ENGINE SUPPLEMENT SYSTEM PADA PESAWAT TERBANG BERMESIN TUNGGAL

Sistem bahan bakar pesawat kecil bermesin tunggal bervariasi yang tergantung pada faktor, seperti lokasi tangki dan metode pengukuran bahan bakar ke engine. Sistem bahan bakar pesawat high wing dapat dirancang secara berbeda dari sistem pada pesawat low wing. Mesin pesawat terbang dengan karburator memiliki sistem bahan bakar yang berbeda dengan mesin injeksi bahan bakar.

1. Gravity Feed Systems

Pesawat high wing dengan tangki bahan bakar di setiap sayap adalah hal biasa. Dengan tangki lebih tinggi daripada mesin, gravitasi dapat digunakan untuk mengirimkan bahan bakar. Sistem bahan bakar gravitasi sederhana ditunjukkan pada Gambar 1. Ruang di atas bahan bakar cair dilepaskan untuk mempertahankan tekanan atmosfer pada bahan bakar saat tangki mengosongkan. Kedua tangki juga saling berventilasi untuk memastikan tekanan yang sama ketika kedua tangki mengisi ke mesin. 

Outlet disaring tunggal pada setiap tangki yang terhubung ke katup penutup bahan bakar atau katup pemilih multi-posisi. Katup penutup memiliki dua posisi: bahan bakar AKTIF dan bahan bakar MATI. 

Jika dipasang, katup pemilih menyediakan empat opsi: 

• Pematian bahan bakar ke engine

• Bahan bakar dari tangki sayap kanan saja 

• Bahan bakar dari tangki bahan bakar kiri saja 

• Bahan bakar ke mesin dari kedua tangki secara bersamaan.

Gambar 1. 
The gravity-feed fuel system in a single-engine highwing 

Di bagian hilir katup penutup atau katup pemilih, bahan bakar melewati saringan sistem utama. Ini sering memiliki fungsi saluran pembuangan untuk menghilangkan sedimen dan air. Dari sana, bahan bakar mengalir ke karburator atau ke pompa primer untuk menghidupkan mesin. Tanpa pompa bahan bakar, sistem umpan gravitasi adalah sistem bahan bakar pesawat paling sederhana.

2. Pump Feed Systems

Pesawat bermesin tunggal mid wing dan low wing tidak dapat menggunakan sistem bahan bakar umpan gravitasi karena tangki bahan bakar tidak terletak di atas mesin. Sebagai gantinya, satu atau lebih pompa digunakan untuk memindahkan bahan bakar dari tangki ke mesin. Sistem bahan bakar umum jenis ini ditunjukkan pada Gambar 2. 

Setiap tangki memiliki aliran dari outlet yang disaring ke selector valve. Namun, bahan bakar tidak dapat ditarik dari kedua tangki secara bersamaan; jika bahan bakar habis dalam satu tangki, pompa akan menarik udara dari tangki itu daripada bahan bakar dari tangki penuh. Karena bahan bakar tidak diambil dari kedua tangki secara bersamaan, maka tidak perlu menghubungkan ruang ventilasi tangki bersama-sama.

 

Gambar 2.

Sebuah pesawat menggunakan pompa untuk menarik bahan bakar

 

Dari selector valve (KIRI, KANAN, atau MATI), bahan bakar mengalir melalui saringan utama di mana ia dapat memasok ke mesin utama dan kemudian, mengalir ke pompa bahan bakar. Biasanya terdapat satu pompa listrik dan satu pompa bahan bakar yang digerakkan mesin diatur secara parallel yang menarik bahan bakar dari tangki dan mengirimkannya ke karburator. 

Kedua pompa menyediakan redundansi. Pompa bahan bakar yang digerakkan mesin bertindak sebagai pompa utama dan pompa listrik sebagai cadangan memasok bahan bakar jika yang lain rusak. Pompa listrik juga memasok tekanan bahan bakar saat menghidupkan dan digunakan untuk mencegah uap selama penerbangan di ketinggian yang tinggi.

3. High Wing Aircraft With Fuel Injection System 

Beberapa pesawat terbang bermesin tunggal, high wing, berkinerja tinggi, dilengkapi dengan sistem bahan bakar yang memiliki fitur injeksi bahan bakar, bukan karburator. Ini menggabungkan aliran gravitasi dengan penggunaan pompa bahan bakar. Sistem Teledyne-Continental adalah contohnya. 

Gambar 3.

Sistem bahan bakar Teledyne-Continental menampilkan injeksi bahan bakar yang digunakan pada pesawat terbang bermesin tunggal berkekuatan tinggi

CATATAN: Sistem injeksi bahan bakar menyemprotkan bahan bakar bertekanan ke dalam intake engine atau langsung ke dalam silinder. Bahan bakar tanpa udara bercampur apa pun diperlukan untuk menghasilkan operasi penyemprotan yang kontinyu dan mulus.

Bahan bakar yang diberi tekanan oleh pompa yang digerakkan mesin diukur sebagai fungsi rpm engine pada sistem Teledyne-Continental. pertama, akan dikirim dari tangki bahan bakar dengan gravitasi ke dua tangki akumulator atau reservoir yang lebih kecil. Tangki-tangki ini, satu untuk setiap tangki  mengkonsolidasikan bahan bakar cair dan memiliki ruang udara yang relatif kecil. yang mengirimkan bahan bakar melalui katup pemilih tiga arah (KIRI, KANAN, atau MATI). 

Selector valve juga bertindak serentak sebagai pengalir udara yang telah dipisahkan dari bahan bakar di pompa bahan bakar yang digerakkan mesin dan dikembalikan ke katup dan mengarahkan udara ke ruang ventilasi di atas bahan bakar di tangki reservoir yang dipilih.

Pompa bahan bakar bantu listrik menarik bahan bakar melalui katup pemilih. Ini memaksa bahan bakar melalui saringan, membuatnya tersedia untuk pompa primer dan pompa bahan bakar yang digerakkan mesin. Pompa ini biasanya digunakan untuk memulai dan sebagai cadangan jika pompa yang digerakkan mesin gagal. Ia dikendalikan oleh sakelar di kokpit dan tidak perlu dioperasikan untuk memungkinkan pompa bahan bakar yang digerakkan mesin mengakses bahan bakar.

Pompa bahan bakar listrik menarik bahan bakar melalui selector valve Ini memompa bahan bakar melalui saringan, membuatnya tersedia untuk pompa primer dan pompa bahan bakar yang digerakkan mesin. Pompa ini biasanya digunakan untuk memulai dan sebagai cadangan jika pompa yang digerakkan mesin gagal. Ia dikendalikan oleh sakelar di kokpit dan tidak perlu dioperasikan untuk memungkinkan pompa bahan bakar yang digerakkan mesin mengakses bahan bakar.

Pompa bahan bakar yang digerakkan mesin mengambil bahan bakar bertekanan dari pompa yang digerakkan dengan listrik atau dari tangki reservoir jika pompa listrik tidak beroperasi. Ini memasok volume bahan bakar di bawah tekanan yang lebih tinggi dari yang dibutuhkan untuk kontrol bahan bakar. Kelebihan bahan bakar dikembalikan ke pompa, yang memompanya melalui katup pemilih ke tangki reservoir yang sesuai. Uap bahan bakar juga dikembalikan ke tangki oleh pompa. Unit kontrol bahan bakar mengukur bahan bakar sesuai dengan putaran engine dan input kontrol campuran dari kokpit.

Kontrol bahan bakar mengantarkan bahan bakar ke manifold distribusi, yang membaginya dan memberikan aliran bahan bakar yang sama dan konsisten untuk injektor bahan bakar individual di setiap silinder.

Wet Sump Lubrication System pada Pada Pesawat Aerobatics

Faktor lain dalam mesin pesawat aerobatic adalah pelumasan. Sangat penting untuk menyediakan oli pelumas ke banyak titik di mesin terlepas dari sikap pesawat. Namun, apakah sistem lubrikasi Wet Sump dapat digunakan pada pesawat Aerobatics?.

Pada wet sump seperti Pada mesin piston Lycoming AEIO 540, perangkat keras sistem oli terbalik digunakan untuk mengadaptasi jalur pengambilan oli di bagian atas dan bawah mesin wet sump, Sistem ini terdiri dari dua komponen utama - katup oli dan separator oli.

Perangkat keras lainnya digabungkan untuk memastikan bahwa oli tersedia untuk pompa oli baik dalam posisi tegak atau inverted. Ini termasuk pipa tegak di dalam bak yang berfungsi sebagai breather selama penerbangan terbalik atau inverter, adaptor khusus atau plug di layar sedot oli, dan selang serta alat kelengkapan lainnya.

Kita harus ingat bahwa modifikasi ini memastikan pasokan minyak pelumas yang memadai selama penerbangan normal tegak dan terbalik. Namun, karena pickup oli digabungkan di bagian atas dan bawah mesin, penerbangan seperti knife-edge flight atau penerbangan di sudut pitch yang sangat tinggi atau turun memang memiliki beberapa keterbatasan. Namun, keterbatasan ini tidak mencegah mereka melakukan manuver yang diperlukan untuk kompetisi aerobatic internasional.

Sistem Thermodinamika beserta jenis dan contohnya

Sistem Termodinamika

       Dalam termodinamika dikenal istilah sistem dan lingkungan. Sistem adalah benda atau sekumpulan apa saja yang akan diteliti atau diamati dan menjadi pusat perhatian. Sedangkan lingkungan adalah benda-benda yang berada diluar dari sistem tersebut. Sistem bersama dengan lingkungannya disebut dengan semesta atau universal. Batas adalah perantara dari sistem dan lingkungan. Contohnya adalah pada saat mengamati sebuah bejana yang berisi gas, yang dimaksud dengan sistem dari peninjauan itu adalah gas tersebut sedangkan lingkungannya adalah bejana itu sendiri.

Jenis-jenis sistem

Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan sifat dari batasan dan arus benda, energi dan materi yang melaluinya. Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungannya, yaitu :

1)   Sistem terbuka

Sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda (materi) dengan lingkungannya. Sistem terbuka ini meliputi peralatan yang melibatkan adanya aliran massa kedalam atau keluar sistem seperti pada kompresor, turbin, nozel dan motor bakar. Sistem mesin motor bakar adalah ruang didalam silinder mesin, dimana campuran bahan bahan bakar dan udara masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem. Pada sistem terbuka ini, baik massa maupun energi dapat melintasi batas sistem yang bersifat permeabel. Dengan demikian, pada sistem ini volume dari sistem tidak berubah sehingga disebut juga dengan control volume. 

Perjanjian yang kita gunakan untuk menganalisis sistem adalah

-Untuk panas (Q) bernilai positif bila diberikan kepada sistem dan bernilai negatif bila keluar dari sistem

-Untuk usaha (W) bernilai positif apabila keluar dari sistem dan bernilai negatif bila diberikan (masuk) kedalam sistem.

Siklus Brayton terbuka terdiri dari tiga komponen utama. Pertama kompresor yang berfungsi untuk menaikkan tekanan udara yang diambil dari lingkungan. Kedua adalah ruang bakar (combustion chamber) tempat terjadinya pembakaran dan pada pemodelan dinyatakan dengan penukar kalor (heat exchanger). Komponen ketiga adalah turbin gas yang berfungsi menurunkan tekanan dan menghasilkan kerja berupa putaran poros. Ada penambahan satu komponen lagi untuk memudahkan perhitungan termodinamika pada pemodelan siklus yaitu ditambahkan lagi dengan penukar kalor yang membuang panas ke lingkungan. 

Siklus brayton ideal terdiri dari 4 proses reversibel yang bisa dilihat pada gambar berikut ini:

1-2 Kompresi isentropik (in a compressor).

2-3 Penambahan panas pada tekanan konstan

3-4 Ekspansi isentropik (in a turbine).

4-1 Pembuangan panas pada tekanan konstan

2)   Sistem tertutup

Sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran zat dengan lingkungan. Sistem tertutup terdiri atas suatu jumlah massa yang tertentu dimana massa ini tidak dapat melintasi lapis batas sistem. Tetapi, energi baik dalam bentuk panas (heat) maupun usaha (work) dapat melintasi lapis batas sistem tersebut. Dalam sistem tertutup, meskipun massa tidak dapat berubah selama proses berlangsung, namun volume dapat saja berubah disebabkan adanya lapis batas yang dapat bergerak (moving boundary) pada salah satu bagian dari lapis batas sistem tersebut. Contoh sistem tertutup adalah suatu balon udara yang dipanaskan, dimana massa udara didalam balon tetap, tetapi volumenya berubah dan energi panas masuk kedalam masa udara didalam balon. 

Sebagaimana gambar sistem tertutup dibawah ini, apabila panas diberikan kepada sistem (Qin), maka akan terjadi pengembangan pada zat yang berada didalam sistem. Pengembangan ini akan menyebabkan piston akan terdorong ke atas (terjadi Wout). Karena sistem ini tidak mengizinkan adanya keluar masuk massa kedalam sistem (massa selalu konstan) maka sistem ini disebut control mass.

Suatu sistem dapat mengalami pertukaran panas atau kerja atau keduanya, biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:

-Pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.

-Pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.

Dikenal juga istilah dinding, ada dua jenis dinding yaitu dinding adiabatik dan dinding diatermik. Dinding adiabatik adalah dinding yang mengakibatkan kedua zat mencapai suhu yang sama dalam waktu yang lama (lambat). Untuk dinding adiabatik sempurna tidak memungkinkan terjadinya pertukaran kalor antara dua zat. Sedangkan dinding diatermik adalah dinding yang memungkinkan kedua zat mencapai suhu yang sama dalam waktu yang singkat (cepat).

Siklus Otto adalah siklus thermodinamika yang paling banyak digunakan dalam kehidupan manusia. Mobil dan sepeda motor berbahan bakar bensin (Petrol Fuel) adalah contoh penerapan dari sebuah siklus Otto.

Secara thermodinamika, siklus ini memiliki 4 buah proses thermodinamika yang terdiri dari 2 buah proses isokhorik (volume tetap) dan 2 buah proses adiabatis (kalor tetap). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat diagram tekanan (p) vs temperatur (V) berikut:

Proses yang terjadi adalah :

1-2 : Kompresi adiabatis

2-3 : Pembakaran isokhorik

3-4 : Ekspansi / langkah kerja adiabatis

4-1 : Langkah buang isokhorik

3)   Sistem terisolasi

Sistem yang mengakibatkan tidak terjadinya pertukaran panas, zat atau kerja dengan lingkungannya. Contohnya : air yang disimpan dalam termos dan tabung gas yang terisolasi. Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.

Karakteristik yang menentukan sifat dari sistem disebut property (koordinat sistem/variabel keadaan sistem), seperti tekanan (p), temperatur (T), volume (v), masa (m), viskositas, konduksi panas dan lain-lain. Selain itu ada juga koordinat sistem yang didefinisikan dari koordinat sistem yang lainnya seperti, berat jenis, volume spesifik, panas jenis dan lain-lain. Suatu sistem dapat berada pada suatu kondisi yang tidak berubah, apabila masing-masing jenis koordinat sistem tersebut dapat diukur pada semua bagiannya dan tidak berbeda nilainya. Kondisi tersebut disebut sebagai keadaan (state) tertentu dari sistem, dimana sistem mempunyai nilai koordinat yang tetap. Apabila koordinatnya berubah, maka keadaan sistem tersebut disebut mengalami perubahan keadaan. Suatu sistem yang tidak mengalami perubahan keadaan disebut sistem dalam keadaan seimbang (equilibrium). 

Adapun sistem terisolasi adalah jika antara sistem dan lingkungan tidak terjadi pertukaran materi dan energi.

§  Usaha Sistem pada Lingkungan, yaitu Usaha yang dilakukan sistem pada lingkungannya merupakan ukuran energi yang dipindahkan dari sistem ke lingkungan.

§  Usaha pada Beberapa Proses Termodinamika, yaitu dalam termidinamika terdapat berbagai proses perubahan keadaan sistem, yaitu proses isotermal, isobarik, isokhorik, dan adiabatik.

Pitot Tube Dan Tiga Instrument Penting Pada Pesawat Terbang

Nama Komponen

·           Pitot Tube : Tabung pitot adalah perangkat berbentuk L yang terletak di bagian luar pesawat yang digunakan untuk mengukur kecepatan udara. Ini memiliki lubang kecil di bagian depan tabung dimana tekanan udara ram (tekanan dinamis) memasuki tabung dan lubang pembuangan di bagian belakang tabung.Beberapa jenis atau tabung pitot memiliki elemen pemanas elektronik di dalam tabung yang mencegah es menghalangi saluran masuk udara atau lubang pembuangan.

·           Static Port : Port statis adalah saluran masuk udara kecil, biasanya terletak di sisi pesawat, disiram ke badan pesawat. Port statis mengukur tekanan udara statis (tidak bergerak), yang juga dikenal sebagai tekanan ambien atau tekanan barometrik. Beberapa pesawat memiliki lebih dari satu port statis dan beberapa pesawat memiliki port statis alternatif jika satu atau lebih port diblokir.

·           Instrument : Sistem pitot-static melibatkan tiga instrumen: Indikator kecepatan udara, altimeter, dan indikator kecepatan vertikal. Garis statis terhubung ke ketiga instrumen dan tekanan udara ram dari tabung pitot hanya menghubungkan indikator kecepatan udara.

·           Alternate Static Port (jika terpasang) : Tuas di kokpit beberapa pesawat mengoperasikan port statis alternatif jika port statis utama mengalami penyumbatan. Dengan menggunakan sistem statis alternatif dapat menyebabkan pembacaan yang sedikit tidak akurat pada instrumen, karena tekanan di kabin biasanya lebih tinggi daripada pada port statis utama yang diukur pada ketinggian.

Operasi normal

Sistem statik pitot bekerja dengan mengukur dan membandingkan tekanan statis dan dalam kasus indikator kecepatan udara, baik tekanan statis maupun dinamis.

 

·           Air speed Indicator atau Indikator kecepatan udara adalah case tabung tertutup dengan diafragma aneroid di dalamnya. Instrument di sekitar diafragma terdiri dari tekanan statis, dan diafragma diberikan dengan tekanan statis dan dinamis terhadapnya.Ketika kecepatan udara meningkat, tekanan dinamik di dalam diafragma meningkat juga, menyebabkan diafragma melebar. Melalui hubungan mekanis dan roda gigi, kecepatan udara digambarkan oleh jarum pada permukaan instrumen.

·           Altimeter: Altimeter bertindak sebagai barometer dan juga dilengkapi dengan tekanan statis dari port statis. Di dalam kotak instrumen yang disegel adalah tumpukan diafragma aneroid tertutup, juga dikenal sebagai wafer. Wafer ini disegel dengan tekanan internal yang dikalibrasi menjadi 29,92 "Hg, atau tekanan atmosfir standar. Mereka berkembang dan berkontraksi saat tekanan meningkat dan jatuh dalam instrumen di sekitarnya. Jendela Kollsman di dalam kokpit memungkinkan pilot untuk mengkalibrasi instrumen tersebut pengaturan altimeter lokal untuk memperhitungkan tekanan atmosfir yang tidak standar.

·           VSI: Indikator kecepatan vertikal memiliki diafragma disegel tipis yang terhubung ke port statis. Kasus instrumen sekitarnya juga disegel dan dipasok tekanan udara statis dengan kebocoran meteran di bagian belakang kasus ini. Kebocoran meteran ini mengukur perubahan tekanan secara bertahap, yang berarti jika pesawat terus mendaki, tekanan tidak akan pernah bisa mengejar satu sama lain, sehingga memungkinkan informasi tingkat diukur pada permukaan instrumen. Begitu tingkat pesawat turun, tekanan dari kebocoran meteran dan tekanan statis dari dalam diafragma menyamakan kedudukan, dan tombol VSI kembali ke nol untuk menunjukkan tingkat penerbangan.

Kesalahan dan Operasi Abnormal

Masalah yang paling umum dengan sistem pitot-static adalah penyumbatan tabung pitot atau port statis, atau keduanya.

·           Jika tabung pitot tersumbat, dan lubang pembuangannya tetap bersih, kecepatan udara akan nol.

·           Jika tabung pitot dan lubang pembuangannya diblokir, indikator kecepatan udara akan bertindak seperti altimeter, membaca kecepatan udara yang lebih tinggi dengan kenaikan ketinggian. Keadaan ini bisa berbahaya jika tidak segera dikenali.

·           Jika port statis tersumbat dan tabung pitot tetap beroperasi, indikator kecepatan udara hampir tidak akan berfungsi dan indikasi akan tidak akurat. Altimeter akan membeku di tempat penyumbatan terjadi dan VSI akan menunjukkan nol.

Masalah lain dengan sistem pitot-static mencakup kelelahan logam, yang dapat memburuknya elastisitas diafragma. Selain itu, turbulensi atau manuver mendadak dapat menyebabkan pengukuran tekanan statis yang keliru.

Pneumatic System

PNEUMATIC SYSTEM

1.             PENGERTIAN PNEUMATIC

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 disebut dengan sistem Pneumatik. Dalam penerapannya, sistem pneumatic banyak digunakan sebagai sistem automasi.

 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 digunakan tenaga fluida dibagi menjadi pneumatik, yang menggunakan udara, serta hidrolik, yang menggunakan cairan.

Dasar dari aktuator tenaga fluida adalah bahwa fluida mempunyai tekanan yang sama ke segala arah. Dalam sistem 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 dasarnya sistem pneumatik dan hidrolik tidaklah jauh berbeda. Pembeda utama keduanya adalah sifat dari fluida kerja yang digunakan. Cairan adalah fluida yang tidak dapat ditekan (incompressible fluid) sedangkan udara adalah fluida yang dapat terkompresi (compressible fluid).

Gambar 1 Prinsip kerja pneumatika, gerakan disebabkan oleh adanya tekanan udara.

Udara sebagai fluida kerja pada sistem pneumatik memiliki karakteristik 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 dikenal sebagai Air Service Unit
• Katup sebagai pengatur arah, tekanan, dan aliran fluida
• Aktuator yang mengkonversikan energi fluida menjadi energi mekanik
• Sistem perpipaan
• Sensor dan transduser
• Sistem kendali dan display

Pada gambar 2 menunjukkan suatu sistem pneumatik yang disederhanakan. Untuk mengendalikan katup diperlukan suatu kontroler. Kontroler ini dapat berupa rangkaian pneumatik ataupun rangkaian 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 atmosfir) dengan adanya gaya-gaya luar (aerostatika) dan teori aliran (aerodinamika). Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri merupakan ilmu pengetahuan dari semua proses mekanik dimana udara memindahkan suatu gaya atau gerakan. Jadi pneumatik meliputi semua komponen mesin atau peralatan, dalam mana terjadi proses-proses pneumatik. Dalam bidang kejuruan teknik pneumatik dalam pengertian yang lebih sempit lagi adalah teknik udara mampat (udara bertekanan).

Susunan sistem pneumatik adalah sebagai berikut :
a. Catu daya (energi supply)
b. Elemen masukan (sensors)
c. Elemen pengolah (processors)
d. Elemen kerja (actuators)

2.             SISTEM PNEUMATIC DAN FUNGSI PADA BAGIAN

1. Air Compressor

a.    Mengadakan tekanan udara (compressed air) sebagai sumber tenaga dari system pneumatic.

2. Aftercooler

a.    Mendinginkan udara panas dari compressor

b.   Membuang sebagian besar lembab (condensate), Minyak (oil), Debu (dust).

3. Main Line Air Filter

a.    Menyaring debu halus

b.    Membuang sisa lembab dan minyak

4. Refrigerated Air Dryer

a.    Membuat udara agar kering. Setelah melewati alat 2, 3 dan 4, udara menjadi sejuk, bersih dan kering yang dibutuhkan oleh peralatan berikutnya untuk kesempurnaan operasi dari system pneumatic.

5. Air Filter

a.    Menyaring kotoran yang terdapat dalam pipa

b.    Membuang lembab (drain).

6. Air Pressure Reducing Valve

a.    Mengurangi tekanan utama (main) sesuai kebutuhan.

7. Air Lubricators

a.    Menyiram minyak bersih sebagai pelicin cylinder agar tidak cepat haus.

8. Air Silinder

a.    Peredam suara dari pembuangan udara (exhaust)

b.    Menjaga kotoran luar untuk memasuki lubang valve.

9. Air Flow Change Solenoid Valve.

a.    Alat pengatur jalannya udara yang digerakkan oleh listrik (solenoid).

10. Speed Control Valve

a.    Mengatur kecepatan cylinder

11. Air Cylinder

a.    Alat dimana tenaga udara tertekan (compressed air) digunakan untuk mengadakan
pergerakan linear atau rotasi.

Ada 3 Sistem Tekanan pada Sistem Pneumatic

1.             Sistem Tekanan Tinggi

Untuk sistem tekanan tinggi, udara biasanya disimpan dalam tabung metal (Air Storage Cylinder) pada range tekanan dari 1000 – 3000 Psi, tergantung pada keadaan sistem.Tipe dari tabung ini mempunyai 2 Klep, yang mana satu digunakan sebagai klep pengisian, dasar operasi Kompresor dapat dihubungkan pada klep ini untuk penambahan udara kedalam tabung. Klep lainnya sebagai klep pengontrol. Klep ini dapat sebagai klep penutup dan juga menjaga terperangkapnya udara dalam tabung selama sistem dioperasikan.

2.             Sistem Tekanan Sedang.

Sistem Pneumatik tekanan sedang mempunyai range tekanan antara 100 – 150 Psi, biasanya tidak menggunakan tabung udara. Sistem ini umumnya mengambil udara terkompresi langsung dari motor kompresor

3.             Sistem Tekanan Rendah.

Tekanan udara rendah didapatkan dari pompa udara tipe Vane. Demikian pompa udara mengeluarkan tekanan udara secara kontinu dengan tekanan sebesar 1 –10 Psi. ke sistem Pneumatik.

4.             Sistem Sumber Udara Pneumatic

Sumber udara pneumatic merupakan perangkat yang menghasilkan udara pneumati berserta perangkat yang ada pada jalur udara pneumatic.

• Penyedia udara/Kompressor adalah mesin yang menghasilkan udara pneumatic dengan tekanan kerja yang dipakai dalam sistem pneumatic (2,5 ~ 7 bar)
• Tangki atau pengumpul udara/header berupa sistem pengumpul udara pneumatic (storage) sementara sebelum distribusi
• Filter digunakan untuk menyaring udara pneumatic dari kotoran. Penyaring filter ini disesuaikan dengan kebutuhan udara pneumatic
• Driyer /pengering digunakan untuk mengeringkan udara pneumatic dari uap air
• Pemisah air, sistem pemisah air ini biasanya dibuat dalam suatu sistem yang lengkap dengan pressure regulator. Digunakan untuk memisahkan kadar air dalam udara pneumatic
• System pelumas, digunakan untuk aplikasi kusus terhadap instrumentasi pneumatic
• Meter pneumatic /manometer berupa indikator tekanan pada suatu jalur atau tangki pneumatic
• Sumber tekanan berupa terminal dari suatu header atau jalur lain

A.           Katup Kontrol Arah ( KKA )

Katup kontrol arah adalah alat atau instrumentasi pneumatic yang berfungsi sebagai switch/saklar aliran udara. Pensaklaran yang diaplikasikan memiliki banyak sistem, diantaranya memakai coil selenoid, penggerak tangan atau mekanik lain. KKA juga difungsikan sebagai serangkaian fungsi logika atau timer pneumatik. Penggambaran simbol KKA pada sistem peumatik

1.             Simbol

Cara membaca simbol katup pneumatik sebagai berikut :

Simbol-simbol katup kontrol arah sebagai berikut

2.             Penomoran pada Lubang

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

3.             Metode Pengaktifan

Metode pengaktifan KKA bergantung pada tugas yang diperlukan . Jenis pengaktifan bervariasi ,seperti secara mekanis, pneumatis, elektris dan kombinasi dari semuanya. Simbol metode pengaktifan diuraikan dalam standar DIN 1219 berikut ini :

Contoh Simbol Aplikasi KKA sebagai berikut:

Contoh solenoid valve/katup kontrol arah

B.            Actuator Cylinder

Actuator cylinder adalah katup yang digunakan untuk menggerakkan beban berat. Memiliki 2 type, single action dan double action. Single action dimana pergerakan batang aktuator setengahnyadilakukan oleh pegas, sedangkan double action dua pergerakan keluar dankedalam sama dilakukan oleh pneumatic.

Berikut ini adalah symbol dan gambar aktuator System single action, input di bagian belakang pneumatic akan mendorong batang keluar.

Jika udara pneumatic off maka batang kembali kebelakang dengan pegas

System double action, dua input pneumatic digunakan untuk mendorong batang keluar dan kedalam

Berikut ini tabel jenis cylinder lengkap

Aktuator yang paling banyak digunakan pada rangkaian pneumatik adalah silinder. Silinder dapat bergerak maju (extend) atau mundur (retract) dengan cara mengarahkan aliran udara bertekanan ke satu sisi dari piston menggunakan katup pengatur arah.

Pada gambar 3 Rangkaian dasar pengendali silinder kerja tunggal pada keadaan (i) mundur dan (ii) maju. Gambar 3 menunjukkan rangkaian pengendali silinder kerja tunggal menggunakan katup, yaitu katup 3/2 dengan pegas. Pada saat katup tidak aktif, ruang dalam silinder terhubung dengan atmosfer, sehingga karena adanya gaya pegas silinder dalam keadaan mundur seperti ditunjukkan pada Gambar 3(a). Jika katup diaktifkan maka udara bertekanan akan masuk ke silinder dan menghasilkan gaya tekan yang mengatasi gaya pegas sehingga silinder akan bergerak maju seperti terlihat pada Gambar 3(a). Saat ini dalam penggunaannya pneumatik banyak dikombinasikan dengan sistem elektrik. Rangkaian
elektrik berupa saklar, solenoid, dan limit switch digunakan sebagai penyusun sistem kendali katup. Untuk aplikasi yang cukup rumit digunakan PLC (Programmable Logic Controller) yaitu kontroler yang dapat diprogram.

C.            Check Valve

Merupakan valve dengan mekanisme nonreturn, sistem pegas dan katupnya hanya memperbolehkan aliran udara lewat dengan satu arah saja. Check valve ini banyak digunakan

pada rangkaian pengaman2 pneumatic.

Symbol dari chek valve adalah sebagai berikut

Contoh chek valve adalah sebagai berikut:

Perancangan Sistem Kontrol Pneumatik terdapat arsitektur dan bagian-bagian yang menyangkut fungsi kerja alat tersebut. Perancangan sistem kontrol pneumatik mengacu pada diagram alir sistem.Diagram Alir adalah diagram rangkaian harus digambar dengan tata cara penggambaran yang benar. Karena hal ini akan memudahkan seseorang untuk membaca rangkaian, sehingga mempermudah pada saat merangkai atau mencari kesalahan sistem
pneumatik.

Tata letak komponen diagram rangkaian harus disesuaikan dengan
diagram alir dari mata rantai kontrol yaitu sebuah sinyal harus mulai mengalir dari
bawah menuju ke atas dari gambar rangkaian. Elemen yang dibutuhkan untuk
catu daya akan digambarkan pada bagian bawah rangkaian secara simbol
sederhana atau komponen penuh dapat digunakan. Pada rangkaian yang lebih
luas , bagian catu daya seperti unit pemelihara, katup pemutus dan berbagai
distribusi sambungan dapat digambarkan tersendiri.

Diagram alir mata rantai kontrol dan elemen-elemennya digambarkan
sebagai berikut:

A.      Keuntungan Menggunakan Pneumatik

Penggunaan udara kempa dalam sistim pneumatik memiliki beberapa keuntungan antara lain dapat disebutkan berikut ini :

    • Ketersediaan yang tak terbatas, udara tersedia di alam sekitar kita dalam jumlah yang tanpa batas sepanjang waktu dan tempat.

    • Mudah disalurkan, udara mudah disalurkan/pindahkan dari satu tempat ke tempat lain melalui pipa yang kecil, panjang dan berliku.

    • Fleksibilitas temperatur, udara dapat fleksibel digunakan pada berbagai temperatur yang diperlukan, melalui peralatan yang dirancang untuk keadaan tertentu, bahkan dalam kondisi yang agak ekstrem udara masih dapat bekerja.

    • Aman, udara dapat dibebani lebih dengan aman selain itu tidak mudah terbakar dan tidak terjadi hubungan singkat (kotsleiting) atau meledak sehingga proteksi terhadap kedua hal ini cukup mudah, berbeda dengan sistim elektrik yang dapat menimbulkan kostleting hingga kebakaran.

    • Bersih, udara yang ada di sekitar kita cenderung bersih tanpa zat kimia yang   berbahaya dengan jumlah kandungan pelumas yang dapat diminimalkan sehingga sistem pneumatik aman digunakan untuk industri obat-obatan, makanan, dan minuman maupun tekstil

    • Pemindahan daya dan Kecepatan sangat mudah diatur. udara dapat melaj dengan kecepatan yang dapat diatur dari rendah hingga tinggi atau sebaliknya. Bila Aktuator menggunakan silinder pneumatik, maka kecepatan torak dapat mencapai 3 m/s. Bagi motor pneumatik putarannya dapat mencapai 30.000 rpm, sedangkan sistim motor turbin dapat mencapai 450.000 rpm.

    • Dapat disimpan, udara dapat disimpan melalui tabung yang diberi pengaman terhadap kelebihan tekanan udara. Selain itu dapat dipasang pembatas tekanan atau pengaman sehingga sistim menjadi aman.

    • Mudah dimanfaatkan, udara mudah dimanfaatkan baik secara langsung missal untuk membersihkan permukaan logam dan mesin-mesin, maupun tidak langsung, yaitu melalui peralatan pneumatik untuk menghasilkan gerakan tertentu.

B.      Kerugian / kelemahan Pneumatik

Selain memiliki kelebihan seperti di atas, pneumatik juga memiliki beberapa

kelemahan antara lain:

    •  Memerlukan instalasi peralatan penghasil udara. Udara kempa harus dipersiapkan secara baik hingga memenuhi syarat. memenuhi kriteria tertentu, misalnya kering, bersih, serta mengandung pelumas yang diperlukan untuk peralatan pneumatik. Oleh karena itu sistem pneumatik memerlukan instalasi peralatan yang relatif mahal, seperti kompressor, penyaring udara, tabung pelumas, pengeering, regulator, dll.

    •  Mudah terjadi kebocoran, Salah satu sifat udara bertekanan adalah ingin selalu menempati ruang yang kosong dan tekanan udara susah dipertahankan dalam waktu bekerja. Oleh karena itu diperlukan seal agar udara tidak bocor. Kebocoran seal dapat menimbulkan kerugian energi. Peralatan pneumatik harus dilengkapi dengan peralatan kekedapan udara agar kebocoran pada sistim udara bertekanan dapat ditekan seminimal mungkin.

    • Menimbulkan suara bising, Pneumatik menggunakan sistim terbuka, artinya udara yang telah digunakan akan dibuang ke luar sistim, udara yang keluar cukup keras dan berisik sehingga akan menimbulkan suara bising terutama pada saluran buang. Cara mengatasinya adalah dengan memasang peredam suara pada setiap saluran buangnya.

    •  Mudah Mengembun, Udara yang bertekanan mudah mengembun, sehingga sebelum memasuki sistem harus diolah terlebih dahulu agar memenuhi