume udara mampat yang ingin dialirkan baik satu arah maupun dua arah, sehingga kecepatan silinder dapat diatur sesuai kebutuhan. Dilihat dari arah aliran katup pengontrol aliran dibedakan menjadi dua jenis, yaitu throttle valve (dua arah) dan one-way flow control (satu arah).
Katup kontrol tekanan merupakan komponen pneumatik yang berfungsi untuk memanipulasi tekanan udara mampat dan juga komponen ini dapat bekerja dengan udara mampat yang telah dimanipulasi.
Katup 5/2 merupakan katup yang memiliki 5 lubang dan 2 pergerakan secara mekanik yaitu gerakan mekanik yang menentukan silinder dalam kondisi maju atau silinder dalam kondisi mundur.
Gambar 2.3 Ilustrasi Cara Kerja Katup 5/2
12
Rincian kondisi gambar kedua pada gambar diatas yaitu lubang 1 sebagai sumber angin masuk dari kompresor menuju lubang 4 untuk kemudian dialirkan ke lubang silinder bagian belakang yang menyebabkan silinder bergerak maju yang mengakibatkan angin keluar melalui lubang silinder bagian depan dan masuk ke lubang katup 2 kemudian dikeluarkan melalui lubang 3 dan lubang 5 dimampatkan.
4. Elemen masukan (input element)
Elemen masukan adalah komponen yang menghasilkan suatu besaran atau sinyal yang diberikan kepada sistem sebagai masukan untuk menjalankan sistem kepada langkah sistem berikutnya. Elemen pneumatik terdiri dari switch dan sensor. Seperti tombol, tuas, pedal, roller, dan sebagainya.
Sensor yang digunakan dalam pneumatik terdiri dari:
a. Sensor proximity adalah sensor yang aktif tanpa kontak langsung dengan actuator yang terdiri dari:
1. Sensor kapasitif mendeteksi ada atau tidaknya suatu benda. Simbolnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.4 Sensor Kapasitif.
13
Gambar 2.5 Sensor Induktif
3. Sensor optic untuk mendeteksi warna suatu benda berdasarkan pantulan yang dihasilkan. Untuk benda yang berwarna hitam maka pantulan yang dihasilkan hampir tidak ada, sedangkan benda lain dilihat berdasarkan terang gelapnya. Simbolnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.6 Sensor Optic
4. Sensor magnetik untuk mendeteksi benda yang memiliki unsur magnetik.
14 pneumatik dalam hal penangan material adalah sebagai berikut :
a. Pencekaman benda kerja b. Penggeseran benda kerja c. Pengaturan posisi benda kerja d. Pengaturan arah benda kerja 2. Penerapan pneumatik secara umum :
a. Pengemasan (packaging)
b. Pemakanan (feeding)
c. Pengukuran (metering)
d. Pengaturan buka dan tutup (door or chute control)
e. Pemindahan material (transfer of materials)
f. Pemutaran dan pembalikan benda kerja (turning and inverting of
parts)
g. Pemilahan bahan (sorting of parts)
h. Penyusunan benda kerja (stacking of components)
15
3. Susunan sistem pneumatik adalah sebagai berikut :
a. Catu daya (energi supply)
b. Elemen masukan (sensors)
c. Elemen pengolah (processors)
d. Elemen kerja (actuators)
2.2.3. Simbol-Simbol Pneumatic
Katup kontrol arah ( KKA ) adalah alat atau instrumentasi pneumatic yang berfungsi sebagai switch atau saklar aliran udara. saklar yang diaplikasikan memiliki banyak sistem, diantaranya memakai coil selenoid, penggerak tangan atau mekanik lain. KKA(katup kontrol arah) juga difungsikan sebagai serangkaian fungsi logika atau timer pneumatik atau Penggambaran simbol KKA pada sistem peumatik. Cara membaca simbol katup penghubung pneumatik sebagai berikut :
Tabel 2.1. Simbol Katup Kontrol Arah Penghubung. (Sumber : krist T , 1993)
Lambang gambar
Penjelasan
Kotak menunjukan posisi saklar katup
Jumlah Kotak menunjukan jumlah posisi saklar.
Contoh : jumlah kotak 2 jadi kemungkinan saklar pada posisi on dan off
Jumlah kotak menunjukan jumlah posisi saklar.
Contoh : jumlah kotak 2 jadi kemungkinan saklar pada posisi 1 0 2 Dimana pada kedudukan ditengah merupakan kedudukan diam (DIN)
16
Garis blok menunjukan garis tertutup
Garis diluar kotak menunjukan saluran masuk dan saluran keluar pada posisi gambar awal.
Garis diluar menunjukan keluar masuk aliran sedangkan panah menunjukan arah jalan dan arah aliran.
Tiga Garis didalam menunjukan pintu aliran tertutup.
a. Symbol katup control arah sebagai berikut :
17
b. Penomoran pada lubang.
Sistem penomoran yang digunakan untuk menandai KKA sesuai dengan DIN ISO 5599.Sistem huruf terdahulu digunakan dan sistem penomoran dijelaskan sebagai berikut :
Tabel 2.2. Sistem Penomoran pada Lubang (Sumber : Krist T , 1993)
Lubang sambungan DIN ISO
5699
System huruf
Lubang tekanan (masukan) 1 P
Lubang keluaran 2.4 B.A
Lubang pembuangan (katup 3/2) 3 R
Lubang pembuangan (katup 5/2) 5.3 R.S
Saluran pengaktifan :
Membuka aliran 1 ke 2 (katup 3/2) 12 Z
Membuka aliran 1 ke 2 (katup 5/2) 12 Y
Membuka aliran 1 ke 4 (katup 5/2) 14 Z
c. Metode Pengaktifan.
18
19
Table 2.4. Simbol Pengaktifan KKA Pneumatic,Listrik dan Kombinasi (sumber : Krist T , 1993)
d. Actuator cylinder
Actuator cylinder adalah katup yang digunakan untuk menggerakan beban berat 2 tipe yaitu single action dan double action. Dimana single action pergerakan batang actuatornya setengah dilakukan oleh pegas,sedangkan double action dua pergerakan keluar dan kedalam sama-sama dilakukan oleh pneumatic.
20
Gambar 2.9. Actuator Kerja Ganda (sumber : www.directindustry.com , 2009)
Berikut ini tabel jenis cylinder lengkap.
21
e. Check Valve
Merupakan valve dengan mekanisme nonreturn, sistem pegas dan katupnya hanya memperbolehkan aliran udara lewat dengan satu arah saja. Check valve ini banyak digunakan pada rangkaian pengaman pneumatic. Symbol dari chek valve adalah sebagai berikut :
Tabel 2.6. Simbol dari Chek Valve (Sumber :Krist T , 1993)
Contoh chek valve adalah sebagai berikut:
22
Valve aplikasi khusus yaitu valve OR, valve AND,valve quick exhaust, flow control valve, regulator control valve
1. valve OR memiliki fungsi kerja OR dimana bila salah satu inputnya aktif maka output akan aktif
2. valve AND memiliki fungsi kerja AND dimana mengharuskan semua inputnya aktif untuk mengaktifkan output
3. valve quick exhaust untuk melakukan pembuangan udara yang cepat bila input tanpa udara
4. flow control valve digunakan untuk mengatur aliran udara yang masuk ke
dalam jalur pneumatik.
5. regulator control valve, berfungsi sama dengan flow control valve tetapi
memiliki tambahan mekanisme non return valve
23
f. Sistem sumber udara pneumatic merupakan perangkat yang menghasilkan udara pneumatik berserta perangkat yang ada pada jalur udara pneumatic.
1. Penyedia udara atau kompressor adalah mesin yang menghasilkan udara pneumatik dengan tekanan kerja yang dipakai dalam sistem pneumatik (2,5 ~ 7 bar)
2. Tangki atau pengumpul udara atau header berupa sistem pengumpul udara pneumatic (storage) sementara sebelum distribusi
3. Filter digunakan untuk menyaring udara pneumatik dari kotoran.
Penyaring filter ini disesuaikan dengan kebutuhan udara pneumatik
4. Driyer atau pengering digunakan untuk mengeringkan udara pneumatik
dari uap air
5. Pemisah air, sistem pemisah air ini biasanya dibuat dalam suatu sistem
yang lengkap dengan pressure regulator. Digunakan untuk memisahkan kadar air dalam udara pneumatik
6. Sistem pelumas, digunakan untuk aplikasi kusus terhadap instrumentasi
pneumatic
7. Meter pneumatic /manometer berupa indikator tekanan pada suatu jalur
atau tangki pneumatic
8. Sumber tekanan berupa terminal dari suatu header atau jalur lain
24
25
2.2.4. Perhitungan Pneumatik. a. Analaisa aliran fluida.
Gambar 2.11. Analisa Aliran Fluida (Sumber : Hidayat T,2014)
Aliran fluida yang melewati saluran yang memiliki perbedaan luas penampang contoh pada gambar 2.19 simbol A1 dan A2 debit udara akan tetap , namun kecepatannya akan berubah sebanding dengan perubahan luas penampangnnya sehingga ditentukan oleh rumus dibawah ini :
Q1 = Q2 , sehingga V1 = A2 V2 A1
Atau untuk menentukan debit aliran fluida ditentukan dengan rumus : Q(m3/dtk) = A (m2) . V (m/dtk)
Dimana :
Q : debit aliran (m3/dtk). A : Luas permukaan (m2) V : kecepatan (m/dtk)
26
b. Analisa kecepatan torak.
Kecepatan torak dapat diatur dengan katup pengontrol aliran dan dapat ditingkatkan dengan katup pembuang cepat yang dipasang pada sistem kontrol tersebut atau dengan perhitungan cara perhitungan dibawah ini:
Vmaju = Q/A ; Vmundur = Q/An
Dimana :
V : kecepatan torak (m/s) Q : debit aliran udara (ltr/mnt) A : A-Ak (m²)
Kecepatan rata-rata torak tergantung dari gaya luar yang melawan torak (beban) yang terdiri dari gerakan maju dan gerakan mundur serta ukuran lubang aliran yang dapat dilihat seperti pada gambar dibawah ini :
27
c. Gaya piston
Gaya (F) efektif piston mempunyai dua arah yaitu maju dan mundur seperti pada gambar dibawah ini.
2.13. Analisis Gaya Piston (Sumber : Hidayat T,2014) 1. Gaya efektif piston saat maju dapat dihitung dengan rumus :
Fa = A x Pe (Didactis F, Pneumatics, TP 101)
Dimana :
A : Luas permukaan silinder pneumatic (m²) Pe : Tekanan kerja untuk pneumatic (N/m²)
2. Gaya efektif piston saat Mundur dapat dihitung dengan rumus : Fa = A x Pe (Didactis F, Pneumatics, TP 101)
Dimana :
A : Luas permukaan silinder pneumatic (m²) Pe : Tekanan kerja untuk pneumatic (N/m²) d. Udara yang diperlukan.
Untuk menentukan berapa debit udara yang diperlukan untuk
28
Gambar 2.14. Analisis Debit Udara yang Dibutuhkan. (Sumber : Hidayat T,2014)
Dimana :
S : Langkah torak (m) Pe : Tekanan (N/m²) A : Luas Penampang (m²) An : A – Ak (m²)
Ak : Luas batang piston (m²) n : Banyaknya langkah (menit)
e. Perubahan tekanan.
Pada penampang yang berbeda terjadi perubahan tekanan yang dapat dilihat pada gambar 2.2 atau dihitung dengan rumus dibawah :
29
f. Perencanaan silinder penumatik.
Untuk menghitung berapa besar diameter silinder pneumatik yang digunakan dengan menggunakan rumus dibawah ini :
………. (FESTO : 5)
dimana : F : gaya (N) R : Gesekan (N)
p : Tekanan kerja untuk pneumatik (N/m²)
2.3. Water Heater
30
a. Keunggulan
1. Apabila terdapat kebocoran arus, semua rangkaian akan nonaktif karena dilengkapi dengan (ELCB) earth leakage circuit breaker dan lampu indikator trouble sebagai tanda, sehingga keamanan pengguna terjamin dengan ratting arus bocor 30 mA.
2. Terdapat pengatur suhu dimana pengguna dapat mengatur tingkat panas air (suhu) sesuai kebutuhan pengguna (30° ± 110° Celcius)
3. Air tidak cepat dingin karena didalam tabung suhu panasnya terjaga. 4. Tidak akan terjadi Over Heating pada air.
5. Output air dapat diatur sesuai keinginan para pengguna antara air panas dan air dingin (percampuran air).
b. Kekurangan
1. Tergantung dari sumber listrik
2. Daya listrik yang digunakan relative besar 3. Harganya relative mahal
Gambar 2.16 Skema Rangkauan Water Heater
31
2.4. Pengolahan Limbah
Media filter karbon aktif (Activated Carbon), Media filter karbon aktif salah satu media yang digunakan untuk menjernihkan air dan menghilangkan bau. Karbon aktif atau sering juga disebut sebagai arang aktif, adalah suatu jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. Hal ini bisa dicapai dengan mengaktifkan karbon atau arang tersebut. Hanya dengan satu gram dari karbon aktif, akan didapatkan suatu material yang memiliki luas permukaan kira-kira sebesar 500 m2 (didapat dari pengukuran adsorpsi gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya bertujuan untuk memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon aktif itu sendiri.
Karbon aktif adalah karbon padat yang memiliki luas permukaan yang cukup tinggi berkisar antara 100 sampai dengan 2000 m2/g. Bahkan ada peneliti yang mengklaim luas permukaan karbon aktif yang dikembangkan memiliki luas permukaan melebihi 3000 m2/g. Bisa dibayangkan dalam setiap gram zat ini mengandung luas permukaan puluhan kali luasan lapangan sepak bola. Hal ini dikarenakan zat ini memiliki pori – pori yang sangat kompleks yang berkisar dari ukuran mikro dibawah 20 A (Angstrom), ukuran meso antara 20 sampai 50 Angstrom dan ukuran makro yang melebihi 500 A (pembagian ukuran pori berdasarkan IUPAC). Sehingga luas permukaan disini lebih dimaksudkan luas permukaan internal yang diakibatkan dari adanya pori – pori yang berukuran sangat kecil.
32
digunakan untuk mengatasi gangguan pencernaan. Prinsip kerja norit adalah ketika masuk kedalam perut dia akan mampu menjerap bahan –
bahan racun dan berbahaya yang menyebabkan gangguan pencernaan. Kemudian menyimpannya didalam permukaan porinya sehingga nantinya keluar nantinya bersama tinja. Secara umum karbon aktif ini dibuat dari bahan dasar batu bara dan biomasa. Intinya bahan dasar pembuat karbon aktif haruslah mengandung unsur karbon yang besar.
Gambar 2.17 Skema Pengolahan Air Limbah (sumber : http://platika-vet.blogspot.com , 2011)
2.5. Rangka
33
a. Beban statis.
Beban statis berat suatu benda yang tidak bergerak dan tidak berubah beratnya. Beratnya konstruksi yang mendukung itu termasuk beban mati dan disebut berat sendiri dari pada berat konstruksi.
b. Beban dinamis.
Bebab dinamis adalah beban yang berubah tempatnya atau berubah beratnya. Sebagai contoh beban hidup yaitu kendaraan atau orang yangberjalan diatas sebuah jembatan, tekanan atap rumah atau bangunan.
Pada beban dapat digolongkan menjadi dua macam, yaitu: a. Beban terpusat atau beban titik.
Beban yang bertitik pusat di sebuah titik, misal: orang berdiri diatas pilar pada atap rumah.
b. Beban terbagi.
Pada beban ini masih dikatakan sebagai beban terbagi rata dan beban segitiga. Beban terbagi adalah beban yang terbagi pada bidang yang cukup luas.
Dalam perhitungan kekuatan rangka akan diperhitungkan gaya-gaya luar dan gaya-gaya-gaya-gaya dalam untuk mengetahui reaksi yang terjadi, sebagai berikut:
1. Gaya-gaya luar.
34
Gambar 2.18 Reaksi Gaya pada Rangka (Sumber: Popov, 1999)
2. Gaya-gaya dalam
Gaya-gaya dalam adalah gaya yang merambat dari beban yang tertumpu pada konstruksi yang menimbulkan reaksi gaya. Hal ini apabila ada muatan maka ada reaksi yang terjadi, yaitu:
a. Gaya normal(N), merupakan gaya yang melawan muatan dan bekerja sepanjang sumbu batang.
35
c. Momen lentur(M),merupakan gaya perlawanan dari muatan sebagai penahan lenturan yang terjadi pada balok atau penahan terhadap lengkungan.
Tanda-tanda yang digunakan pada gaya-gaya dalam, sebagai berikut:
a. Gaya N positif (+) = gaya tarik, dan gaya N negative (-) desak.
Gambar 2.19 Tanda untuk Gaya Normal (Sumber: Sidarta, 1984)
b. Gaya L positif (+) = patah dan searah dengan jarum jam dan gaya L negative (-) = patah dan berlawanan arah dengan jarum jam.
Gambar 2.20 Tanda untuk Gaya lintang (Sumber: Sidarta, 1984)
c. Momen lentur (M) positif (+) = Sumbu batang melengkung, ke atas dan Momen lentur (M) negative (-) = Sumbu batang melengkung ke bawah.
Melengkung keatas melengkung kebawah Gambar 2.21 Simbol untuk Momen Lentur
36
3. Tumpuan.
Suatu konstruksi di rencanakan untuk suatu keperluan tertentu. Tugas utama suatu konstruksi adalah mengumpulkan gaya akibat beban yang bekerja padanya dan meneruskanya ke bumi. Agar dapat melaksanakan tugasnya maka konstruksi harus berdiri dengan kokoh. Suatu konstruksi akan stabil apabila diletakkan di atas pondasi atau tumpuan yang dirancang secara baik. Beberapa jenis tumpuan, yaitu:
a. Tumpuan sendi.
Sebuah batang dengan sendi di ujung batang. Tumpuan dapat meneruskan gaya tarik dan desak tetapi arahnya selalu menurut sumbu batang dan dari batang tumpuan hanya memiliki satu gaya.
Gambar 2.22. Tumpuan Sendi (Sumber: Sidarta, 1984)
b. Tumpuan rol atau geser.
Tumpuan rol meneruskan gaya desak tegak lurus bidang peletakannya.
37
c. Tumpuan jepit.
Tumpuan yang dapat meneruskan segala gaya dan momen. Jadi dapat mendukung gaya horizontal, gaya vertikal, dan momen yang berarti mempunyai tiga gaya.
Gambar 2.24 Tumpuan Jepit (Sumber: Sidarta, 1984)
4. Profil L
Gambar 2.25. Baja Profil L (Sumber: Khurmi R.S., 1982)
Profil L adalah batang yang digunakan pada konstruksi, ada beberapa jenis profil yang digunakan pada pembuatan konstruksi mesin meliputi, profil L, profil I, profil U.
Keterangan:
a = panjang (mm) b = lebar (mm)
38
5. Momen inersia balok besar dan kecil.
Momen inersia adalah momen yang terjadi pada batang yang ditumpu. Pada setiap batang dapat dihitung momen inersia yang terjadi, dengan menggunakan persamaan 2.8 di bawah ini.
6. Momen inersia batang.
Momen inersia batang adalah momen yang terjadi pada batang yang ditumpu. Pada setiap batang dihitung momen inersia yang terjadi, dengan menggunakan persamaan 2.9 dibawah ini.
7. Besar tegangan geser yang diijinkan.
39
2.6. Kompresor.
Gambar 2.26. Kompresor (Sumber : Indoteknik.com , 2011)
Pemampat atau kompresor adalah alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida mampu mampat, yaitu gas atau udara. tujuan meningkatkan tekanan dapat untuk mengalirkan atau kebutuhan proses dalam suatu sistem proses yang lebih besar (dapat sistem fisika maupun kimia contohnya pada pabrik-pabrik kimia untuk kebutuhan reaksi). Secara umum kompresor dibagi menjadi dua jenis yaitu dinamik dan perpindahan positif.
a. Kompresor dinamik
1. Kompresor Sentrifugal 2. Kompresor Axial
b. Kompresor perpindahan positif (possitive displacement): 1. Kompresor Piston (Reciprocating Compresor)
40
b. Kompresor Piston Aksi Ganda c. Kompresor Piston Diagfragma 2. Kompresor Putar
a. Kompresor Ulir Putar (Rotary Screw Compressor) b. Lobe
c. Vane d. Liquid Ring e. Scroll
c. Menghitung daya kompresor.
1. Debit kompresor.
Debit kompresor adalah jumlah udara yang harus dialirkan kedalam silinder pneumatik.
Debit dapat dihitung dengan cara :
Qs = (π/4) (ds))2 ( v ) (Hartono,1998)
Daya kompresor dapat dicari dengan menggunakan rumus: Ns = (Qs)(η tot) (Hartono,1998)
Dimana:
Ns = Daya kompresor (l/min)
Qs = Debit kompresor (l/dtk)
η tot = Effisiensi total = 0,8
d. Menentukan Motor Penggerak
41
kompresor tersebut, maka daya penggerak dari kompresor ditentukan oleh rumas dibawah ini :
Nm = Nk / η ` (Krist T,1981)
dimana :
Nm : daya motor(kw)
5
42
BAB III
METODE PERANCANGAN 3.1. Diagram Alir Perancangan
.
Gambar 3.1 adalah diagram alir untuk perencanaan pembuatan Personal hygiene tools ( PENTOOL) alat kebersihan diri multi fungsi sebagai upaya membantu pemenuhan kebutuhan dasar sehari-hari pada pasien bed rest sebagai berikut :
Penentuan Daya Motor Kompresor Perancangan Bak Keramas Pasien
Perancangan Sistem Penampung Air Bersih. Perancangan Bak Penampung Air.
Perancangan Water Heater Pemilihan Pompa.
Pemilihan Shower.
43
Gambar 3.1. Diagram alir perancangan alat Personal Hygiene Tools (PENTOOL) Perancangan Pengolahan Air Limbah Perancangan Bak Penampung Air Limbah Perancangan Sistem Filterisasi
Perancangan Rangka
Pemilihan Bak Sampah Pemilihan Roda
Pemilihan Tiang Pendorong Pemilihan Tiang Infus
Hasil Perancangan Alat PENTOOL.
Bak keramas berdimensi 1100 mm x 450 mm x 120 mm dengan massa 4.030 kg.
Pneumatik menggunakan DNC-32-250-PPV-A.
Bak penampung air bersih dan limbah berkapasitas 18 liter. Sistem water heater menggunakan thermostat DT7016.
Sistem filterisasi menggunakan sapu ijuk,sabut kelapa dan arang aktif.
44
1. Kebutuhan Alat.
Pada proses ini perawat membutuhkan alat prototype agar memudahkan kinerja mereka dalam personal hygiene terhadap pasien bed rest. Personal hygiene adalah konsep dasar dari kebersihan, penampilan dan langkah awal untuk kesehatan lebih baik dan yang dibutuhkan perawat adalah produk pernunjang personal hygiene terhadap pasien bed rest yaitu bathing (mandi), hair washing (mencuci rambut), nail care (perawatan kuku tangan dan kaki), oral hygiene (perawatan mulut dan gigi), perineal care (perawatan alat vital), hand hygiene (mencuci tangan).
2. Perancangan Bak Keramas Pasien.
Pada perancangan bak keramas berfungsi sebagai tempat meletakan kepala pasien bed rest sebagai fungsi utama yang berdimensi 1100 (mm) x 450 (mm) x 120 (mm) , ketika dilakukan proses personal hygiene yang meliputi bathing (mandi),hair washing (mencuci rambut),nail care (perawatan kuku tangan dan kaki),oral hygiene(perawatan mulut), hand hygiene (mencuci tangan) dan perawatan luka. pada bagian bak keramas dibuat lubang pembuangan air sisa kebersihan (limbah) yang nantinnya akan dihubungkan kepengolahan air limbah dan akan ditampung di bak penampung air limbah.
3. Perancangan Silinder Pengangkat Bak. a. Perancangan pneumatik.
45
b. Perancangan kompresor.
Pada perancangan kompresor, kompresor berfungsi sebagai penampung udara yang mengalirkan udara ke silinder pneumatik dimana daya kompresor bisa memenuhi kebutuhan dalam suatu sistem proses pneumatik tersebut.
c. Penentuan daya motor penggerak kompresor.
Pada penentuan daya motor penggerak kompresor , besarnya daya motor penggerak yang digunakan menyesuaikan kebutuhan daya kompresor tersebut.
4. Perancangan Sistem Kebutuhan Air Bersih. a. Perancangan bak penampung air bersih.
Bak penampung air bersih berfungsi sebagai penampungan air bersih yang dilengkapi dengan water heater dan lubang dibagian bawah yaitu lubang penghubung ke pompa yang akan memberikan tekanan dan mengalirkan air bersih kelubang bagian atas yaitu ke shower, ada juga lubang untuk pengisisan ulang air jika air di bak penampung sudah habis.
b. Perancangan water heater.
46
c. Pemilihan shower.
Pemilihan shower berfungsi untuk mengalirkan air yang ada pada bak penampung air bersih ketubuh pasien
d. Pemilihan pompa.
Pemilihan Pompa air berfungsi untuk mendorong air yang terdapat pada bak penampung air bersih sehingga dapat mengalirkan air ke shower untuk disiramkan ke bagian tubuh tubuh pasien bed rest.
5. Perancangan Pengolahan Air Limbah a. Perancangan bak penampung air limbah.
Perancangan bak penampung air limbah berfungsi sebagai penampung sisa-sisa air dari personal hygiene, bak ini terhubung dengan pengolahan limbah yang dilengkapi dengan lubang pembuangan air limbah di bagian bawah dan lampu sinar ultraviolet yang berfungsi membunuh bakteri dari air sisa zat personal hygiene tersebut.
b. Perancangan sistem filterisasi.
47
6. Perancangan Perlengkapan Umum a. Pemilihan laci dan bak sampah.
Pemilihan laci tersebut berfungsi sebagai tempat untuk penyimpanan alat-alat perawatan personal hygiene dan alat kebersihan diri untuk pasien bed rest tersebut. Sedangkan bak sampah berfungsi sebagai tempat pembuangan sisa-sisa sampah dari perawatan atau kebersihan pasien bed rest tersebut.
b. Pemilihan tiang infus dan tiang pendorong.
Tiang Infus berfungsi sebagai penyangga infus untuk pasien yanag sedang dalam keadaan bed rest , sedangkan Tiang Pendorong berfungsi untuk memberikan gaya dorong pada alat PENTOOL agar memudahkan perawat mendorongnya
c. Pemilihan roda.
Roda berfungsi untuk menggerakkan alat PENTOOL agar memudahkan perawat untuk dibawa kemanapun dan mampu menahan beban sekitar 150 kg
7. Perancangan Rangka.
48
3.2. Konstruksi Alat Personal Hygiene Tools (PENTOOL)
Gambar 3.2. Kontruksi alat personal hygiene tools (PENTOOL)
Keterangan gambar 3.2 adalah kontruksi alat personal hygiene tools yang dijelaskan sebagai berikut :
1. Bak keramas pasien berfungsi sebagai tempat meletakan kepala pasien bed rest sebagai fungsi utama ketika dilakukan proses personal hygiene yang meliputi bathing (mandi),hair washing (mencuci rambut),nail care (perawatan kuku tangan dan kaki),oral hygiene(perawatan mulut), hand hygiene (mencuci tangan) dan perawatan luka dimana air akan disalurkan kebak penampung air limbah.
49
3. Laci berfungsi untuk penyimpanan alat dan bahan perawatan kebersihan pasien seperti (handuk,sabun,alkohol,sikat gigi,gunting,perban dan alat p3k lainnya)
4. Silinder penyangga berfungsi untuk menaik turunkan kerangka bagian atas dan bak keramas pasien bed rest yang digerakan dengan proses pneumatik. 5. Bak Sampah berfungsi untuk membuang sisa-sisa dari alat dan bahan hair
washing dan wound care (diabetes ataupun luka yang lainnya)
6. Kompresor berfungsi untuk mengalirkan udara ke silinder pneumatik dimana daya kompresor bisa memenuhi kebutuhan dalam suatu sistem proses pneumatik tersebut
7. Bak penampung air Limbah berfungsi sebagai penampung sisa-sisa air dari personal hygiene.
8. Roda berfungsi untuk menggerakkan alat PENTOOL agar memudahkan perawat untuk dibawa kemanapun
9. Pompa air berfungsi untuk mendorong air yang terdapat pada bak penampung air bersih sehingga dapat mengalirkan air ke shower untuk disiramkan ke bagian tubuh tubuh pasien bed rest.
10. Water heater berfungsi untuk mengatur suhu sesuai dengan kebutuhan pada bak penampung air bersih.
11. Bak penampung air bersih berfungsi sebagai tempat air bersih ditampung untuk digunakan pada pasien bed rest
12. Tombol On dan Off berfungsi untuk menghubungkan aliran listrik sesaat saja saat ditekan dan setelah dilepas maka kembali lagi pada posisi off.
13. Shower berfungsi untuk mengalirkan air ketubuh pasien.
50 BAB 4 PEMBAHASAN
4.1. Kebutuhan Alat.
Pada proses ini perawat membutuhkan alat prototype agar memudahkan kinerja mereka dalam personal hygiene terhadap pasien bed rest. Personal hygiene adalah konsep dasar dari kebersihan, penampilan dan langkah awal untuk kesehatan lebih baik dan yang dibutuhkan perawat adalah produk pernunjang personal hygiene terhadap pasien bed rest yaitu bathing (mandi), hair washing (mencuci rambut), nail care (perawatan kuku tangan dan kaki), oral hygiene (perawatan mulut dan gigi), perineal care (perawatan alat vital), hand hygiene (mencuci tangan).
4.2. Perancangan Bak Keramas Pasien.
Gambar 4.1 Hasil perancangan bak keramas pasien dalam 3 (tiga) dimensi
51
kepala sedangkan untuk besarnya lingkaran leher rata-rata orang Indonesia yaitu 28,3 – 40 (cm) (Mayasari N , 2014) sehingga jari-jari penyangga kapala dibuat 50 (cm) dengan dimensi bak keramas 1100 (mm) x 450 (mm) x 120 (mm) dengan kapasitas 25 liter air seperti gambar 4.1 yang dapat mengakomodasi pergerakan tangan perawat dalam melakukan prosedur mencuci rambut ataupun personal hygiene yang meliputi bathing (mandi),hair washing (mencuci rambut),nail care (perawatan kuku tangan dan kaki),oral hygiene(perawatan mulut), hand hygiene (mencuci tangan) dan perawatan luka. Bentuk yang melengkung tanpa sudut membuat alat ini mudah dibersihkan dan memudahkan air mengalir. Bak diberi kemiringan dari lubang sebesar 100 untuk menjaga kelancaran pengeluaran air yang nantinnya akan dihubungkan kepengolahan air limbah dan akan ditampung di bak penampung air limbah.
Untuk material yang digunakan pada perancangan bak keramas pasien menggunakan bahan-bahan :
a. Minyak resin (epoxy resin) : minyak resin bahan dasarnya terbuat dari minyak bumi dan residu tumbuhan
b. Katalis (catalis) : cairan kimia untuk campuran minyak resin supaya terjadi pengerasan secara kimia aatau sering juga disebut hardener.
c. Mat/mesh (serat halus) : terbuat dari bahan polyester,berguna sebagai media lapisan permukaan sebuah plat fiber.
d. Roving (serat kasar) : terbuat dari bahan polyester/epoxy, digunakan sebagai lapisan tengah dari plat fiberglass.
e. Kayu dan triplek glossi : digunakan untuk membuat mold (wadah cetakan) bentuknya dibuat sebesar gambar atau design.
52
4.3 Perancangan Silinder Pengangkat a. Perancangan Pneumatik.
Pada perancangan pneumatik ini menggunakan silinder kerja ganda atau disebut juga dengan double acting cylinder yang nantinnya akan mampu mengangkat serta menaik turunkan kerangka bagian atas atau bak keramas pasien bed rest.
1. Beban yang akan diangkat.
Untuk mengetahui berapa beban yang akan diangkat oleh pneumatik, dengan cara :
a. Berdasarkan hasil pada Gambar 4.2 properties bak keramas pasien dengan menggunakan material fiber glass pada software Autodesk Inventor Profesional 2015 didapati massa pada material fiber glass 5.030 (kg) dengan volume yang didapat sebesar 5029.6 (cm3)
53
b. Berdasarkan hasil pada Gambar 4.3 yaitu properties kerangka bagian atas dengan menggunakan material steel carbon pada software Autodesk Inventor Profesional 2015 didapati massa pada material steel carbon sebesar 7.380 (kg) dengan volume yang didapat sebesar 937.775 (cm3).
Gambar 4.3. hasil properties kerangka bagian atas alat PENTOOL
c. Sehingga melihat hasil perhitungan diatas , maka yang diambil dalam perancangan mesin massa total benda yang diangkat adalah :
W total = W rangka + W fiber
54
2. Perencanaan Batang Piston Pneumatik
Untuk menghitung berapa besar diameter batang piston pneumatik
yang digunakan, dengan cara:
F= ( P × A × μ ) (FESTO : 5)
Dimana:
F = Gaya = 12.41 kg x 10 m/s² = 124.1 (N) μ = koefisien gesekan = 0.8
P = Tekanan maksimal pneumatik = 8 × 105 (Pa) A = Luas penampang piston = (m2)
F = ( P × A × μ )
124.1 = 8 × 105 × × 0.8
124.1 × 4 = 8 × 105 × π × D2 × 0.8
496 = 20 × 105 × D2
D2 =
D2 = 2.48 (m) ×
D = 0.015 (m)
55
Sehingga dari hasil perhitungan diatas perencanaan silinder pneumatik yang digunakan adalah DNC-32-250-PPV-A yang dapat dilihat pada Gambar 4.4 dibawah ini :
Gambar 4.4. pneumatik DNC- 32-250-PPV-A (sumber : Festo , 2016 ) Katalog Festo
- Merk : FESTO
- Type : DNC- 32-250-PPV-A
- Designation : Round cylinder double acting - Diameter piston : 32 (mm)
- Diameter batang piston : 16 (mm)
56
3. Panjang Langkah Silinder yang Dibutuhkan
Gambar 4.5. hasil gambar panjang langkah yang dibutuhkan.
57
4. Menghitung Beban Tekuk Batang Silinder Pneumatik. Table 4.1. Kolom dengan kondisi tumpuannya
Pada tabel 4.1 diatas kolom hasil analisis beberapa jenis tumpuan dasar yang sering dijumpai dan pada batang piston pneumatik dalam penilitian
menggunakan kolom berujung jepit dan sendi dengan menggunakan bahan
stainless stell AISI 302
1. Menghitung beban kritis.
Untuk kolom berujung jepit-sendi, beban kritisnya adalah
Dimana :
Pcr = Beban kritis (N/mm²)
58
3216.99 (mm)
L = Panjang Silinder 250 (mm)
Sehingga beban kritis dapat dihitung dengan rumus.
= 98045.29 (N)
2. Menghitung tegangan kritis.
Dimana :
σ
cr = tegangan kritis (Mpa) Pcr = Beban kritis (N/mm²)A = Luas penampang batang piston (mm²)
Sehingga berdasarkan perhitungan diatas hasil beban kritis yang didapat adalah 98045.29 (N) dan tegangan kritis 100.39 (Mpa) hasil ini menyatakan
59
5. Perancangan Simulasi.
Perancangan simulasi sirkuit pneumatik alat personal hygiene tools (PENTOOL) dibuat dengan menggunakan software FluidSim-P V4.0. Program simulator prototype personal hygiene ini untuk simulasi kerja pneumatik yang berfungsi menaik turunkan kerangka atas dan fiber. Dengan menekan tombol play yang terdapat pada toolbar software FluidSim-P V4.0 untuk mengaktifkan simulator.
Simulator sirkuit prototype personal hygiene yang sudah dibuat seperti gambar 4.6 dibawah ini :
60
6. Perencanaan Kerja Simulasi.
Simulasi personal hygiene tools menggunakan dua system yaitu sistem pneumatik dan sistem elektrik, pneumatik berfungsi mengatur atau mengontrol mekanik untuk menaik turunkan kerangka bagian atas dan fiber dari alat personal hygiene tools, untuk elektrik mengatur dalam bidang kelistrikan kontrol elektrik. Cara kerja kontrol elektrik apabila s1 (pushbutton) ditekan arus akan mengalir dan menyambung 1M1 (solenoid) yang berada dikatup 3/2 dalam rangkaian pneumatik. Untuk cara kerja system penumatik apabila solenoid pada katup 3/2 aktif karena adannya sinyal dari rangkaian elektrik maka, udara dari kompresor akan mengalirkan udara bertekanan yang akan mengerakan actuator naik dan turun. Untuk melihat symbol-simbol sirkuit pneumatic yang digunakan dijelaskan ada Table 4.2 dibawah ini.
Table 4.2. simbol-simbol sirkuit pneumatik personal hygiene tools secara umum.
61
One way Flow control
valve
b.Perancangan Kompresor.
Gambar 4.7. kompresor
Pada Gambar 4.7 kompresor, kompresor berfungsi sebagai penampung udara yang mengalirkan udara ke silinder pneumatik dimana daya kompresor bisa memenuhi kebutuhan dalam suatu sistem proses pneumatik tersebut.
1. Debit kompresor
Debit kompresor adalah jumlah udara yang harus dialirkan kedalam silinder pneumatik, dapat dihitung dengan cara:
Qs = (π/4) x (ds))2 x ( v ) (Hartono,1998)
Dimana:
Qs = Debit kompresor (l/min)
ds = diameter batang piston = 16 (mm)
62
Sehingga:
Qs = ((π/4) x (16 (mm))2 x (8 (mm/dtk))
= 1263.30 (mm3/dtk) = 0.0758 (l/menit)
2. Daya Kompresor
Daya kompresor dapat dicari dengan menggunakan rumus:
Ns = (Qs) x (ῃ tot)
Dimana:
Ns = Daya kompresor (l/min)
Qs = Debit kompresor (l/dtk)
ῃ tot = Effisiensi total = 0,8
Sehingga:
Ns = (Qs(l/menit)) x(ῃ tot)
Ns = 0.0785 (l/menit) x 0,8
Ns = 0,0606 (kW)
Ns = 60.6384 (W) : 746 (W)
Ns = 0,0812 (Pk)
63
c. Menentukan Motor Kompresor
Gambar 4.8. Motor Kompresor
Besarnya daya motor penggerak yang digunakan untuk menggerakkan kompresor adalah menyesuaikan kebutuhan daya kompresor tersebut sebesar 0,188 kW, maka daya penggerak dari kompresor:
Nm = Ns (kw) /ῃ Sumber .(Krist T,1981)}
= 0,0606 (kW) / 0.95 = 0,0637 (kW) = 0,0853 (Pk)
Sehingga berdasarkan perhitungan diatas maka setelah mendapatkan daya kompresor sebesar 0,0812 (Pk) dan daya motor penggerak
sebesar 0,0853 (Pk) untuk menggerakan pneumatik. Maka dari itu, kompresor yang dipilih adalah kompresor portable HARRIER dengan mesin dinamo 150 (Watt) 1/2 HP,120 PSI dan dimensi 380 (mm) x 310 (mm) x
64
4.4. Perancangan Sistem Kebutuhan Air Bersih. a. Perancangan bak penampung air bersih.
Bak pada Gambar 4.9 berfungsi sebagai penampung air bersih yang akan digunakan perawat saat melakukan personal hygiene pada pasien bed rest, air yang berada dibak penampung ini digunakan perawat untuk keramas pasien, tidak hanya sebatas menyediakan air tetapi air yang dikeluar dari bak penampung ini juga bisa diatur suhunnya oleh perawat agar menyesuaikan dengan suhu tubuh pasien. dengan membandingkan 1 baskom yang digunakan perawat berkapasitas 5 liter sehingga untuk keramas pasien laki-laki cukup 5 liter,keramas wanita cukup 10 liter jika berambut panjang,perawatan tubuh (mandi) cukup 2,5 liter dan untuk perwatan mulut cukup 220 mL (dina dan Vicky., 2016) sehingga kapasitas bak air untuk kebutuhan keramas pasien adalah 18 (liter). Bak ini terbuat dari bahan plastik dengan dimensi 480 (mm) x 260 (mm) x 180 (mm) dengan dan bak ini diberi lubang dengan ukuran 30 (mm) sambungan dari bak ke shower dan lubang dengan diameter 20 (mm) untuk sambungan ke pompa.
65
b. Perancangan water heater.
Perancangan water heater dipasang di bak penampung air bersih yang berfungsi sebagai pemanas air yang dilengkapi dengan pengatur suhu air yang berada di dalam bak penampung, yang kemudian air tersebut akan diberikan kepada pasien bed rest melalui shower. Suhu di sini disesuaikan dengan suhu badan pada pasien bed rest tersebut.
Gambar 4.10. Thermostat .
Pada perancangan water heater menggunakan thermostat ,thermostat pada Gambar 4.10 adalah alat pengatur suhu atau temperatur,thermostat menjaga suhu dalam sebuah ruangan agar selalu stabil sesuai kebutuhan. Sensor thermostat dipasang di bak penampung air bersih dengan kapasitas 15 liter yang nantinnya akan diatur suhunya sesui dengan suhu badan normal pasien bed rest sekitar 36.5 C – 37.5 C, maka dari thermostat yang digunakan adalah tipe DT7016 seperti pada Gambar 4.10 diatas berikut spesifikasinnya :
66
Sehingga kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu pada bak air 18 liter adalah sebagai berikut :
Diketahui : V = 18 (Liter),
Sehingga waktu memanaskan air pada bak air 15 liter adalah sebagai berikut :
Diketahui : Q = 752000 (Joule) P = 650 (Watt) Sehingga
Q = P × t
t = 1157 detik
