pneumatik

Definisi Pneumatik Definisi Pneumatik

Pneumatik merupakan teori atau pengetahuan tentang udara yang bergerak, Pneumatik merupakan teori atau pengetahuan tentang udara yang bergerak, keadaan-keadaan keseimbangan udara dan syarat-syarat keseimbang-an. Orang keadaan-keadaan keseimbangan udara dan syarat-syarat keseimbang-an. Orang pertama yang dikenal dengan pasti telah menggunakan alat pneumatik adalah orang pertama yang dikenal dengan pasti telah menggunakan alat pneumatik adalah orang Yunani bernama Ktesibio. Dengan demikian istilah pneumatik berasal dari Yunani Yunani bernama Ktesibio. Dengan demikian istilah pneumatik berasal dari Yunani kuno yaitu

kuno yaitu  pneuma pneuma yang artinya hembusan (tiupan). Bahkan dari ilmu filsafat atauyang artinya hembusan (tiupan). Bahkan dari ilmu filsafat atau secara philosophi istilah pneuma dapat diartikan sebagai nyawa. Dengan kata lain secara philosophi istilah pneuma dapat diartikan sebagai nyawa. Dengan kata lain pneumatik berarti mempelajari tentang gerakan angin (udara) yang dapat pneumatik berarti mempelajari tentang gerakan angin (udara) yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga dan kecepatan. (Drs. Suyanto, M.Pd, M.T, dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga dan kecepatan. (Drs. Suyanto, M.Pd, M.T, 2003 : 1)

2003 : 1)

Pneumatik merupakan cabang teoritis aliran atau mekanika fluida dan tidak Pneumatik merupakan cabang teoritis aliran atau mekanika fluida dan tidak hanya meliputi penelitian aliran-aliran udara melalui suatu sistem saluran, yang hanya meliputi penelitian aliran-aliran udara melalui suatu sistem saluran, yang terdiri atas

terdiri atas pipa-pipapipa-pipa, selang-selang, gawai (, selang-selang, gawai ( devicedevice) dan ) dan sebagsebagainya, tetapi juga aksiainya, tetapi juga aksi dan penggunaan udara mampat. Udara yang dimampatkan adalah udara yang dan penggunaan udara mampat. Udara yang dimampatkan adalah udara yang diambil dari udara lingkungan yang kemudian ditiupkan secara paksa ke dalam diambil dari udara lingkungan yang kemudian ditiupkan secara paksa ke dalam tempat yang ukurannya relatif kecil.

tempat yang ukurannya relatif kecil.

Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri (dunia Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri (dunia perusahaan) (dan khususnya dalam teknik mesin) merupakan ilmu pengetahuan perusahaan) (dan khususnya dalam teknik mesin) merupakan ilmu pengetahuan dari semua proses mekanis dimana udara memindahkan suatu gaya atau suatu dari semua proses mekanis dimana udara memindahkan suatu gaya atau suatu gerakan. Dalam pengertian yang lebih sempit pneumatik dapat diartikan sebagai gerakan. Dalam pengertian yang lebih sempit pneumatik dapat diartikan sebagai teknik udara mampat (

teknik udara mampat (compressed air technology compressed air technology ). Sedangkan dalam pengertian). Sedangkan dalam pengertian teknik pneumatik meliputi : alat-alat penggerakan, pengukur-an, pengaturan, teknik pneumatik meliputi : alat-alat penggerakan, pengukur-an, pengaturan, pengendalian, penghubungan dan perentangan yang meminjam gaya dan pengendalian, penghubungan dan perentangan yang meminjam gaya dan penggeraknya dari udara mampat. Dalam penggunaan sistem pneumatik semuanya penggeraknya dari udara mampat. Dalam penggunaan sistem pneumatik semuanya menggunakan udara sebagai fluida kerja dalam arti udara mampat sebagai menggunakan udara sebagai fluida kerja dalam arti udara mampat sebagai pendukung, pengangkut, dan pemberi tenaga.

pendukung, pengangkut, dan pemberi tenaga.

  Adapun ciri-ciri dari para perangkat sistem pneumatik yang tidak dipunyai   Adapun ciri-ciri dari para perangkat sistem pneumatik yang tidak dipunyai oleh sistem alat yang lain, adalah sebagai berikut :

1. Sistem pengempaan, yaitu udara disedot atau diisap dari atmosphere kemudian dimampatkan (dikompresi) sampai batas tekanan kerja tertentu (sesuai dengan yang diinginkan). Dimana selama terjadinya kompresi ini suhu udara menjadi naik.

2. Pendinginan dan penyimpanan, yaitu udara hasil kempaan yang naik suhunya harus didinginkan dan disimpan dalam keadaan bertekanan sampai ke obyek yang diperlukan.

3. Ekspansi (pengembangan), yaitu udara diperbolehkan untuk berekspansi dan melakukan kerja ketika diperlukan.

4. Pembuangan, yaitu udara hasil ekspansi kemudian dibebaskan lagi ke atmosphere (dibuang).

Definisi Struktur Pneumatik

Struktur pneumatik merupakan salah satu sitem struktur yang termasuk dalam kelompok soft shell structure yang memiliki ciri khas semua gaya yang terjadi pada membran-nya berupa gaya tarik. Pada pneumatik, gaya tarik terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara di dalam struktur pneumatik dengan tekanan udara diluar struktur ini. Struktur Pneumatik dibagi dalam tiga kelompok yaitu:

1. Air Inflated Structure

  Air Inflanted struxtures disebut juga Single Membrane Structure karena hanya menggunakan satu lapis membran dan membutuhkan tekanan udara yang rendah. Tekanan udara pada sistem ini hanya diberikan pada struktur bukan pada space bangunan, sehingga pemakai bangunan tidak berada

Contoh : Ban mobil tekanan dalam ±30 psi (± 2 atm)

Tenperatur udara dan kebocoran dapat mempengaruhi struktur 

Kontinuitas suplai udara tidak diperlukan (tak seperti Air Supported Structures)

Struktur ini terbagi menjadi 2 jenis yaitu : y Turbular system (Line element)

Contoh : kolom, balok, busur dan kombinasinya y Dual-wall system / Airmats (Surface Elements)

Contoh : Dinding, lempeng atau shell

  Air Inflated Structure membutuhkan tekanan udara yang lebih besar  daripada Air Supported Structure sehingga sering disebut juga H _igh

Pressure System. Tekanan udara pada sistem ini hanya diberikan pada space bangunannya. Sehingga pemakai bangunan tidak berada dalam tekanan udara. Oleh sebab itu sistem ini lebih bebas dipakai sebagai penutup space, karena tidak membutuhkan air lock  dan peralatan lain agar struktur in itetap berdiri. Elemen dari sistem ini lebih berkaku sebagai elemen rigid  (kaku), sehingga lebih tahan terhadap tekuk maupupn lendutan (momen) dibandingkan dengan sistem   Air Supported  Structure. Sistem Struktur ini membutuhkan tekanan udara sebesar 2-100 Psi (0,2-7 Atm) besarnya sekitar 2-100 sampai 2-1000 kali dibandingkan sistem   Air Supported Structure. Karena membutuhkan tekanan udara yang besar, maka dibutuhkan material membran yang kuat dan kedap udara. Secara prinsip dapat digunakan untuk elemen batang ( Turbular  System) dan elemen bidang (Dual Wall System), Perilaku struktur  dengan sistem ini sangat kompleks, sehingga sampai sekarang belum diketahui prosedur perancangan yang tepat.

2_{. Air Supported Structure}

  Air Supported Structure bentuknya mengembang seperti tirai yang melingkupi udara bertekanan. Bentuk-bentuk Air Inflated Structures ini lebih terbatas dibandingkan dengan Air Inflated Structures. Struktur ini disebut juga Anti Gravity Structures. Tekanan udara dalam struktur harus kontinyu dan konstan.Untuk memompa udara dipergunakan blower  (biasanya automatic blower yang otomatis bekerja jika tekanan udara kurang dari yang disyaratkan). Pebuatan lubang bukaan harus

diperhitungkan agar tekanan udara tidak turun secara mendadak. Untuk menjaga bentuk struktur ini hal hal yang perlu diperhatikan adalah :

y Kontinuitas tekanan udara

y Joint dengan struktur yang lain (busur/rangka) y Memperkuat struktur dengan jaringan/net/kabel.

Pada Umumnya Air Supported Structures ini dirancang untuk dapat mengantisipasi pengaruh angin, mengingat beban angin paling besar  pengaruhnya, maka sedapat mungkin gaya kritis angin harus diketahui untuk menentukan besaran tegangan membran dan gaya pada angkutnya.

Tampak Atas Tampak Samping

Berdasarkan perhitungan :

Berdasarkarkan perhitungan diatas, terjadi sebuah kontradiksi pemborosan, oleh karena itu didapat tinggi kubah optimum adalah :

y 20% terhadap bentang, bila tidak menggunakan struktur dasar  yang kaku.

y 6% terhadap bentang, bila menggunakan struktur dasar yang kaku, untuk menahan gaya yang positif.

Sistem struktur ini membutuhkan angkur pengikat ke tanah dan membutuhkan sistem pencegah kebocoran.   Air Supposed Structure mampu mencapai bentang lebih besar dibandingkan dengan  Air Inflated  Structure.

3_{. Hybird Air Structures}

Hybird Air Structures merupakan struktur pneumatik yang digabung dengan struktur rigid frame. Digantung dan diberi rangka kaku. Dapat   juga digabung antara dua struktur pneumatik. Pada tipe ini, tekanan

internal dari struktur utama harus bertekanan lebih tinggi daripada struktur yang ada di luarnya.

Prinsip kerja pneumatik

y Prinsip dasar pneumatik

Sistem pneumatik adalah suatu sistem yang menggunakan udara sebagai media kerjanya, dimana untuk menghasilkan kerja tersebut udara

    

T = Tegangan pada Membran P = Tekanan udara di dalam R = Radius Kurvatur

dimampatkan terlebih dahulu. Sistem-sistem pneumatik terutama terdiri dari suatu kompresor udara atau perapat udara (sumber udara mampat), motor-motor udara mampat (pemakai-pemakai udara mampat) ditambah dengan bagian-bagian pengatur dan pengendali. Untuk lebih jelasnya berikut adalah gambar sistem pneumatik secara rinci.

Gambar 2.1. Sistem Peumatik

Keterangan gambar:

1. Kompresor adalah peralatan yang dipergunakan untuk menghasilkan udara kempa, udara akan diserap dan dimampatkan oleh kompresor  yang digerakkan oleh motor listrik.

2. After Cooler, salah satu alat yang digunakan untuk mendinginkan udara kempa dengan menggunaka air atau media lain yang dapat berfungsi sebagai pendingin udara kempa.

3. Main Line Air Filter, peralatan yang berfungsi untuk mengeleminir debu dan air serta kandungan minyak pada udara kempa.

4. Refrigerated Air Dryer, alat ini berfungsi untuk mengeringkan udara basah atau udara yang masih mengandung embun atau titk air, sehingga dapat menghasilkan udara kempa yang benar-benar kering.

5. Air Filter, alat ini dipergunakan untuk menyaring debu yang terbawa oleh air.

6. Air Pressure Reducing Valve, berfungsi untuk mereduksi udara kempa pada batas yang dikehendaki dan menjaga agar tetap konstan pada saat digunakan.

7. Air Lubricator, alat ini berfungsi untuk mensuplai pelumas kedalam udara kempa dengan menggunakan aliran udara sehingga peralatan dapat bekerja dengan halus dan bisa digunakan dalam jangka waktu yang panjang.

8. Air Silincer, berfungsi untuk mereduksi nozel yang timbul sampai pada batas yang aman.

9. Air Flow (C _{hange Selenoide Valve), berfungsi untuk}

merubah(mengubah) aliran lkangsung dari kompresor dengan cara membuka atau menutup katup yang menerima singnal elektrik.

10. Speed C _{ontrol Valve, berfungsi mengontrol kecepatan silinder dengan}

mengatur valve aliran dari udara kempa.

11. Air C _{ylinder , berfungsi untuk merubah energi udara kempa menjadi gaya}

yang efektif dan gerakan.

Untuk menstabilkan udara kempa, biasanya dibelakang kompresor disambungkan tangki penampung, sehingga tekanan udara yang keluar menjadi stabil, selain itu kompresor dapat dihemat kerjanya, karena hasil kerjanya dapat sewaktu-waktu dipergunakan tanpa dibangkitkan terlebih dahulu.

y Prinsip dasar struktur pneumatik

Struktur ini memanfaatkan gaya tarik namun berusaha menentang µhukum alam¶ dari bentuk struktur yang memanfaatkan gaya tarik ini. Semua struktur  yang memanfaatkan gaya tarik akan membentuk bentuk dasar dan primer  berupa garis lengkung atau parabola yang membuka ke atas. Hal ini disebabkan bahan dari struktur yang memanfaatkan gaya tarik adalah lentur 

dan lemas, sehingga akan membuat garis lengkung membuka ke atas (seperti kalung). Namun pneumatik ingin membentuk satu bentuk dasar  berupa garis lengkung yuang membuka ke bawah. Bentuk ini diilhami oleh bentuk shell , sedangkan shell banyak memanfaatkan gaya tekan. Sisi usaha membuat bentuk yang menentang µhukum alam¶ ini dilakukan dengan menciptakan semacam shell yang ditiup. Tekanan udara di dalam diterima oleh membran penutup dan bidang membran ini menegang dan menderita gaya tarik. Maka tidak berlebihan jika ada yang mengelompokkan pneumatik ini dalam soft sell structure. Tentunya bentuk struktur pneumatik ini banyak memiliki kelemahan yang terus menerus disempurnakan. Problem terbesar dari sistem ini adalah kebocoran udara yang ada didalamnya. Bahan pembuatannya terus menerus diperbaiki dan terus diadakan riset untuk penanggulangannya.

Kelebihan dan kekurangan penggunaan struktur pneumatik

Struktur pneumatik sama halnya seperti struktur konstruksi bentang besar  lainnya mempunyai kelebihan dan kekurangannya. Berikut ini merupakan kelebihan dan kekurangan struktur pneumatik secara umum dan secara khusus dalam hal ini apabila struktur ini diterapkan di Indonesia.

y Secara umum :

o Kelebihan :

 Ketersediaan udara di alam ini tidak terbatas  Inovatif dan Imajinatif 

 Biaya operasional rendah karena kesedehanaan desain

 Ruang interior terasa lapang karena tidak adanya kebutuhan untuk kolom

 Biasanya material fabrikasinya transparan yang memungkinkan masuknya cahaya matahari

o Kekurangan

 Memerlukan energi yang cukup besar   Rawan terjadi kebocoran

 Akustik ruang kurang baik dibanding dengan sistem struktur  lain.

 Kemampuan menahan beban kurang dibandingkan dengan struktur konvensional.

y Secara Khusus (apabila diterapkan di Indonesia) :

o Kelebihan

- Indonesia beriklim tropis yang berarti tidak mengalami musim salju yang merupakan salah satu kendala dalam penggunaan struktur pneumatik

- Banyak event yang pengadaannya berkesuaian dengan karakter struktur pneumatik

- Pengadaan bahan utama material bangunan berupa kain lapis PVC bukan merupakan barang baru di industri pertekstilan Indonesia.

o Kekurangan

 Perilaku, kondisi sosial dan budaya masyarakat Indonesia perlu ditingkatkan berkaitan dengan pemeliharaan bangunan.

Yang dikhawatirkan di Indonesia bukan adanya usaha sabotase, namun keisengan masyarakat dalam memandang dan memerlukan bangunan/fasilitas umum. Kerusakan bangunan akibat keisengan masyarakat telah banyak dijumpai seperti perusakan telepon umum, pencoret-coretan dinding, dsb, sedangkan struktur pneumatik adalah struktur yang sangat riskan terhadap hal-hal tersebut.

 Struktur ini masih kurang populer digunakan di Indonesia dibandingkan dengan struktur konvensional lain.

 Belum ada pengaturan-peraturan yang khusus mengatur  pembangunan menggunakna struktur pneumatik.

 Masyarakat Indonesia, terutama pemilik bangunan, kebanyakan meiliki sifat, lebih mudah membangun daripada merawat bangunannya. Kerusakan-kerusakan kecili atau kebocoran kecili pada struktur pneumatik akan sangat berbahaya jika tidak ditangani secara serius dan dini.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan struktur pneumatik

y Pintu masuk dibuat dengan dimensi seminimal mungkin dalam upaya menanani resiko pengurangan volume udara dalam posisi pintu terbuka. Perlu perhitungan yang teliti.

y Agar pembukaan pintu tak berpengaruh, dimensi pintu/lubang bukaan harus sangat lebih kecil dibandingkan volume udara dalam ruang.

y Bahaya kebakaran

Satu hal yang sangat penting untuk diproteksi dari struktur pneumatik, selain kebocoran bidang membran yang mengakibatkan tekanan udara berkurangf  dan struktur tidak dapat bekerja dengan semestinya, adalah penanggulangan terhadap bahaya kebakaran. Hal yang harus diperhatikan dalam pemikiran tentang bahaya kebakaran pada sistim struktur pneumatik adalaha sebagai berikut :

 Bahan dari membran terbuat dari bahan sintetik, thermoplastik alami dan memiliki titik lebur yang rendah. Semua bahan tersebut mudah terbakar.

 Kestabilan struktur pneumatik dipengaruhi oleh membran-nya yang harus selalu dalam keadaan kedap udara, terkontrol dan mendapat cukup tekanan udara sesuai kebutuhan.

 Runtuhnya membran akan mempengarufi konfigurasi bentuk bangunan. Kebocoran udara dapat dihalangi dengan melokalisir  keruntuhan. Penurunan ruang bebas dapat menambah konsentrasi asap dari satu kasus kebakaran dengan konsekuensi penurunan  jarak pandang dalam bangunan.

 Jalan masuk dan keluar untuk pemakai bangunan harus selalu dalam kondisi terkontrol dan terawat. Karena jalan ini merupakan jalan terpenting untuk evakuasi para pemakai bangunan.

 Tidak direncanankannya pintu darurat untuk keluar dengan sistem air  lock  dapat menambah jumlah lubang-lubang kebocoran pada membran dan mempercepat keruntuhan struktur ini.

 Sistem pencegah kebakaran aktif merupakan tindakan yang dapat mencegah keruntuhan yang parah dari struktur. Efektifitas proteksi dari sprinkler banyak dipengaruhi oleh perubahan geometri bangunan.

Dari pemahaman dasar tentang struktur pneumatik dari sisi bahan material pendukungnya, kelemahan-kelemahannya, maka perencanaan sistem pemadam kebakaran dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain:

 Memberi lapisan Polyurethane Foam, untuk melapisi bidang-bidang membran sehingga tidak mudah terbakar oleh api.

 Pemilihan bahan membran yang memiliki titik lebut yang tinggi seperti campuran Polythylenen dan PVC memililki titik lebur antara 100r-150r C, Polythylene 341rC dan Polyvinyl Chloride 391rC.

 Merencanakan penempatan sprinkler dan memberi sisi pelindung pada sisi di dalam bangunan dekat membran.

Dalam kasus kebakaran tertentu, efektivitas dari sistem proteksi pencegah kebakaran memgang peranan sangat penting. Perencanaan pola penempatan harus sedemikian rupa, tidak hanya melindungi pemakai bangunan dan barang-barang yang ada di dalam bangunan, namun juga untuk melindungi struktur bangunan adalah hal yang sangat penting. Melindungi struktur bangunan adalah hal yang sangat penting, bahkan merupakan hal yang perlu diutamankan, mengingat struktur  ini sangat rentan terhadap kebakaran yang mengakibatkan kebocoran udara yang merupakan pendukung utama struktur pneumatik.

Kesimpulan

Mencermati pengembangan struktur pneumatik sebagai sistem struktur yang mempunyai bentuk dan sistem kerja yang khas ini, sistem ini berkembang tidak secepat sistem struktur lain yang lebih sederhana, namun sistem struktur ini ternyata menarik perhatian untuk dikembangkan karena kekhasan prinsip kerjanya dan bentuknya yang inovatif.

Kesadaran manusia terhadap pneumatik dapat ditelusuri sampai 200 tahun yang lalu (pengamatan terhadap balon), tetapi penerapan prinsip-prinsip ini baru ditemukan akhir-akhir ini. Selama dasawarsa terakhir atau lebih, berbagai gelanggang pameran dan stadion menggunakan struktur pneumatik bertekanan dan berdiri rendah untuk bentangan sampai 722 kaki (Stadion Michigan, 1975). Akan tetapi, struktur ini biasanya merupakan pemecahan terhadap masalah yang berkaitan dengan ruang serbaguna di mana banyak orang bisa ditampung pada ketinggian tertentu. Apabila diperlukan lebih dari satu ketinggian, biasanya ruang dibagi secara vertikal dengan konstruksi konvensional..

Penerapan struktur pneumatik di Indonesia, khususnya untuk bangunan arsitektural hingga saat ini belum banyak dilakukan. Kendala yang dihadapi adalah   jenis struktur ini masih kurang populer yang diikuti dengan kurangnya nara sumber 

serta belum adanya peraturan-peraturan yang khusus mengatur pembangunan menggunakan struktur pneumatik.

Padahal dari banyak sisi, Indonesia sebenarnya merupakan lahan yang subur bagi pengembangan struktur pneumatik. Iklim tropis di Indonesia memungkinkan bangunan terbebas dari beban salju yang merupakan musuh utama struktur pneumatik. Selain itu di Indonesia banyak event yang pengadaannya berkesesuaian dengan karakter struktur pneumatik. Pengadaan material utama bangunan berupa kain lapis PVC juga sudah bukan merupakan barang baru di industri pertekstilan Indonesia.

Struktur pneumatik adalah satu altematif struktur non konvensional yang dapat digunakan di Indonesia untuk mengatasi masalah-masalah yang berkaitan dengan kecepatan membangun, kemudahan dalam transportasi dan harga yang bersaing, khususnya dalam kazanah struktur bentang lebar.