J4MenR7vwgMd8n2nhI7CVUOmliDJxP0LRqtQfRL8

(1)

M O D U L E L E K T R O N I K A D A N M E K A T R O N I K A

D A S A R P N E U M A T I K

(2)

DASAR PNEUMATIK

MODUL PEMBELAJARAN TEKNIK MEKATRONIKA

Untuk Sekolah Menengah Kejuruan

Edisi Tahun 2017

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAH

(3)

DASAR PNEUMATIK

MODUL PEMBELAJARAN TEKNIK MEKATRONIKA

Copyright © 2017, Direktorat Pembinaan SMK

All rights Reserved

Pengarah

Drs. H. Mustaghirin Amin, M.BA Direktur Pembinaan SMK

Penanggung Jawab

Arie Wibowo Khurniawan, S.Si. M.Ak

Kasubdit Program dan Evaluasi, Direktorat Pembinaan SMK

Ketua Tim

Arfah Laidiah Razik, S.H., M.A.

Kasi Evaluasi, Subdit Program dan Evaluasi, Direktorat Pembinaan SMK

Penyusun

Riza Kurnia Akbar, S.Pd

(SMK Muhammadiyah Mungkid)

Desain dan Tata Letak Rayi Citha Dwisendy, S.Ds

ISBN

Penerbit:

Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan

(4)

KATA PENGANTAR KASUBDIT PROGRAM DAN EVALUASI

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Salam Sejahtera,

Melalui Instruksi Presiden (Inpres) Nomor 9 Tahun 2016 tentang Revitalisasi Sekolah Menengah Kejuruan (SMK), dunia pendidikan khususnya SMK sangat terbantu karena akan terciptanya sinergi antar instansi dan lembaga terkait sesuai dengan tugas dan fungsi masing-masing dalam usaha mengangkat kualitas SMK. Kehadiran Buku Serial Revitalisasi SMK ini diharapkan dapat memudahkan penyebaran informasi bagaimana tentang Revitalisasi SMK yang baik dan benar kepada seluruh stakeholder sehingga bisa menghasilkan lulusan yang terampil, kreatif, inovatif, tangguh, dan sigap menghadapi tuntutan dunia global yang semakin pesat.

Buku Serial Revitalisasi SMK ini juga diharapkan dapat memberikan pelajaran yang berharga bagi para penyelenggara pendidikan Kejuruan, khususnya di Sekolah Menengah Kejuruan untuk mengembangkan pendidikan kejuruan yang semakin relevan dengan kebutuhan masyarakat yang senantiasa berubah dan berkembang sesuai tuntuan dunia usaha dan industri.

Tidak dapat dipungkuri bahwa pendidikan kejuruan memiliki peran strategis dalam menghasilkan manusia Indonesia yang terampil dan berkeahlian dalam bidang-bidang yang sesuai dengan kebutuhan. Terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada semua pihak yang terus memberikan kontribusi dan dedikasinya untuk meningkatkan kualitas Sekolah Menengah Kejuruan. Buku ini diharapkan dapat menjadi media informasi terkait upaya peningkatan kualitas lulusan dan mutu Sumber Daya Manusia (SDM) di SMK yang harus dilakukan secara sistematis dan terukur.

Wassalamu`alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Jakarta, 2017

(5)

(%*8%6-7-/%8%4)2+%28%6

Puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT, atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan modul pembelajaran ini, dengan lancar berserta harapan modul ini dapat digunakan sebagai modul untuk siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Bidang Studi Keahlian Teknologi Dan Rekayasa, khususnya Teknik Mekatronika.

Modul pembelajaran ini disusun untuk memenuhi persyaratan sebagai peserta program implementasi pembelajaran SMK melalui kurikulum industri di luar negeri yang menjadi program DITPSMK Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan RI. Dengan adanya modul ini diharapkan apa yang sudah dipelajari selama di luar negeri tepatnya di Perusahaan yang bergerak di bidang otomasi industri FESTO Germany, dapat diimplementasikan dan dipelajari di dunia pendidikan di tanah air khususnya di sekolah masing-masing. Modul ini disusun dengan menggunakan dasar kurikulum 2013 yang disesuaikan dengan kebutuhan dunia industri dan keadaan SMK yang bersangkutan.

Semoga dengan adanya modul pembelajaran ini siswa SMK khususnya Teknik Mekatronika dapat mengambil ilmu yang termuat dalam modul ini dan dapat dimanfaatkan dan diterapkan kelak di dunia industri.

Penyusun meyakini dalam penyusunan modul ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna. Oleh karena modul ini merupakan dokumen yang hidup menyesuaikan kebutuhan dunia industri di masa mendatang maka dengan itu penyusun dengan lapang dada mengharapkan saran dan kritik yang membangun guna penyempurnaan modul ini di masa mendatang.

Akhirnya kepada Allah SWT jugalah penyusun memohon, semoga semua ini menjadi amal saleh bagi penyusun dan ilmu yang bermanfaat bagi yang membaca dan mempelajari ilmu yang terkandung didalamnya.

Stuttgart, 26 Maret 2017

(6)

(%*8%6-7-Kata Pengantar... i

Daftar Isi ... ii

Glossarium ... iv

BAB I PENDAHULUAN... 1

A. Kompetensi Inti dan Kompetisi Dasar……….. 1

B. Deskripsi... 4

1. Tujuan Pembelajaran... 13

2. Uraian Materi... 13

3. Rangkuman... 20

4. Tugas... 21

5. Test Formatif ... 21

6. Lembar Kerja 1... 26

B. Kegiatan Belajar ke-2... 26

2. Uraian Materi... 27

2. Uraian Materi…………... 52

3. Rangkuman... 59

4. Tugas... 60

DAFTAR ISI

Kata Pengantar Kasubdit Program Dan Evaluasi...

(7)

+037%6-91

5. Tes Formatif ... 60

6. Lembar kerja 3... 67

D. Kegiatan Belajar ke-4... 68

3. Rangkuman... 74

4. Tugas... 75

E. Kegiatan Belajar ke-5... 78

3. Rangkuman... 85

4. Tugas... 86

6. Lembar kerja... 88

BAB III EVALUASI... 91

A. Kognitif skill... 91

B. Pikomotorik skill... 91

C. Penilaian Sikap... 95

BAB IV PENUTUP ... 99

DAFTAR PUSTAKA... 100

(8)

+037%6-91

adsorpsi : Suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida, cairan

maupun gas, terikat kepada suatu padatan atau cairan (zat penjerap, adsorben) dan akhirnya membentuk suatu lapisan tipis atau film (zat terjerap, adsorbat) pada permukaannya.

adsorpsi : Suatu fenomena fisik atau kimiawi atau

suatu proses sewaktu atom, molekul, atau ion memasuki suatu fase limbak (bulk) lain yang bisa berupa gas, cairan, ataupun padatan.

Air Service Unit (ASU) : Komponen Pneumatik yang bekerja sebagai pengatur tekanan masuk ke rangkaian, terdiri dari filter, pengatur tekanan dan pelumas.

Air reservoir tank : Tangki yang berfungsi untuk menyimpan udara.

Aktuator : Komponen penggerak dalam sistem otomasi seperti motor dan silinder

Conveyor : Sistem mekanik yang berfungsi untuk memindahkan

benda dari satu tempat ketempat lain. Menggunakan belt atau rantai

Fluida : zat yang dapat mengalir dan memberikan sedikit

hambatan terhadap bentuk ketika ditekan,

kondensat : campuran berdensitas rendah dari suatu cairan

hidrokarbon yang berupa komponen gas dalam gas alam mentah yang dihasilkan dari berbagai lapangan gas alam

relative humidity : Kelembaban udara

Viskositas : pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik dengan tekanan maupun tegangan

(9)

&%&-4)2(%,909%2

(10)

&%&-4)2(%,909%2

% /SQTIXIRWM-RXMHER/SQTIXIRWM(EWEV

KOMPETENSI INTI KOMPETENSI DASAR

1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya

1.1. Membangun kebiasaan bersyukur atas limpahan rahmat, karunia dan anugerah yang diberiakn oleh Tuhan Yang Maha Kuasa.

1.2. Memiliki sikap dan perilaku beriman bertaqwa kepada Tuhan Yang Maha Esa

berakhlaq mulia, jujur, disiplin, sehat, berilmu, cakap, sehingga dihasil-kan insan Indonesia yang demokratis dan bertanggung jawab sesuai dengan bidang keilmuannya 2. Menghayati dan mengamalkan

perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia

2.1. Menerapkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat, tekun; bertanggung jawab; terbuka; peduli, lingkungan) sebagai wujud implementasi proses pembelajaran bermakna dan terintegrasi, sehingga dihasilkan insan Indonesia yang produktif, kreatif dan inovatif melalui penguatan sikap(tahu mengapa),

ketrampilan (tahu bagaimana),

BAB I

(11)

dan pengetahuan(tahu apa) sesuai dengan jenjang pengetahuan yang dipelajari 2.2. Menghargai kerja individu dan

kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan

2.3. Memiliki sikap dan perilaku patuh pada tata tertib dan aturan yang berlaku dalam kehidupan sehari-hari selama di kelas dan lingkungan sekolah. 3. Memahami, menerapkan dan

menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dalam wawasan

kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian dalam bidang kerja yang spesifik untuk memecahkan masalah.

3.1. Menahami fisika dasar yang berkaitan dengan udara bertekanan

3.2. Memahami proses penyediaan udara bertekanan yang kering dan basah

3.3. Menjelaskan macam-macam komponen pneumatik dan cara kerjanya yang digunakan untuk mengoperasikan suatu mesin 3.4. Membaca simbol-simbol

komponen pneumatik yang terdapat pada rangkaian penumatik

(12)

kecepatan silinder

3.7. Memahami rangkaian logika dengan komponen pneumatik 3.8. Memahami konsep rangkaian

memori dan rangkaian pengunci

3.9. Memahami rangkaian silinder dengan menggunakan katup kombinasi

3.10. Memahami rangkaian pneumatik dengan

menggunakan media vakum 3.11. Membaca gambar rangkaian mesin pneumatik sederhana 3.12. Membaca gambar rangkaian

pneumatik dengan silinder lebih dari satu

4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu melaksanakan tugas spesifik di bawah pengawasan langsung

4.1. Menggunakan hukum pascal, boyle-mariotte untuk

memahami karakteristik udara bertekanan

4.2. Menyiapkan komponen-komponen untuk mendapatkan udara kering dan bersih serta melakukan pengaturan udara bertekanan untuk mendapatkan tekanan yang sesuai

(13)

& (IWOVMTWM

Modul yang berjudul dasar penumatik dan hidrolik ini terdiri dari tiga kegiatan 4.4. Menggambar rangkaian sistem

pneumatik satu silinder dengan menggunakan komponen- komponen pneumatik. 4.5. Merangkai dan menjalankan

rangkaian langsung dan tidak langsung silinder.

4.6. Merangkai dan menjalankan silinder dengan kecepatan maju pelan dan kecepatan mundur lebih cepat.

4.7. Merangkai dan menjalankan silinder dengan perintah AND/ OR.

4.8. Merangkai dan menjalankan silinder dengan rangkaian memori atau pengunci. 4.9. Merangkai dan menjalankan

silinder dengan rangkaian timer dan sakelar tekanan.

4.10. Merangkai dan menjalankan rangkaian pneumatik dengan menggunakan vakum generator.

4.11. Merangkai dan menjalankan mesin pneumatik sederhana 4.12. Mengoperasikan dan merawat

(14)

gambaran kepada peserta didik dalam mempelajari pelajaran pneumatik dan hidrolik. Modul ini sangat penting nantinya saat siswa bekerja di dunia industri, karena didalam dunia industri saat ini pemindahan barang/produk dari line/station satu ke line/station yang lain memanfaatkan dan menggunakan sistem otomasi yang salah satu tenaganya/sumber energinya berasal dari sistem pneumatik menggunakan media gas yang dimampatkan/udara yang dimampatkan sementara sistem hidrolik menggunakan media fluida/cairan.

Modul ini disusun sebagai bentuk implementasi kurikulum 2013 yang menitikberatkan pada pengimplementasian pembelajaran SMK melalui kurikulum industri di luar negeri untuk program studi Teknik Mekatronika. Kedudukan modul ini sebagai bahan pembelajaran pada mata pelajaran pneumatik dan hidrolik. Modul ini dipergunakan pada kelas XI semester 5.

Materi yang terkandung dalam modul ini memuat materi dasar tentang mata pelajaran pneumatik dan hidrolik, diantaranya sistem pneumatik, cairan sistem hirolik dan komponen-komponen hidrolik

' ;EOXY

Jumlah waktu yang dibutuhkan untuk menguasai kompetensi yang menjadi target belajar adalah 42 Jam Pembelajaran

( 4VEW]EVEX

Kemampuan awal yang dipersyaratkan untuk mempelajari modul ini siswa sudah memiliki kemampuan dasar Pelajaran pneumatik dan hidrolik kelas XI semester 5 merupakan pelajaran yang tergabung dalam pelajaran C3 pada paket keahlian Teknik Mekatronika. Pelajaran ini diberikan bersamaan dengan pelajaran Mekanika & Elemen Mesin, Teknologi Mekanik dan Teknik Kontrol. Untuk mempelajari ini pelajaran pendukungnya adalah pelajaran C1 yaitu Fisika dan Gambar Teknik, dan pelajaran C2 yaitu Teknik Listrik dan Teknik Elektronika.

) 4IXYRNYO4IRKKYREER1SHYP

Modul ini dapat digunakan siapa saja terutama siswa-siswa SMK Bidang Keahlian Teknologi dan Rekayasa, terutama untuk program studi keahlian Teknik

(15)

+ 'IO/IQEQTYER%[EP

.YHYP9RMX/SQTIXIRWM HEWEV

23 (EJXEV4IVXER]EER

4IRMPEMER

/ &/

Ketenagalistrikkan dan Teknik Elektronika yang ingin mempelajari dasar-dasar pneumatik dan hidrolik sampai dengan pemanfaatanya di dalam rangkaian penumatik dan hidrolik.

Modul ini berisi 5 kegiatan pembelajaran yaitu: 1. Kegiatan Belajar 1 : Dasar-dasar Pneumatik 2. Kegiatan Belajar 2 : Produksi Udara Bertekanan 3. Kegiatan Belajar 3 : Komponen-komponen Pneumatik

4. Kegiatan Belajar 4 : Desain rangkaian dasar dengan satu silinder 5. Kegiatan Belajar 5 : Merangkai

Langkah-Langkah yang harus dilakukan dalam mempelajari modul ini antara lain:

1. Membaca dan mempelajari materi pembelajaran yang termuat dalam setiap kegiatan belajar dimulai secara urut dari Kegiatan belajar 1 sampai 5

2. Mengerjakan Tugas yang termuat dalam lembar kerja siswa, Tugas -tugas yang ada merupakan kegiatan praktek dan bisa dikerjakan secara kelompok

3. Membuat laporan praktek setelah selesai mengerjakan tugas-tugas yang ada di dalam lembar kerja siswa

4. Mengerjakan Tes Sumatif yang berisi pertanyaan-pertanyaan dari pembahasan teori maupun dari hasil praktek

* 8YNYER%OLMV

Setelah mempelajari seluruh kegiatan pada modul pembelajaran ini, siswa diharapkan mampu :

1. Memahami konsep dasar pneumatik. 2. Menjelaskan konsep dasar pneumatik 3. Memahami proses produksi udara bertekanan 4. Menjelaskan Proses produksi udara bertekanan

(16)

+ 'IO/IQEQTYER%[EP

.YHYP9RMX/SQTIXIRWM HEWEV

3.1 Memahami fisika dasar yang berkaitan dengan udara bertekanan.

4.1

Menggunakan hukum pascal, boyle-mariotte untuk memahami karakteristik udara

(Asesmen Mandiri/Self Assessment)

4IRMPEMER

/ &/

1 Apakah siswa dapat Memahami fisika dasar yang berkaitan dengan udara bertekanan?

2 Apakah siswa dapat menjelaskan definisi satuan tekanan?

3 Apakah siswa dapat menjelaskan definisi hukum

boyle-mariotte?

4. Apakah siswa dapat melakukan percobaan hubungan antara tekanan dan volume tabung?

5 Apakah siswa dapat menganalisis hasil pengamatan dan percobaan terkait dengan tekanan udara?

6 Apakah siswa dapat mempresentasikan hubungan antara tekanan dan volume udara.?

(17)

4IRMPEMER

/ &/

Judul Unit Kompetensi dasar

3.2 Memahami proses penyediaan udara bertekanan yang kering dan bersih

4.2. Menyiapkan komponen-komponen untuk mendapatkan udara yang kering dan bersih serta melakukan pengaturan udara bertekanan untuk mendapatkan tekanan yang sesuai.

23

(EJXEV4IVXER]EER

4IRMPEMER

/ &/

1 Apakah siswa dapat menganalisis hasil pengamatan dan percobaan terkait dengan tekanan udara

2 Apakah siswa dapat Mengatur pengatur tekanan untuk mendapatkan tekanan 6 bar.

3 Apakah siswa dapat Membuang air pada unit pelayanan udara dan tangki kompresor

4. Apakah siswa dapat Menyimpulkan tekanan sistem pneumatik 6 bar dan udara harus kering

(18)

3.3 Menjelaskan macam-macam komponen pneumatik dan cara kerjanya yang digunakan untuk mengoperasikan suatu mesin 4.3. Menunjukkan komponen-komponen pada rangkaian pneumatik

dengan melihat simbolnya

4IRMPEMER

/ &/

1 Apakah siswa dapat menyebutkan nama komponen pneumatik dengan melihat simbolnya

2 Apakah siswa dapat menjelaskan macam-macam fungsi komponen pneumatik

3 Apakah siswa dapat mencoba fungsi komponen pneumatik dengan memberi udara bertekanan.

4.

Apakah siswa dapat menyimpulkan komponen-komponen yang masih berfungsi dan yang sudah rusak

5 Apakah siswa dapat mempresentasikan komponen pneumatik dan cara kerjanya

23

(EJXEV4IVXER]EER 4IRMPEMER

(19)

23

(EJXEV4IVXER]EER 4IRMPEMER

/ &/

3.4 Membaca simbol-simbol komponen pneumatik yang terdapat pada suatu rangkaian pneumatik.

4.4 Menggambar rangkaian sistem pneumatik satu silinder dengan menggunakan komponen- komponen pneumatik.

4IRMPEMER

/ &/

1

Apakah siswa dapat menggambar rangkaian pneumatik lengkap dengan penomorannya

2

Apakah siswa dapat menyimpulkan hasil penggambaran rangkaian pneumatik.

3

(20)

3.5 Menjelaskan perbedaan rangkaian langsung dan tidak langsung rangkaian pneumatik.

4.5 Merangkai dan menjalankan rangkaian langsung dan tidak langsung silinder.

23

(EJXEV4IVXER]EER

4IRMPEMER

/ &/

1 Apakah siswa dapat menggambar rangkaian pneumatik dengan kontrol langsung dan tidak langsung

2

Apakah siswa dapat merangkai rangkaian kontrol langsung dan tidak langsung

3

Apakah siswa dapat menyimpulkan hasil perakitan rangkaian langsung dan tidak langsung.

4.

(21)

&%&--4)1&)0%.%6%2

% 4IQFIPENEVEROI(EWEVHEWEVTRIYQEXMO 8YNYER4IQFIPENEVER

9VEMER1EXIVM(EWEVHEWEVTRIYQEXMO E 4IRHELYPYER

(22)

&%&--4)1&)0%.%6%2

% 4IQFIPENEVEROI(EWEVHEWEVTRIYQEXMO 8YNYER4IQFIPENEVER

a. Siswa dapat Memahami fisika dasar yang berkaitan dengan udara bertekanan. b. Siswa dapat Menggunakan hukum pascal, boyle-mariotte untuk memahami

karakteristik udara bertekanan.

9VEMER1EXIVM(EWEVHEWEVTRIYQEXMO E 4IRHELYPYER

Dalam dunia industri saat ini kita melihat sebuah produk pada saat proses produksi baik pada proses assembling, proses packing dapat berpindah dari konveyor satu ke konveyor yang lain dengan sangat teratur hingga proses produksi berakhir. Proses yang terjadi diatas menggunakan mesin dengan media listrik yang dikombinasikan dengan sistem otomasi yang menggunakan media udara bertekanan (Pneumatik) maupun fluida (hidrolik).

Apakah yang dimaksud dengan pneumatik?

Pengertian Pneumatik adalah 4RIYQEXMO (bahasa Yunani : πνευματικός,

pneumatikos) berasal dari kata dasar "pneu" yang berarti udara tekan dan "matik" yang berarti ilmu atau hal-hal yang berhubungan dengan sesuatu; sehingga arti lengkap pneumatik adalah ilmu/hal-hal yang berhubungan dengan udara bertekanan.

Pneumatik adalah teknologi kompresi udara, tetapi di beberapa kalangan, itu lebih modis untuk menyebutnya sebagai jenis kontrol otomasi. Pneumatik banyak digunakan untuk kebutuhan otomasi pada industri saat ini, dikarenakan pneumatik yang menggunakan media udara yang dimampatkan lebih mudah didapatkan bahan bakunya, mudah disalurkan, , flesksibel pada temperatur dan lebih bersih dibandingkan yang menggunakan otomasi dengan media hidrolik.

Berdasarkan sifatnya, udara mudah kompresibel, dan sistem pneumatik cenderung menyerap kejutan yang berlebihan, fitur yang berguna dalam beberapa aplikasi. Kebanyakan sistem pneumatik beroperasi pada tekanan

BAB II

(23)

7-78)1(-1)27-(%27%89%2

sekitar 8 s.d 10 bar. Dengan demikian, pneumatik umumnya digunakan ketika beban jauh lebih kecil.

Pneumatik memiliki peranan utama dalam dunia industri terutama dalam proses produksi, berikut contoh beberapa industri yang menggunakan sistem otomasi pneumatik :

a. Industri otomotif

b. Industri pengemasan makanan c. Industri minuman kemasan d. Industri farmasi

e. Industri elektronik f. dll

Adapun fungsi pneumatik dalam dunia industri antara lain : a. Mendeteksi keadaan melalui elemen input (sensor)

b. Memproses informasi melalui elemen pengolahan (processor) c. Mengalihkan (switching) elemen operasi melalui sistem kendali d. Melakukan pekerjaan dengan menggunakan elemen operasi (drive) Pengendalian mesin dan sistem memerlukan rangkaian logika yang kompleks dan pengalihan kondisi-kondisi yang akan dibangun. Hal ini dilakukan melalui interaksi sensor, processor, elemen kendali dan drive di pneumatik dan sebagian sistem pneumatik.

F 7MWXIQ7EXYER

Sistem satuan yang digunakan pada modul pneumatik ini mengacu pada Satuan Internasional, dan dalam satuan internasional ditetapkan 7 besaran sebagai dasar bagi sistem internasional. Adapun ke tujuh satuan dasar SI dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 1. Tabel satuan dasar SI

(24)

Temperature

Selain tujuh satuan dasar diatas ada dua besaran tambahan Tabel 2. Tabel besaran tambaahan

Besaran tambahan Satuan Simbol Sudut datar

Tabel 3. Tabel Sistem dimensi dan satuan

(25)

G 8IOERER

%XQSWTLIV



 



 



(26)

G 8IOERER

Tekanan adalah tenaga yang bekerja untuk menggerakan massa dalam setiap satuan luas tertentu. Sedangkan Tekanan udara adalah tenaga yang bekerja untuk menggerakan massa udara dalam setiap satuan luas tertentu. Tekanan udara dapat dalam ruangan tertutup diukur dengan menggunakan manometer.

Sementara satuan yang ada pada tekanan ada berbagai macam, berikut ini konversi berbagai satuan tekanan :

%XQSWTLIV

 1 Atmospher = 1,013 Bar

 1 Atmospher = 14,689 Psi

 1 Atmospher = 101.300 Pascal

 1 Atmospher = 1.013 milibar

 1 Atmospher = 760 mm of Hg atau 760 Torr

Bar

 1 Bar = 750 Torr atau 750 mm Hg

 1 Bar = 14,5 Psi

 1 Bar = 100.000 Pascal

 1 Bar = 1000 milibar

Torr

 45 Torr = 60 milibar

 45 Torr = 0,05923001 Bar, atau dibulatkan menjadi 0,06 Bar

 45 Torr = 0,870 Psi

(27)

'SRXSL7SEP8IVOEMX,YOYQBoyle

mm of Hg

 1 mm Hg = 1 Torr

 760 mm Hg = 1 Atmospher

 760 mm Hg = 14,689 Psi

 760 mm Hg = 101.300 Pascal

Dalam tekanan udara yang digunakan dalam sistem pneumatik menggunakan dasar hukum boyle (atau sering disebut sebagai hukum boyle-mariotte). Hukum boyle ditemukan oleh ahli fisika dan kimia bernama Robert Boyle pada tahun 1662. Bunyi dari hukum boyle “Untuk jumlah tetap gas ideal tetap di suhu yang sama, tekanan dan volume merupakann proposinal terbalik (dimana

yang satu ganda, yang satunya setengahnya)”

Persamaan matematis untuk hukum Boyle adalah :

T:!O

Dimana :

p berarti sistem tekanan V berarti Volume udara

k adalah jumlah konstan tekanan dan volume dari item tersebut

Bila tekanan diubah maka volum gas juga berubah maka rumus di atas dapat ditulis sebagai berikut.

P1 . V1 = P2 . V2

Keterangan:

P1 = tekanan gas mula-mula (atm, cm Hg, N/m2, Pa) P2 = tekanan gas mula-mula (atm, cm Hg, N/m2, Pa) V1 = volume gas mula-mula (m3 ,cm3)

V2 = volume gas akhir (m3, cm3)

(28)

Gambar 1. Peralatan Dengan Prinsip Hukum Boyle

Saat penghisap ditarik, maka volume udara dalam pompa membesar dan udara tidak dapat masuk ke ban sebab harus masuk melalui katup (ventil) dari karet. Jika pengisap ditekan maka volume udara dalam pompa mengecil dan udara dapat masuk ke ban melalui ventil karena tekanannya membesar.

'SRXSL7SEP8IVOEMX,YOYQBoyle

1) Suatu ruangan tertutup mengandung gas dengan volume 200 ml. Jika tekanan ruangan tersebut adalah 60 cmHg, hitunglah tekanan gas pada ruangan yang volumenya 150 ml?

Diketahui: V1 = 200 mL ; P1 = 60 cmHg ; V2 = 150 ml Ditanya : P2 ?

Jawab :

Jadi, tekanan gas pada ruangan yang volumenya 150 ml berdasarkan hukum boyle adalah 80 cmHg

2) Misalkan volume awal dan tekanan gas masing-masing adalah 3L dan 4 atm, kemudian menggunakan hukum Boyle, tekanan akhir gas dapat dihitung jika volume menurun menjadi 2,5 L.

Menurut hukum Boyle,

   

T:!O

P1 . V1 = P2 . V2

(29)

 4RIYQEXMO

Oleh karena itu tekanan akhir gas adalah 4,8 atm

G /IYRXYRKERHEROIVYKMERTIQEOEMERYHEVE

1) Kelebihan sistem Pneumatik

 Fluida kerja mudah didapat dan ditransfer

 Dapat disimpan dengan baik

 Penurunan tekanan relatif lebih kecil dibandingkan dengan sistem

hidrolik

 Viskositas fluida yang lebih kecil sehingga

 Gesekan dapat diabaikan

 Aman terhadap kebakaran

 Ketersediaan udara yang tak terbatas

 Fleksibilitas temperature

 Pemindahan daya dan Kecepatan

2) Kekurangan sistem pneumatik

 Gangguan suara yang bising

 Gaya yang ditransfer terbatas

 Dapat terjadi pengembunan

 Memerlukan instalasi peralatan penghasil udara

 Mudah terjadi kebocoran

 Kesulitan untuk pengaturan posisi yang presisi akibat sifat

kompresibilitas yang dimiliki udara

 Daya yang dihasilkan kecil

 Membutuhkan investasi awal yang cukup besar untuk sistem

pengadaan dan pendistribusian udara

6ERKOYQER

(30)

 Pengertian Pneumatik adalah 4RIYQEXMO (bahasa Yunani :

πνευματικός, pneumatikos ) berasal dari kata dasar "pneu" yang berarti udara tekan dan "matik" yang berarti ilmu atau hal-hal yang berhubungan dengan sesuatu; sehingga arti lengkap pneumatik adalah ilmu/hal-hal yang berhubungan dengan udara bertekanan

 Pneumatik adalah teknologi kompresi udara

 Pneumatik memiliki peran utama dalam dunia industri terutama dalam

proses produksi

b. Sistem satuan yang digunakan dalam modul ini adalah “Sistem Satuan Internasional”, disingkat SI

c. Tekanan adalah tenaga yang bekerja untuk menggerakan massa dalam setiap satuan luas tertentu

d. Bunyi dari hukum boyle “Untuk jumlah tetap gas ideal tetap di suhu yang sama, tekanan dan volume merupakann proposinal terbalik (dimana yang satu ganda, yang satunya setengahnya)

8YKEW

1) Sebutkan beberapa industri yang menggunakan sistem otomasi industri pada proses produksinya?

2) Jelaskan kenapa industri saat ini lebih memilih menggunakan sistem otomasi produksi yang menggunakan sistem pneumatik dari pada hidrolik! Diskusikan dengan teman satu kelompok!

3) Sebutkan macam-macam besaran turunan beserta satuannya yang kalian ketahui!

4) Jelaskan hubungan antara tekanan, volume dan konstanta.

5) Sebutkan dan jelaskan keuntungan dan kerugian menggunakan sistem pneumatik!

8IW*SVQEXMJ E 7SEP

1) Dalam sistem otomasi produksi diperusahaan sering menggunakan sistem otomasi yang berbasis dengan sistem pneumatik, media apakah yang digunakan dalam sistem pneumatik tersebut...

(31)

a. Oli b. Air c. Minyak

d. Udara bertekanan e. Gas

2) Komponen untuk mendeteksi keadaan melalui elemen input pada rangkaian pneumatik disebut...

a. Processor

b. Drive

c. Sensor

d. Switching

e. Detent

3) Komponen yang berfungsi memproses informasi melalui elemen pengolahan disebut....

a. Motor

b. Processor

c. Drive

d. Sensor

e. Switching

4) Komponen melakukan pekerjaan dengan menggunakan elemen operasi adalah....

a. Sensor

b. Switching

c. Motor

d. Processor

e. Drive

5) Apakah nama alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara pada ruang tertutup...

(32)

6) Berapakah atmosfer jika tekanan udara yang tertera pada manometer sebesar 58 bar adalah ...

a. 57,58 atm b. 55,58 atm c. 25,85 atm d. 58,72 atm e. 52,68 atm

7) Berapakah bar jika tekanan udara yang tertera pada manometer sebesar 74. 105_{pascal adalah ...}

a. 740 bar b. 7,4 bar c. 74 bar d. 47 bar e. 470 bar

8) Berapakah pascal jika tekanan udara yang tertera pada manometer sebesar 303.900 atm adalah ...

a. 9 pascal b. 30 pascal c. 90 pascal d. 3 pascal e. 93 pascal

9) Berapakah mm Hg jika tekanan udara yang tertera pada manometer sebesar 2 bar adalah ...

a. 750 mm Hg b. 1500 mm Hg c. 2250 mm Hg d. 3000 mm Hg e. 760 mm Hg

10) “Untuk jumlah tetap gas ideal tetap di suhu yang sama, tekanan dan volume merupakann proposinal terbalik (dimana yang satu ganda, yang satunya setengahnya)” diatas adalah bunyi hukum...

(33)

.E[EFERXIWJSVQEXMJ

c. Gay Lussac d. Dalton e. Boyle-meriotte

11) Bagaimana rumus matematis hukum boyle ?

a. p . V = k

b. V. k = p

c. V / k = p

d. p / k =V

e. p . k = V

12) Suatu ruangan tertutup mengandung gas dengan volume 400 ml. Jika tekanan ruangan tersebut adalah 50 cmHg, hitunglah tekanan gas pada ruangan yang volumenya 160 ml?

a. 375 cm Hg

b. 225 cm Hg

c. 735 cm Hg

d. 335 cm Hg

e. 280 cm Hg

13) Suatu tabung mengandung gas dengan volume 280 ml. Jika tekanan ruangan tersebut adalah 65 cmHg, hitunglah tekanan gas pada ruangan yang volumenya 150 ml?

a. 646,15 cm Hg

b. 464,51 cm Hg

c. 133,21 cm Hg

d. 121, 33 cm Hg

(34)

14) Volume awal dan tekanan gas masing-masing adalah 4L dan 6 atm, kemudian menggunakan hukum Boyle, tekanan akhir gas dapat dihitung jika volume menurun menjadi 3L

a. 8 atm b. 6 atm c. 4 atm d. 3 atm e. 2 atm

15) Misalkan volume awal dan tekanan gas masing-masing adalah 10L dan 8 atm, kemudian menggunakan hukum Boyle, tekanan akhir gas dapat dihitung jika volume menurun menjadi 6 L.

a. 48 atm b. 24 atm c. 15 atm d. 12 atm e. 3 atm

(35)

9VEMER1EXIVM(EWEVHEWEVTRIYQEXMO E 4IRHELYPYER

F 4VSHYOWMYHEVEFIVXIOERER



 0IQFEVOIVNE

1) Mengamati manometer pada pada kompresor, dan menuliskan besar tekanan udara yang di keluarkan pada saat pengisian angin ke ban:

a) Sepeda Motor b) Mobil

2) Mengamati manometer pada pada tabung udara, dan menuliskan besar tekanan udara yang di keluarkan pada saat tekanan kerja pengelasan

oxcy-acetylen di bengkel pengelasan. Form Lembar kerja 1

No Jenis kendaraan Tekanan udara (bar)

1

2

Form Lembar kerja 2

No Benda kerja yang dilas Tekanan udara (bar)

1

2

& 4IQFIPENEVEROI4VSHYOWM9HEVE&IVXIOERER 8YNYER4IQFIPENEVER

a. Siswa dapat memahami proses penyediaan udara bertekanan yang kering dan bersih

(36)

c. Siswa dapat melakukan pengaturan udara bertekanan untuk mendapatkan tekanan yang sesuai.

9VEMER1EXIVM(EWEVHEWEVTRIYQEXMO E 4IRHELYPYER

Dalam industri yang menggunakan sistem pneumatik dalam setiap kegiatan produksinya, udara bertekanan merupakan komponen yang paling penting dalam kegiatan produksinya. Department of Energi USA pernah mengeluarkan statement bahwa penggunaan udara tekan telah menghabiskan biaya energi sebesar 20 persen dari total biaya energi yang dikeluarkan. Maka dengan itu industri harus mempunyai alat yang dapat memproduksi udara bertekanan yaitu dengan kompresor maupun air service unit agar dapat meningkatkan efisiensi energi selama proses produksi berlangsung. Sistem udara bertekanan yang dikelola dengan benar dapat menghemat energi, dan meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi.

F 4VSHYOWMYHEVEFIVXIOERER

Udara bertekanan yang digunakan dalam sistem pneumatik harus diolah dulu agar memenuhi persyaratan antara lain :

 Udara yang bersih dalam artian tidak mengandung debu yang bisa

merusak komponen pneumatik

 Udara kering yang tidak banyak mengandung banyak air, karena udara

yang mengandung air dapat membuat korosi pada komponen pneumatik

 Memiliki tekanan yang sesuai dengan persyaratan kerja

Udara bertekanan pada industri yang memanfaatkan sistem pneumatik memanfaatkan air service unit untuk pengadaannya. Perhatikan gambar di bawah ini tentang pengadaan udara bertekanan.

0IQFEVOIVNE

& 4IQFIPENEVEROI4VSHYOWM9HEVE&IVXIOERER 8YNYER4IQFIPENEVER

(37)

Gambar 2. Pengadaan udara bertekanan (Gettfreid niat 1994)

Pada kegiatan pembelajaran ini kita akan mempelajari beberapa komponen pada proses produksi udara bertekanan.

Kompresor

Kompresor adalah alat untuk memampatkan udara atau gas. Secara umum biasanya menghisap udara, yang susunannya terdiri dari beberapa gas. Namun ada juga kompresor yang menghisap udara/gas degan tekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfer, biasa disebut penguat (booster). Sebaliknya ada pula kompresor yang menghisap udara bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfer dan biasanya disebut pompa vakum. Pemilihan kompresor tergantung pada tekanan kerja dan jumlah udara yang dibutuhkan.

a) Fungsi kompresor

Fungsi kompresor adalah untuk menaikkan tekanan udara. Tekanan udara dapat dinaikkan dengan mengurangi volumenya.

b) Jenis-jenis kompresor

1) Kompresor piston aksi tunggal

Kompresor ini hanya mempunyai satu silinder, dengan gerakan torak yang bolak-baik didalamnya

2) Kompresor piston aksi ganda

(38)

3) Kompresor diafragma

Kompresor ini termasuk dalam jenis kompresor torak. Penempatan torak dipisahkan dengan ruangan penyedotan oleh sebuah diafragma.

c) Langkah kerja kompresor torak

1) Langkah hisap

Gambar 3. Langkah hisap kompresor

Poros engkol berputar, torak bergerak dari TMA ke TMB. Kevakuman terjadi pada ruangan di dalam silinder, sehingga katub hisap terbuka oleh adanya perbedaan teknan dan udara terhisap masuk ke silinder.

2) Langkah kompresi

Gambar 4. Langkah kompresi kompresor

Langkah kompresi terjadi saat torak bergerak TMB ke TMA, katup hisap dan katup keluar tertutup sehingga udara dimampatkan di dalam silinder.

(39)

 

  

  3) Langkah keluar

Gambar 5. Langkah keluar/buang kompresor

Bila torak meneruskan gerakan ke TMA, tekanan didalam silinder akan naik sehingga katup keluar oleh tekanan udara sehinga udara keluar memasuki tangki penyimpanan.

Air reservoir tank/Tangki Udara

a) Fungsi Air reservoir tank

Air Reservoir Tank adalah tangki yang berfungsi untuk menyimpan udara. Tangki ini memiliki fungsi sebagai kompresi udara dan tekanan udara sebagai sumber stabilisasi. Tangki tekanan udara bisa menghilangkan atau mengurangi berkala udara aliran denyut dari kompresor udara, dan menstabilkan tekanan dalam pipa, pasokan listrik ke pipa untuk menyelesaikan program operasi pneumatik setelah berhenti mesin.

b) Pemasangan Air Reservoir Tank

(40)

Gambar 6. Tangki air reservoir tank c) Pemilihan ukuran tangki

Pemilihan ukuran tangki udara bertekanan tergantung dari:

 Volume udara yang ditarik ke dalam kompresor

 Pemakaian udara konsumen

 Ukuran saluran

 Jenis dari pengaturan siklus kerja kompresor

 Penurunan tekanan yang diperkenankan dari jaringan saluran.

Hal lain yang harus diperhatikan dalam pemilihan tangki udara adalah adanya :

 Penunjuk tekanan (manometer)

 Penunjuk temperatur (termometer)

 Katup relief

 Pembuangan air

 Pintu masuk (untuk tangki yang besar)

(41)

3. Pengering Udara

Kelembaban/uap air masuk ke jaringan udara bertekanan melalui udara yang diambil oleh kompresor. Jumlah uap air terutama tergantung pada kelembaban udara relatif. Kelembaban udara relative tergantung pada suhu dan kondisi cuaca.

Jika kelembaban udara relative dinyatakan dalam persen, rumusnya adalah sebagai berikut:

kelembaban relatif =

kelembaban absolut

x 100% kuantitas kejenuhan

Kelembaban absolut adalah jumlah uap air yang terkandung dalam 1m3 udara.

Kuantitas kejenuhan adalah jumlah maksimum uap air yang diserap oleh 1m3_{udara pada suhu tertentu.}

Sebagaimana kuantitas kejenuhan bergantung pada suhu, kelembaban udara relatif berubah dengan suhu meskipun kelembaban udara mutlak tetap konstan. Jika titik embun tercapai, kelembaban udara relative mengembun menjadi 100%.

8MXMOIQFYR(Dew point)

Titik embun (dew point) mengacu pada temperatur di mana kelembaban udara relatif (relative humidity) mencapai 100%. Jika anda mengurangi temperatur lebih lanjut, uap air di udara mulai mengembun. Lebih lanjut temperatur berkurang, uap air lebih banyak yang mengembun.

Jumlah uap air yang berlebihan di dalam udara bertekanan dapat mengurangi masa kerja sistem pneumatik. Itulah sebabnya pengering udara (air dryer) harus disisipkan untuk mengurangi kadar uap air dari udara.

Berikut ini adalah metode yang tersedia untuk pengeringan udara:

(42)

Penjelasan tentang metode pengeringan udara

1) Pengeringan pendingin (refrigeration drying)

Pengering udara yang sering digunakan adalah pengering pendingin (refrigeration dryer). Udara yang mengalir didinginkan melalui penukar panas (heat exchanger). Kadar uap air dalam aliran udara dikeluarkan dan dikumpulkan dalam pemisah (separator) Udara yang memasuki pengering pendingin didinginkan dalam penukar panas oleh udara dingin keluaran pengering. Selanjutnya udara tersebut didinginkan hingga temperatur antara 2 °C sampai 5 °C di unit pendingin (cooling unit) dan udara kering bertekanan tersebut disaring. Ketika keluar dari pengering pendingin, udara bertekanan dipanaskan sekali lagi dalam penukar panas oleh udara yang memasuki pengering.

Pengeringan dengan pendinginan memungkinkan tekanan embun antara 2 o_{C sampai 5}o_{C yang akan dicapai.}

Gambar 8. Pengering pendingin (Refrigeration dryer) - tampak penampang dan simbol

kelembaban relatif =

kelembaban absolut

x 100% kuantitas kejenuhan

8MXMOIQFYR(Dew point)

 

(43)

Keterangan gambar

1. Saluran keluar udara (Air outlet);

2. Saluran masuk udara (Air inlet);

3. Penukar panas udara (Air heat exchanger);

4. Pemisah (Separator);

5. Pendingin (Refrigerator);

6. Pemisah (Separator);

7. Bahan pendingin (Cooling agent);

8. Unit pendingin (Cooling unit)

2) Pengering adsorpsi (Adsorption Dyer)

Adsorpsi adalah suatu proses dimana suatu zat diendapkan pada permukaan benda padat. Zat pengering, juga disebut gel, adalah butiran yang sebagian terdiri dari silikon monoksida.

Penyerap (adsorber) selalu digunakan berpasangan. Setelah gel jenuh dalam penyerap pertama, suatu pengalihan dilakukan ke penyerap kedua. Penyerap pertama kemudian digenerasi dengan menggunakan pengeringan udara panas.

Titik-titik tekanan embun (pressure dew points) turun hingga ke 90 °C dapat dicapai melalui pengeringan adsorpsi (adsorption drying).

Gambar 9: Pengering adsorpsi (Adsorption dryer) - tampak penampang dan simbol

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

(44)

Keterangan gambar :

1. Udara basah;

2. Saringan awal / Saringan minyak (Prefilter / Oil filter);

3. Katup on-off (On-off valve) keadaan awal tertutup;

4. Elemen pemanas (Heating element);

5. Kipas (Ventilator);

6. Udara kering;

7. Saringan kedua (Secondary filter);

8. Katup on-off (On-off valve) keadaan awal tertutup;

9. Katup on-off (On-off valve) keadaan awal terbuka;

10. Udara panas;

11. Penyerap 2 (Adsorber 2);

12. Penyerap 1 (Adsorber 1);

13. Katup on-off (On-off valve) keadaan awal terbuka 3) Pengering absorpsi (Absorption dryer)

Absorpsi adalah suatu proses dimana suatu zat padat atau cair menyerap zat gas. Pengeringan absorpsi (absorption drying) adalah proses kimia murni. Pengeringan absorpsi tidak berdampak besar pada praktek masa kini, karena biaya operasi yang terlalu tinggi dan efisiensi terlalu rendah untuk sebagian besar aplikasi.

(45)

Berapa Jumlah air yang dibuang di hilir kompresor Δṁ

Keterangan Gambar

1) Saluran keluar udara kering (Dry air outlet); 2) Zat pengering (Flux);

3) Kondensat;

4) Pengering kondensat (Condensate drain). 5) Saluran masuk udara basah (Wet air inlet)

Uap minyak dan partikel minyak juga dipisahkan dalam pengering absorpsi (absorption dryer). Ketika memasuki pengering, udara bertekanan berputar dan mengalir melalui ruang pengering yang diisi dengan zat pengering (flux). Uap air di udara bertekanan membentuk senyawa dengan zat pengering/pelarut di dalam tangki. Hal ini menyebabkan zat pengering pecah dan kemudian dibuang dalam bentuk cairan di dasar tangka, cairan tersebut harus dikeluarkan secara teratur.

Metoda absorpsi mempunyai karakteristik sebagai berikut:

 Instalasi peralatan yang relatif mudah

 Penggunaan mekanis yang sedikit karena tidak ada bagian yang

bergerak dalam pengering

 Tidak ada kebutuhan energi eksternal

Setiap saringan (filter) debu harus disediakan di bagian hilir dari pengering untuk menangkap setiap zat pelarut yang terbawa.

(46)

Gambar 11. Kurva titik embun

Diketahui spesifikasi:

Kapasitas isap (Cs) : 1.000 m3/h Tekanan absolut (Pabs) : 700 kPa (7 bar) Volume kompresi per jam (Cd) : 143 m3

Temperatur isap (Ts) : 293 K (20 °C) Temperatur setelah kompresi (Td) : 313 K (40 °C) Kelembaban relatif (RH) : 50%

Ditanyakan:

Berapa Jumlah air yang dibuang di hilir kompresor Δṁ

Solusi:

Kuantitas air sebelum kompresi

Kandungan air (WC) berikut didapat pada 293 K (20 °C) : WCs100% (pada RH 100%) = 17,3 g/m3

(perhatikan garis putus-putus pada gambar 3.9) WCs50% (pada RH 50%) = RH x WCs100%



(47)

= 50% x 17,3 g/m3 = 8,65 g/m3

ṁs = WCs50% x Cs = 8,65 g/m3 x 1.000 m3/h = 8.650 g/h

Kuantitas air setelah kompresi

Kuantitas kejenuhan pada 313 K (40 °C) adalah sebagai berikut WCd100% = 51,1 g/m3

(perhatikan garis solid pada gambar 11 )

ṁd = WCd100% x Cd = 51,1 g/m3 x 143 m3/h = 7.307 g/h

Jumlah air yang dibuang di bagian hilir kompresor

Δṁ = ṁd - ṁc = 8.650 g/h - 7.307 g/h = 1.343 g/h

(MWXVMFYWMYHEVE

Distribusi udara dalam sistem pneumatik mempunyai peranan penting, oleh sebab itu ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam membuat sistem distribusi udara agar dapat lancar dan bebas masalah.

Hal yang harus diperhatikan dalam sistem distribusi udara : 1) Penentuan ukuran pipa

Ukuran pipa disesuaikan dengan jalur dan kebutuhan udara bertekanan yang akan digunakan dalam sistem pneumatik. Diameter pipa yang lebih besar digunakan pada jalur utama. Dalam setiap distribusi udara pasti akan terjadi penurunan tekanan dalam jaringan secara keseluruhan, hal ini tidak diperbolehkan. Oleh sebab itu harus ada perhitungan penurunan tekanan. Untuk menghitung penurunan tekanan, total panjang pipa yang akan digunakan untuk distribusi harus diketahui. Untuk sambungan, cabang dan belokan, panjang pipa harus ditentukan.

2) Resistansi aliran

(48)

sambungan yang tepat, pemilihan bahan yang tepat serta merakit alat kelengkapan yang benar.

3) Material pipa

Pemilihan material pipa harus dipertimbangkan, dikarenakan jika menggunakan pipa yang terbuat dari pipa tembaga, pipa besi atau pipa baja memiliki harga rendah namun dalam instalasinya pada saat menyambung antar pipa dengan menggunakan las, atau penyegelan tidak dilakukan dengan benar, tatal, terak partikel las dapat masuk ke dalam sistem pneumatik. Hal ini kan menimbulkan kerusakan yang serius. Sedangkan pipa plastik lebih unggul dari bahan lainya dalam harga, instalasi dan pemeliharaan.

4) Tata letak pipa

Tata letak pipa harus diperhatikan dalam distribusi udara bertekanan, karena kompresor mendistribusikan udara bertekanan secara berselang. Oleh sebab itu konsumsi udara bertekanan hanya meningkat dalam jangka waktu yang pendek. Untuk mendapatkan kondisi tekanan yang relatif konstan sebaiknya merancang jaringan pipa berbentuk ring.

Gambar 12. Jaringan pipa berbentuk ring

Dianjurkan membagi jaringan menjadi beberapa bagian tersendiri sehingga pekerjaan pemeliharaan, perbaikan atau penambahan ke jaringan dapat dilakukan tanpa mengganggu seluruh pasokan udara.

ṁ

Δṁ ṁ ṁ

(49)

Cabang dengan sabungan –T dan blok pipa pembagi (manifold block) dengan sambungan plug-in harus disediakan. Jalur cabang harus dilengkapi dengan katup on-off (on-off valve) atau katup bola (ball valve) standar.

Gambar 13. Jaringan pipa dengan blok pembagi

5. Unit pelayanan (Service unit)

Unit pelayanan yang diletakan pada bagian hulu dari sistem pneumatik, memiliki beberapa fungsi dari persiapan udara bertekanan yaitu penyaringan, pengaturan dan pelumasan.

5.1. Penyaringan udara bertekanan (Compressed Air Filter)

a) Fungsi Penyaringan udara bertekanan (Compressed Air Filter)

(50)

Gambar 14. Saringan udara bertekanan - tampak penampang dan simbol

Keterangan gambar

1. Cakram berputar (Spin disc); 2. Saringan sinter (Sintered filter); 3. Kondensat;

4. Mangkuk saringan (Filter bowl); 5. Sekrup pembuangan ( Drain screw ).

(51)

4VMRWMTOIVNE

Elemen saringan harus sering diganti setelah jangka pemakaian tertentu karena partikel kotoran yang disaring dapat mengakibatkan penyumbatan.

Pemeriksaan visual atau pengukuran tekanan diferensial harus dilakukan untuk menentukan kapan saringan perlu diganti. Pemeliharaan saringan harus mencakup hal-hal sebagai berikut :

 Mengganti atau membersihkan elemen saringan

 Pengeringan kondesat

5.2.Pengaturan tekanan (Pressure Regulator)

a) Fungsi Pengaturan tekanan (Pressure Regulator)

Pengatur tekanan sebagai pengatur tekanan yang dibutuhkan pada sistem pneumatik. Adapun fungsinya untuk menjaga tekanan konstan dari udara mampat pada elemen kontrol. Pengatur tekanan menggunakan piston untuk mendeteksi fluktuasi tekanan downstream, piston melakukan tekanan spring. Pada tekanan downstream, mempengaruhi diafragma dan valve popper menjadi terbuka. Penyesuaian ada pada posisi valve kecil yang membatasi tekanan downstream ke valve preset.

Gambar (a)

(52)

Gambar (b)

Gambar 16. Gambar penampang pengatur tekanan (a) dan bentuk fisik saringan udara bertekanan (b)

5.3.Pelumasan (Lubricator)

a) Fungsi alat pelumas

Aturan dalam udara bertekanan adalah udara harus kering, bebas minyak dan air. Namun ada komponen listrik mungkin memerlukan minyak untuk pelumasan. Oleh karena itu, pelumasan udara bertekanan selalu terbatas pada bagian plant

yang membutuhkan pelumasan. Fungsi alat pelumas/lubricator

kabut dipasang untuk memberi umpan udara bertekanan dengan minyak khusus yang dipilih.

4VMRWMTOIVNE

Udara bertekanan mengalir melewati alat pelumas

(lubricator) yang menyebabkan penurunan tekanan di bagian atas dari alat pelumas. Perbedaan tekanan tersebut memaksa minyak naik ke atas melalui pipa riser (riser pipe). Minyak mencapai ruang infus (drip chamber) dimana ia kemudian menetes ke dalam nosel yang dapat dilihat melalui kaca inspeksi. Di sini minyak tersebut dikabutkan lalu diserap dan diangkut oleh udara.

(53)

Gambar 17. Alat pelumas (Lubricator) - tampak penampang dan symbol

Keterangan gambar

1. Jalur riser (Riser line); 2. Titik pencekikan katup (Valve throttle point); 3. Dudukan bola (Ball seat); 4. Pipa riser (Riser pipe); 5. Minyak; 6. Katup searah (Check valve); 7. Saluran (Duct); 8. Ruang infus (Drip chamber)

b) Perawatan (maintenance)

Perawatan dilakukan karena minyak yang disimpan oleh kompresor tidak dapat digunakan sebagai pelumas oleh komponen penggerak (drive components). Panas yang dihasilkan dalam kompresor membakar dan membuat minyak menjadi gosong. Hal ini akan memiliki efek abrasif pada silinder dan katup dan secara signifikan mengurangi kinerjanya.

(54)

Dalam unit pelayanan udara bertekanan (air service unit) ada uang berupa komponen yang tergabung dalam komponen yang dinamakan Kombinasi unit pelayanan (Service Unit Combination).

Gambar 18. Unit pelayanan (Service unit) - Katup on-off manual (Manual on-off valve), Saringan (Filter), Pengatur (Regulator), Alat pelumas (Lubricator).

Gambar 19. Unit pelayanan dengan alat pelumas (Service unit with lubricator) - simbol; kiri: gambaran terperinci; kanan: gambaran yang

disederhanakan.

Gambar 20. Unit pelayanan tanpa alat pelumas (Service unit without lubricator) - simbol; kiri: gambaran terperinci; kanan: gambaran yang

(55)

 Udara bertekanan yang digunakan dalam sistem pneumatik harus bersih dan

kering, tidak boleh terlalu banyak mengandung air dan minyak. Dikarenakan jika terlalu banyak kandungan air dan minyak mengakibatkan korosi pada peralatan sistem pneumatik.

 Untuk mendapatkan udara bertekanan yang bersih dan kering membutuhkan

sebuah sistem produksi udara bertekanan yang baik. Adapun komponen yang dibutuhkan untuk menghasilkan udara bertekanan yang kering dan bersih antara lain, kompresor, tangki reservoir, pengering udara, distribusi udara dan Unit pelayanan (Service unit).

8YKEW/&

1) Amati kompresor yang ada di bengkel kemudian sebutkan termasuk dalam jenis kompresor apa, dan jelaskan langkah kerjanya.

2) Sebutkan komponen–komponen yang digunakan untuk menghasilkan udara bertekanan yang digunakan dalam sistem pneumatik, kemudian buatlah gambar rangkaiannya.

8IWJSVQEXMJ

1) Jelaskan mengapa udara bertekanan yang digunakan dalam sistem pneumatik harus diolah dulu agar memenuhi persyaratan

2) Sebutkan jenis-jenis kompresor yang kalian ketahui ? 3) Jelaskan langkah kerja kompresor !

4) Jelaskan fungsi air reservoir tank !

5) Sebutkan persyaratan dalam memilih air reservoir tank ?

6) Mengapa dalam sistem pengadaan udara bertekanan harus menggunakan pengering udara dalam rangkaianya ?

7) Jelaskan proses pengeringan adsorpsi ?

8) Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam sistem distribusi udara, sebutkan !

(56)

pemampatan, suhu naik menjadi 40 C. Udara yang dijenuhkan pada lubang-keluar kompresor, mempunyai kadar air sebesar 51g/m3_{berapakah massa air yang} dikeluarkan kompresor

10) Ada berapa komponen yang tersusun dalam unit pelayanan (service unit), sebutkan dan jelaskan !

1. Karena jika udara bertekanan yang langsung diambil dari udara, kadar air dan minyak yang terhisap dapat merusak komponen pneumatik, sehingga komponen pneumatik cepat korosi.

2. Macam kompresor

 Kompresor piston aksi tunggal

Kompresor ini hanya mempunyai satu silinder, dengan gerakan torak yang bolak-baik didalamnya

 Kompresor piston aksi ganda

Kompresor ini dengan mempunyai jumlah silinder lebih dari, dibuat dengan maksud untuk memperoleh kapasitas yang lebih besar atau tekanan yang lebih besar.

 Kompresor diafragma

Kompresor ini termasuk dalam jenis kompresor torak. Penempatan torak dipisahkan dengan ruangan penyedotan oleh sebuah diafragma.

3.

 Langkah hisap

6ERKOYQER 



8YKEW/&

(57)



  



Poros engkol berputar, torak bergerak dari TMA ke TMB. Kevakuman terjadi pada ruangan di dalam silinder, sehingga katub hisap terbuka oleh adanya perbedaan teknan dan udara terhisap masuk ke silinder.

 Langkah kompresi

Gambar 22. Langkah kompresi kompresor

Langkah komresi terjadi saat torak bergerak TMB ke TMA, katup hisap dan katup keluar tertutup sehingga udara dimampatkan di dalam silinder.

 Langkah keluar

Gambar 23. Langkah keluar/buang kompresor

Bila torak meneruskan gerakan ke TMA, tekanan didalam silinder akan naik sehingga kayup keluar oleh tekanan udara sehinga udara keluar memasuki tangki penyimpanan.

4. Fungsi Air reservoir tank

(58)

udara aliran denyut dari kompresor udara, dan menstabilkan tekanan dalam pipa, pasokan listrik ke pipa untuk menyelesaikan program operasi pneumatik setelah berhenti mesin.

5. Hal lain yang harus diperhatikan dalam pemilihan tangki udara adalah adanya :

 Penunjuk tekanan (manometer)

 Penunjuk temperatur (termometer)

 Katup relief

 Pembuangan air

 Pintu masuk (untuk tangki yang besar)

6. Udara yang dihisap kompresor selalu mengandung uap air. Kadar air ini harus ditekan serendah mungkin. Suhu dan tekanan udara menentukan kadar kelembaban udara. Makin tinggi suhu udara, makin banyak kadar uap air yang dapat diserap. Apabila titik jenuh dari kelembaban udara mencapai 100%, air akan menetes, maka harus dipasang pengering udara agar udara yang dihasilkan kering.

7. Udara bertekanan dilewatkan melalui gel dan airnya disimpan pada permukaannya. Dipergunakan dua tangki, yang satu dipakai sebagai pengeringan dan tangki lainnya dalam proses pencucian dengan udara panas

8. Yang perlu diperhatikan : a. Ukuran pipa saluran b. Bahan pipa

c. Instalasi pipa saluran bertekanan

9. Pada massa udara yang dimampatkan 1,43 m3_{/h, massa airnya adalah:}

 1,43 m3_{/h . 51 g/ m}3_{= 72,93 g/h}

Dengan demikian massa air yang dikeluarkan dari kompresor adalah:

 85 g/h - 72,93 g/h = 12,07 g/h

10. Komponen pada air service unit

a. Penyaringan udara bertekanan (Compressed Air Filter)

Fungsi dari penyaring udara adalah menyaring air kondensasi, kotoran dan minyak yang terhisap dari udara bebas. Jika ketiga hal tersebut sampai masuk dapat menyebabkan keausan pada bagian yang bergerak dan segel (seal) komponen pneumatik. Jika ketiganya lolos dalam proses produksi industri makanan, farmasi dan kimia akan terkontaminasi dan karena itu tidak dapat digunakan lagi.



(59)

b. Pengaturan tekanan (Pressure Regulator) Fungsi Pengaturan tekanan (Pressure Regulator)

Fungsinya untuk menjaga tekanan konstan dari udara mampat pada elemen kontrol. Pengatur tekanan menggunakan piston untuk mendeteksi fluktuasi tekanan downstream, piston melakukan tekanan spring. Pada tekanan downstream, mempengaruhi diafragma dan valve popper menjadi terbuka. Penyesuaian ada pada posisi valve kecil yang membatasi tekanan downstream ke valve preset.

c. Pelumasan (Lubricator) Fungsi alat pelumas

Aturan dalam udara bertekanan adalah udara harus kering, bebas minyak dan air. Namun ada komponen listrik mungkin memerlukan minyak untuk pelumasan. Oleh karena itu, pelumasan udara bertekanan selalu terbatas pada bagian plant yang membutuhkaan pelumasan. Fungsi alat pelumas/lubricator kabut dipasang untuk memberi umpan udara bertekanan dengan minyak khusus yang dipilih.

0IQFEVOIVNE A. Tugas :

- Secara kelompok, lakukan eksperimen merancang jaringan pipa berbentuk ring untuk rangkaian distribusi udara bertekanan seperti gambar dibawah ini dengan ukuran 200cm x 200cm

-

1

2

3

4 5

(60)

B. Alat dan bahan

1) Catu daya/air service unit 2) Sambungan T

3) Blok Pipa pembagi/Manifold block 4) Sambungan plug in

5) Katup on-off (on-off valve)/katup bola 6) Pipa plastik panjang 600 cm

7) Gergaji 8) Lem pipa C. Keselamatan kerja

1) Gunakan alat sesuai dengan fungsinya 2) Pakailah pakaian kerja selama praktek 3) Selalu utamakaan keselamatan D. Langkah kerja

1) Siapkan alat dan bahan yang diperlukan sesuai gambar kerja

2) Potonglah pipa dengan ukuran 30 cm untuk memasang katup on-off ke dari catu data

3) Memasang katup on-off sebagai katup masukan dari catu daya, dipasang menggunakan sambungan plug-in dan dilem menggunakan lem pipa

4) Sambungan rangkaian tersebut menggunakan sambungan T untuk dibagi ke katup keluaran

5) Potonglah pipa untuk menghubungkan dari T catu daya ke katup keluaran 1 dan 5 masing-masing sepanjang 160 cm sebanyak 2 buah

6) Kemudian pasang T menggunakan sambungan plug-in yang diberi lem pipa dan beri katup keluaran

7) Potonglah pipa sepanjang 70 cm sebanyak 2 buah untuk menguhubungkan antara T1 ke T2 dan T5 ke T4.

8) Kemudian pasang T menggunakan sambungan plug-in yang diberi lem pipa dan beri katup keluaran

(61)

 7MQFSPOSQTSRIRTRIYQEXMO

a. Siswa dapat menjelaskan macam-macam komponen pneumatik dan cara kerjanya yang digunakan untuk mengoperasikan suatu mesin.

b. Siswa dapat menunjukkan komponen-komponen pada rangkaian pneumatik dengan melihat simbolnya

9VEMER1EXIVM/SQTSRIROSQTSRIRTRIYQEXMO E 4IRHELYPYER

Sebuah rangkaian otomasi produksi yang digunakan dalam proses produksi suatu barang, pastilah tidak hanya memiliki satu komponen yang bekerja. Namun sebuah rangkaian otomasi industri mempunyai beberapa komponen-komponen yang dirangkai dalam sebuah rangkaian otomasi produksi yang sudah terprogram dengan baik. Dalam kegiatan pembelaran ini akan kita kenalkan beberapa komponen–komponen pneumatik yang digunakan untuk dalam sebuah rangakian otomasi produksi.

(62)

secara internasional yang sudah beredar dan diakui oleh beberapa negara adalah seperti yang telah ditegaskan oleh DIN 24300 yaitu yang mengikuti rekomendasi CETOP (Comite Europeen des Transmissions Oleohydrau-liques et Pneumatiques) dan ISO/R 1219 –1970

 7MQFSPOSQTSRIRTRIYQEXMO

Tabel 5. Simbol komponen pneumatik

Sistem penomoran yang digunakan untuk menandai KKA sesuai dengan DIN ISO 5599. Sistem huruf terdahulu digunakan dan sistem penomoran dijelaskan sebagai berikut :

Tabel 6. Penomoran pada lubang

(63)

Tabel 7. Simbol katup satu arah

(64)

7MQFSPOEXYTPSKMOE

Katup logika sering disebut katup OR atau ANDaplikasi khusus yaitu valve OR, valve AND, valve quick exhaust, flow control valve, regulator control valve.

 valve OR memiliki fungsi kerja OR dimana bila salah satu inputnya aktif

maka output akan aktif

 valve AND memiliki fungsi kerja AND dimana mengharuskan semua

(65)

 valve quick exhaust untuk melakukan pembuangan udara yang cepat bila

input tanpa udara

 flow control valve digunakan untuk mengatur aliran udara yang masuk

ke dalam jalur pneumatic

 regulator control valve, berfungsi sama dengan flow control valve tetapi

memiliki tambahan mekanisme non return valve Tabel 8. Simbol katup logika

(66)

Silinder pneumatik mungkin memang memiliki banyak fungsi kegunaan, akan tetapi fungsi dasar silinder tidak pernah berubah, dimana mereka berfungsi mengkonversi tekanan udara atau energi potensial udara menjadi energi gerak atau kinetik.

Tabel 9. Nama dan simbol aktuator

(67)

7MQFSPCheck Valve

7MQFSPsuction cupHERZEOYQKIRIVEXSV

Tabel 10. Simbol pengaktifan

(68)

7MQFSPCheck Valve

Tabel 11. Simbol Check Valve

7MQFSPsuction cupHERZEOYQKIRIVEXSV

Tabel 12. Simbol suction cup dan vakum generator

2EQEOSQTSRIR /IXIVERKER 7MQFSP

7YGXMSRGYT

Fungsinya untuk mengangkat benda dengan menghisap benda tersebut dan dipindahkan

Dalam dunia industri sistem pneumatik menggunakan aktuaktor udara dan perangkat pengendali yang dibutuhkan. Komponen yang digunakan dalam suatu sistem otomasi produksi, misalkan aktuator dipergunakan untuk menggerakan mesin. Dalam membuat rangkaian pneumatik kita tidak dianjurkan menggambar komponen realnya, tetapi kita gambar dengan menggunakan simbol-simbol komponen pneumatik. Adapun penulisan simbol komponen pneumatik dikelompokan dalam beberapa kelompok yang sejenis agar mudah mengenali jenisnya.

 Simbol katup satu arah

 Simbol logika

 Simbol silinder

 Simbol pengaktifan

(69)

 Simbol suction cup dan vacum generator

8YKEWOIKMEXERFIPENEV

1) Sebutkan komponen apa saja yang ada dalam rangkaian tersebut!

8IWXJSVQEXMJ

1) Yang merupakan penomoran untuk lubang keluaran sesuai dengan DIN ISO 5599 adalah...

a. 1 b. 2,4 c. 3 d. 5,3 e. 2,3

2) Berikut ini yang merupakan lubang masukan sesuai dengan DIN ISO 5500 adalah....

a. 2,4 b. 3 c. 5,3 d. 1,2 e. 1

(70)

b. 13 c. 23 d. 34 e. 25

4) Berikut ini yang merupakan katup 2/2 adalah...

a. c. e.

b. d.

5) Berikut ini yang merupakan katub 2/2 normaly close adalah...

a. c. e.

b. d.

6) Berikut ini yang merupakan katup 3/2 normaly open adalah....

a. c. e.

b. d.



8YKEWOIKMEXERFIPENEV

(71)

7) Berikut ini yang menrupakan katub 3/2 normaly closed adalah...

a. c. e.

b. d.

8) Berikut ini yang merupakan katup 4/2 adalah...

a. c. e.

b. d.

9) Berikut ini yang merupakan katup 5/2 normaly close adalah ...

a. c. e.

(72)

10) Apakah arti dari simbol berikut ini...

a. Katup 3/2 N/C dioperasikan dengan tombol dan kembali dengan pegas b. Katup 3/2 N/C dioperasikan dengan pegas dan kembali dengan pegas c. Katup 3/2 N/C dioperasikan dengan manual dan kembali dengan pegas d. Katup 3/2 N/C dioperasikan dengan pegas dan kembali dengan pegas e. Katup 3/2 N/C dioperasikan dengan pegas dan kembali dengan tombol

a. Katup 3/2 N/C dioperasikan dengan tombol dan kembali dengan pegas

b. Katup 3/2 N/C dioperasikan dengan pegas dan kembali dengan pegas c. Katup 3/2 N/C dioperasikan dengan manual dan kembali dengan

manual

d. Katup 3/2 N/C dioperasikan dengan pegas dan kembali dengan pegas e. Katup 3/2 N/C dioperasikan dengan pegas dan kembali dengan tombol

a. Katup 4/2 N/O dioperasikan dan dikembalikan dengan tombol b. Katup 4/2 N/O dioperasikan dengan pegas dan kembali dengan pegas c. Katup 4/2 N/O dioperasikan dengan manual dan kembali dengan manual d. Katup 4/2 N/O dioperasikan dikembalikani dengan udara

e. Katup 4/2 N/O dioperasikan dengan pegas dan kembali dengan udara 13) Berikut ini yang merupakan simbol dari katup AND....

(73)

b.

c.

d.

e.

14) Apakah nama katup yang fungsinya bila lubang masukan disuplai oleh udara bertekanan, disuplai ke kedua lubang masukan...

a. Shuffle valve

b. Quick exhaust valve

c. Two pressure valve

d. Flow control valve

e. One-way flow control valve