ARTIKEL
TEKNOLOGI REVOLUSI INDUSTRI OLEH : ZAKKI ALWAN R
FAKULTAS ILMU SOSIAL UNIVERSITAS NEGRI MALANG
ABSTRAK
Revolusi Industri merupakan periode antara tahun 1750-1850 di mana terjadinya perubahan secara besar-besaran di bidang pertanian, manufaktur, pertambangan, transportasi, dan teknologi serta memiliki dampak yang mendalam terhadap kondisi sosial, ekonomi, dan budaya di dunia. Inggris memberikan landasan hukum dan budaya yang memungkinkan para pengusaha untuk merintis terjadinya Revolusi Industri. Faktor kunci yang turut mendukung terjadinya Revolusi Industri antara lain: (1) Masa perdamaian dan stabilitas yang diikuti dengan penyatuan Inggris dan Skotlandia, (2) tidak ada hambatan dalam perdagangan antara Inggris dan Skotlandia, (3) aturan hukum (menghormati kesucian kontrak), (4) sistem hukum yang sederhana yang memungkinkan pembentukan saham gabungan perusahaan (korporasi), dan (4) adanya pasar bebas (kapitalisme).
5 TEMUAN TEKNOLOGI PADA MASA REVOLUSI INDUSTRI 1. Mesin Uap
Mesin uap adalah mesin yang menggunakan energi panas dalam uap air dan mengubahnya menjadi energi mekanis. Mesin uap digunakdalam pompa, lokomotif dan kapal laut, dan sangat penting dalam Revolusi Industri.
Gambar mesin uap james watt
Prototype mesin uap James Watt
Bagian-bagian mesin uap
Pada mesin uap torak ada bermacam-macam komponen yang memiliki fungsi dan tugas masing-masing secara mekanisme mesin uap torak. Beberapa komponen dalam mesin uap torak adalah Saluran masuk, saluran buang , katup (Valve), Poros Katup (Valve Rod), Silinder, Piston (Torak), poros piston (Piston Rod), Crosshead Bearing, dan Engkol (Shaft). Berikut penjelasan dari masing-masing komponen mesin uap torak.
Saluran masuk berfungsi untuk memasukkan uap air hasil dari pembakaran atau penguapan ketel uap yang akan digunakan sebagai bahan bakar atau sumber energi penggerak piston yang ada di dalam silinder
Saluran buang
Setelah selesai dipergunakan sebagai penggerak dari pada piston, uap bekas yang ada di dalam silinder tadi dikeluarkan untuk dimanfaatkan kembali pada ketel uap.
Pengeluaran uap bekas atau uap sisa tadi melalui saluran buang yang biasanya terletak berdekatan dengan saluran masuk.
Piston (Torak)
Piston atau torak adalah komponen yang berfungsi mengubah energi thermis dari uap menjadi energi gerak atau mekanik. Pada mesin uap atau mesin bakar piston
merupakan komponen utama dan sekaligus komponen vital dalam sebuah mesin.
Poros Piston (Piston Rod)
Komponen yang bertugas meneruskan gerak maju mundur piston dalam silinder menuju ke roda, flywheel atau ke Crank.
Silinder
Silinder merupakan tempat atau ruangan dimana uap air akan di rubah menjadi energi gerak. Di dalam silinder terdapat piston.
6. Crosshead Bearing
Berfungsi untuk menghubungkan antara masing-masing poros (Rod) sehingga masing-masing poros bisa terhubung. Pada Crosshead Bearing terdapat sebuah balljoint.
Engkol (Crank)
Komponen mesin uap James Watt
Mekanisme Kerja Mesin Uap
Didalam cylinder mesin uap terdapat piston yang mempunyai piston rod yang dihubungkan dengan cross head yang berada diluar cylinder. Cross head dihubungkan oleh connecting rod dengan crank shaft (tidak tampak pada gambar), sehingga apabila piston bergerak kian kemari maka crank shaft dapat berputar.
Slide valve yang mempunyai valve rod digerakkan oleh crank shaft melalui eksentrik, sehingga slide valve dapat bergerak kian kemari sambil membuka dan menutup dua buah lubang uap yang berhubungan dengan cylinder. Valve box dimana slide valve berada mempunyai dua saluran, saluran pemasukan yang dihubungkan dengan boiler untuk menyalurkan uap dengan tekanan tinggi (warna merah), dan saluran pembuangan yang dihubungkan dengan cerobong untuk membuang uap bekas (warna biru).
Pada waktu piston mencapai posisi paling kiri, maka slide valve akan membuka lubang uap cylinder bagian kiri sehingga uap dari boiler dapat masuk kedalam cylinder pada bagian kiri dari piston dan mendorong piston kekanan, sementara itu lubang uap sebelah kanan dihubungkan dengan saluran pembuangan sehingga uap bekas dapat terbuang keluar melalui cerobong. Sebelum akhir langkah piston, lubang uap tersebut sudah ditutup oleh slide valve sehingga pasokan uap terhenti namun piston tetap bergerak kekanan karena ekpansi dari uap.
dihubungkan dengan saluran pembuangan sehingga uap bekas dapat terbuang melalui cerobong. Sebelum akhir langkah piston, lubang uap tersebut sudah ditutup oleh slide valve sehingga pasokan uap terhenti namun piston tetap bergerak kekanan karena ekpansi dari uap. Karena cross head dengan crank shaft dihubungkan oleh connecting rod, maka gerakan kian kemari dari piston tersebut akan diubah menjadi gerakan putaran dari crank shaft. Demikian selama ada pasokan uap dari boiler maka mesin uap akan merubah menjadi tenaga mekanis dengan gerakan putaran dari crank shaft.
Dampak Bagi Revolusi Industri
penemuan mesin uap yang memainkan peranan penting dalam Revolusi Industri, yang tampaknya telah diaplikasikan ke beberapa bentuk lain. Sebelumnya, meskipun tenaga uap digunakan untuk kincir angin dan putaran air, sumber pokok tenaga mesin terletak pada tenaga manusia. Faktor ini amat membatasi kapasitas produksi industri. Berkat penemuan mesin uap, keterbatasan ini tersingkirkan. Sejumlah besar energi kini dapat disalurkan untuk hal-hal yang produktif yang menanjak dengan teramat derasnya.
Di samping manfaat tenaga untuk pabrik, mesin uap juga punya guna besar di bidang-bidang lain. Di tahun 1783, Marquis de Jouffroy di Abbans berhasil menggunakan mesin uap untuk penggerak kapal. Di tahun 1804, Richard Trevithick menciptakan lokomotif uap pertama. Tak satu pun dari model-model pemula itu berhasil secara komersial. Dalam tempo beberapa puluh tahun, barulah baik kapal maupun kereta api menghasilkan revolusi baik di bidang pengangkutan darat maupun laut.
Gambar Kapal Uap
Gambar Mesin Uap Pada Mobil
2. Lokomotif
Lokomotif atau Kereta api uap adalah kereta api yang digerakkan dengan uap air yang dibangkitkan atau dihasilkan dari ketel uap yang dipanaskan dengan kayu bakar, batu bara ataupun minyak bakar.
Gambar Lokomotif Uap
Gambar Lokomotif Uap Pertama di Dunia tahun 1804
Komponen-komponen Lokomotif
tungku pembakaran batu bara atau kayu
ketel uap air
tender atau tempat batu bara dan air
roda penggerak
piston uap air penggerak roda
ruang masinis
tender gandengan untuk batu bara dan air
roda penggerak
cerobong
Gambar Komponen-komponen Lokomotif
Tungku /Fire Box
Tungku ( Fire Box ) merupakan tempat pembakaran bahan bakar lokomotif seperti kayu, batu bara atau residu. Bahan bakar dimasukan melaui lobang pada ujung tungku yang terletak di ruang masinis. Sementara Asap hasil pembakaran akan di keluar melalui pipa menuju ujung satunya yang terletak jauh dari kabin masinis ( dalam istilah kereta Api di tanah air disebut sebagai Ujung Panjang / Long Hood ).
Boiler
Boiler merupakan tempat "merebus" Air sehingga dihasilkan uap. Pada Boiler terjadi perpindahan panas dari api yang membakar bahan bakar di tungku menuju air. Perpindahan ini akan mendidihkan air sehingga terbentuk uap dan terkumpul sehingga mempunyai tekanan yang semakin lama semakin besar. Pada boiler terdapat pipa-pipa yang menghubungkan antara tungku dengan cerobong. Pipa ini berfungsi untuk memperluas bidang kontak perpindahan panas dari aliran udara panas dan api sehingga membantu mempercepat pemanasan sehingga uap akan lebih cepat dihasilkan. Uap air akan terkumpul pada boiler, dan akan dialirkan ke pipa uap melalui suatu katup pengatur yang terletak diatas boiler. pada Boiler juga terdapat katup pengaman yang berfungsi membuang uap jika terlalu banyak uap dan terjadi tekanan yang berlebihan.
Steam Pipe / Pipa Uap
menaikkan suhu uap sehingga bisa dihasilkan uap yang lebih kering. Dalam Silinder, uap bertekanan akan menggerakan piston. Piston ini akan menggerakan roda penggerak utama melalui batang penghubung ( connecting rod ). Setelah itu uap yang sudah terpakai akan di salurkan ke Smoke Box melalui Blast Pipe. Pada Smoke Box, uap hasil pembuangan dari silinder akan membantu mendorong asap hasil pembakaran yang terjadi pada Tungku setelah melewati pipa boiler. Asap yang terdorong serta bercampur uap akan keluar melalui cerobong yang terletak di bagian depan lokomotif. Adanya dorongan uap hasil pembuangan silinder ini lah yang membuat asap bisa membumbung dengan kuat seolah2 tertekan dari bawah serta menghasilkan suara khas lokomotif uap.
Roda Penggerak
Roda penggerak utama tersusun dari satu atau lebih roda yang terhubung oleh connecting rod. Roda inilah yang akan menggerakan lokomotif uap. Selain rda penggerak juga terdapat roda idle atau roda yang hanya berputar mengikuti roda utama. Roda idle ini umumnya dipakai untuk mengurangi tekanan gandar yang di sebabkan oleh beratnya badan lokomotif uap. Pada lokomotif besar, biasanya ditambahkan suatu bagian lokomotif yang disebut dengan Tender. Tender ini berfungsi untuk menyimpan cadangan bahan bakar dan juga air untuk boiler agar lokomotif bisa menempuh perjalanan jauh tanpa harus berhenti menambah cadangan bahan bakar atau air.
Ruang Kendali
Sementara itu pada ruang masinis terdapat tuas-tuas pengendali seperti untuk arah maju mundur atau untuk mengatur jumlah uap yang masuk ke pipa uap melalui katup pengatur. Selain itu juga terdapat lobang untuk memasukan bahan bakar serta meter-meter tekanan yang menunjukkan tekanan uap pada boiler atau saluran pipa.
Istilah Tender dan Gandengan Tender
Istilah tender untuk lokomotif adalah tempat perbekalan untuk menyalakan lokomotif berupa tempat batu bara atau kayu bakar dan tandon air.
Gambar Tender dan Gandengan Tender
Cara / Prinsip Kerja Lokomotif
Gambar Prinsip Kerja Mesin Uap Pada Lokomotif
Dampak Lokomotif Bagi Revolusi Industri
sebagai alat transportasi yang sangat efektif dan efisien pada era revolusi industri. Pada awal 1800-an, insinyur Inggris bernama Richard Trevithick (1771-1833) membangun lokomotif uap kereta api yang pertama. Pada tahun 1830, Liverpool and Manchester Railway menjadi yang pertama yang menawarkan layanan reguler, layanan penumpang terjadwal. Pada 1850, Inggris memiliki lebih dari 6.000 mil panjang rel kereta api.
3. Mesin Pemintal Benang / Spinning Jenny
Mesin pemintal benang /Spinning Jenny adalah kerangka multi-spool berputar. Ini diciptakan pada tahun 1764 oleh James Hargreaves di Stanhill, Oswaldtwistle dekat Blackburn, Lancashire di Inggris. Kegunaan perangkat ini adalah untuk mengurangi jumlah pekerja yang diperlukan untuk memproduksi benang. Hanya dengan seorang pekerja, pembuatan benang dapat menghasilkan delapan atau lebih cones benang sekaligus. Ini dapat menghemat pengeluaran upah pekerja. Sistem ini masih dipakai pada perusahaan-perusahaan manufaktur dan dikenal sebagai lean system (perampingan).
Gambar Mesin Pemintal Benang /Spinning Jenny James Hargreaves
Komponen Mesin Pemintal Benang / Spinning Jenny
Hand Wheel (Roda Penggerak Manual Tangan)
Cord Driving Roller (tali Pengatur Gulungan)
Faller wire & Control Cord (Kawat Pemotong & Pengatur Tali)
Tilted Spindles (poros Miring)
Roller Driving Spindles (Poros Pengatur Gulungan)
Creel With Rovings
Gambar Komponen Spinning Jenny
Cara/Prinsip Kerja Mesin Pemintal Benang Spinning Jenny
Gambar Spinning Jenny
Dampak Bagi Revolusi Industri
Industri tekstil berubah oleh adanya industrialisasi. Sebelum adanya mekanisasi dan pabrik, tekstil dibuat terutama di rumah-rumah penduduk (sehingga timbuk adanya industri rumahan), dengan pedagang sering menyediakan bahan baku dan dasar, dan kemudian menjadikannya produk jadi. Pekerja mengatur jadwal mereka sendiri di bawah sistem ini, yang terbukti sulit bagi pedagang untuk mengatur dan mengakibatkan banyak inefisiensi. Pada tahun 1700-an, serangkaian inovasi menyebabkan semakin meningkat produktivitas, sementara disisi lain membutuhkan sedikit energi manusia. Misalnya, sekitar tahun 1764, seseorang berkebangsaan Inggris bernama James Hargreaves (1722-1778) menemukan pemintal jenny ( “jenny” adalah singkatan awal kata “mesin”), sebuah mesin yang memungkinkan seseorang untuk menghasilkan beberapa gulungan benang secara bersamaan.
Gambar James Hargreaves
Cottongin atau mesin pemisah biji kapas adalah mesin yang cepat dan mudah dalam memisahkan serat kapas dari biji kapas, yang penggunaanya bertujuan untuk meningkatkan produktivitas yang jauh lebih besar daripada pemisahan kapas manual.
Gambar CottonGin
Komponen Mesin CottonGin
Metal Mesh
Saw
Lint
Lint Cotton
Exhaust Seed
Gambar Komponen CottonGin
Mesin pemisah biji kapas atau CottonGin Whitney menggunakan kombinasi layar kawat dan kait kawat kecil untuk menarik kapas, sementara sikat pembersih yang terdiri dari kain pembalut terus menerus mengganti serat kapas longgar yang baru untuk mencegah kemacetan. CottonGin telah merevolusi industri kapas di Amerika Serikat, tetapi juga menyebabkan pertumbuhan perbudakan di Amerika Selatan sebagai permintaan untuk pekerja kapas meningkat pesat.
Gambar Prinsip Kerja CottonGin
Dampak Bagi Revolusi Industri
Penemuan ini mendorong penyebaran kapas dari pesisir perkebunan Amerika bagian selatan ke perkebunan bagian pedalaman. Petani-petani yang meniru mesin tersebut secara illegal menjadi sangat kaya. Untuk mengoperasikan mesin tersebut dan juga untuk menanam serta memanen hasil bumi, mereka membawa ribuan budak dari Afrika, bahkan membiarkan mereka dalam kondisi yang sangat memprihatinkan. Ekspansi perbudakan ini membuat banyak orang Amerika berpikir bahwa tindakan tersebut sangat kejam dan salah. Karena itu terjadilah perang sipil pada 1861.
Mesin diesel (atau mesin pemicu kompresi) adalah motor bakar pembakaran dalamyang menggunakan panas kompresi untuk menciptakan penyalaan dan membakar bahan bakar yang telah diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Mesin ini tidak menggunakan busi seperti mesin bensin atau mesin gas. Mesin ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Diesel menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang. Mesin ini kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering.
Mesin diesel memiliki efisiensi termal terbaik dibandingkan dengan mesin pembakaran dalam maupun pembakaran luar lainnya, karena memiliki rasio kompresi yang sangat tinggi. Mesin diesel kecepatan-rendah (seperti pada mesin kapal) dapat memiliki efisiensi termal lebih dari 50%.
Gambar Mesin Diesel Sederhana
Gambar Mesin Diesel Karya Rudolph Diesel
1. Rocker arm, adalah salah satu bagian penting dari komponen mesin diesel yang posisinya berada di atas cilinder head, fungsi dari rocker arm ini adalah mengatur gerakan valve, kapan waktunya menutup dan kapan waktunya terbuka. Semuanya diatur oleh rocker arm ini.
2. Valve spring , ini juga salah salah satu komponen penting dari sebuah mesin diesel, ia bertugas sebagai penghubung antara rocker arm dengan valve.
3. Cilinder head, ini merupakan bagian kepala dari sebuah cilinder, makanya itulah ia disebuat sebagai cilinder head. pada cilinder head inilah tempat valve berada, baik itu valve hisap maupun juga valve buang.
4. Valve, mesin diesel tidak akan menyala jika tidak ada valve, fungsi dari valve ini adalah mengatur udara masuk dan keluar serta sebagai penutup lubang saat terjadi kompresi.
5. Cylinder , didalam ruang cylinder inilah sebuah udara yang dimampatkan hingga tercapai sebuah suhu udara sampai 500 derajat celsius. dan di dalam cylinder itu pula sebuah ledakan terjadi. dan ledakan tersebut berasal dari udara yang dimampatkan dan diberi bahan bakar yang berbentuk kabut , kedua bahan tersebut akan terbakar di dalam ruang cylinder tersebut.
6. Engine block , terbuat dari logam campuran yang tahan panas, ia sebagai dinding dari sebuah cylinder.
7. Piston , gerakannya naik turun dari TMA ke TMB atau sebaliknya. gerakan naik turun dari piston tersebut dihubungkan dengan connecting rod yang segera dirubah menjadi gerakan berputar oleh crankshaft.
8. Crankshaft ini fungsinya sebagai penghubung antara connecting rod yang satu dengan lainnya. selain itu cranksaft juga yang mengubah gerakan naik turun piston diubah menjadi gerakan berputar dan gerakan putar ini dihubungkan ke gearbox.
Gambar Komponen Mesin Diesel
Cara / Prinsip Kerja Mesin Diesel
Mesin diesel menggunakan prinsip kerja hukum Charles yaitu Termodinamika, yaitu ketika udara dikompresi maka suhunya akan meningkat. Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat dengan rasio kompresi antara 15:1 dan 22:1 sehingga menghasilkan tekanan 40-bar (4.0 MPa; 580 psi), dibandingkan dengan mesin bensin yang hanya 8 to 14 bar (0.80 to 1.40 MPa; 120 to 200 psi). Tekanan tinggi ini akan menaikkan suhu udara sampai 550 °C (1,022 °F). Beberapa saat sebelum piston memasuki proses kompresi, bahan bakar diesel disuntikkan ke ruang bakar langsung dalam tekanan tinggi melalui nozzle dan injektor supaya bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Injektor memastikan bahwa bahan bakar terpecah menjadi butiran-butiran kecil dan tersebar merata.
bahan bakar kedalam ruang khusus yang berhubungan langsung dengan ruang bakar utama di mana piston berada dinamakan injeksi tidak langsung (indirect injection).
Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran mengembang dengan cepat, mendorong piston ke bawah dan menghasilkan tenaga linear. Batang penghubung (connecting rod) menyalurkan gerakan ini ke crankshaft dan oleh crankshaft tenaga linear tadi diubah menjadi tenaga putar.
Tingginya kompresi menyebabkan pembakaran dapat terjadi tanpa dibutuhkan sistem penyala terpisah (pada mesin bensin digunakanbusi), sehingga rasio kompresi yang tinggi meningkatkan efisiensi mesin. Meninggikan rasio kompresi pada mesin bensin hanya terbatas untuk mencegah kerusakan pra-penyalaan.
Dampak Bagi Revolusi Industri
Mesin diesel dikembangkan dalam versi dua-tak dan empat-tak. Mesin ini awalnya digunakan sebagai pengganti mesin uap. Sejak tahun 1910-an, mesin ini mulai digunakan untuk kapal dan kapal selam, kemudian diikuti lokomotif, truk, pembangkit listrik, dan peralatan berat lainnya. Karena yangseiring tuntutan zaman mesin uap sering mengalami kendala yaitu kendala pengoprasian tenaga yang dihasilkan relatif kurang besar jika digunakan untuk kapal kargo maupun penumpang dalam konteks ukuran yang besar selain itu masalah efisiensi juga menjadi kendala pada mesin uap. Berbeda dengan mesin diesel yang lebih superior dari segi manapun pada era tersebut. Pada tahun 1930-an, mesin diesel mulai digunakan untuk mobil. Sejak saat itu, penggunaan mesin diesel terus meningkat
Gambar Traktor Diesel
Daftar Rujukan
Sundoro, Mohammad Hadi. 2007.Dari Renaisans Sampai Revolusi Modern. Jember:University Press
Perry Marvin. 2004.Perdaban Barat Dari Revolusi Prancis sampai Dengan Zaman Global.Jakarta:Kreasi Wacana
De’Putra Juma.2001.Revolusi Paling Sektakuler DI Dunia.Surabaya:IRCISoD