laboratorium teknik mesin menengah (fhm)
TRANSCRIPT
LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM
FENOMENA DASAR DAN PRETASI MESIN
Nama : AHMAD SEPRI IMRON
NPM : 20406269
Kelas : 3IC02
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
JURUSAN TEKNIK MESIN
LABORATORIUM TEKNIK MESIN MENENGAH
UNIVERSITAS GUNADARMA
DEPOK
2009
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa saat ini masih
memberikan rahmat dan karunia-NYa kepada kita semua sehingga masih
dapat menjalankan aktivitas kami sebagi mahasiswa. Dan juga hanya
dengan rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan laporan praktikum ini.
Tujuan kami dalam pembuatan laporan praktikum ini adalah untuk
memenuhi syarat nilai Praktikum Fenomena Dasar Mesin. Selain itu juga
sebagai bahan pembelajaran kami dalam bidang ilmu-ilmu yang terdapat
pada Praktikum Fenomena Dasar Mesin dan juga aplikasinya dalam dunia
kerja.
Pada kesempatan ini kami juga ingin mengucapkan banyak terima
kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Prof. Dr. E. S. Margianti, SE., MM. selaku Rektor Universitas
Gunadarma.
2. Dekan Fakultas Teknologi Industri yaitu Soebiantoro, SSi.,
MMEng.
3. Ketua Jurusan Teknik mesin yaitu Prof. Drs. Syahbuddin, MSc, Phd
4. Kepala Laboratorium Teknik mesin Menengah yaitu Dr. Sri
Poernomo Sari, ST., MT.
5. Kepada para Asisten Laboratorium Teknik Mesin Menengah.
6. Kepada orang tua kami yang telah memberikan dukungan secara
moril maupun secara spiritual.
7. Serta pihak-pihak yang telah banyak membantu dalam pembuatan
Laporan Akhir ini.
ii
Dan pada akhirnya kami menyadari bahwa laporan praktikum ini
masih banyak terdapat kekurangan. Untuk itu, kami mengharapkan saran
dan kritik yang dapat membangun, agar kami dapat terus maju dan
berkembang di masa-masa yang akan datang.
Depok, 20 Januari 2009
AHMAD SEPRI IMRON
iii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ………………………………………………………. i
KATA PENGANTAR ……………………………………………………. ii
DAFTAR ISI ……………………………………………………………….. iv
DAFTAR TABEL ………………………………………………………… vii
DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………. viii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Praktikum ……………………………………. 1
1.2 Tujuan praktikum ……………………………………………… 1
1.3 Sistematika Penulisan Laporan Akhir ……………………… 2
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Pneumatik ……………………………………………………………. 4
2.1.1 Penjelasan tentang Pneumatik …………………………….. 4
2.1.2 Komponen Pendukung sistem Pneumatik …………………. 5
2.1.2.1 Kompresor……………………………………………… 5
2.1.2.2 Kompresor Air Filter ………………………………….. 5
2.1.2.3 Katup 3/2 (3/2 Way valve) ………………………….. 6
2.1.2.4 Katup 5/2 (5/2 Way valve)……………………………. 6
2.1.2.5 Katup Pengatur Alran Searah (One Way Flow
Control )………………………………………………... 7
2.1.2.6 Katup Gerbang Logika “AND” ……………………….. 7
2.1.2.7 Katup Gerbang LOgika “OR” ………………………… 7
2.1.2.8 Time Delay Valve ……………………………………. 8
2.1.2.9 Tabung Gerak Tunggal (SAC) ……………………… 8
iv
Halaman
2.1.2.10 Tabung Gerak Ganda (DAC) ……………………… 8
2.1.2.11 Presure Relief ……………………………………… 9
2.1.2.12 Presure Gauge …………………………………… 9
2.1.3. Studi Kasus (Contoh Soal)
2.1.3.1 Rangkaian 1 …………………………………………. 10
2.1.3.2 Rangkaian 2 ………………………………………….. 10
2.1.3.3 Rangkaian 3 ………………………………………….. 10
2.1.3.4 Rangkaian 4 …………………………………………. 11
2.1.3.5 Rangkaian 5 …………………………………………. 12
2.2. Hidrolik ……………………………………………………………….. 13
2.2.1. Penjelasan Tentang Hidrolik ………………………………… 13
2.2.1.1 Kekentalan (Viscositas) ……………………………. 13
2.2.1.2 Tekanan Hidrostatik …………………………………. 14
2.2.1.3 Tekanan terhadap Tekanan ………………………... 14
2.2.1.4 Debit Aliran …………………………………………... 15
2.2.1.5 Jenis Aliran Fluida …………………………………... 15
2.2.1.6 Penurunan Tekanan ………………………………… 16
2.2.2 Komponen Pendukung Hidrolik …………………………… 19
2.2.2.1 Katup (Valve) ……………………………………….. 19
2.2.2.2 Silinder Hidrolik …………………………………….. 21
2.2.2.3 Motor Hidrolik ……………………………………….. 22
2.2.2.4 Pompa ……………………………………………….. 23
2.2.3. Studi Kasus (contoh soal)
2.2.3.1 Rangkaian 1 ………………………………………….. 25
2.2.3.2 Lembar Data Pengamatan …………………………. 26
2.2.3.3 Rangkaian 2 …………………………………………. 29
2.2.3.4 Rangkaian …………………………………………… 30
v
Halaman
2.3. Pompa ……………………………………………………… 36
2.3.1 Penjelasan Tentang Pompa ………………………………… 36
2.3.2 Pompa DAP dan gambar rangkaiannya ………………….... 38
2.3.3 Pompa WOLLEY dan gambar rangkaiannya ……………… 40
2.3.4 Pompa yang dipasang secara seri dan paralel dan
gambar rangkaianya …………………………………………. 41
2.3.5 Pompa yang dipasang seri dan gambar rangkaiannya…… 43
2.3.6 Pompa yang dipasang paralel dan gambar rangkaiannya .. 45
2.3.7 Lembar Data Pengamatan…………………………………… 46
2.3.8 Karakteristik Pompa Sentrifugal (EBARA Pump) …………. 47
2.4. Refrigator (AC)………………………………………………………. 48
2.4.1 Penjelasan Tentang AC ……………………………………… 48
2.4.2 Bagian Pada Refrigator ………………………………………. 53
2.4.3 Lembar Pengambilan Data ………………………………….. 58
2.5. Motor Bakar ………………………………………………………….. 59
2.5.1 Penjelasan Tentang Motor Bakar ……………………………. 59
2.5.2 Beberapa Jenis Motor bakar …………………………………. 59
2.5.3 Skema Motor Bakar …………………………………………… 61
2.5.4 Lembar Data Pengamatan …………………………………… 63
BAB III LAPORAN AKHIR MINGGUAN
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan …………………………………………………………… 161
4.2 Saran …………………………………………………………………... 162
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Kartu Rencana Studi ( KRS )
Kartu Praktikum
vi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Data Pengamatan Hidrolik ………………………………… 26
Tabel 2.2 Hasil Perhitungan Hidrolik …………………………………… 28
Tabel 2.3 Data Percobaan Hidrolik ……………………………………. 31
Tabel 2.4 Hasil Perhitunagan Hidrolik ………………………………… 35
Tabel 2.5 Data Pengamatan Pompa …………………………………… 46
Tabel 2.6 Data Pengamatan Motor Bakar………………………………. 63
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Simbol kompresor ………………………………………….. 5
Gambar 2.2 Simbol komperesor air filter ………………………………. 5
Gambar 2.3 Simbol Katup 3/2 (3/2 Way Valve) ………………………. 6
Gambar 2.4 Simbol Katup 5/2 (5/2 Way valve) ……………………….. 6
Gambar 2.5 Simbol Katup aliran Searah (One Way Flow Control) …. 7
Gambar 2.6 Simbol Katup Gerbang Logika “AND” ……………………. 7
Gambar 2.7 Simbol Katup Gerbang Logika “OR” ……………………… 7
Gambar 2.8 Simbol Time Delay Valve ………………………………… 8
Gambar 2.9 Simbol Tabung Gerak Tunggal (SAC) ………………….. 8
Gambar 2.10 Simbol Tabung Gerak ganda (DAC) …………………… 8
Gambar 2.11 Simbol Presure Relief …………………………………… 9
Gambar 2.12 Simbol Presure Gauge …………………………………… 9
Gambar 2.13 Simbol Katup Tekanan (Presure Valve) ……………… 20
Gambar 2.14 Simbol Katup 4/3 (Direction Control Valve) ………….... 20
Gambar 2.15 Simbol Katup Aliran Searah (Non return Valve) ……… 21
Gambar 2.16 Simbol Katup Pengatur Debit Aliran (Flow Control
Valve) ………………………………………………………. 21
Gambar 2.17 Simbol Singel acting Silinder (SAC) ……………………. 22
Gambar 2.18 Simbol Singel acting Silinder (DAC) …………………… 22
Gambar 2.19 Simbol Motor Hidrolik ……………………………………. 22
Gambar 2.20 Simbol HPP (Horse Power Pack) ……………………… 23
Gambar 2.21 Hidrolik Rangkaian 1 …………………………………….. 25
Gambar 2.22 Hidrolik Rangkaian 2 …………………………………….. 29
Gambar 2.23 Hidrolik Rangkaian 3 …………………………………….. 30
Gambar 2.24 Skema Pompa Dinamik …………………………………. 37
Gambar 2.25 Rangkaian Pompa DAP ………………………………….. 39
viii
Halaman
Gambar 2.26 Rangkaian pompa WOLLEY ……………………………. 40
Gambar 2.27 Rangkaian pompa Secara Seri……………….………….. 44
Gambar 2.28 Rangkaian pompa Secara Paralel ……………………… 45
Gambar 2.29 Rangkaian Refrigator (AC) ………………………………. 53
Gambar 2.30 Kompresor ………………………………………………… 53
Gambar 2.31 Kondensor ………………………………………………… 54
Gambar 2.32 Liquid Recefier …………………………………………… 54
Gambar 2.33 Sight Glass ………………………………………………. 55
Gambar 2.34 Stainer (Drier) ……………………………………………. 55
Gambar 2.35 Expansion Valve …………………………………………. 56
Gambar 2.36 Evaporator ……………………………………………….. 56
Gambar 2.37 Dual ……………………………………………………….. 57
Gambar 2.38 Presure Switch …………………………………………… 57
Gambar 2.39 Temperatur Control ……………………………………… 58
Gambar 2.40 Siklus Motor Bakar 4 langkah …………………………… 60
Gambar 2.41 Skema Motor Bakar 4 langkah ………………………….. 61
ix
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Praktikum
Praktikum fenomena dan prestasi mesin merupakan praktikum
yang harus diikuti dan dipelajari oleh mahasiswa khususnya jurusan teknik
mesin, karena itu mahasiswa dalam memperdalam materi kuliah. Oleh
karena itu mahasiswa diharapkan tidak hanya mengerti dalam teorinya
tetapi juga dalam prakteknya.
Dengan pembuatan laporan akhir Fenomena dan Prestasi Mesin
setelah mahasiswa mengikuti praktikum selama ini mahasiswa dapat
sungguh-sungguh memahami materi yang terdapat dalam praktikum. Hal
ini dapat dibuktikan dengan cara menjelaskan kembali secara terperinci
semua tentang praktikum dan hasil praktikum yang akan dipaparkan
dalam laporan akhir ini sebagai keahlian yang dimiliki oleh mahasiswa.
1.2 Tujuan Praktikum
Tujuan praktikum fenomena dan prestasi mesin ini agar mahasiswa
dapat sungguh-sungguh mengerti dan memahami dengan materi yang
didapat dalam praktikum. Adapun tujuan dari masing-masing materi yang
dibahas dalam laporan akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Tujuan praktikum pneumatik adalah mempelajari sistem yang
menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang
dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja.
2. Tujuan praktikum hidrolik adalah mempelajari ilmu mekanika
fluida yang merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida
dalam keadaan diam atau bergerak.
3. Tujuan praktikum pompa adalah mempelajari alat yang
digunakan untuk memberikan energi kinetik atau energi
1
potensial pada fluida dan memahami karakteristik dalam dari
pompa.
4. Tujuan praktikum refrigator (AC) adalah mempelajari prinsip
suatu pengondisian udara yang merupakan terapan dari teori
perpindahan kalor dan Thermodinamika.
5. Tujuan praktikum motor bakar adalah mempelajari salah satu
jenis penggerak mula yaitu mesin kalor yang menggunakan
energi thermal untuk melakukan kerja mekanik.
1.3 Sistematika Penulisan Laporan Akhir
Sistem penulisan dari Laporan akhir ini dapat dipaparkan sebagai
berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Isinya mencakup semua tentang pelaksanaan praktikum secara
menyeluruh, seperti :
1.1 Latar Belakang Praktikum
1.2 Tujuan Praktikum
1.3 Sistematika Penulisan
BAB II LANDASAN TEORI
Menjelaskan teori yang diambil dari modul fenomena dan prestasi
mesin, yaitu dengan materi modul sebagai berikut :
2.1 Pneumatik
2.2 Hidrolik
2.3 Pompa
2.4 Refrigator (AC)
2.5 Motor Bakar
2
BAB III LAPORAN AKHIR MINGGUAN
Dalam bab ini terdiri dari semua laporan akhir mingguan yang telah
dibuat oleh praktikan selama praktikum dan juga laporan akhir mingguan
tersebut telah diperiksa dan diberi nilai oleh asisten laboratorium teknik
mesin menengah.
BAB IV PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan yang didapat selama praktikum
fenomena dan prestasi mesin dan juga berisi saran-saran dari praktikum
yang diberikan asisten kepada praktikan yang bersifat membangun
Laboratorium Teknik Mesin Menengah.
3
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pneumatik
2.1.1 Penjelasan tentang Pneumatik
Pneumatik berasal dari bahasa yunani yang berarti udara atau
angin. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam
bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja yang
disebut pneumatik. Dalam penerapannya, sistem pneumatik banyak
digunakan sebagai sistem otomatis.
Dalam suatu rangkaian pneumatik, udara diluar dihisap kedalam
kompresor dan mengalami kompresi, sehingga memiliki bentuk energi
yang kemudian diubah menjadi gerak piston.
Berkaitan dengan ilmu pneumatik yang terus berkembang maka
pada kesempatan kali ini kita dapat mencoba untuk mempraktekan
bagaimana sebenarnya udara itu dimanfaatkan, dengan alat bantu apa
saja sehingga semua gagasan mengenai pemanfaatan udara ini biasa
diwujudkan.
Kelebihan sistem Pneumatik antara lain :
Fluida kerja yang mudah didapat.
Dapat disimpan dengan baik.
Penurunan tekanan relatif lebih kecil dibandingkan
hidrolik.
Viscositas fuida yang lebih kecil sehingga gesekan
diabaikan.
Kekurangan sistem pneumatik antara lain :
Gangguan udara yang bising.
Gaya yang ditransfer terbatas.
Dapat terjadi pengembunan.
2.1.2 Komponen Pendukung Sistem Pneumatik
2.1.2.1 Kompresor
Kompresor digunakan untuk menghisap udara atmosfer dan
memampatkannya kedalam tangki penumpang atau receiver, kondisi
udara dalam atmosfer dipengaruhi oleh suhu dan tekanan, sehingga
berlaku :
P.V = M. R1. T
Dimana : P = tekanan (Pa)
V = volume yang dibutuhkan oleh gas (m2)
M = massa molar
R1 = konstanta gas spesifik = (287 j/kg.K)
T = temperatur absolute (K0)
Simbol :
Gambar 2.1 Kompresor
2.1.2.2 Kompresor Air Filter
Kompresor air filter berfungsi sebagai penyaring udara yang
dipakai pada sistem dengan jalan pemisahan partikel-partikel air dan debu
dari udara.
Simbol :
4
5
Gambar 2.2 Kompresor air filter
2.1.2.3 Katup 3/2 (3/2 Way Valve)
Berfungsi sebagai saklar yaitu untuk mengatur arah aliran dari
fluida.
SimboL : Model push booton
Model roller
Model pedal
Gambar 2.3 Katup 3/2
2.1.2.4 Katup 5/2 (5/2 Valve)
Berfungsi sebagai saklar yaitu untuk mengatur arah aliran dari
fluida.
Simbol :
6
Gambar 2.4 Katup 5/2
2.1.2.5 Katup Pengatur Aliran Searah (One Way Flow Control)
Berfungsi untuk mengatur debit aliran fluida, sehingga dapat
mempengaruhi kecepatan silinder.
Simbol :
Gambar 2.5 Katup Pengatur Aliran Searah
2.1.2.6 Katup Gerbang Logika “AND”
Berfungsi sebagai Switch yang bekerja apabila terjadi tekanan
pada kedua lubang.
Simbol :
Gambar 2.6 Katup Gerbang Logika “AND”
2.1.2.7 Katup Gerbang Logika “OR”
Berfungsi sebagai Switch yang bekerja apabila terjadi tekanan
pada salah satu lubang saja.
Simbol :
Gambar 2.7 Katup Gerbang Logika “OR”
7
2.1.2.8 Time Delay Valve
Berfungsi untuk menunda kerja dari silinder.
Simbol :
Gambar 2.8 Time Delay Valve
2.1.2.9 Tabung Single Acting Cylinder
Berfungsi sebagai elemen penggerak akhir.Pada SAC ini silinder
bergerak maju dengan tekanan dan kembali secara otomatis.
Simbol :
Gambar 2.9 Tabung Single Acting Cylinder
2.1.2.10 Tabung Gerak Ganda (Double Acting Cylinder)
8
Berfungsi sebagai elemen pengerak akhir. Pada DAC ini silinder
bergerak maju tanpa bisa kembali lagi secara otomatis, karena silinder ini
merupakan silinder kerja ganda.
Simbol :
Gambar 2.10 Tabung Gerak Ganda (DAC)
2.1.2.11 Presure Relief
Berfungsi sebagai saklar otomatis, pada komponen ini bekerja
apabila tekanan pada tabung didalam komponen telah mencapai tekanan
maksimumnya, maka udara akan mengalir dan mengaktifkan katup 3/2
yang juga terdapat menyatu dalam komponen pressure relief ini.
Simbol :
Gambar 2.11 Presure Relief
2.1.2.12 Presure gauge
Berfungsi sebagai alat pengukur tekanan aliran udara pada
sistem pengontrol pneumatik.
Simbol :
9
Gambar 2.12 Presure gauge
2.1.3 Studi Kasus (Contoh soal)
Rangkaian 1.
Analisa rangkaian, dari katup 3/2 tombol ditekan sehingga terjadi
perpindahan ruang katup dan udara dari kompresor dipompa masuk ke
lubang 1 dan 2. Kemudian udara menekan masuk ke ruang silinder
sehingga membuat batang torak silinder maju kedepan, karena terdapat
per diruang silinder maka batang torak pun kembali lagi ke posisi semula
dan seiring dengan itu pun udara dibuang melalui lubang 2 dan3.
Rangkaian 2
Analisa rangkaian 2, Jika tombol katup 3/2 ditekan udara masuk
dari kompresor kekatup 3/2 melalui lubang 1.Kemudian katup 3/2 pindah
ruang uadar dipompa masuk kelubang 2 kemudian udara menuju katup
5/2 melalui lubang 1.4 kemudian katup 5/2 pindah ruang udara mengalir
kelubang 4 menuju DAC, sehingga piston DAC maju kedepan jika katup
3/2 model pedal ditekan udara dari kompresor masuk kekatup 3/2 melalui
lubang 1 kemudian katup 3/2 pindah ruang, udara mengalir dari lubang 2
menuju katup 5/2 melaui lubang 1.2. Katup 5/2 pun pindah ruang mengalir
kelubang 2 kemudian ke DAC sehingga menggerakan piston DAC mundur
keposisi semula dan udara dibuang dari DAC menuju lubang 4 katup 5/2
dan dibuang lewat lubang 3 dan 5.
10
Rangkaian 3.
Analsa rangkaian, Tekan tombol katup 3/2 model push button,
udara dari kompresor dipompa masuk kekatup 3/2 model push button
melalui lubang 1, Katup 3/2 pun pindah ruang udara dipompa dari lubang
2 katup 3/2 menuju kekatup gerbang logika “AND” melalui lubang kiri
katup gerbag logika.Karena katup gerbang logika hanya diinput dari sisi
kanan maka katup gerbang logika tidak bekerja. Karena Tombol Roller 1
sudah dalam posisi tertekan oleh sac maka katup gerbang logika pun
bekerja karena sudah ada 2 input dari sisi dan kanan dari katup gerbang
logika “AND” udara dipompa kekatup 5/2 melalui lubang 1.4 katup 5/2 pun
pindah ruang udara dipompa ke one way flow control melalui lubang 4 dari
katup 5/2.Dari flow control udara dipompa menuju DAC dan menggerakan
piston DAC maju kedepan mendorong benda kerja maju sehingga
membentur tembok karena benda kerja telah bergeser, maka tombol
roller1 pn terlepas dan roller pun tidak bekerja. Kemudian tekan tombol
katup 3/2 push botton yang ke2 maka udara dipompa dari komperesor
masuk ke katup 3/2 melali lubang 1, katup 3/2 pun pindah ruang udara
dipompa ke SAC melalui lubang 2 dari katup 3/2.Sehingga piston SAC
bergerak maju melakukan pengeboran pada benda kerja. Karena piston
SAC bergeak maju melakukan pengeboran tombol roller 2 pun terlepas
dan roller 2 tidak bekerja. Jika pengeboran telah selesai tekan katup 3/2
model pedal, udara dipompa dari komperesor masuk ke katup melalui
lubang 1, katup 3/2 pun pindah ruang udara dipompa ke roller 2 melalui
lubang 2, udara masuk keroller melalui lubang 1 roller pun pindah ruang,
udara dipompa dari roller menuju katup 5/2 melalui lubang 1.2, Katup 5/2
pun pindah ruang udara dipompa dari lubang2 menuju DAC dan
menggerakan piston DAC mundur keposisi awal. Sisa fluida (udara) dari
DAC dibuang melalui lubang kanaan dari flow control kemudian menuju
katup 5/2 melalui lubang 4 dan dibuang melalui lubang 3 dan 5.
Rangkaian 4
11
Analisa rangkaian 4, Tekan tombol katup 3/2 model push button
model roller secara bersamaan. Pada katup 3/2 model push button udara
dipompa melalui lubang 1, kemudian katup pindah ruang udara ditekan
melalui lubang 2 menuju katup gerbang logika “AND”.
Pada katup 3/2 model roller udara dipompa dari kompresor
melalui lubang 1, katup pun pindah ruang udara ditekan melalui lubang 2
kemudian menuju katup gerbang logika “AND” karena katup gerbang
logika mendapat tekanan yang sama dari kedua lubangnya maka katup
pun bekerja, udara ditekan menuju katup gerbang logika “OR”. Karena
mendapat tekanan dari salahah satu lubangnya katup gerbang logika
“OR” pun bekerja.
Kemudian udara ditekan menuju katup 5/2 melalui lubang 1,4 dari
katup 5/2 katup pindah ruang, udara ditekan menuju DAC dan
menggerakan piston DAC maju kedepan menekan tombol katup 3/2
model roller 2 dan katup pun bekerja dan katup pindah ruang udara
ditekan menuju Time Delay Valve dan udara ditahan untuk jedah waktu
tertentu kemudian udara ditekan kembali menuju katup 5/2 melalui lubang
1.2, katup pun pindah ruang udara ditekan menuju DAC melalui lubang 2
dari katup 5/2 sehingga menggerakan piston DAC mundur dan kembali
seperti semula.
Rankaian 5
Analisa rangkaian 5, tekan tombol katup 3/2 model push button
katup pun pindah ruang udara dari kompresor ditekan menuju katup 5/2
melalui lubang 1.4, katup pun pindah ruang udara ditekan menuju DAC A,
sehingga piston DAC A maju kedepan dan menekan tombol roller 2 dan
roller pun bekerja, udara ditekan menuju katup 5/2 dari katup 5/2. Katup
pun pindah ruang udara mengair dari lubang 4 menuju DAC B dan
menggerakan piston DAC B maju kedepan dan menekan tombol roller 3,
roller pun bekerja ditekan menuju katup 5/2 katupun pindah ruang udara
12
dari lubang 2 ditekan menuju DAC A dan menggerakan piston DAC A
mundur kebelakang dan menekan tombol roller pun bekerja udara di tekan
dari lubang 2 roller menuju katup 5/2 melalui lubang 1.2 dari katup 5/2,
katup pun pindah ruang udara dari lubang 2 ditekan menuju DAC B dan
menggerakan piston DAC B mundur kebelakang.
2.2 Hidrolik
2.2.1 Penjelasan Tentang Hidrolik
Persiapan dasar dari sistem hidrolik adalah mekanika fluida.
Mekanika fluida dan hidrolik merupakan ilmu yang berkaitan dengan fluida
dalam keadaan diam atau bergerak. Fluida adalah zat yang memiliki
kemampuan untuk mengalir dan menyesuaikan diri dengan tempatnya.
Fluida terbagi dua yaitu fluida compressible dan fluida non-compressible.
Dalam sistem Pneumatik fluida compressible dimanfaatkan untuk
menggerakan silinder. Sedangkan pada sistem hidrolik digunakan fluida
non-compresible.
Kelebihan sistem Hidrolik antara lain :
Ketelitian dalam penyetelan posisi.
Dapat menahan beban yang besar.
Dapat mentransfer energi yang besar.
Kekurangan sistem hidrolik antara lain :
Reaksi yang dikerjakan lambat
Sensitif terhadap kebocoran.
Sisa cairan hidrolik yang menimbulkan limbah.
2.2.1.1 Kekentalan (viscositas)
Kekentalan suatu fluida adalah sifat yang menentukan besarnya
daya tahan terhadap gaya geser atau dapat didefinisikan sebagai
13
ketahanan terhadap aliran. Ketahanan ini dipengaruhi oleh gaya tarik
antara molekul-molekul dalam fluida tersebut. Pada standar internasional,
keofisien kinematik dilambangkan dengan (ύ). Sedangkan keofisien
kekentalan dilambangkan dengan (µ),kedua keofisien ini memiliki
hubungan sebagai berikut :
υ = µ/ρ
dimana : υ = keofisien kekentalan mekanik(m2/detik)
µ= Keofisien kekentalan mutlak (Pa.detik)
ρ = Densitas cairan (kg/m3)
2.2.1.2 Tekanan Hidrostatik
Yang dimaksud tekanan hidrostatik hidrolik adalah tekanan yang
dilakukan oleh cairan dalam keadaan tak bergerak. Cairan yang
ditempatkan pada suatu bejana memiliki energi tekanan yang diakibatkan
oleh masa jenis cairan, grafitasi, dan jarak terhadap titik acuan.
Persamaanya adalah :
Ps = ρ .G.h
Dimana : Ps = tekanan hidrostatik (pa)
ρ = densitas cairan (kg/m3)
G = Kostanta grafitasi (m/s2)
h = tinggi cairan (m)
2.2.1.2 Tekanan Terhadap Tekanan
14
Besarnya nilai tekanan berbanding terbalik dengan luas
penampang tempat gaya itu bekerja. Besarnya tekanan dapat dirumuskan
Dimana : P = tekanan (Pa)
F = Gaya (N)
A = luas penampang (m2)
2.2.1.3 Debit Aliran
Debit aliran adalah volume air yang melewati pipa dalam suatu
waktu tertentu. Debit aliran dirumuskan :
Q = A.v
Dimana : Q = debit aliran (m3/menit)
A = luas penampang (m2)
v = kecepatan (m/s)
2.2.1.4 Jenis Aliran Fluida
Tipe aliran dalam fluida dibedakan atas pergerakan partikel dalam
fluida tersebut, yaitu aliran laminar dan turbulen. Pada aliran laminar
partikel-partikel dalam fluida bergerak disepanjang lintasan lintasan
lurus,sejajar dalam lapisan-lapisan. Sedangkan aliran turbulen partikel-
partikel fluida bergerak secara acak kesegala arah.
Untuk mengetahui besar dan jenis aliran dari fluida perlu diketahui
bilangan Reynolds, yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan
perbandingan gaya-gaya inersia terhadap kekentalan suatu fluida. Untuk
menghitung dan menentukan jenis aliran dapat didasarkan pada :
Kecepatan aliran (m/s)
Diameter pipa (m)
Viscositas kinematik (m2/s)
P = F/A15
Ketiga hal tersebut dapat dirumuskan :
Aliran laminer Re < 2300,aliran turbulen Re > 2300
Dimana : Re = bilangan Reynolds
V = kecepatan aliran (m/s)
d = diameter pipa (m)
υ = viscositas knematis (m2/s)
2.2.1.5 Penurunan Tekanan
Pada suatu aliran dalam pipa, tekanan fluida yang dihasilkan tidak
terlalu konstan. Faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan
ini adalah :
Viscositas cairan
Panjang pipa
Tipe dan kecepatan aliran
Besarnya penurunan tekanan memenuhi persamaan ;
∆P = 2.λ.l.v2/d.ρ
Dimana ; ∆P = penurunan tekanan (Pa)
λ = konstata tahanan (75/Re)
I = Panjang pipa (m)
V = kecepatan aliran (m/s)
d = diameter pipa (m)
ρ = masa jenis (
Rumus perhitungan silinder dengan beban ;
Re = v.d/υ16
Gaya akibat beban (Fm)
Fm = m.G
Dimana : Fm = gaya akibat beban (N)
m = masa beban (kg)
G = Percepatan grafitasi (m/s2)
Kerja piston akibat gaya (WF)
WF = Fm.L
Dimana : WF = kerja piston terhadap gaya (J)
Fm = gaya akibat beban (N)
L = panjang langkah (m)
Daya kerja piston (Pp)
Pp = WF/t
Dimana : Pp = daya kerja piston (J/s)
WF = kerja piston akibat gaya (J)
t = waktu (s)
Rumus perhitungan silinder dengan beban ;
Gaya tekan silinder dengan beban (Fp)
Fp = p.A1
Dimana : Fp = gaya tekan (N)
17
p = tekanan (Pa)
A1 = 0,785(D2-Db2)
Tekanan akibat gaya beban (pF)
pF = Fp.A2
Dimana : pF = tekanan akibat gaya beban (Pa)
Fp = gaya tekan (N)
A2 = 0,785.D2
Volume silinder (v)
V = A1.L
Dimana : v = volume silinder (m2)
A1 = 0,787(D2-Db2)
L = panjang langkah (m)
Kapasitas aliran (Qs)
Qs = v/t
Dimana : Qs = kapasitas aliran (m3/s)
V = volume silinder (m3)
t = waktu (s)
Kapasitas Aliran (v)
18
V = Qs/ A1
Dimana : v = kecepatan aliran (m/s)
Qs = kapasitas aliran (m3/s)
A1 = 0,787(D2-Db2)
Kerja Torak (W)
W = Fp.L
Dimana : W = kerja torak (J)
pF = tekanan akibat gaya beban (Pa)
L = panjang langkah (m)
Daya Torak (P)
P = W/t
Dimana : P = daya torak (J/s)
W = kerja torak (J)
t = waktu (s)
2.2.2 Komponen pendukung Sistem Hidrolik
2.2.2.1 katup (valve)
Katup dalam sistem hidrolik dibedakan atas fungsi, desain, dan
cara kerja katup, untuk pembagian katup berdasarkan atas fungsi terdiri
atas :
Katup tekanan (pressure valve)
Katup Aliran Searah (direction control valve)
Katup Aliran Searah (non return valve)
19
Katup pengatur debit aliran (flow control valve)
A. Katup Tekanan ( Presure valve )
Komponen ini berfungsi sebagai saklar otomatis pada sistem
hidrolik, katup ini membuka apabila tekanan dalam tabungnya telah
mencapai tekanan maksimum sesuai dengan yang telah diatur fluida
masuk melalui P dan keluar di T
Simbol :
Gambar 2.13 Katup Tekanan (Presure valve)
B. Katup 4/3 ( Direction control valve )
Komponen ini berfungsi untuk mengarahkan laju fluida yang
fungsinya sama seperti pada katup 3/2 pada rangkaian pneumatik,
dimana fluida masuk melalui P dan keluar pada titik A dan B, sedangkan T
sebagai tempat keluar sisa fluida yang digunakan untuk kemudian
ditampung kembali di reciefer tank.
Simbol :
Gambar 2.14 Katup 4/3 (Direction control valve)
C. Katup Aliran Searah (non Return valve)
20
Pada komponen ini aliran fluida hanya bisa mengalir pada satu
arah saja,jadi fluida yang telah mengalir tidak dapat kembali lagi atau
disebut juga penyearah aliran fluida.
Simbol :
Gambar 2.15 Katup Aliran Searah
D. Katup Pengatur Debit Aliran ( Flow control valve )
Komponen ini berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran fluida
dalam rangkaian.
Simbol :
Gambar 2.16 Katup Pengatur Debit Aliran
2.2.2.2 Silinder Hidrolik
Silinder Hidrolik Berfungsi untuk mengubah energi yang dimiliki
oleh cairan menjadi energi gerak atau mekanik.Jenis silinder hidrolik
terbagi dua yaitu:
Single Acting cylinder
21
SAC berfungsi sebagai komponen penggerak akhir, SAC bekerja
dengan cara apabila ada fluida yang menekan maka SAC akan bergerak
maju, namun jika tidak ada tekanan yang masuk maka SAC akan kembali
seperti semula (mundur) secara otomatis.
Simbol :
Gambar 2.17 Single Acting cylinder
Double Acting Cylinder (DAC)
DAC sama fungsinya Seperti SAC yaitu sebagai penggerak
akhir,hanya saja dalam DAC silinder tidak akan kembali lagi seperti pada
SAC,kecuali line in satunya lagi diberi tekanan fluida,karena DAC
merupakan silinder kerja ganda,jadi bisa maju dan mundur.Dan kembali
secara otomatis seperti pada SAC.
Simbol :
Gambar 2.18 Double Acting Cylinder (DAC)
2.2.2.3 Motor Hidrolik
22
Pada motor hidrolik berfungsi untuk mengubah energi tekanan cairan
hidrolik menjadi energi mekanik atau putaran,ukuran dari motor hidrolik ini
dinyatakan dengan kapasitas perpindahan geometric.
Simbol :
Gambar 2.19 Motor Hidrolik
Ukuran besar kapasitas dirumuskan dengan :
Dengan : P = tekanan (Pa)
M = torsi (Nm)
V = perpindahan geometric (cm2)
Q = debit aliran (L/min)
n = kecepatan putaran (rpm)
2.2.2.4 Pompa
Pompa digunakan untuk memindahkan sejumlah volume cairan yang
digunakan agar suatu cairan tersebut memiliki bentuk energi.Berdasarkan
prinsip kerjanya pompa dibagi dalam:
Positive displacement pump
Dinamic pump
Gambar HPP (Horse Power Pack)
23
Gambar 2.20 HPP (Horse Power Pack)
Pada sistem hidrolik yang digunakan adalah jenis pompa gigi
karena dapat memindahkan sejumlah volume zat cair yang memiliki
viscositas yang besar. Dalam penggunaan pompa pada suatu sistem
harus mempertimbangkan karakteristik dari pompa itu sendiri, salah satu
karakteristik yang penting adalah besar volume cairan yang dipindahkan
pompa dan dirumuskan :
V = Q/n
Dimana : V = volume yang dipindahkan (cm3/rpm)
Q = debit aliran (L/min)
n = putaran pompa (rpm)
24
2.2.3 Studi kasus (contoh soal)
Rangkaian 1
25
Gambar 2.21 Rangkaian 1
2.2.3.2 Lembar Data Pengamatan
Tabel data Pengamatan hidrolik
26
Untuk tekanan 25 bar
No Bukaan Katup Waktu (s)
Untuk tekanan 35 bar
No Bukaan Katup Waktu (s)
Untuk tekanan 45 bar
No Bukaan Katup Waktu (s)
Tabel 2.1 Lembar Data Pengamatan Hidrolik
Rumus Dasar.
1. Debit Aliran (Qr)
27
V = volume (m3 )
L = panjang langkah (m)
r = jari-jari ( m )
2. Keceparan Aliran (V)
V = Qr / A A = π. r2
Dimana : V = volume ( m3 )
Qr = kapasitas aliran (m3/s)
A = luas penampang ( m2 )
r = jari-jari ( m )
3. Konstanta Reynold (Re)
Re = V .D / Viscositas
Dimana : Re = reynold number
V = kecepatan (m/s)
D = diameter (m)
4. Kerja Pompa (W)
W = P pompa .Qr
V = π . r2 .LQr = V / t
28
Dimana : W = kerja pompa ( J)
Qr = kapasitas aliran (m3/s)
5. Efisiensi (η)
Tabel hasil pengamatan hidrolik
katup T(s) Qr (m3/s) V ( m/s) Re W (watt) η
I
II
III
Tabel 2.2 Hasil Pengamatan hidrolik
Rangkaian 2
29
Gambar 2.22 Rangkaian 2Rangkaian 3
30
Gambar 2.23 Rangkaian 3
Pada rangkaian hidrolik 3 kita akan menghitung waktu yang
dibutuhkan silinder untuk maju pada diberi beban dan tidak diberi beban
dengan tekanan yang berbeda.
Tabel data Percobaan hidrolik
31
No P (bar) Waktu dengan beban
1
2
No P (bar) Waktu dengan beban
1
2
Tabel 2.3 Data Percobaan hidrolik
Perhitungan:
Spesifikasi komponen:
1. Motor hidrolik
Daya (P) = 650 watt
Putaran (n) = 1320 rpm
Momen punter = 0,002 N.mm
2. Pompa hidrolik
Debit aliran = 2,2 L/m
Tekanan pompa (P) = 5 – 60 bar
3. Silinder hidrolik
Diameter silinder (D) = 16 mm
Diameter rod (db) = 10 mm
Panjang Langkah (L) = 200 mm
Perhitungan silinder dengan beban:
32
a. Gaya akibat beban ( Fm )
Fm = m .g
Dimana : Fm = gaya akibat beban ( Newton )
m = massa beban ( kg )
g = percepatan gravitasi ( m/s2 )
b. Beban piston akibat gaya ( Wf )
Wf = Fm . L
Dimana : Wf = kerja piston akibat gaya ( J )
Fm = gaya akibat beban ( Newton )
L = panjang langkah ( m )
c.Daya kerja piston ( Pp )
Pp = Wf / t
Dimana : Pp = daya kerja piston ( J/s )
Wf = kerja piston akibat gaya ( J )
t = waktu ( s )
Perhitungan silinder tanpa beban :
33
a. Gaya beban (Fp)
Fp = p . A1
Dimana : Fp = gaya tekan ( Newton )
P = tekanan ( Pa )
A1 = 0,787(D2-Db2)
b. Tekanan akibat gaya tekan (pF)
pF = Fp / A2
Dimana : pF = tekanan akibat gaya tekan ( pa )
Fp = gaya tekan ( Newton )
A2 = 0,785.D2
c. Volume silinder (V)
V = A1 . L
Dimana : V = volume silinder ( m3 )
A1= 0,787(D2-Db2)
L = panjang langkah ( m )
d. Kapasitas aliran (Qs)
Qs = V / t
Dimana : Qs = kapasitas aliran ( m3/s )
34
V = volume silinder ( m3 )
t = waktu ( t )
e. Kecepatan aliran (V)
V = Qs / A1
Dimana : V = kecepatan aliran ( m/s )
Qs = kapasitas aliran ( m3/s )
A1 = 0,787(D2 - Db2)
f. Kerja torak (W)
W = Fp . L
Dimana : W = kerja torak ( J )
Fp = gaya tekan ( Newton )
L = panjang langkah ( m )
g. Daya torak (P)
P = W / t
Dimana : P = daya torak ( J/s ) W = kerja torak ( J )
t = waktu ( s )
Tabel hasil perhitungan hidrolik
35
Dengan beban :
No P (bar) T Fm Wf Pp
1
2
Tanpa beban:
No P(bar) T Fp pF V Qs V W P
1
2
Tabel 2.4 Hasil Perhitungan Hidrolik
2.3 Pompa
2.3.1 Penjelasan Pompa
Pompa merupakan alat yang digunakan untuk memberikan energi
kinetik atau energi potensial pada fluida. Setiap pompa selalu memiliki
karakteristik sendiri tergantung pada desain dari pompa tersebut.
Berdasarkan prinsip kerja pompa terbagi atas dua jenis yaitu :
2.3.1.1 Positive Displacement Pump
Pada pompa positive displacement, aliran fluida didasarkan atas
mekanisme penghisapan dan kempa atau desak. Contoh pompa ini adalah pompa
ulir, pompa roda gigi, pompa torak, dan lain-lain. Pompa jenis ini dapat digunakan
untuk mengalirkan fluida dengan viscositas yang relatif besar. Salah satu jenis
pompa ini banyak digunakan dalah pompa roda gigi. Karakteristik dari pompa
roda gigi sangat dipengaruhi oleh putaran motor yang digunakan.
Q = n.V 36
Dimana: Q = debit aliran (L/min)
n = putaran pompa (rpm)
V = volume yang dipindahkan (cm3/rpm)
2.3.1.2 Dynamic pump
Pada pompa dinamik energi yang ditambahkan pada fluida
dengan cara melewatkan fluida pada sudut yang berputar cepat. Contoh
pompa ini adalah pompa radial atau sentrifugal dan pompa aksial.
Pada pompa sentrifugal energi yang ditambahkan pada fluida
tergantung pada sudut dari impeller (relative). Kecepatan yang keluar
tersebut merupakan kecepatan absolute dengan komponen kecepatan
putar (tangensial) dan kecepatan yang mengikuti impeller (relatif).
Kecepatan fluida ini kemudian berkurang dan menjadi tinggi kenaikan (H)
disusut pengarah atau pada rumah spiral pompa.
Gambar skema pompa dinamik
Gambar 2.24 Gambar skema pompa dinamik
Daya pada fluida yang melalui impeller dapat dirumuskan dengan
euler turbo machine equations :
37
1. PW = W.T = ρ.g.Q.u2.vt2-u1.vt1
2. H =PW / ρ .g.Q = P / g (u2.vt2-u1.vt1)
Dimana Pw adalah daya fluida ( ρ.g.Q.H) yaitu water horse power
atau WHP. Sedangkan daya yang diberikan pada persamaan 10 BHP = T.
Pada kenyataan WHP akan selalu lebih kecil dibandingkan dengan BHP.
Sehingga efisiensi pompa merupakan perbandingan WHP dan BHP.
Persamaan tersebut menunjukan torsi, daya, dan head
merupakan fungsi dari kecepatan linier, tepian rotor u1 dan u2, dan
kecepatan tangensial absolute dari fluida vt1 dan vt2.
v2 – u2 +w2 -2.u.w.cosβ = u –vt
Sehingga : u.vt = ½(v2 + u2 - w2)
Disubtitusikan pada persamaan (2)
1. H = ½.g [(v22 - v1
2) + (u2-u1) - w22 – w1
2)]
P / ρ .g + z. w2 / 2.g = cost
Untuk pompa sentrifugal power yang diberikan dapat dihubungkan
terhadap kecepatan radial vn = vt tanα, maka untuk tinggi tekanan teoritis
debit dapat diperoleh dari :
Pw = T = p.Q (u2.vn2.cotant α2 – vn1. cotant α1)
vn2 = Q / 2.π.r2.B2
vn1 = Q / 2.π.r1.B1
B adalah kedalaman sudut atau blade pada inlet dan outlet.
2.3.2 Pompa DAP dan Gambar Rangkaian
Pompa DAP memiliki head dan Q yang lebih kecil dari pada
pompa WOLLEY dan daya yang lebih besar, adapun spesifikasi dari
pompa tersebut adalah sebagai berikut :
Spesifikasi pompa DAP ( pompa 1 )
Head = 33 m Q= 42 L/min N= 2850 rpm P= 125 W
Q = 42 L/min
N = 2850 rpm
P = 125 W
38
Gambar rangkaian pompa DAP
Gambar 2.25 Rangkaian Pompa DAP
Keterangan :
= Kran terbuka
= kran tertutup
K = Kran G = Presure gauge
P = Pompa
2.3.4 Pompa WOLLEY Dan Gambar Rangkaian
39
Pada pompa WOLLEY head, dan Q lebih besar dari pompa DAP
dan dayanya lebih kecil dari pompa DAP, sehingga listrik yang digunakan
lebih irit. Adapun spesifikasi dari pompa WOLLEY adalah sebagai berikut :
Spesifikasi pompa WOLLEY ( pompa 2 )
Head = 47 m
Q = 45 L/m
N = 2900 rpm
P = 100 W
Gambar rangkaian pompa WOLLEY
Gambar 2.24 Rangkaian Pompa WOLLEY
Keterangan :
40
= Kran terbuka
= kran tertutup
K = Kran
P = Pompa
G = Presure gauge
2.3.4 Pompa Sentrifugal Yang dipasang Seri dan Paralel Dengan
Karakteristik berbeda :
Dalam modul ini kita akan melakukan percobaan pemasangan dua
buah pompa sentrifugal dengan karakteristik yang berbeda akan dipasang
secara seri dan paralel. Dalam percobaan ini akan sangat membantu bila
dalam satu system membutuhkan nilai head dan kapasitas yang tidak
dapat dicapai oleh suatu pompa saja, adapun karakteristik pompa tersebut
adalah sebagi berikut :
Pompa 1 ( DAP pump )
Head = 33 m
Q = 42 L/min
N = 2850 rpm
P = 125 W
Pompa 2 ( WOLLEY pump )
Head = 47 m
Q = 45 L/m
N = 2900 rpm
P = 100 W
Telah kita ketahui bersama:
41
Head Total pompa ( H )
H = P / γ + v2.d / 2.g +h
Dimana : P = tekanan static ( pascal )
v2.d / 2.g = head kecepatan keluar ( m )
h = head static total ( m )
g = percepatan grafitasi ( 10 m/s2 )
(+) dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari sisi isap.
(-) dipakai jika muka air disisi keluar lebih rendah dari sisi isap.
V2 diperoleh dari harga head kerugian gesek (hf = λ.L.v2 / D.2.g)
Karena kerugian gesek pada percobaan ini kecil, maka persamaan head
total menjadi :
H = P /γ + h
WHP ( Water horse Power )
WHP = ρ . g . Q . H
Dimana: WHP = water horse power (watt)
ρ = masa jenis (kg/m3)
g = percepatan grafitasi (10m/s2)
Q = debit aliran (m3/s)
H = head total (m)
BHP ( Blade horse power )
42
BHP = V . I . 0,85
Dimana : BHP = blade horse power (watt)
V = tegangan (volt)
I = arus listrik (ampere)
Efisiensi pompa ( ηp )
ηp = WHP /BHP
2.3.5 Pompa Yang Dipasang Secara Seri dan Gambar Rangkaiannya
Pada hubungan seri, setelah zat cair melalui sebuah pompa, zat
cair itu dibawa kembali ke pompa berikutnya. Dari P2 diteruskan ke P1
dengan menutup kran 4 dan kran 2. Dalam pemasangan secara seri head
yang dihasilkan akan lebih besar, head pompa1 ditambah head pompa2
namun dengan debit aliran fluida yang kecil ( pompa 2 ).
Gambar rangkaian pompa secara seri
43
Gambar 2.24 Rangkaian pompa secara seri
Keterangan :
= Kran terbuka
= kran tertutup
K = Kran
P = Pompa
G = Presure gauge
2.3.6 Pompa Yang Dipasang Secara Paralel dan Gambar
Rangkaiannya
Pada hubungan paralel pada pompa, beberapa buah pompa
dihubungkan pada saluran kempa yang sama. Untuk menjaga agar
jangan sampai sebuah pompa mengempa kembali zat cair ke dalam
saluran hisap pompa yang lain, umpamanya bila pompa yang terakhir ini
tidak bekerja, maka dipasang sebuah katup atau kran. Dengan menutup
kran 3 maka rangkaian ini akan terhubung secara paralel, pemasangan
pompa sangat besar namun head tidak bertambah.
Gambar rangkaian pompa secara paralel.
Gambar 2.25 Rangkaian Pompa secara parelel
44
Keterangan :
= Kran terbuka
= kran tertutup
K = Kran
P = Pompa
G = Presure gauge
2.3.7 Lembar Data Pengamatan
Karakteristik pompa pada putaran konstan.
Tabel data pengamatan pompa
Pompa 1 (DAP)
Bukaan katup Head Statis Tekanan Waktu
Pompa 2 (WOLLEY)
Bukaan katup Head Statis Tekanan Waktu
Pompa 1+2 Pemasangan seri
Bukaan katup Head Statis Tekanan Waktu
45
Pompa 1+2 Pemasangan paralel
Bukaan katup Head Statis Tekanan Waktu
Tabel 2.5 Data Pengamatan Pompa
2.3.8 Karakteristik pompa sentrifugal
Head yang dihasilkan pada persamaan (3) merupakan head teoritis
dimana susut pada impeller dianggap jumlahnya tak terhingga dan tebal
sudut adalah nol.
Pada keadaan sesungguhnya terjadi berbagai kerugian antara lain
adanya kerugian hidrolik akibat gesekan, arus eddy dari aliran fluida pada
casing dan volume, dan juga shock pada saat fluida meninggalkan
pompa.
Spesifikasi alat uji :
a. Pompa
Pompa sentrifugal = EBARA pump
Spec = FS 4J 52,2
Pipa input = 2,5”
Pipa discharge = 2”
Head pada 300L/min = 14 m
b. Motor listrik
Pembuat = Tabung 3 phase 220-380 V
Daya = 2,2 KW
Putaran = 600 -1200 rpm
46
2.4 Refrigator (AC)
2.4.1 Penjelasan Tentang AC
Prinsip pengondisian udara merupakan terapan dari teori
perpindahan kalor dan termodinamika. Berbagai konsep, model, dan
hukum thermodinamika dan perpindahan panas dikembangkan dari
konsep yang dikembangkan dari dunia fisika, model khusus dan juga
hukum yang digunakan untuk memecahkan masalah dan hukum
rancangan. Masa dan energi merupakan dua konsep dasar yang menjadi
titik tolak perkembangan dari sains rekayasa (engineering science).
Hukum pertama dan kedua thermodinamika, persamaan laju perpindahan
panas merupakan contoh yang tepat untuk hal ini.
Sifat thermodinamika, bagian yang terpenting dalam menganalisa
hukum thermal adalah penemuan dari sifat thermodinamika yang
bersangkutan. Suatu sifat adalah karakteristik atau ciri bahan yang dapat
dijajaki dalam hal perubahan fisik-fisiknya, tetapi keduanya bukan
merupakan sifat itu sendiri melainkan merupakan hal yang dilakukan
terhadap suatu hukum dan jumlah energi yang dipindahkan tergantung
pada terjadinya perubahan.
Oleh karena Thermodinamika perkisaran pada energi maka seluruh
sifat-sifat thermodinamika perkisaran pada energi maka seluruh sifat-sifat
thermodinamika yang di utamakan adalah tekanan, suhu, rapat masa
dalam volume spesifik, kalor, entalpi, entropi, dan sifat cair dari suatu
keadaan.
Suhu (t) dari suatu bahan menyatakan keadaan thermalnya dan
kemampuanya untuk bertukar energi dengan bahan lain yang
bersentuhan dengannya. Jika suatu bahan yang suhunya lebih tinggi
memberikan kepada bahan yang bersuhu rendah. Titik acuan bagi skala
Celsius (C) adalah titik beku air (00C) dan titik didih air (1000C).
Suhu absolute (T) adalah derajat diatas suhu nol absolute yang
dinyatakan dengan skala Kelvin (K), yaitu = t0 C + 273. Oleh karena
47
interval suhu pada kedua skala tersebut identik maka beda suhu pada
Celsius dinyatakan dengan Kelvin.
Tekanan ( P ) adalah gaya normal ( tegak lurus ) yang diberikan
oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut.
Tekanan Absolut adalah ukuran diatas nol ( tekanan yang sebenarnya
diatas nol ). Tekanan pengukuran ( gauge pressure ) diukur diatas
tekanan atmosfer suatu tempat ( nol tekanan pengukuran = tekanan
atmosfir di tempat tersebut ). Satuan yang dipakai untuk tekanan adalah
Newton/m2 juga disebut Pascal ( Pa ).
Tekanan atmosfir standar adalah 101,325 Pa = 101,3 MPa,
tekanan dapat diukur dengan alat seperti ukuran tekanan ( pressure
gauge ) atau manometer ( yang diperlihatkan secara skematik ).
Rapat massa dalam volume spesifik volume spesifik massa dari suatu
fluida adalah massa yang mengisi satu satuan volume, sebaiknya volume
spesifik adalah volume yang diisi oleh satu satuan massa, rapat massa
dan volume spesifik saling berkaitan satu sama lainya.
Kalor spesifik dari suatu bahan adalah jumlah energi yang
diperlukan untuk menaikan satu satuan massa bahan tersebut sebesar
10K. Oleh karena besaran ini dipengaruhi oleh cara proses berlangsung,
maka cara kalor ditambahkan atau dilepaskan harus disebutkan. Nilai
pendekatan untuk nilai sepesifik dari beberapa bahan yang penting adalah
sebagai berikut :
Cp = 1,0 kj/kg.K (udara kering)
Cp = 4,19 kj/kg.K (air)
Cp = 11,88 kj/kg.K (uap air)
Entalpi (h) adalah jumlah kalor yang dilepaskan atau diberikan per
satuan massa melalui proses tekanan konstan. Sifat entalpi dapat juga
dinyatakan laju perpindahan kalor untuk proses yang padanya terjadi
penguapan atau pengembunan, misalnya proses dalam ketel air atau koil
pendinginan udara dimana uap air mengembun.
48
Entropi, walaupun memiliki arti teknis dan filosopi, tapi hanya
digunakan dalam hal khusus dan terbatas. Entropi terdapat pada banyak
grafik dan tabel-tabel sifat bahan. Berikut adalah sifat entropi :
1.Jika suatu gas uap ditekan atau diekspensikan tanpa gesekan dan
tanpa penambahan atau pelepasan kalor selama proses berlangsung
maka entropi bahan itu akan tetap.
2.Perubahan entalpi menyatakan jumlah kerja per satuan massa yang
diperlukan oleh poros penekan atau yang dilepaskan oleh proses
ekspansi tersebut.
Sifat-sifat cairan pada umumnya ialah hukum pemanasan atau
cairan atau uap yang berubah-ubah keadaannya saat menjalani
pendauran. Contohnya dari subtensi ini adalah uap air dan refrigran. Oleh
karena tekanan, suhu dan entalpi adalah sifat penentu selama perubahan.
Hukum gas ideal ialah model idialisasi dari prilaku gas yang
berhubungan dengan tekanan, suhu, dan volume spesifik suatu gas ideal
yang memenuhi :
P.V = R.T
Dengan : P = tekanan (Pa)
V = volume spesifik (m/kg)
R = terapan gas =287 j/kg.K
T = suhu absolute (K)
Persamaan gas ideal ini berlaku udara kering dan uap air dengan
derajat panas lanjut yang tinggi sekali dan tidak berlaku bagi uap air serta
refrigran yang suhunya dekat dengan kondisi jenuh.
Konversi massa, massa adalah suatu konsep yang mendasar,
karena itu tidak mudah untuk didefinisikan. Definisi massa sering
dirumuskan dengan menunjukan pada hukum Newton, yaitu :
49
F = m.a = m.dv/dt
Dengan : F = gaya (N)
m = massa (kg)
a = percepatan (m/s2)
v = kecepatan (m/s)
t = waktu (s)
Pemanasan dan pendinginan, kebanyakan proses pemanasan dan
pendinginan. Pada ketel perubahan beberapa bagian energi diabaikan.
seringkali perubahan energi kinetik dan energi potensial dari titik satu ke
titik yang lain dapat diabaikan jika terlalu kecil dibandingkan dengan
besarnya perubahan entalpi pada saat kerja dilakukan pompa,
komperesor, atau mesin maka W = 0, karena itu persamaan energi
disederhanakan menjadi :
Q = m.h1 = h2 atau Q = m (h1 = h2)
Artinya laju perpindahan kalor sama dengan laju aliran massa
dengan laju aliran massa dikalikan dengan perubahan entalpi.
Proses adiabatik berarti tidak ada kalor yang dipindahkan, jadi Q=
0, Proses adiabatik dapat terjadi jika pembatasan hukum diberi sekat
penahan aliran kalor. Tetapi walaupun hukum tidak disekat, asalkan laju
energi total yang ada didalam hukum jauh lebih besar dibandingkan
dengan energi yang dimasukan atau dikeluarkan ke lingkungan dalam
kalor, maka proses dapat dikatakan adiabatik.
Kerja kompresi, suatu contoh yang dapat dijadikan sebagai model proses
adiabatik adalah pengkompresian suatu gas. Perubahan energi kinetik dan
potensial serta laju perpindahan kalor (Q) didapat :
Q = m (h1-h2)
50
Artinya, daya yang dibutuhkan sama dengan laju aliran massa
dikalikan dengan perubahan entalpi. Kerja ( W ) berharga negatif untuk
kompresor dan positif untuk mesin.
Kompresi isentropik, merupakan bahan lain yang tersedia untuk
memperkirakan perubahan entalpi selama berlangsungnya proses
kompresi. Jika kompresi bersifat adiabatik dan tanpa gesekan maka
kompresi tersebut terjadi pada entropi tetap.
Perpindahan kalor, analisa perpindahan kalor digali dari hukum
thermodinamika tentang konserfasi massa energi, hukun kedua dan ketiga
persamaan tentang reduksi, radiasi, dan konveksi. Persamaan ini
dikembangkan dari pengalaman gejala fisik tentang energi yang
merupakan ungkapan matematis dari model-model yang dibuat untuk
menjelaskan gejala tersebut.
Perpindahan kalor melalui bahan padat yang disebut peristiwa
konduksi, menyangkut pertukaran energi tingkat molekuler.Radiasi adalah
proses yang membawa energi dalam jalan pelompatan proton dari suatu
permukaan kepermukaan yang lain. Radiasi dapat memindahkan energi
menyebrangi ruang vakum yang tidak tergantung pada medium perantara
untuk menghubungkan dua permukaan. Perpindahan kalor konveksi
tergantung pada konduksi antara permukaan benda padat dengan fluida
terdekat yang bergerak.
51
Gambar rangkaian refrigrator (AC)
Gambar 2.26 Rangkaian refrigrator
2.4.2 Bagian Pada Refrigator
a. Kompresor
Komperesor adalah semacam pompa yang didesain untuk
menaikan tekanan dari refrigran. Menurut hukum fisika, jika gas atau uap
dikompresikan maka temperaturnya juga akan naik. Ketika tekanan dan
temperatur naik, refrigran mengalami kondensasi pada kondensor.
Gambar :
Gambar 2.27 Kompresor
52
B. Kondensor
Tujuan dari kondensor adalah untuk mengkondisikan udara
mencair gas refrigran yang telah dikompresikan bertekanan tinggi,
bertemperatur tinggi yang keluar dari komperesor. Kondensor dibagi
menjadi dua bagian, yaitu air cooled type dan water cooled type, kapasitas
= 720 kcl/h.
Gambar :
Gambar 2.28 Kondensor
C. Liquid Receiver
Liquid receiver rmenyimpan refrigran yang telah dikondensasikan
dalam bentuk cairan secara berkala sebelum melalui expantion valve
( katup expansi ).
Gambar :
LIQUID RECEIVER TANK
Gambar 2.29 Liquid Receiver
53
D. Sight Glass
Dalam sight glass akan diberikan informasi keadaan dari refrigaran
(bercampur dengan air,kualitas dari refrigran,dan lain-lain),alat ini
dipasang diantara pipa cairan refrigran diantara kondensor dan katup
expansi.
Gambar :
SIGHGLASS
Gambar 2.30 Sight Glass
E. Stainer / Drier
Alat ini memisahkan air yang bisa berbeda pada pipa freon
refrigran. Jika air masuk dalam sistem pipa, bukan hanya akan
menghambat aliran refrigran yang dikarenakan air akan membeku, tetapi
juga akan mengakibatkan terjadinya hidrogen. Hal ini akan menyebabkan
akibat yang kurang baik, sebagi contoh : karat pada komponen, adhesive
tembaga atau material elektrik isolator. Ukuran standar = 1,4 inchi.
Gambar :
Gambar 2.31 Stainer / Drier
F. Expantion valve
Digunakan untuk mempertahankan derajat suhu super head
dengan mengontrol aliran refrigran. Alat ini memiliki thermostatis
expantion valve dan biasa digunakan untuk refrigran Freon 12 (R12).
Untuk standar daerah temperatur yang dikontrol -400C sampai 100C.
54
Gambar :
Gambar 2.31 Expantion valve
G. Evaporator
Adalah bagian alat dari refrigeration yang digunakan untuk
menguapkan refrigran dengan cara menangkap panas dari
lingkungan.Dengan kata lain alat ini menguapkan cairan refrigran dengan
cara head exchanging (pertukaran panas) antara temperatur rendah dan
tekanan rendah cairan refrigran dengan udara.
EVAPORATOR
Gambar ;
Gambar 2.32 Evaporator
H. Dual
Alat ini digunakan untuk menaikan kompresor pada saat tekanan
normal operasi dan akan kembali dihidupkan jika kembali normal. Dan
akan menghentikan kompresor untuk mengurangi tekanan pada tekanan
rendah untuk membuat pompa bekerja pada tekanan rendah yang
berhubungan dengan solenoid valve.
55
Daerah tekanan dapat dikontrol :
Hight pressure = 8-30 kg/cm2
Low pressure = 0,5 – 2 kg/cm2
Daerah tekanan difrensial = 50 mmHg – 6 kg/ cm2
H.P L.P
GAUGE GAUGE
Simbol :
Gambar 2.33 H.P dan LP Gauge
I. Presure Gauge
Alat ini berfungsi memberikan informasi tinggi dan rendahnya
tekanan pada sistem.
Daerah tekanan yang dapat dibaca :
Hight pressure = 0 – 30 kg/ cm2
Low pressure = 0 – 15 kg/ cm2
PRESSURE
SWITCHGambar :
Gambar 2.34 Pressure switch
J. Thermostat
Alat ini mengontrol solenoid valve dengan tujuan untuk memelihara
temperature udara pada outlet evaporator dan temperature ruangan pada
temperature konstan. Daerah udara yang dapat dikontrol -300C sampai
500C.
56
K. Temperatur
Alat ini berfungsi menemukan volume keluar panas dengan
mengukur temperatur dalam sistem.
Gambar :
TEM CONTROL
Gambar 2.35 Temperatur control
2.4.3 Lembar Pengambilan Data
Kelompok :
Ketua kelompok :
Shift :
Temperatur control limit =……..0C
Temperatur inlet kondensor TK1 =……..0C
Temperatur outlet kondensor TK2 =……..0C
Temperatur kondensor (pengembunan)=……..0C
Temperatur inlet evaporator =……..0C
Temperatur outlet evaporator =……..0C
Temperatur evaporator (penguapan) =……..0C
57
2.5 Motor Bakar
2.5.1 Penjelasan tentang Motor Bakar
Salah satu penggerak mula yang sering dipakai adalah mesin kalor,
yaitu mesin yang menggunakan energi thermal untuk melakukan kerja
mekanik. Ditinjau dari cara memperoleh energi thermal ini mesin kalor
terbagi menjadi dua golongan, yaitu:
A. Mesin Pembakaran Luar ( external combustion engine ) yaitu proses
pembakaran yang terjadi diluar mesin, energi thermal dari gas hasil
pembakaran dipindahkan ke fuida kerja mesin melalui dinding
pemisah, sebagi contohnya : mesin uap, turbin uap, dan lain-lain.
B. Mesin Pembakaran Dalam (internal combustion engine) yaitu proses
pembakaran yang terjadi dalam mesin itu sendiri, yang pada umumnya
dikenal dengan nama motor bakar. Karena proses berlangsung
didalam motor bakar itu sendiri, sehingga gas pembakaran yang terjadi
sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja, sebagai contohnya motor
diesel, motor bensin, dan lain-lain.
2.5.2 Beberapa Jenis Motor Bakar
Motor Bakar Torak
Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang di
dalamnya terdapat torak yang bergerak translasi atau bolak balik..Didalam
silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan udara. Gas
pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan
torak dengan batang penghubung ( batang penggerak ) yang dihubungkan
dengan proses engkol dan sebaiknya gerak rotasi poros engkol
menimbulkan gerak translasi pada torak.
Motor Bensin
Motor bensin merupakan salah satu penggerak mula yang
mengkonversikan energi thermal menjadi energi mekanik. Energi Thermal
tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dengan udara. Motor
58
bensin itu sendiri mesin pembakaran dalam yang mana proses
pembakarannya terjadi pada ruang bakar. Lain halnya mesin pembakaran
luar yang mana proses pembakarannya terjadi diluar mesin yang
kemudian energi panas tersebut dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui
dinding pemisah.
Gambar siklus motor bakar 4 langkah
Gambar 2.36 siklus motor bakar 4 langkah
59
2.5.3 Skema Motor Bakar
Gambar skema motor Bakar 4 langkah
Gambar 2.37 Skema Motor Bakar
Siklus Udara Ideal
Proses thermodiamika dan kimia yang terjadi pada motor bakar
sangatlah kompleks untuk dianalisa menurut teori. Oleh karena itu maka
diperlukan adanya asumsi keadaan yang ideal. Semakin ideal suatu
keadaan maka semakin mudah untuk dianalisis, akan tetapi keadaan
tersebut dapat menyimpang jauh dari keadaan yang sebenarnya.
Umumnya untuk menganalisis motor bakar dipergunakan siklus
udara ideal. Siklus udara tersebut menggunakan beberapa keadaan yang
sama dengan siklus sebenarnya, misalnya mengenai :
i. Urutan proses
ii. Perbandingan kompresi
iii. Temperatur dan tekanan
iv. Penambahan kalor
Pada keadaan yang sebenarnya banyak terjadi penyimpangan alur
siklus ideal tersebut. Hal tersebut antara lain :
Katup tidak terbuka dan tertutup tepat pada titik mati atas dan
titik mati bawah torak.
60
Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas
ideal.
Pada motor bakar torak tidak dapat memasukan kalor seperti
yang terdapat pada siklus udara akan tetapi perubahan
temperatur yang terjadi merupakan akibat dari pembakaran
bahan bakar dengan udara.
Terjadi kerugian-kerugian gesek, Thermal, dan kerugian energi
lainya.
Tidak ada pembakaran yang sempurna.
Pengolahan Data:
1.Torsi yang dihasilkan (Output Torque)
T = F . L
2.Daya yang dihasilkan / BHP (Break Horse Power)
BHP = 2 . π . n . T / 60
3.Full Consumtion (Break full Comsumtion)
V = 3600 vg / t
4.Spesifik Full Comsumtion and Power
BFC / BHP (liter / KWH)
5.BEMP (Break Mean Efective Presure)
Tekanan udara rata-rata yang digunakan untuk menggerakan
piston selama langkah kerja ( ekspansi ).
BEMP = 6 X 104 . k2 . BHP / NV2 . [Kn / M2]
6. Daya Idikator / IHP (Indikator horse Power)
IHP = BHP + FHP
7.Kerugian Akibat gesekan pada komponen (Friction Horse Power)
FHP = B / A
Dimana : BHP (x) dan BFC (y)
B = n . ( ∑ xy) – ( ∑ x)( ∑ x 2 )( ∑y)
n. (∑x2) – (∑x)2
61
A = ( ∑ x 2 ) ( ∑ y) – ( ∑ x)( ∑ y)
(∑x2) – (∑x)2
8. IMEP (Indikator Mean Efective Presure)
IMEP = 6 X 104 .k2 . BHP / n. Vs
9.Perbandingan daya keluar dan indicator
η mekanik = BHP / IHP
10.Daya gesek rata-rata / FMEP ( Friction Mean Efective Presure )
FMEP = IMEP / η mekanik
11. η th = 3,6 X 106 /BSFC . f .H1
Tujuan Pengolahan Data
Mengetahui karakteristik motor bensin 4 langkah pada berbagai
putaran
Mendapatkan grafik dari pengolahan data, yaitu grafik rpm vs BHP
dan grafik rpm vs η mekanik.
2.5.4 Lembar Data Pengamatan
Tabel data pengamatan motor bakar :
Rpm Waktu (detik) Volume (ml)
Tabel 2.6 Lembar Data Pegamatan
62
BAB III
LAPORAN AKHIR MINGGUAN
63
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Dibawah ini adalah kesimpulan dari tujuan praktikum
Fenomena dasar
Pada pneumatik
ada pneumatikdigunakan fluida berupa udara,tingkat
kesulitan dalam praktikum pneumatik dalah pemasangan
komponen memerlukan ketelitian karena komponen
untuk rangkaian pneumatik anyak jenisnya.
Dalam pneumatik terdapat udara sisa,pada
kendaraan yang mengunakan system pengereman
menggunakan pneumati udra sisa tersebut dapat
menimbulkan kebisingan sewaktu pembuangan udara
sisa tersebut.
Pada Hidrolik
Pada Hidrolik fluida yang digunakan adalah berupa
minyak dengan kadar viscositas atau SAE 20-40.Jika
terjadi kebocoran pada rangkaian hidrolik maka
rangkaian tersebut tidak akan dapat bekerja karena
rangkaian hidrolik rentan terhadap kebocoran fluida.
Pada Pompa
Pada pompa efisiensi pompa didapat dari hasil
pembagian antara Water Horse Power dibagi dengan
Break horse Power kemudian dikali dengan seratus
persen.
Pada Refrigator (AC)
Pada praktikum Refrigator digunakan Freon R12 dan
kapasitas refrensinya 50 kilowatt.dalam perhitungan
159
refrigator tidak terdapat referensi tetapi hnya terdapat
COP ( coefisien of preformens)
Pada Motor Bakar
Pada praktikum motor baker dapat disimpulkan
bahwa semakin kencang putaran Rpm suatu kendaraan
maka semakin besar konsumsi dari bahan
bakarnya.semakin besar cc nya juga semakin besar
konsumsi bahan bakarnya.untuk memper irit dari
konsumsi bahan baker dapat dipasangkan sebuah alat
yang dengan nama turbo excenger.
4.2 Saran
Adapun Saran yang saya berikan untuk praktikum
pengetahuan bahan ini antara lain adalah sebagai berikut:
1.Sebaikanya waktu praktikum di perpanjang lebih dari 2 jam agar
praktikan dapat memahami betul materi yang diajarkan
2.Diharapkan Ruangan praktikum di perluas dan tidak
mencampur satu ruangan dengan Ruangan praktikum Proses
Produksi
160
DAFTAR PUSTAKA
Modul praktikum Fenomena Dasar, 2007. Laboratorium teknik Mesin
Menengah. Depok
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Kartu KRS
Lampiran Kartu Praktikum