Proses Penyediaan Udara Bertekanan yang Kering dan Bersih Pada Sistem Pneumatika

PRODUKSI UDARA BERTEKANAN

Sistem pengadaan udara bertekanan diperlukan untuk menjamin keandalan sistem pneumatik. Sistem harus menjamin udara yang berkualitas. Termasuk di dalamnya adalah udara yang bersih, kering, dan tekanan yang tepat. Udara bertekanan diperoleh dari kompresor, kemudian dialirkan melalui beberapa elemen sampai mencapai pemakai. Perhatikan sistem pengadaan udara bertekanan pada gambar dibawah. Sistem terdiri dari kompresor udara, tangki udara, pengering udara, saluran udara dan tempat pembuangan untuk kondensasi, serta unit pemeliharaan/pelayanan udara yang terdiri dari filter udara, pengatur tekanan dan pelumas.

 Gambar “Sistem Pengadaan Udara Bertekanan”

Gejala apa yang tampak pada persiapan udara yang kurang baik?

Jenis dan penempatan kompresor turut mempengaruhi kadar partikel-partikel debu, minyak, dan air masuk ke dalam sistem. Persiapan udara yang kurang baik akan mengakibatkan sering menimbulkan gangguan dan menurunkan daya tahan sistem pneumatik. Berikut adalah gejala-gejala yang tampak :

Ø Keausan yang cepat pada seal dan elemen yang bergerak dalam katup dan silinder

Ø Katup beroli

Ø Peredam suara kotor

 Perhatikan gambar berikut, seorang teknisi sedang membuang air dari tangki (gambar kiri) dan dari tabung unit pelayanan udara (gambar kanan).

Gambar “Pembuangan Air Kondensasi”

Yang menjadi pertanyaan adalah darimana datangnya air tersebut? Apa yang terjadi jika air tersebut masuk ke dalam sistem pneumatik?

Pada kegiatan ini kita pelajari pengadaan udara bertekanan mulai dari kompresor sebagai sumber pembangkit udara bertekanan sampai ke unit pelayanan udara.

A.      Kompresor

Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Kompresor dibutuhkan agar mendapatkan tekanan kerja yang diinginkan. Kompresor udara biasanya mengisap udara dari atmosfir . Namun ada pula yang mengisap udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor bekerja sebagai penguat. Sebaliknya ada kompresor yang mengisap gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum.

·       Kriteria pemilihan kompresor

Karakteristik kompresor yang terpenting adalah volume gas yang dikeluarkan dengan satuan m³/min atau liter (l)/min dan tekanan kerja dengan satuan bar. Pemilihan kompresor tergantung tekanan kerja dan jumlah udara yang dibutuhkan.

Kriteria lain yang diperlukan untuk menentukan kompresor adalah :

1.         Desain

2.         Tipe penggerak

3.         Kapasitas penyimpanan

4.         Pendinginan

5.         Kondisi dan lingkungan instalasi

6.         Perawatan

7.         Biaya

Tergantung jenis kompresor, kapasitas/volume yang dihasilkan bervariasi dari beberapa liter permenit sampai kira-kira 50.000 m³/min. Sedangkan tekanan yang dihasilkan berkisar antara beberapa milimeter udara sampai lebih 10 bar.

·       Macam-macam kompresor

Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya. Klasifikasi kompresor tergantung tekanannya adalah :

1.         kompresor (pemampat) dipakai untuk tekanan tinggi,

2.         blower (peniup) dipakai untuk tekanan agak rendah,

3.         fan (kipas) dipakai untuk tekanan sangat rendah.

Atas dasar cara pemampatannya, kompresor dibagi atas jenis :

1.         Jenis turbo (aliran)

Jenis ini menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh kipas (impeler) atau dengan gaya angkat yang ditimbulkan oleh sudu-sudu.

2.         Jenis Perpindahan (displacement)

Jenis ini menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang diisap ke dalam silinder atau stator oleh sudu. Jenis perpindahan terdiri dari jenis putar (piston putar) dan jenis bolak balik (torak)

Gambar “Diagram berbagai Jenis Kompresor”

a.         Kompresor Piston

Piston menarik udara melalui katup isap pada langkah turun, memampatkannya pada langkah naik dan mendorong keluar melalui katup tekanan.

Gambar :  Kompresor piston tunggal

Daerah tekanan : 1.      Satu tahap sampai 600 kPa ( 6 Bar ) 2.      Dua tahap sampai 1500 kPa ( 15 Bar )

b.         Kompresor Sekrup

Udara dihisap melalui lubang hisap dan dipindahkan aksial melalui dua propeller dengan kecepatan tinggi untuk mendapatkan tekanan.

Gambar : Kompresor Sekrup

Daerah tekanan : 1.      Sampai 1000 kPa (10 Bar )

c.        Kompresor aliran radial

Gambar : Kompresor Aliran Radial

Melalui baling-baling putaran cepat, udara dipercepat secara radial. Energi kinetic dari udara diubah menjadi energy tekanan . Daerah tekanan : Dengan langkah banyak sampai 1000 kPa (10 Bar)

d.        Kompresor sudu geser

Kompresor ini mempunyai rotor yang dipasang secara eksentrik di dalam rumah yang berbentuk silinder. Pada rotor terdapat beberapa parit dalam arah aksial dimana sudu-sudu dipasang. Selama berputar ukuran sudu-sudu berubah-ubah, sehingga udara dimampatkan.

Gambar : Kompresor Sudu Geser

Daerah tekanan : ·         Satu tahap sampai 400 kPa ( 4 bar ) ·         Dua tahap sampai 800 kPa ( 8 bar )

e.        Kompresor aksial

Melalui baling-baling putaran cepat, udara dipercepat secara radial. Energi kinetik dari udara diubah menjadi energi tekanan.

Gambar : Kompresor Aksial

Daerah tekanan : Dengan langkah banyak sampai 600 kPa ( 6 bar )

B.       Tangki

Fungsi tangki :

a)    Untuk mendapatkan tekanan konstan pada sistem pneumatik, dengan ti-dak mengindahkan beban yang berfluktuasi.

b)   Penyimpanan/tandon udara sebagai “emergency supplay” bila sewaktu-waktu ada kegagalan kompresor, beban pemakaian yang tiba-tiba besar

c)    Ruangan yang luas dari tangki akan mendinginkan udara. Oleh karena itu, penting pada tangki bagian bawah dipasang kran untuk membuang air kondensasi

Komponen-komponen tangki

Komponen-komponen yang terdapat pada tangki adalah sebagai berikut:

a.Manometer b.Thermometer c.  Katup pembatas tekanan d. Katup pengatur tekanan e.  Pembuangan air f.  Pintu tangki

C.       Pemasangan tangki

Gambar “Pemasangan Tangki”

Tangki udara dapat dipasang secara vertical dan horizontal. Udara keluaran diambilkan dari bagian atas tangki, sedangkan udara masuk lewat bagian bawah tangki

D.      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)

E.       Pengering Udara

1.      Kondisi Udara Bertekanan

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%, meneteslah air.

Gambar “Hubungan antara kandungan air dalam udara dengan temperature pada kelembaban 100%

Contoh pembacaan :

-          Pada temperature 20 ⁰C, udara mengandung air sebesar 17 gram/m³

-          Pada temperature 40 ⁰C, udara mengandung air sebesar 51 gram/m³

2.      Akibat air kondensasi dalam system pneumatic

Air kondensasi ini, jika tidak dikeluarkan dapat mengakibatkan :

-         Korosi dalam pipa, katup, silinder, dan elemen-elemen lainnya. Ini akan menambah biaya pemakaian dan perawatan

-         Mencuci pelumas asli pada elemen yang bergerak

-         Mengganggu fungsi kontak dari katup

-         Mencemarkan dan merusak hal tertentu misalnya pada industri makanan, dan pengecatan

3.      Macam-macam pengering

Ada 3 cara untuk mengurangi kandungan air di dalam udara :

-         Pengering temperatur rendah (dengan sistem pendingin)

-         Pengering adsorbsi

-         Pengering absorbs

Penambahan biaya untuk pengadaan peralatan pengering udara dikompensasi dengan turunnya biaya pemeliharaan dan menambah keandalan sistem.

a.       Pengering temperature rendah

Proses pengeringan

Gambar “Pengering temperature rendah”

Udara bertekanan mengalir melalui penukar panas ke unit pendingin dengan tujuan untuk menurunkan temperatur udara sampai ke titik embun. Air dalam udara akan mengembun dan jatuh ke luar ke dalam bak air. Sebelum dialirkan ke sistem, udara dipanaskan agar kembali ke kondisi semula.

            Keuntungan : Biaya operasi dan perawatan rendah

b.      Pengering adsorbsi

Pengertian

“Air yang disimpan dalam permukaan benda padat”

Proses : 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

c.       Pengering absorbsi

Gambar “Pengering udara absorbsi”	Prinsip kerja : Merupakan proses kimia murni udara bertekanan yang lembab bercampur dengan bahan pengering dan selanjutnya menyebabkan bahan pengering menjadi rusak
Keuntungan : -       Peralatan instalasinya sederhana -       Pemakaian mekanik rendah (tidak ada bagian yang bergerak)	Kerugian : -       Biaya operasi tinggi -       Efisiensinya rendah

F.        Saluran Udara

Untuk menjamin distribusi udara yang handal dan lancar, beberapa hal harus diperhatikan. Ukuran pipa yang benar sama pentingnya seperti halnya bahan yang digunakan, tahanan sirkulasi, susunan pipa dan pemeliharaan.

1)   Ukuran pipa saluran

Penentuan diameter dalam pipa tergantung dari :

-       Kecepatan aliran

-       Panjang pipa

-       Kerugian tekanan yang diijinkan (ideal 0,1 bar )

-       Tekanan kerja

-       Jumlah pencabangan, tahanan pipa

2)   Bahan pipa

Kriteria bahan pipa yang baik adalah sebagai berikut :

-       Kerugian tekanan rendah

-       Bebas kebocoran

-       Tahan karat

-       Mempunyai kemampuan pemuaian

3)   Instalasi pipa udara bertekanan

-       saluran pemipaan dengan kemiringan 1-2% agar air kondensasi dapat dibuang,

-       pada titik terendah  dipasang pembuangan air,

-       dibuat dalam bentuk melingkar (Ring Main)

Gambar “Distribusi udara bertekanan”

 G.      Unit Pelayanan Udara

Pada prinsipnya, udara bertekanan harus kering, bebas dari minyak. Untuk beberapa komponen udara berlubrikasi adalah merusak yang lain, tetapi untuk komponen daya, lubrikasi justru sangat diperlukan. Lubrikasi dari udara bertekanan, seharusnya dibatasi pada bagian tertentu, jika lubrikasi diperlukan. Untuk hal ini, diperlukan minyak khusus. Minyak yang terbawa udara dari kompresor tidak cocok bila digunakan untuk lubrikasi komponen sistem kontrol.

Masalah yang terjadi dengan lubrikasi (pelumasan) yang berlebihan adalah :

-       Gangguan pada komponen yang terlubrikasi secara berlebihan.

-       Polusi pada lingkungan

-       Pengaretan terjadi setelah komponen diam dalam waktu yang lama.

-       Kesulitan di dalam pengaturan lubrikasi yang tepat.

Walaupun hal tersebut di atas adalah masalah, tetapi lubrikasi diperlukan pada hal-hal sebagai berikut :

-       Gerakan bolak-balik yang sangat cepat

-       Silinder diameter besar (125 mm ke atas), lubrikator seharusnya dipasang langsung dekat dengan silinder.

Lubrikasi yang tepat ditentukan oleh kebutuhan udara silinder. Lubrikator disetel pada aliran minimum sebelum memulai pemberian minyak. Bila lubrikator disetel terlalu besar, maka keadaan tersebut tidak efektif. Sedangkan penyetelan lubrikator yang terlalu kecil, dapat menyebabkan minyak cepat kering dalam perjalanan menuju ke silinder. Silinder dengan seal tahan panas tidak harus disuplai dengan udara bertekanan yang berlubrikasi. Karena lubrikasi khusus dalam silinder akan tercuci.

Unit Pelayanan Udara terdiri dari :

-       Penyaring udara bertekanan  (Filter)

-       Pengatur tekanan udara (Pressure Regulator)

-       Pelumas udara bertekanan (Lubricator)

Kombinasi ukuran dan jenis yang benar dari elemen ini ditentukan oleh penerapan dan permintaan dari sistem kontrol. Unit pemelihara udara dipasang pada setiap jaringan kerja sistem kontrol untuk menjamin kualitas udara bagi tiap tugas sistem kontrol.

1.    Filter

Gambar “Filter”

a)     Fungsi -       Untuk menyaring partikel-partikel debu -       Untuk menyaring kotoran-kotoran b)    Ukuran filter -       Ukuran pori filter menunjukkan ukuran partikel minimum yang dapat disaring dari udara mampat, -       Misal filter 5 micron akan menyaring partikel yang mempunyai diameter lebih besar dari 0,005 mm.

c)         Penggantian filter :

-       Penggantian filter dilakukan jika perbedaan tekanan antara output dan input sebesar 0,4 – 0,6 bar.

d)        Perawatan filter

-       mengganti atau mencuci elemen filter

-       membuang air kondensasi

Harap diperhatikan

-       arah aliran

-       jumlah/besar aliran

-       batas maksimum air kondensasi

-       pembersihan elemen filter yang kontinyu

2.    Pengatur tekanan

Gambar : Pengatur tekanan

Fungsi : -       Untuk menjaga tekanan konstan dari udara mampat pada elemen kontrol

 3.    Pelumas

Gambar : Pengatur tekanan

Fungsi : -       Untuk menyalurkan minyak berupa kabut dalam jumlah yang dapat diatur, lalu dialirkan ke komponen pneumatic yang membutuhkannya

H.      Perawatan

Berikut hal-hal yang harus diperhatikan dalam unit pelayanan udara :

1)        Ukuran unit pelayanan udara ditentukan oleh aliran udara (m³/h). Nilai aliran udara yang terlalu tinggi mengakibatkan susutnya tekanan dalam peralatan menjadi besar pula. Oleh sebab itu keterangan pabrik mutlak harus diperhatikan.

2)       Tekanan kerja jangan melampaui harga yang tercantum pada unit pemeliharaan. Suhu lingkungan tidak boleh lebih tinggi dari 50C (nilai maksimal untuk mangkuk plastik)

Pekerjaan pemeliharaan berikut ini harus dilaksanakan secara teratur :

1)        Filter udara

Batas kondensat harus dikontrol secara teratur, sebab batas yang tampak pada kaca pemeriksa tidak boleh terlampaui. Kalau terlampaui mengakibatkan kondensat yang sudah terkumpul terisap lagi kedalam saluran udara. Kondensat yang terlalu banyak dapat dibuang melalui kran pembuangan di bawah mangkuk. Selanjutnya pelindung filterpun harus selalu dikontrol dan kalau perlu dibersihkan.

2)        Pengatur tekanan

Tidak memerlukan pemeliharaan kecuali kalau filter dipasang di depan.

3)        Pelumas Udara

Penunjuk keadaan penuh harus dikontrol pada kaca periksa dan bila perlu ditambahkan minyak. Hanya minyak mineral yang boleh dipakai. Filter plastik dan mangkuk minyak tidak boleh dibersihkan dengan trikloretilin.

Sumber : Modul BSE "Pneumatik & Hidrolik" klik DISINI