METODE PENELITIAN

BAB I

PENDAHULUAN

1.1              Latar Belakang

            Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi telah merambah ke dalam banyak bidang ilmu pengetahuan, tidak terkecuali di bidang Teknik atau Engineering. Mekanisasi dan otomatisasi sangat diprioritaskan dalam aspek-aspek bidang teknik, terutama teknik mesin. Ini dimaksudkan agar memudahkan dalam mencapai tingkat praktis, efisien, dan presisius.

            Di bidang teknik mesin, terdapat banyak sistem otomatisasi dan mekanisasi. Mekanisasi dan otomatisasi merupakan suatu gejala atau fenomena dasar yang dapat dipelajari melalui teori dan aplikasi teori atau praktikum.

            Aplikasi teori atau praktikum fenomena dasar mesin juga merupakan praktikum pada semester 5 di Jurusan Teknik Mesin, yang mempelajari berbagai mekanisasi dan otomatisasi yang meliputi Sistem Pneumatik, Sistem Hidrolik, Pressure Drop dan Heat Exchanger.

            Hal tersebut penting untuk tidak sekedar diketahui, namun harus diaplikasikan. Melalui sebuah praktikum, maka dapat diketahui, dipelajari, dan dianalisa berbagai fenomena dasar mesin yang kemudian dapat menjadi suatu dasar atau pedoman dalam menciptakan suatu desain ataupun produk dengan mengaplikasikan sistem mekanisasi dan otomatisasi tersebut.

1.2              Perumusan Masalah

Penjelasan secara teoritis serta hasil pengamatan  dari praktikum fenomena dasar mesin yang meliputi sistem Pneumatik, Hidrolik, Pressure Drop dan Heat Exchanger yang dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Menengah Universitas Gunadarma.

1.3       Pembatasan Masalah

Adapun pembatasan masalah dalam penyusunan laporan akhir praktikum pengetahuan cara kerja dan sistem ini adalah sebagai berikut :

1.    Percobaan yang dilakukan adalah menganalisa cara kerja dan sistem dari sistem pneumatik,hidrolik, pressure drop dan heat exchanger.

2.    Banyaknya data yang diambil dari praktikum fenomena mesin dasar.

3.    Sistem yang di analisis dalam pengujian sistem pneumatik, hidrolik, pressure drop dan heat exchanger adalah terapan dari teori thermodinamika.

4.    Sistem yang di analisis pada pengujian pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memberikan energi kinetik atau energi potensial pada fluida.

5.    Sistem yang di analisis pada pengujian sistem pneumatik dan hidrolik adalah salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah mesin fluida.

6.    Praktikum Heat exchanger yaitu menganalisa mekanisme pertukaran kalor dan penurunan suhunya.

7.    Analisa pada Pressure Drop yaitu pada aliran yang terjadi dipipa dan juga penurunan tekanannya.

1.4       Tujuan Penelitian

Secara garis besar tujuan diadakannya Praktikum Fenomena Dasar Mesin, antara lain :

1.    Dapat mengaplikasikan teori yang mempelajari tentang fenomena dasar mesin, khususnya Sistem Pneumatik, Hidrolik, Pressure Drop dan Heat Exchanger.

1.5       Metode Penulisan

Dalam penulisan laporan akhir praktikum fenomena mesin dasar ini metode penulisannya dilakukan dengan pengujian (penelitian) dan dilanjutkan dengan menganalisa data yang diperoleh dari hasil penelitian. Adapun metode penelitian yang digunakan pada laporan akhir praktikum fenomena mesin dasar, yaitu :

1.    Studi Pustaka

Data-data dan landasan teori terdapat dari modul dan buku-buku pengetahuan dalam perkuliahan yang didapat dari perpustakaan Universitas Gunadarma.

2.    Pengambilan data dilakukan pada saat berlangsungnya praktikum dengan bahan dan alat yang telah disediakan dalam Laboratorium Fenomena Mesin Dasar.

3.    Gabungan

Dari studi pustaka dan studi lapangan memudahkan para praktikum fenomena mesin dasar. Dari studi pustaka para praktikum mendapatkan materi dan didalam studi lapangan melanjutkan materi yang diperoleh dalam perkuliahan.

1.6       Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman,penyusun membagi penulisan menjadi 4 bab dan diperjelas dengan sub-sub bab. Adapun sistematika penulisan laporan akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I             PENDAHULUAN

Dalam bab ini penulis menjelaskan hal-hal yang melatarbelakangi pentingnya mempelajari ilmu pengetahuan serta modul sistem pneumatik, dan hidrolik

BAB II            LANDASAN TEORI

Bab ini menggunakan studi literatur dari modul sistem pneumatik,hidrolik.

BAB III         PENUTUP

Penulis menyertakan bab ini untuk mengemukakan kesimpulan dari hasil analisis yang dilakukan terhadap data yang diperoleh setiap pengujian serta memberikan saran-saran dikiranya dapat berguna bagi praktikum fenomena mesin dasar.

         

  

BAB II

LANDASAN TEORI

I.  Pengertian secara Umum

    Pneumatik berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara atau angin. Semua sistem yangmenggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik. Dalam penerapannya, sistem pneumatic banyak digunakan sebagai sistem automasi.

    Apa sih Pneumatik itu ?

    Pneumatik adalah suatu filsafat (science) yang menggunakan tekanan udara (compressed air)untuk mengerjakan sesuatu yang sifatnya lurus (linear) atau memutar (rotational).Tenaga fluida adalah istilah yang mencakup pembangkitan, kendali dan aplikasi dari fluida bertekanan yang digunakan untuk memberikan gerak. Berdasarkan fluida yang digunakantenaga fluida dibagi menjadi pneumatik, yang menggunakan udara, serta hidrolik, yangmenggunakan cairan.

   Dasar dari aktuator tenaga fluida adalah bahwa fluida mempunyai tekanan yang sama kesegala arah. Dalamsistem pneumatik, aktuator berupa batang piston mendapat tekanan udara dari katup masuk,yang kemudian memberikan gaya kepadanya.Gaya inilah yang menggerakkan piston pneumatik, baik maju atau mundur. Pada dasarnyasistem pneumatik dan hidrolik tidaklah jauh berbeda. Pembeda utama keduanya adalah sifatdari fluida kerja yang digunakan. Cairan adalah fluida yang tidak dapat ditekan (incompressible fluid)  sedangkan udara adalah fluida yang dapat terkompresi  (compressible fluida)

2 Gambar 1 Prinsip  kerja pneumatika, gerakan disebabkan oleh adanyatekanan Udara sebagai f luida  ker ja pada sistem pneumatik  memiliki karak teristik khusus, antara lain :

·        Jumlahnya tak terbatas

·        Mencari tekanan yang lebih rendah

·        Dapat dimampatkan

·        Memberi tekanan yang sama rata  ke segala arah

·        Tidak mempunyai bentuk (menyesuaikan dengan tempatnya)

·        Mengandung kadar air

 Pada sistem pneumatik terdapat beberapa komponen   utama, yaitu

·sistem pembangkitan udara terkompresi yang mencakup kompresor,cooler,dryer,tanki penyimpan

·Unit pengolah udara berupa filter, regulator tekanan, dan lubrifier (pemercik oli) yang lebih dkenal sebagai Air Service Unit

·        Katup sebagai pengatur  arah ,tekanan, dan aliran fluida

·        Aktuator yang mengkonversikan energi fuida  menjadi energi mekanik 

·        Sistem perpipaan

·        Sensor dan ransduser 

·        Sistem kendalidan display

  Gambar 2 menunjukkan suatu sistem pneumatik  yang disederhanakan. Untuk mengendalikan katup di perlukan suatu kontroler.  Konroler ini dapat berupa rangkaian pneumatik  atau punrangkaian elektrik. Sistem pneumatik menggunakan rangkaian kontroler elektrik disebut sebagai sistem elektro pneumatik

Gambar 2 Sistem pneumatik sederhana (disederhanakan) Pneumatik menggunakan hukum-hukum aeromekanika, yang menentukan keadaan keseimbangan gas dan uap (khususnya udara atmosf ir) dengan  adanya  gaya- luar(aerostatika) danteor ialiran (aerodinamika). Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri merupakan ilmu pengetahua dari semua proses mekanik dimana udara memindahkan suatu gaya atau gerakan.

 Jadi pneumatik melputi semua komponen mesin atau peralatan, dalam manater  jadi proses-proses pneumatik.Dalam bidang  kejuruan teknik pneumatik dalam pengertian yang lebih sempit lagi adalah teknik udara mampat (udara bertekanan).

   

 II.  komponen-komponen Pneumatik 

   Komponen pneumatik beroperasi pada tekanan 8 s.d. 10 bar,tetapidalam prak tik dian jurkan beroperasi padat ekanan 5 s.d. 6 bar untuk penggunaan yang ekonomis.

Beberapa bidang aplikasi di industr i yang menggunakan media pneumatik dalam hal  penangan mater ial adalah sebagai berikut:

a.     Pencekaman  benda  kerja

b.     Penggeseran benda kerja

c.      Pengaturan posisi benda kerja

d.     Pengaturan arah benda kerja

III.   Penerapan pneumatik secara umum:

a.     Pengemasan (packaging)

b.     Pemakanan (feeding)

c.      Pengukuran (meter ing)

d.     Pengaturan buka dan tutup (door  or chutte con      trol)

e.       Pemindahan mater ial(transfer of mater ials)

f.        Pemutaran dan pembalikan benda kerja (turning  andinver ting  of  par ts)

g.      Pemilahan bahan (sorting  of  parts)

h.      Penyusunan benda kerja (stack ing of components)

i.        Pencetakan benda kerja (stamping andembosing of components)

Pengertian Sistem Hidrolik

Sistem hidrolik merupakan suatu bentuk perubahan atau pemindahan daya dengan menggunakan media penghantar berupa fluida cair untuk memperoleh daya yang lebih besar dari daya awal yang dikeluarkan. Dimana fluida penghantar ini dinaikan tekanannya oleh pompa pembangkit tekanan yang kemudian diteruskan ke silinder kerja melalui pipa-pipa saluran dan katup-katup. Gerakan translasi batang piston dari silinder kerja yang diakibatkan oleh tekanan fluida pada ruang silinder dimanfaatkan untuk gerak maju dan mundur.

Dasar- dasar Sistem Hidrolik

            a. Hukum Pascal Prinsip dasar sistem hidrolik berasal dari hukum pascal, dimana tekanan dalam fluida statis harus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:
1) Tekanan bekerja tegak lurus pada permukaan bidang.
2)          Tekanan disetiap titik sama untuk semua arah.
3)         Tekanan yang diberikan kesebagian fluida dalam tempat tertutup, merambat secara seragam ke bagian lain fluida.

Sebagai contoh : gambar dibawah memperlihatkan dua buah silinder berisi cairan yang dihubungkan dan mempunyai diameter berbeda. Apabila beban W diletakan disilinder kecil, tekanan P yang dihasilkan akan diteruskan kesilinder besar (P = W\a, beban dibagi luas penampang silinder). Menurut hukum ini, pertambahan tekanan sebanding denganluas rasio penampang silinder kecil dan silinder besar, atau W = PA = wA/a.

1.         Komponen beserta Fungsi & Simbol

Sistem hidrolik ini didukung oleh 3 unit komponen utama, yaitu:

            1. Unit Tenaga, berfungsi sebagai sumber tenaga dengan liquid/ minyak hidrolik

Pada sistem ini, unit tenaga terdiri atas:

• Penggerak mula yang berupa motor listrik atau motor bakar
• Pompa hidrolik, putaran dari poros penggerak mula memutar pompa hidrolik sehingga pompa hidrolik bekerja
• Tangki hidrolik, berfungsi sebagai wadah atau penampang cairan hidrolik
• Kelengkapan (accessories), seperti : pressure gauge, gelas penduga, relief valve

            2. Unit Penggerak (Actuator), berfungsi untuk mengubah tenaga fluida menjadi tenaga mekanik

Hidrolik actuator dapat dibedakan menjadi  dua macam yakni:

• Penggerak lurus (linier Actuator) : silinder hidrolik
• Penggerak putar : motor hidrolik, rotary actuator

            3. Unit Pengatur, berfungsi sebagai pengatur gerak sistem hidrolik.

Unit ini biasanya diwujudkan dalam bentuk katup atau valve yang macam-macamnya akan dibahas berikut ini.

2. Katup Pengarah (Directional Control Valve = DCV )

    Katup (Valve) adalah suatu alat yang menerima perintah dari luar untuk melepas, menghentikan atau mengarahkan fluida yang melalui katup tersebut.

Contoh jenis katup pengarah : Katup 4/3 Penggerak lever, Katup pengarah dengan piring putar, katup dengan pegas bias.

3. Macam-macam Katup Pengarah Khusus

            1) Check Valve adalah katup satu arah, berfungsi sebagai pengarah aliran dan juga sebagai pressure control (pengontrol tekanan)

            2) Pilot Operated Check Valve, Katup ini dirancang untuk aliran cairan hidrolik yang dapat mengalir bebas pada satu arah dan menutup pada arah lawannya, kecuali ada tekanan cairan yang dapat membukanya.

            3) Katup Pengatur Tekanan, Tekanan cairan hidrolik diatur untuk berbagai tujuan misalnya untuk membatasi tekanan operasional dalam sistem hidrolik, untuk mengatur tekanan agar penggerak hidrolik dapat bekerja secara berurutan, untuk mengurangi tekanan yang mengalir dalam saluran tertentu menjadi kecil.

Macam-macam Katup pengatur tekanan adalah:

            a. Relief Valve, digunakan untuk mengatur tekanan yang bekerja pada sistem dan juga mencegah terjadinya beban lebih atau tekanan yang melebihi kemampuan rangkaian hidrolik.

            b. Sequence Valve, berfungsi untuk mengatur tekanan untuk mengurutkan pekerjaan yaitu menggerakkan silinder hidrolik yang satu kemudian baru yang lain.

            c. Pressure reducing valve, berfungsi untuk menurunkan tekanan fluida yang mengalir pada saluran kerja karena penggerak yang akan menerimanya didesain dengan tekanan yang lebih rendah.

4) Flow Control Valve, katup ini digunakan untuk mengatur volume aliran yang berarti mengatur kecepatan gerak actuator (piston).

Fungsi katup ini adalah sebagai berikut:

·         untuk membatasi kecepatan maksimum gerakan piston atau motor hidrolik

·         Untuk membatasi daya yang bekerja pada sistem

·         Untuk menyeimbangkan aliran yang mengalir pada cabang-cabang rangkaian.

Macam-macam dari Flow Control Valve :

·         Fixed flow control yaitu: apabila pengaturan aliran tidak dapat berubah-ubah yaitu melalui fixed orifice.

·         Variable flow control  yaitu apabila pengaturan aliran dapat berubah-ubah sesuai dengan keperluan

·         Flow control yang dilengkapi dengan check valve

·         Flow control yang dilengkapi dengan relief valve guna menyeimbangkan tekanan

Menggambar Rancangan Rangkaian Hidrolik

Setelah kita pelajari komponen-komponen sistem hidrolik secara detail dan juga telah kita pelajari berbagai simbol dari setiap komponen sebagai bahasan tenaga fluida, demikian juga telah kita pelajari cara membaca diagram rangkaian (circuit diagram) maka akan kita mulai dengan cara mendesain (merancang) suatu rangkaian sesuai dengan yang kita kehendaki bila telah tersedia komponen-komponen sistem hidrolik.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merancang rangkaian hidrolik adalah:

·         Tujuan penggunaan rangkaian

·         Ketersediaan komponen

·         Konduktor dan konektor yang digunakan macam apa

·         Tekanan kerja sistem hidrolik berapa

Rancangan rangkaian hidrolik perlu dituangkan dalam bentuk diagram rangkaian hidrolik dengan menggunakan simbol-simbol grafik, dengan bantuan simbol-simbol grafik para desainer dapat menuangkan pemikiran lebih mudah, lebih tenang sehingga dapat berkreasi SEO ptimal mungkin.

Cara membuat diagram rangkaian biasanya dengan membuat tata letak komponen sebagai berikut:

·         Actuator diletakkan pada gambar yang paling atas

·         Unit pengatur diletakkan di bawahnya

·         Unit tenaga diletakkan pada bagian paling bawah

·         Setelah simbol-simbol komponen lengkap dalam lay out (tata letak) barulah digambar garis-garis penghubung sebagai gambar konduktor dengan garis-garis sesuai dengan macam konduktor yang digunakan

BAB III

PENUTUP

5.1       Kesimpulan

            Setelah dilakukan pengamatan dalam beberapa kali praktikum yang telah dilakukan sebelumnya, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sesuai dengan jenis permasalahan yang dipraktekkan, yaitu sebagai berikut :

5.1.1        Pneumatik

Adalah semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja.        

Kelebihan :

Fluida kerja yang mudah didapat untuk ditransfer.

1.         Dapat disimpan dengan baik.

2.         Penurunan tekanan relatif lebih kecil dibandingkan dengan hidrolik.

3.         Viskositas fluida yang lebih kecil sehingga gesekan dapat diabaikan.

4.         Aman terhadap kebakaran.

Kekurangan :

1.         Gangguan udara yang bising.

2.         Gaya yang ditransfer terbatas.

3.         Dapat terjadi pengembunan.

5.1.2        Hidrolik

Sistem ini menyerupai dengan sistem pneumatik hanya saja fluida yang digunakan berbeda. Pada sistem hidrolik digunakan fluida non-compressible dan Hidrolik biasa digunakan untuk beban atau gaya yang diterapkan lebih besar dibanding pneumatik.

Kelebihan :

1.         Ketelitian penyetelan posisi.

2.         Dapat menahan beban yang besar.

3.         Dapat mentransfer energi yang besar.

Kekurangan :

1.         Reaksi yang dikerjakan lambat.

2.         Sensitif terhadap kebocoran dan kotoran.

3.         Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah.

Komponen pendukung sistem hidrolik; katup (valve): (katup tekanan, katup 4/3, katup aliran searah, katup pengaturan debit aliran), silinder hidrolik: (Single acting Cylinder (SAC), Double Acting Cylinder (DAC)), motor hidrolik, dan pompa.

5.1

5.2       Saran

            Dari pelaksanaan praktikum, maka beberapa saran yang dapat disampaikan antara lain :

1.   Materi ataupun rangkaian yang dipraktekkan agar lebih divariasikan agar praktikan lebih mengetahui macam-macam aplikasi sistem pada fenomena dasar mesin.

2.  Data ataupun spesifikasi komponen agar dijelaskan dan dipaparkan secara jelas, agar praktikan dapat dengan mudah melakukan analisa dan perhitungan.

3. Sistem penerapan materi pada praktikum sebaiknya diaplikasikan sesuai dengan perkembangan IPTEK, agar dapat menambah wawasan praktikan.

      

  DAFTAR PUSTAKA

[1]   Modul Pneumatik, Lab. Teknik Mesin Menengah Universitas Gunadarma.

[2]  Modul Hidrolik, Lab. Teknik Mesin Menengah Universitas Gunadarma.

[3] Munson, B.R. 2000. Fundamentals of Fluid Mechanics 4th Ed, John Wiley & Sons, Inc.  

       [4]  https://mekatronikasmkn7smg.wordpress.com/pengertian-sistem-hidrolik/

       [5] http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2013/08/apa-itu-pneumatik.html