< PreviousSistem Kontrol Elektropnumatik 10 Teknik Otomasi Industri (c) (d) (e) (f) Gambar 1.1 Aplikasi Kontrol Pnumatik Tugas 1.1 Sekarang ini hidup kita dipermudah dengan berbagai perlatan yang serba otomatis, baik di kehidupan sehari-hari maupun di dunia industri, karena dengan dibuatnya sistem otomatis pekerjaan dibuat lebih cepat, efisien, dengan hasil yang konstan selalu baik. Pneumatik sistem, adalah salah satu part pendukung dari bagian automatic system di mesin industri, seperti untuk industri: 1. Mesin manufacture 2. auto manufacture 3. industri pengolahan logam 4. industri Fharmasi atau obat-obatan Sistem Kontrol Elektropnumatik 11 Teknik Otomasi Industri 5. Industri pembuatan kertas 6. Printing 7. Packaging 8. Industri makanan 9. Industri kimia 10. Industri rokok 11. Industri minuman 12. auto line production 13. Industri sepatu, dan masih banyak lagi aplikasinya Carilah aplikasi pneumatik yang anda temui di sekitar anda dan pernah anda lihat dan bandingkan dengan aplikasi yang terdapat di industri tersebut. Amati dan berikan tanggapan. Sebagai bahan referensi anda dapat mencarinya dari berbagai sumber belajar, diantaranya browsing di internet. Tugas 1.2 Apakah anda pernah mendengar mengenai berbagai jenis energi, diantaranya : Energi Listrik, Energi Mekanik, Energi Potensial, dan Energi Kinetik.? Jelaskan Perbedaannya berdasarkan fenomena alamiah. Sumber : 01sumberenergi.blogspot.com/2013/05/pengertian-energi-potensial.html Gambar 1.2. Konsep Energi Sistem Kontrol Elektropnumatik 12 Teknik Otomasi Industri Dengan kebesaran Tuhan Yang Maha Kuasa, kita diberikan udara yang melimpah ruah di atmosfir sekitar kita, selain untuk bernafas dapat juga dimanfaatkan sebagai sumber energi. Udara tersebut dimampatkan melalui kompressor dan aliran udaranya (berupa tekanan udara) dimanfaatkan untuk mendorong/menggerakan silinder (aktuator) yang bekerja secara mekanis. Sehingga secara Fisis dapat kita katakan “Energi Udara dikonversi menjadi Energi Mekanis”. Mari kita simak beberapa teori berkaitan dengan karakteristik udara. a. Dinamika dan Karakteristik Udara Permukaan bumi kita diselimuti oleh udara atmosfir, yang mempunyai komposisi sebagai berikut: - Nitrogen 78% - Oxigen 21% Selebihnya, terdiri dari berbagai gas, yaitu carbon dioxide, argon, hydrogen, neon, helium, krypton dan xenon. Untuk memudahkan memperoleh pemahaman terhadap hukum-hukum alam (fisika) dan unjuk kerja udara atmosfir, maka akan dibahas pula parameter-parameter fisik dan satuan-satuannya. Tabel berikut ini, untuk mengklarifikasi hubungan relasional antara metric technical system dan International System. Basic Unit Quantity Formula Symbol Unit Symbol Metric Unit SI Unit Length Mass Time Temperature Electric Current L m t T I meter {m} kp.s2 / m second {s} degrees {oC} ampere {A} meter {m} kilogram {kg} second {s} Kelvin {K} Ampere {A} Sistem Kontrol Elektropnumatik 13 Teknik Otomasi Industri Luminuous intensity Amount of substance Iv n Candela {cd} Mole {mol} Derived Units Quantity Formula Symbol Unit Symbol Metric Unit SI Unit Force Area Volume Volumetric flow Pressure F A V V {Q} P Kilopond {kp} Square meter {m2} Cubic meter {m3} m3 / s atmosphere {at} 1 at = 1 kp/cm2 Newton {N} 1N = 1kg.m / s2 Square meter {m2} Cubic meter {m3} m3 / s Pascal {PA} 1 PA = 1 N/m2 1 bar = 100 kPa 1 bar = 14.5 psi Hukum-hukum alam yang mendasari penerapanfluid systemuntuk membangun mekanisasi dan manipulasi gerak adalah hukum. Hukum Pascal diaplikasikan pada sistem fluid power transmission. Hukum fisika lainnya yang digunakan untuk keperluan analisis, desaindan manufakturpada sistem fluidaadalah HukumBoyle, Mariotte, Gay Lussac dan Charles. Tugas 1.3 Ada beberapa fenomena alamiah mengenai penggunaan energi di sekitar kita dimana dengan tenaga input yang kecil dapat menghasilkan tenaga Output yang jauh lebih besar. Diskusikan & Jelaskan secara konsep berdasarkan gambar berikut!. Hukum apa yang mendasarinya? Kata kunci: gaya (F), tekanan (p), Luas piston (A), dan jarak angkat beban (S). Sistem Kontrol Elektropnumatik 14 Teknik Otomasi Industri Gambar 1.3. Fenomena Gaya a. Hukum Boyle-Mariotte Boyle & Mariotte mengamati hubungan antara tekanan dan volume gas pada suhu konstan. Pada suhu konstan, volume masa udara berbanding terbalik dengan tekanan absolutnya . Atau dengan kata lain hasil kali tekanan absolut dan volume akan selalu konstan. Hukum Boyle-Mariotte merupakan suatu pernyataan penting yang menyangkut sifat gas, yaitu pada suhu konstan, volume gas berbanding terbalik dengan tekanan absolutnya. Dalam formula matematika Hukum boyle menjadi seperti berikut, (P1)(V1) = (P2)(V2) (P1)/(V2) = (P2)/(V1) Hukum Boyle-Mariotte ini dapat diverifikasi melalui percobaan sederhana seperti diperlihatkan dalam Gambar 1.4, yaitu percobaan pemampatan gas yang berlangsung pada suhu konstan. Sistem Kontrol Elektropnumatik 15 Teknik Otomasi Industri Gambar 1.4 Karakteristik Pemampatan gas Gambar 1.2memperlihatkan gas di dalam silinder dikompresi tetapi suhu gas dipertahankan konstan. Dari kurva P-V diketahui, bahwa area yang ada di bawah kurva memiliki luas sama, yaitu: (P1)(V1) = (P2)(V2). 푃1 푥 푉1=푃2 푥 푉2=푃3 푥 푉3=푘표푛푠푡푎푛 Gambar 1.5 Hubungan antara volume dan tekanan pada suhu tetap Contoh: Jika volume udara V1 = 1 m3 pada tekanan P1 = 100 kPa dimampatkan pada suhu konstan oleh sebuah gaya F2 pada volume V2 = 0,5 m3. Maka tekanan udara merubah menjadi, P2 = 200 kPa. Hitungan: kPaxVVxPP2005,01100 2112 Kurva isotermal Sistem Kontrol Elektropnumatik 16 Teknik Otomasi Industri b. Hukum Charles-Gay Lussac Hukum Charles-Gay Lussac merupakan suatu pernyataan penting yang menyangkut sifat gas, yaitu pada tekanan konstan, volume gas berbanding lurus dengan suhu absolutnya. Dalam formula matematika Hukum Charles menjadi seperti berikut, (V1)(T2) = (V2)(T1) (V1)/(V2) = (T1)/(T2) Hukum Charles-Gay Lussac ini dapat diverifikasi melalui percobaan sederhana seperti diperlihatkan dalam Gambar 1.6, yaitu percobaan pemampatan gas yang berlangsung pada tekanan konstan. Gambar 1.6 Udara dipampatkan pada suhu tetap Sistem Kontrol Elektropnumatik 17 Teknik Otomasi Industri Gambar 1.7Kurva V-T. Dari kurva V-T yang merupakan garis lurus diketahui bahwa ratio dua variabel pada titik A dan titik B mempunyai nilai sama, sehingga (V1)/(V2) = (T1)/(T2). Contoh: Udara pada suhu T1 = 293K memiliki volume V1 = 0,8 m3. Dipanaskan hingga mencapai T2 = 344K. Maka Volume udara V2 setelah udara mengalami pengembangan menjadi V2 = 0,94 M3. Hitungan: )(112112TTTVVV c. Hukum Boyle-Gay Lussac Persamaan gas secara umum yang menyatakan hubungan perubahan tekanan dan volume terhadap perubahan suhu, dinyatakan oleh boyle & Gay Lussac sebagai berikut: Konstan 333222111TVxPTVxPTVxP Sistem Kontrol Elektropnumatik 18 Teknik Otomasi Industri Pada kasus udara dengan masa tertentu, perkalian antara tekanan dan volume dibagi dengan suhu absolutnya akan selalu konstan. Dari kenyataan tersebut maka di dapat proses dinamika udara dapat terjadi sebagai berikut: Tekanan Tetap Isobar berubah Volume Tetap Isochore berubah Suhu Tetap Isothermal berubah Menentukan Konsumsi udara kompresi, Spesifikasi Piston D = 50 mm L = 500 mm Solusi : Volume udara kompresi pada saat silinder bergerak maju V = /4 x d2 x h P1.V = P2 x /4 x d2 x h 1 bar.V = 6 bar x 0,786 x (50mm)2 x 500 mm V = 5.892.857,143 mm3 V = 5,9 dm3 (liter) Volume udara kompresi pada saat silinder bergerak mundur V = /4 x (d2 – d12) x h P1.V = P2 x /4 x (d2 – d12) x h 1 bar.V = 6 bar x 0,786 x {(50mm)2 – (20mm)2 x 500 mm V = 4.949.999 mm3 V = 4,95 dm3 (liter) Jadi konsumsi udara kompresi yang dibutuhkan silinder untuk bergerak maju dan mundur adalah 5,9 lt + 4,95 lt = 10,85 lt Sistem Kontrol Elektropnumatik 19 Teknik Otomasi Industri Pemilihan Flow Rate Katub solenoid, Asumsikan spesifikasi Silinder sbb. D = 50 mm L = 500 mm P = 6 bar Silinder bergerak maju-mundur sebanyak 60 kali/menit Solusi: Konsumsi udara kompresi untuk 1 kali gerakan = 10,85 liter Konsumsi udara kompresi untuk 60 kali gerakan per menit adalah = 60 / menit x 10,85 liter = 651 liter / menit Jadi pilih katub dengan flow rate = 651 liter / menit Tugas 1.4 Prinsip pemuaian zat banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya: Keping Bimetal Keping bimetal adalah dua buah keping logam yang memiliki koefisien muai panjang berbeda yang dikeling menjadi satu. Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu. Pada suhu normal panjang keping bimetal akan sama dan kedua keping pada posisi lurus. Jika suhu naik kedua keping akan mengalami pemuaian dengan pertambahan panjang yang berbeda. Akibatnya keping bimetal akan membengkok ke arah logam yang mempunyai koefisien muai panjang yang kecil. Apa manfaat dan penggunaan dari fenomena tersebut dalam bidang kelistrikan? 1.2 Penyiapan dan distribusi Udara Kempa Penyaluran udara kempa untuk keperluan sistem pnumatik harus diperhitungkan secara cermat dan dipelihara dalam kualitas prima. Dalam prakteknya, jumlah dan kualitas udara yang akan dipampatkan merupakan suatu hal yang sangat penting. Udara yang terkontaminasi, masih banyak mengandung polutan, seperti partikel debu, sisa-sisa oli pelumas dan uap air (moisture) Next >