3.9 Menganilisis sistem kontrol_P1

 SISTEM KONTROL

      Berbagai macam disiplin ilmu yang menjadi bahan perkuliahan di perguruan tinggi, pada akhirnya bermuara menjadi satu di sebuah sistem perusahaan dan menghasilkan produk bermanfaat bagi manusia. Saya pun tidak menyangka pada awalnya, bahwa teknik mesin, teknik elektronika, teknik sipil, kimia terapan, fisika terapan, teknik informatika, teknik kontrol dan instrumentasi, dan masih banyak disiplin ilmu lain yang ternyata dapat melebur menjadi satu di sebuah perusahaan pembangkit tenaga listrik. Berbagai peralatan bekerja pada masing-masing disiplin ilmu secara selaras dan terkoordinasi dengan sempurna.

       Pengkoordinasian sistem-sistem tersebut melibatkan sebuah sistem kontrol yang sangat kompleks dan terpusat di sebuah ruang kontrol. Sistem kontrol yang ada berfungsi untuk mempermudah operator mengoperasikan pembangkit listrik agar efisien dan reliable. Dan pada kesempatan kali ini akan kita bahas sistem kontrol dasar yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga uap.

Sesuai dengan kemajuan teknologi, sistem kontrol otomatis lebih tepat digunakan pada benyak penggunaan daripada kontrol manual. Ada beberapa alasan yang menyertai pernyataan tersebut, yaitu:

1. Sistem terotomatisasi mengurangi faktor human error (kesalahan manusia) pada sistem operasi, sehingga lebih menciptakan sistem kerja yang aman bagi keselamatan manusia.

2. Sistem terotomatisasi mengurangi jumlah pekerja/operator sehingga dapat menghemat biaya pekerja.

3. Sistem terotomatisasi lebih efisien daripada sistem manual, karena sistem kontrol otomatis lebih cepat merespons dan akurat dibandingksn sistem manual pada saat terjadi perubahan kondisi proses kerja.

A. Sistem kontrol dapat diklasifikasikan berdasarkan cara kerjanya menjadi dua jenis, yaitu:

    1. Tipe On-Off

    Tipe On-Off berfungsi untuk menghasilkan sistem kontrol yang tetap (discrete). Salah satu contohnya adalah pada saat menyalakan dan mematikan sebuah motor listrik. Sistem kontrol hanya memiliki dua perintah untuk motor listrik tersebut, yaitu perintah start dan stop saja. Sedangkan pada sisi motor, ia juga hanya memiliki dua feedback yaitu motor berputar dan motor berhenti berputar.

    2. Kontrol On-Off

    Kontrol On-Off memiliki banyak istilah lain yaitu kontrol digital, binary control, discrete control, kontrol sekuen, atau motor interlock. Fungsi kontrol ini terbagi menjadi beberapa bagian penggunaan pada sebuah pembangkit listrik, yaitu:

a. Pada alat berputar berpenggerak motor seperti kipas, pompa, kompresor, dan konveyor. 

b. Pada valve dan damper yang berpenggerak motor. 

c. Pada penggerak solenoid seperti shutoff valve pneumatik.

Gambar 01. Sistem Kontrol On-Off

       Diagram di atas merupakan salah satu contoh skema sistem kontrol On-Off yang sederhana. Beberapa pompa exhauster dihubungkan secara paralel, bertugas untuk menjaga tekanan di dalam kondensor tetap vakum. Beberapa syarat kondisi menjadi sinyal input sistem, diproses melalui beberapa logic sederhana sehingga menghasilkan output dan feedback tertentu. Sistem kontrol On-Off di atas cukup sederhana dan menjadi dasar bagi kita untuk mempelajari sistem kontrol yang lebih kompleks. 

       Pada penggunaan yang lain, sistem kontrol dan logic yang ada dapat jauh lebih kompleks terutama bagi peralatan-peralatan besar dan mahal. Sistem kontrol dan logic yang rumit tersebut, selain memang untuk proses kerja yang kompleks, juga berfungsi untuk melindungi peralatan tersebut dari kerusakan yang parah akibat terjadinya kesalahan proses kerja.

    1. Tipe modulating.

       Sistem kontrol modulating memberikan output perintah yang dapat bervariasi secara smooth dari nilai satu ke yang lainnya. Sebagai contoh adalah pada pengaturan debit aliran suatu fluida di dalam pipa dengan menggunakan sebuah control valve. Aliran fluida dapat disesuaikan besarnya sesuai dengan kebutuhan dengan mengatur besar bukaan valve tersebut.

       Salah satu contoh penggunaan kontrol On-Off dan kontrol modulating (modulasi) adalah pada saat Anda mengendarai kendaraan bermotor. Saat Anda menyalakan mesinnya, itu berarti Anda sedang menggunakan kontrol ON-OFF, memutar kunci mobil Anda dan mendapati mesin mobil Anda menyala. Dan kontrol modulating Anda bisa dapatkan pada saat Anda mengatur pedal gas kendaraan Anda. Dengan menggunakan indikator speedometer pada dashboard Anda, Anda dapat mengatur besar tekanan pada pedal gas sehingga mendapatkan kecepatan mobil yang sesuai dengan keinginan Anda

    2. Kontrol Modulasi

      Gambar di bawah menunjukkan sistem kontrol pada sebuah heat exchanger yang memanaskan air dengan menggunakan uap air. Temperatur air dijaga pada nilai tertentu dengan cara mengatur supply uap air yang masuk ke heat exchanger.

Gambar 02. Sistem Kontrol Modulasi

Elemen dasar yang digunakan pada sistem kontrol modulasi yaitu:

1. Variabel terkontrol: Parameter dari proses yang dikontrol pada nilai tertentu sesuai set point.

2. Controller: Bagian yang membandingkan antara variabel terkontrol dengan nilai set point dan memberikan aksi kontrol untuk mengkoreksi deviasi set point ke nilai nol.

3. Variabel manipulasi: Parameter yang divariasikan besarnya sabagai hasil dari aksi kontrol dari controller sehingga dapat mengubah nilai dari variabel terkontrol supaya mendekati nilai set point.

4. Elemen kontrol akhir: Alat yang dapat merubah nilai dari variabel manipulasi untuk mengkoreksi nilai deviasi set point berdasarkan aksi kontrol dari controller.

   Pada sistem kontrol heat exchanger di atas, temperatur air yang keluar dari heat exchanger menjadi variabel yang terkontrol. Untuk itu terpasang temperature probe pada pipa sisi air yang keluar dari heat exchanger, dan menjadi sinyal masuk ke controller. Controller memproses sinyal dengan jalan mengatur elemen kontrol akhir yang berupa control valve. Control valve mengatur debit aliran uap air yang masuk ke heat exchanger sebagai variabel manipulasi sehingga temperatur air dapat dijaga pada nilai tertentu.

Menerapkan prosedur pengoperasian mesin umum_P3

 PENGOPERASIAN MESIN BOR

    Mesin bor (drilling machine) umum digunakan untuk membuat lubang pada benda kerja. Agar mendapatkan hasil benda kerja yang baik dan sesuai dengan standar, maka perlu dilaksanakan urutan proses pengerjaan benda dalam mesin bor tersebut. Proses ini meliputi tata letak (layout), pemilihan mata bor (drill), penyesuaian pemegangnya, pencekaman benda kerja dan perlengkapannya. Tata letak perlu dilakukan secara cermat dan hati-hati dalam menentukan lokasi lubang yang akan dibor, Alat yang digunakan untuk menentukan lokasi adalah: Penggores (scriber), penitik (punch) dan, penggaris siku dan alat bantu lainnya.

A. Macam-macam mata bor dan pemegangnya.

    Mata bor yang digunakan disesuaikan dengan bentuk yang diinginkan. Secara umum terdapat twist drill, bor senter, reamer untuk melebarkan lubang sampai ukuran yang teliti, konterbor (counterbore), kontersing (countersink), spot face, boring dan tap.

Gambar 1. Mata Bor

    Pemegang mata bor menyesuaikan dengan bentuk dari tangkai mata bor. Mata bor dengan tangkai lurus biasanya berdiameter kecil (kurang dari ½”), digunakan pada mesin bor yang posisinya dapat disesuaikan. Mata bor bertangkai tirus dijepit dengan menggunakan alat pemegang yang mempunyai lubang tirus dan dimasukkan langsung ke dalam poros mesin bor. Alat pemegang ini akan terletak segaris dengan sumbu poros pada mesin bor. Apabila lubang pada poros spindle terlalu besar untuk tangkai tirus, maka solusinya menggunakan suatu sarung. Namun apabila lubang spindle ini terlalu sempit, maka solusinya menggunakan soket untuk menempatkan mata bor, kemudian soket ini dijepit pada poros spindle.

Gambar 2. Cekam Bor

    Benda kerja yang dikerjakan perlu dijepit dan didukung oleh alat pemegang yang benar, dengan cara yang tepat pula. Jika benda kerja yang tidak dicekam dengan baik pada alat penjepit dapat mengakibatkan kecelakaan kerja dan memberikan hasil akhir produk yang buruk dan tidak memenuhi standar.

Gambar 3. Posisi Pengeboran

    Mata potong terdiri dari dua bagian, yaitu bibir pemotong dan sisi pemotong. Bibir pemotong mata bor terdapat dua buah yang terletak antara dua sisi pemotong yang saling berhadapan. Kedua sisi pemotongan ini diasah hingga membentuk sudut yang bervariasi sesuai dengan bahan yang di bor.

Tabel 1. Sudut mata bor

    

    Kecepatan potong ditentukan dalam satuan panjang yang dihitung berdasarkan putaran mesin per menit. Atau secara defenitif dapat dikatakan bahwa kecepatan potong adalah panjangnya bram yang terpotong per satuan waktu. Setiap jenis logam mempunyai harga kecepatan potong tertentu dan berbeda-beda. Dalam pengeboran putaran mesin perlu disesuaikan dengan kecepatan potong logam. Bila kecepatan potongnya tidak tepat, mata bor cepat panas dan akibatnya mata bor cepat tumpul atau bisa patah.

Tabel 2. Standar Kecepatan Potong

    Untuk mendapatkan putara mesin bor per menit ditentukan berdasarkan keliling mata bor dalam satuan panjang . Kemudian kecepatan potong dalam meter per menit dirubah menjadi milimeter per menit dengan perkalian 1000. akhirnya akan diperoleh kecepatan potong pengeboran dalam harga milimeter per menit. Dalam satu putaran penuh, bibir mata bor (Pe) akan menjalani jarak sepanjang garis lingkaran (U).

Dimana: 

U = Keliling bibir mata potong bor

D = Diameter mata bor

P = 3.1 

    Jarak keliling pemotongan mata bor tergantung pada diameter mata bor. Waktu pemotongan juga menentukan kecepatan pemotongan. Oleh karena itu jarak yang ditempuh oleh bibir pemotong mata bor harus sesuai dengan kecepatan putar mata bor. Berdasarkan hal tersebut maka jarak keliling bibir pemotongan mata bor (U) selama n putaran per menit dapat dihitung dengan rumus:  

U = p x d x n

Dimana: 

U = keliling bibir potong mata bor

D = Diameter mata bor

N = putaran mata bor per menit 

    Biasanya kecepatan potong dilambangkan dengan huruf V dalam satuan meter per menit. Jarak keliling yang ditempuh mata bor adalah sama dengan jarak atau panjangnya bram yang terpotong dalam satuan panjang per satuan waktu. Berdasarkan hal tersebut maka jarak keliling yang ditempuh mata potong bor (U) sama dengan panjangnya bram terpotong dalam satuan meter per menit. Berarti kecepatan potong sama dengan jarak keliling pemotongan mata bor. Maka: 

V = U

V= p x d x n (m/menit) 

    Pemakanan adalah jarak perpindahan mata potong bor ke dalam lobang/benda kerja dalam satu kali putaran mata bor. Besarnya pemakanan dalam pengeboran dipilih berdasarkan jarak pergeseran mata bor dalam satu putaran, sesuai dengan yang diinginkan. Pemakanan juga tergantung pada bahan yang akan dibor, kualitas lubang yang dibuat, kekuatan mesin yang ditentukan berdasarkan diameter mata bor.

Tabel 3. Standar Pemakanan

6.1 Menerapkan prosedur pengoperasian mesin umum_P2

 MESIN BOR

Mesin bor adalah suatu jenis mesin gerakanya memutarkan alat pemotong yang arah pemakanan mata bor hanya pada sumbu mesin tersebut (pengerjaan pelubangan). Sedangkan Pengeboran adalah operasi menghasilkan lubang berbentuk bulat dalam lembaran-kerja dengan menggunakan pemotong berputar yang disebut bor dan memiliki fungsi untuk Membuat lubang, Membuat lobang bertingkat, Membesarkan lobang, Chamfer.

Gambar 1. Mesin Bor

A. Jenis-jenis mesin bor

1. Mesin bor Meja

Mesin bor meja adalah mesin bor yang diletakkan diatas meja. Mesin ini digunakan untuk membuat lobang benda kerja dengan diameter kecil (terbatas sampai dengan diameter 16 mm). Prinsip kerja mesin bor meja adalah putaran motor listrik diteruskan ke poros mesin sehingga poros berputar. Selanjutnya poros berputar yang sekaligus sebagai pemegang mata bor dapat digerakkan naik turun dengan bantuan roda gigi lurus dan gigi rack yang dapat mengatur tekanan pemakanan saat pengeboran.

2. Mesin bor lantai

Mesin bor lantai adalah mesin bor yang dipasang pada lantai. Mesin bor lantai disebut juga mesin bor kolom. Jenis lain mesin bor lantai ini adalah mesin bor yang mejanya disangga dengan batang pendukung. Mesin bor jenis ini biasanya dirancang untuk pengeboran benda-benda kerja yang besar dan berat.

3. Mesin bor radial

Mesin bor radial khusus dirancang untuk pengeboran benda-benda kerja yang besar dan berat. Mesin ini langsung dipasang pada lantai, sedangkan meja mesin telah terpasang secara permanen pada landasan atau alas mesin.

4. Mesin bor koordinat

Mesin bor koordinat pada dasarnya sama prinsipnya dengan mesin bor sebelumnya. Perbedaannya terdapat pada sistem pengaturan posisi pengeboran. Mesin bor koordinat digunakan untuk membuat/membesarkan lobang dengan jarak titik pusat dan diameter lobang antara masing-masingnya memiliki ukuran dan ketelitian yang tinggi. Untuk mendapatkan ukuran ketelitian yang tinggi tersebut digunakan meja kombinasi yang dapat diatur dalam arah memanjang dan arah melintang dengan bantuan sistem optik. Ketelitian dan ketepatan ukuran dengan sisitem optik dapat diatur sampai mencapai toleransi 0,001 mm.

B. Bagian-bagian mesin bor

1. Cekam bor

Cekam bor digunakan untuk memegang mata bor bertangkai silindris. Biasanya cekam ini mempunyai 2 atau 3 rahang penjepit. Ukuran cekam bor ditunjukkan oleh diameter terbesar dari mata bor yang dapat dijepit.

2. Sarung pengurung/sarung tirus

Mata bor yang bertangkai tirus dapat dipegang oleh sarung pengurung yang berlobang tirus. Oleh karena tangkai dan sarung berbentuk tirus, maka pada saat mata bor ditekan, ia akan saling mengunci. Lobang dan tangkai tirus dibuat menurut tirus morse, yaitu ketrirusan menurut standar internasional.

3. Base/dudukan

Base adalah penopang dari seluruh komponen mesin bor. Letak base berada paling bawah. Pemasangan base harus kuat karna akan berpengaruh terhadap keakuratan pengeboran.

4. Column atau tiang

Column atau tiang digunakan sebagai penyangga ketika proses pengeboran. Bagian ini berbentuk silinder yang memiliki alur atau rel yang berguna untuk jalur vertikal dari meja.

5. Meja

Meja dipakai untuk meletakkan benda yang akan di bor. Meja kerja bisa disesuaikan secara vertikal suapaya bisa mengakomodasi ketinggian pekerjaan yang berbeda dan dapat berputar ke kiri serta ke kanan dengan sumbu poros pada ujung yang menempel di tiang. Pada bagian ini dilengkapi dengan pengunci atau table clamp yang berguna untuk menjaga meja supaya sesuai dengan posisi yang diinginkan. 

6. Drill atau mata bor

Mata bor digunakan unuk membuat lubang. Mata bor yang kerap digunakan ialah mata bor spiral sebab daya hantar mata bor spiral sangat baik, serta bidang potongnya bisa diasah tanpa harus mengubah diameter bor.

7. Spindle

Bagian yang menggerakkan chuck atau pencekam, yang memegang atau mencekam bor. 

8. Spindle head

Bagian ini merupakan rumah dari konstruksi spindle yang digerakkan oleh motor dengan sambungan berupa belt dan diatur oleh drill feed handle. 

9. Drill feed handle

Drill feed handle berfungsi untuk menurunkan atau menekankan spindle dan mata bor ke benda kerja. 

9. Kelistrikan

Penggerak paling utama mesin bor ialah motor listrik. Untuk kelengkapannya dimulai dari kabel power, kabel penghubung, lampu indikator, serta saklar. 

C. Penjepit benda kerja

1. Ragum (vise)

Ragum digunakan pada meja mesin bor untuk memegang dan mendukung benda kerja yang akan dibor.

                                           

Gambar 2. Ragum bor

2. Paralel

Paralel adalah sepasang batang lurus yang dikerjakan dengan pemesinan presisi. Paralel digunakan untuk menaikkan benda kerja agar operator dapat membuat lubang bor tembus pada benda kerja tanpa menimbulkan kerusakan/cacat pada ragum atau meja mesin bor.

3. Pelat siku (angle plate)

Pelat siku banyak digunakan untuk memegang benda kerja. Alat ini dilengkapi dengan lubang-lubang alur paralel untuk menempatkan baut T.

4. Baut-T (T-bolts)

Meja mesin bor pada umumnya telah dilengkapi dengan alur T (T-slots) sehingga Baut T akan dapat dimasukkan untuk mengencangkan benda kerja atau alat pemegang benda kerja pada meja (contohnya ragum). Baut T harus mempunyai kepala baut yang kuat agar dapat dipasang pas dengan alur T pada meja.

5. Blok Bertingkat (Step Block)

Untuk dapat memegang dengan benar bentuk tertentu dari benda kerja, biasanya digunakan blok bertingkat yang digabung dengan pelat pita (strap).

6. Ulir sekrup Jack (Jackscrew)

Ulir sekrup Jack adalah alat pendukung benda yang dapat disetel dan berfungsi layaknya dongkrak. Digunakan apabila memerlukan banyak penyetelan yang berbeda-beda pada mesin bor.

7. Blok V (V-Block)

Blok V digunakan untuk memegang benda kerja berbentuk bundar. Diameter benda kerja menentukan ukuran dari Blok V yang digunakan. Beberapa Blok V dilengkapi dengan Klem berbentuk U untuk memegang benda kerja dengan aman.

8. Jig

Jig dari mesin bor (drill jig) digunakan apabila beberapa komponen akan dibor dengan proses yang sama. Dengan bantuan jig, masing-masing lubang bor pada tiap komponen akan terletak pada lokasi yang sama. Jig biasanya digunakan pada komponen yang diproduksi massal sehingga setiap komponen dapat saling digantikan dengan komponen yang lain dan juga dapat mempermudah setiap proses pengerjaan.

Gambar 3. Jig Drill

8.1 Memahami dasar-dasar kelistrikan_P2

 TEORI ALIRAN LISTRIK

A. Terdapat dua teori yang menjelaskan bagaimana listrik mengalir

1.Teori Elektron, menyatakan listrik mengalir dari negatip baterai ke positip baterai. Aliran listrik merupakan perpindahan elektron bebas dari atom satu ke atom yang lain.

2. Teori konvensional, menyatakan listrik mengalir dari positip baterai ke negatip baterai. Teori ini banyak digunakan untuk kepentingan praktis, teori ini pula yang kita gunakan untuk pembahasan aliran listrik.

Gambar 01. Teori aliran listrik

B. Arus listrik

Besar  arus  listrik  yang  mengalir  melalui  suatu  konduktor  adalah  sama  dengan jumlah muatan (elektron bebas) yang mengalir melalui suatu titik penampang konduktor dalam waktu satu detik. Arus listrik dinyatakan dengan simbol I (intensitas) dan besarnya diukur dengan satuan ampere (disingkat A). Bila dikaitkan dengan elektron bebas, 1 Ampere = Perpindahan elektron sebanyak 6,25 x 1018 suatu titik konduktor dalam waktu satu detik.

Gambar 02. Aliram Listrik

C. Tegangan Listrik

Tegangan listrik adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik.

Gambar 03. Konsep Tegangan

D. Tahanan Listrik

Tahanan listrik (hambatan listrik) adalah sesuatu yang dapat mengurangi arus listrik. Arus listrik yang mengalir melalui konduktor akan mendapatkan hambatan atau tahanan dari kawat penghantar (konduktor) itu sendiri. Besarnya hambatan listrik diukur dengan satuan Ohm.

Gambar 04. Konsep Tahanan 

E. Hukum Ohm

Hukum Ohm menjelaskan bagaimana hubungan antara besar tegangan listrik, besar tahanan dan besar arus yang mengalir. Hukum mengatakan bahwa besar arus mengalir berbanding lurus dengan besar tegangan dan berbanding terbalik dengan besar tahanan. Hukum ini dapat ditulis:

Gambar. 05 Hukum Ohm

F. Daya Listrik

Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt yang menyatakan banyaknya tenaga listrik yang mengalir per satuan waktu (joule/detik). Arus listrik yang mengalir dalam rangkaian dengan hambatan listrik menimbulkan kerja.

G. Rangkaian Seri

Rangkaian seri merupakan rangkaian listrik yang hambatannya disusun secara bersebelahan/sejajar. Contohnya, rangkaian pada gambar berikut:

Gambar 06. Rangkaian Seri

H. Rangkaian Pararel

Rangkaian paralel adalah rangkaian listrik yang hambatannya disusun secara bertingkat/bercabang.

Gambar 07. Rangkaian Pararel