Apa Itu Tekanan Absolut dan Tekanan Gauge?

Dalam melakukan pengukuran tekanan terdapat dua macam pembacaan, yaitu:

Tekanan gauge: Tekanan yang besarnya tidak dipengaruhi oleh tekanan udara luar (tekanan atmosfir). Atau nilai yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk pada alat pengukur tekanan.

Tekanan absolut: Tekanan yang dipengaruhi oleh besarnya tekanan udara luar.

Tekanan absolut= Tekanan gauge + Tekanan atmosfer.

Rumus fisikanya adalah: P = Pgauge + Patm, dimana P adalah pressure (tekanan).

tekanan gauge

Contoh:
Sebuah pressure gauge menunjukkan tekanan sistem sebesar 10 kg/cm², pada saat tekanan atmosfer 1,03 kg/cm², maka tekanan sistem yang sebenarnya adalah 11,03 kg/cm². Jadi tekanan absolut sistem adalah 11,03 kg/cm².

Contoh lain mengenai tekanan absolut dan gauge adalah: Tekanan udara yang ada pada ban mobil merupakan tekanan gauge. Sedangkan, bila ban mobil tersebut kempis total, maka tekanan gaugenya adalah nol, dan nilai tekanan absolut (tekanan mutlak) dalam ban tersebut sama dengan tekanan atmosfer (tekanan udara).

Hal lain yang perlu diketahui adalah: Semakin tinggi posisi suatu tempat, maka semakin rendah kerapatan udaranya. Sehingga, tekanan udaranya semakin rendah. Alat untuk mengukut tekanan udara tersebut namanya barometer. Pada kondisi normal, nilai tekanan udara di permukaan bumi adalah satu atmosfer. Dan satu atmosfer senilai dengan 76 cm Hg (centi meter kolom air raksa).

Jenis Oli Hidrolik dan Oli Mesin pada Alat Berat

2 jenis oli yang digunakan pada alat berat adalah:

  1. OIi mesin (engine oil)
  2. Oli Hidrolik (hydraulic oil).

1. Oli Mesin (Engine Oil)
Oli mesin mempunyai kekentalan yang dinyatakan dalam SAE (Society of Automotive Engineering) dimana makin besar angkanya berarti oli mesin tersebut semakin kental. Misalnya SAE 10, SAE 20, SAE30 dll. Selain diklasifikasikan menurut kekentalannya, oli mesin jugs diklasifikasikan menurut penggunaan dan mutunya. Klasifikasi ini dinyatakan dalam API (American Petroleom Institute), dimana urutanya menggunakan abjad dari A dst. Semakin menjauhi A berarti oli semakin baik, contoh:

  • Untuk diesel engine digunakan klas CA, CB, CC, CD
  • Untuk gasoline engine digunakan klas SA, SB, SC, SD, SE, SF.

2. Oli Hidrolik (Hydraulic Oil)
Pada oli hidrolik mempunyai kekentalan dan klasifikasi sebagaimana oli mesin hanya saja tidak dinyatakan dalam angka SAE atau kode API service. Oli hidrolik mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

  1. Tidak bisa dimampatkan (uncompressible)
  2. Mudah mengalir (fluidity)
  3. Mempunyai sifat Fisika dan kimia yang stabil
  4. Mempunyai sifat melumasi
  5. Menjaga terjadinya karat
  6. Bersifat mudah menyesuaikan dengan tempat
  7. Harus dapat memisahkan kotoran.

Kerusakan Oli
Terjadinya kerusakan pada oli disebabkan antara lain oleh:

  • Kontaminasi: kerusakan oli karena ada pengaruh dari luar oli tersebut
  • Deteriorasi: kerusakan karena pengaruh dari dalam oli itu sendiri.

Terjadinya kerusakan pada kualitas oli akan menyebabkan kerusakan pada komponen dan terganggunya sistem. Cairan yang paling baik adalah oli hidrolik. Oli ini dirancang untuk memiliki semua sifat-sifat yang diperlukan di atas. Kekentalan adalah sifat oli yang harus diperhatikan. Viscosity adalah kemampuan fluida untuk mengalir dalam suatu selang waktu yang telah ditentukan. Satuan untuk kekentalan adalah centistokes atau SSU.

Kekentalan & Viscosity Oli
viskositas

Apabila suatu cairan lebih sulit mengalir dibandingkan cairan lain maka cairan tersebut memiliki viscositas yang tinggi.

kekeantalan vs viskositas

Viscositas ini sangat bergantung pada perubahan temperature. Oli yang baik tentunya diharapkan memiliki viscositas yang tidak banyak berubah terhadap temperature. Didalam system hidrolik jika oli yang digunakan tidak sesuai dengan persyaratan yang ditentukan oleh system hidrolik tersebut akan menimbulkan kerusakan-kerusakan atau gagal beroperasi. Misalnya jika oli terlalu encer maka akan terjadi kebocoran-kebocoran pada seal-seal. Jika oli terlalu kental maka kerja pompa hidrolik terlalu berat yang pada akhirnya akan merusak system.

viscosity index

Viscosity index adalah ukuran relative besar kecilnya perubahan viscositas terhadap temperature. Jika oli tersebut mudah berubah kekentalanya berarti oli ini memiliki viscositas index yang rendah. Sebaliknya jika oli tersebut kekentalannya lebih stabil terhadap perubahan temperature maka oli ini memiliki viscosity index yang tinggi.

Mengenal Air Cooler dan Water Cooler pada Hidrolik Alat Berat

Sistem Pendingin pada Alat Berat
Semua fluida yang digunakan pada mesin alat berat, menyerap dan membawa panas yang dihasilkan komponen seperti pompa dan silinder. Fluida harus mengalir sebanyak mungkin menuju sisi pembuangan panas pada reservoir sebelum oli masuk kembali kedalam pompa.

Beberapa desain sistem tidak memungkinkan pemindahan fluida yang memadai ke reservoir, umumnya pada line hidrolik yang panjang dari rod end silinder. Hal ini dapat menyebabkan kenaikan panas dan oksidasi fluida pada segment sirkuit yang terisolasi dan menyebabkan kerusakan fluida dan komponen. Pada sistem seperti ini, desain yang dibuat adalah dengan mengalirkan oli menuju oil cooler.

Penurunan efisiensi karena terbentuknya panas dapat terjadi pada semua sistem hidrolik. Meskipun sistem hidrolik didesain sebaik mungkin, masih tetap terjadi kehilangan input tenaga sebesar 20 % akibat terbentuknya panas. Reservoir hidrolik terkadang tidak sanggup untuk membuang semua panas yang timbul dan pada kasus ini digunakan cooler. Bahkan sistem yang dirancang dengan baikpun masih dapat menghasilkan panas sekitar 20% dari keseluruhan power tenaganya.

Cooler pada alat berat dibagi menjadi dua, yaitu: air cooler dan water cooler. Berikut ini penjelasannya:

Air Cooler
Pada subuah cooler udara (air cooler), fluida dipompakan melalui pipa yang dipasang fin. Untuk membuang panas, udara ditiupkan pada tube dan fin oleh sebuah kipas. Cara kerjanya sama dengan cara kerja radiator automobile. Cooler udara (air cooler) umumnya digunakan dimana air tidak tersedia atau terlalu mahal.

Water Cooler
Cooler air (water cooler) pada dasarnya terdiri dari sekelompok pipa didalam selubung logam . Pada cooler ini, fluida sistem hidrolik, biasanya dipompa melewati selubung hidrolik sistem dan melewati pipa yang didalamnya dialiri air pendingin.

Cooler disebut juga shell-and-tube type heater exchanger. Alat ini bernama pengganti panas (heat exchanger) karena selain didinginkan, fluida hidrolik juga dapat di panaskan menggunakan peralatan ini dengan mengalirkan air panas didalam tube.

Pendingin dalam Sirkuit
Cooler selalu memiliki batas kemampuan beroperasi pada tekanan rendah (150 PSI). Oleh karena itu, cooler ditempatkan pada bagian sistem yang memiliki tekanan rendah. Jika tidak memungkinkan, cooler dapat dipasang dengan sistem sirkulasi sendiri.

Untuk meyakinkan gelombang tekanan dibagian dalam line tidak merusak cooler tipe shell– dan –tube, maka cooler dipasang pada sistem secara parallel dengan dilengkapi sebuah check valve 65 PSI. Cooler dapat ditempatkan pada return line sistem, setelah relief valve,atau pada line case drain variable volume pressure compensated pump.

Iso Symbol Fluid Conditioner
Simbol umum yang digunakan untuk fluid conditioner adalah diamond seperti terlihat pada gambar di atas. Beberapa tipe berbeda simbol fluida conditioner dapat dibuat dengan melakukan sedikit perubahan atau penambahan terhadap simbol dasar ini.

Lambang pertama adalah filter atau strainer yang ditunjukkan dengan garis putus-putus vertikal di dalam simbol. Garis ini menunjukkan media penyaring dimana fluida atau gas akan mengalir. Separator dengan manual drain di gambarkan dengan garis horizontal dibagian bawah diamond.

Bagian pada simbol menunjukkan ruang terpisah untuk mengendapkan air dari bahan bakar. Garis pendek yang memanjang dari bagian bawah simbol menunjukkan saluran pembuangan manual (manual drain). Pembuangan otomatis akan ditunjukkan dengan penambahan tanda “V” dibawah garis horizontal seperti ditunjukan pada simbol paling bawah dari gambar diatas. Simbol sebelah kanan merupakan kombinasi filter separator dangan pembuangan (drain) manual dan otomatis. Gambar sebelah kanan di atas filter separator merupakan simbol sirkuit oli cooler yang dapat berupa tipe cooler udara dan cooler air.

Perbedaan Komponen Filter dan Strainer pada Alat Berat

Filler Screen
Filler screen umumnya berada pada pipa pengisian. Screen ini akan menjaga contaminant dengan ukuran besar memasuki tangki ketika tutup lubang pengisian dilepas.

Strainer
Inlet strainer selalu ditempatkan didalam reservoir terendam oli. Pada kondisi normal selanjutnya oli akan mengalir menuju element filter. Aliran oli yang normal akan mengalir menuju element filter.

Ketika filter tersumbat, tekanan oli sebelum pompa akan turun (pump sucking) dan oli akan mengalir melewati bypass valve. Strainer yang tidak dilengkapi dengan bypass dapat merusakkan pompa dengan sangat cepat.

Filter

filter hidrolik

Oil filter dapat ditempatkan pada beberapa posisi di sirkuit hidrolik. Inlet filter dipasang pada reservoir atau pada line menuju pompa. Strainer lebih dipilih untuk dipasang pada tempat ini karena tidak serapat high-pressure filter.

  • High-pressure filter melindungi valve yang sensitif pada sistem. Selalu ditempatkan setelah pompa dan ciri-cirinya adalah memiliki housing yang tahan tekanan tinggi
  • Return line filter ditempatkan pada line kembalinya oli ke reservoir. Sistem ini memiliki kelemahan utama bahwa oli disaring setelah meninggalkan sirkuit. Tipe filter ini dipasang pada low pressure housing atau memiliki tipe spin-on.

filter hidrolik 2

Sistem aliran penuh menyaring semua aliran yang bersirkulasi pada sistem hidrolik. Karena alasan ini, sistem aliran penuh merupakan sistem hidrolik yang paling umum digunakan.

Aliran normal mengalir dari sisi luar elemen filter menuju bagian tengah filter. Ketika tersumbat, tekanan oli akan naik disekitar bagian luar filter dan membuka bypass valve.

Konstruksi Filter
Permukaan Filter/Surface Filter

permukaan filter

Permukaan filter berfungsi sebagai penyaring contaminant. Element umumnya dibuat dari kertas berpori yang diperlakukan secara khusus dan dilipat untuk meningkatkan luas permukaan. Tipe ini merupakan tipe yang paling umum digunakan.

Partial flow atau sistem bypass menyaring sebagian oli yang mengalir melalui sistem. Sistem ini mengandalkan aliran oli yang mengalir berulang-ulang untuk membersihkan oli dengan baik. Sistem ini digunakan hanya pada aplikasi khusus saja dan keunggulannya adalah dapat membuang contaminant dengan ukuran yang sangat halus.

Bypass Valve

bypass valve

Bypass valve mencegah meningkatnya tekanan. Seluruh filter memiliki sebuah bypass dengan diberi tanda aliran oli seperti IN dan OUT.

Perawatan filter adalah faktor yang sangat penting untuk memperoleh umur sistem hidrolik yang panjang. Mengabaikan filter akan berakibat kerusakan yang cepat pada sistem.

Inspeksi visual tidak akan menunjukkan apakah oli mengalir melalui bypass kecuali saluran bypass dilengkapi indikator atau sensor, untuk menghindari aliran melalui bypass yang tidak terdeteksi, filter harus secara berkala diservis. Ikuti spesifikasi pabrik mengenai interval servis yang direkomendasikan dan pergunakan filter dengan ukuran micron rating yang sama.

Beberapa filter dilengkapi indikator yang akan memberitahukan operator untuk membersihkan atau mengganti element. Perlengkapan ini merupakan pressure gauge sederhana yang menginformasikan operator apabila terjadi hambatan atau kenaikan tekanan akibat filter tersumbat.

Keuntungan dan Kerugian Sistem Hidrolik Dibanding Sistem Mekanik

Dalam sebuah sistem hidrolik akan didapatkan keuntungan-keuntungan bila dibandingkan dengan sistem mekanik antara lain:

  1. Pemindahan gaya dan daya lebih besar
  2. Pengaturan arah, kecepatan dan tekanan dapat dilakukan dengan mudah, sehingga gerakan bisa lebih teratur
  3. Suatu pembalikan arah secara cepat dapat dilakukan dengan mudah
  4. Pemindahan gaya dapat dilakukan ke tempat yang jauh, yaitu dengan memasang jaringan pipa, tanpa mengganggu sistem yang lain
  5. Penempatan dan pengaturan komponen-komponen hidrolik lebih sederhana dan tidak diperlukan tempat yang besar.

Sedangkan kerugian-kerugiannya adalah:

  1. Bagian-bagian tertentu harus dibuat sangat cermat
  2. Karena gesekan di dalam saluran-salurannya bisa menyebabkan oli panas dan ini akan menyebabkan perubahan viskositas oli
  3. Goyangan dan penyusutan pipa-pipa dan hose karena tekanan dapat menyebabkan lepasnya sambungan-sambungan.

Fungsi Tangki Hidrolik (Hydraulic Tank) pada Alat Berat

Tangki hidrolik berfungsi untuk menyimpan sejumlah oli. Pada saat system hidrolik tidak beroperasi, oli dalam tanki levelnya lebih tinggi dibandingkan pada saat beroperasi. Pada saat pengisian oli pada tanki, bisa saja walaupun sudah terlihat sudah penuh namun setelah dioperasikan levelnya akan turun.

Selain untuk menyimpan, karena tanki memiliki luas yang besar, tanki bisa menjadi alat pembuang panas yang berasal dari oli yang dibawa dari system. Pada bagian luar tanki terdapat penunjuk (sight gage) untuk melihat level oli di dalam tanki. Level tersebut bertuliskan ADD (tambah) dan FULL (penuh). Oli harus berada pada level diantara tanda ini.

pressurized tank

Ada dua jenis tangki hidrolik, yaitu tangki bertekanan (pressurized) dan tangki tidak bertekanan. Gambar di atas menunjukkan konstruksi bagian dalam tangki bertekanan. Bagian-bagiannya terdiri dari return screen yang berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran yang dibawa oli dari system. Baffles berfungsi untuk mengarahkan aliran oli dan memutar oli sehingga apabila ada kotoran-kotoran pada oli, ada banyak waktu untuk kotoran-kotoran itu mengendap dan tidak masuk pompa. Baffles juga berfungsi untuk mengurangi terjadinya gelembung-gelembung udara yang dapat merusak pompa. Ecology drain adalah lubang tempat pembuangan oli dan juga untuk membuang air yang sudah terpisah dengan oli. Filler screen berfungsi untuk menyaring kotoran dari luar pada saat pengisian oli.

Di atas tangki bertekanan dipasang vacuum relief valve yang fungsinya sama dengan fungsi radiator cap pada engine. Pada saat system hidrolik beroperasi, oli dari keadaan dingin menjadi panas. Oli yang panas akan memuai dan bertambah volumenya dan menekan udara di atas tangki. Sehingga tanki menjadi bertekanan. Tanki yang bertekanan akan membantu pompa menghisap oli. Apabila tekanan sudah mencapai batas tertentu maka sebagian udara dapat keluar melalui vacuum relief valve. Jika system hidrolik tidak bekerja dan lingkungan sekitar dingin. Oli akan menyusut dan volumenya berkurang. Udara di atas tangki akan memiliki tekanan yang lebih rendah dari tekenan udara luar. Sampai batas tertentu, udara bisa masuk ke dalam tangki melalui vacuum relief valve. Jangan membuka tangki pada saat oli masih panas atau dalam kondisi beroperasi karena tekanan di dalam tangki bisa berbahaya. Tunggu sampai oli sudah dingin dan buka perlahan-lahan tutup tangkinya.

iso symbol tank

Iso symbol untuk tanki adalah persegi panjang. Jika persegi panjang ini terbuka berarti tanki sebenarnya adalah jenis tidak bertekanan. Yang tertutup untuk tanki bertekanan. Saluran buang dan saluran hisap ke pompa digambarkan dengan garis-garis. Apabila garis ini menyentuh dasar tangki berarti lubang buka berada dibawah level oli. Sedangkan jika tidak menyentuh berarti berada di atas level oli.

 

Prinsip Kerja Sistem Hidrolik pada Alat Berat

Secara garis besar, sistem hidrolik mempunyai komponen-komponen utama sebagai berikut:

  1. Tangki hidrolik (hydraulic tank) adalah sebagai tempat penampungan oli dari sistem. Selain itu juga berfungsi sebagai pendingin oli yang kembali
  2. Pompa hidrolik (hydraulic pump) sebagai pemindah oli dari tangki ke dalam sistem. Dan bersama komponen lain menimbulkan hydraulic pressure (tenaga hidrolik)
  3. Control valve gunanya untuk mengarahkan jalannya oli ke tempat yang diinginkan
  4. Actuator (hydraulic cylinder) adalah sebagai perubah dari tenaga hidrolik menjadi tenaga mekanik
  5. Main relief valve gunanya untuk membatasi tekanan maksimum yang diijinkan dalam hydraulic system, agar sistem sendiri tidak rusak akibat over pressure.

Selain itu juga diperlukan filter untuk menyaring kotoran–kotoran seperti gram-gram agar tidak ikut bersirkulasi kembali.

Dalam sebuah sistem hidrolik, terjadi perubahan tenaga dari tenaga hidrolis menjadi tenaga mekanis. Sebelum dirubah menjadi tenaga mekanis, besarnya aliran, arah aliran, dan besarnya tekanan di dalam sistem hidrolis harus diatur agar didapatkan tenaga mekanis yang terkontrol arah gerakannya, kecepatan geraknya ataupun besar tenaganya.

Pada gambar, dapat kita lihat komponen–komponen utama akan didapatkan suatu rangkaian hidrolik yang aliran olinya terkendali.

Cara Kerja Berbagai Jenis Pompa pada Alat Berat

Pompa hidrolik berfungsi untuk mengubah energy gerak dari engine menjadi energy potensial didalam oli. Pompa berfungsi untuk menyediakan aliran. Pompa tidak menghasilkan tekanan. Tekanan timbul karena adanya hambatan-hambatan yang ditemui aliran di dalam system.

Secaras garis besar pompa dibagi menjadi dua jenis, yaitu positif displacement dan non-positif displacement. Displacement pompa adalah berapa volume oli yang dihasilkan perlangkah atau perputaran pompa. Semakin besar nilainya maka semakin besar pompa tersebut.

Jenis – Jenis Pompa
Pompa positif displacement adalah pompa yang menghasilkan displacement yang tetap tidak peduli berapa tekanan yang terjadi pada sisi outlet pompa.

Bagaiman oli bisa dipompa? Pada langkah inlet yang sebelah kiri, piston pada tabung pompa digerakkan ke kiri. Ruangan di dalam pompa semakin besar dan tekanannya turun lebih kecil dari tekanan udara. Akibat perbedaaan ini, udara menekan oli masuk ke dalam pompa melalui check valve (berfungsi untuk mengatur aliran hanya pada satu arah). Check valve ditekan oli sehingga membuka saluran ke pompa. Pada langkah output yang di sebelah kanan, piston menekan oli. Oli mencari jalan keluar. Oli mencoba turun melalui check valve yang ada di inlet (saluran masuk), namun bola check valve tertahan oleh dinding saluran sehingga menutup saluran ke bawah, oli tidak dapat keluar dari check valve ini. Oli juga mencoba membuka check valve pada bagian atas. Oli harus melawan tekanan yang besar untuk mendorong bola check valve ini. Bola check valve bergerak dan membuka saluran bagian atas. Oli keluar melaui saluran ini.

Apabila tekanan oli pada sisi outlet (saluran keluar pompa) relative kecil maka setiap stroke (langkah piston) akan mendorong oli secara relative mudah. Jika tekanan meningkat, stroke yang dibutuhkan lebih berat. Setiap stroke akan memindahkan volume (displacement) oli yang sama walaupun tekanan pada sisi outlet tinggi. Inilah arti dari positive displacement. Yaitu displacement oli selalu tetap tidak bergantung pada tekanan outlet. Tekanan ini bisa sedemikian tingginya sehingga pada system hidrolik yang menggunakan pompa positive displacement harus disediakan mekanisme pembuangan oli jika terjadi kenaikan tekanan yang terlalu besar.

non positive displacement pump

Pompa non-positive salah satunya seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Cara kerjanya adalah sebagai berikut. Imperller berputar dengan kecepatan tinggi membuat tekanan di dalam saluran hisap (suction) turun lebih rendah dari tekanan udara. Fluida ditekan udara dan masuk ke dalam pompa. Impeller akan menekan fluida sehingga fluida bergerak dengan kecepatan tinggi. Fluida diarahkan oleh bentuk dari housing pompa menuju saluran keluar (discharge). Fluida akan menghasilkan displacement yang sama setiap putaran impeller. Namun jika tekanan pada saluran discharged naik, banyak oli yang terhambat untuk melewati saluran ini. Oli akan kembali masuk ke pompa yang artinya displacement menjadi berkurang. Inilah arti dari non-positive displacement. Yaitu volume yang dihasilkan (displacement) bergantung pada besar kecilnya tekanan pada sisi outlet. Jika tekanan pada sisi outlet tinggi maka displacement menjadi lebih kecil. Jika system hidrolik menggunakan pompa jenis ini, tidak perlu dipasang mekanisme buang yang khusus, karena kenaikan tekanan system tidak bisa mejadi terlalu tinggi yang dibatasi oleh konstruksi pompa. Berbeda dengan positive displacement dimana volume oli yang sama selalu dihasilkan sehingga tekanan dapat naik tinggi sekali dan membahayakan system. Contoh pompa jenis non-positive adalah water pump.

Pompa non-positive digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan aliran atau debit yang besar tapi tekanannya rendah. Sedangkan positive displacement digunakan pada aplikasi aliran atau debit rendah dan tekanan yang tinggi. Pada alat berat yang dibutuhkan adalah tekanan yang tinggi dan aliran yang rendah sehingga yang cocok adalah pompa positive displacement.

Pompa sebenarnya tidak menghasilkan tekanan. Kenapa? karena jika keluaran pompa langsung dialirkan ke tanki tanpa melewati system, tekanan akan rendah sekali. Tekanan akan timbul hanya jika ada hambatan yang ditemui oli misalnya penyempitan-penyempitan dan beban. Pompa juga pada dasarnya tidak menghisap. Pompa hanya menciptakan kevakuman (tekanan lebih kecil dari tekanan udara). Oli masuk ke pompa karena ditekan udara luar atau udara di dalam tanki. Oleh karena itu jika saluran hisap tersumbat maka oli akan sulit memasuki pompa. Tekanan pada sisi hisap pompa akan turun sekali dan oli bisa mendidih walaupun temperature-nya rendah. Oli yang mendidih akan berwujud gas yang dapat menyebabkan kavitasi (cavitation). Kavitasi adalah proses pecahnya gelembung-gelembung gas pada daerah oli bertekanan tinggi dan menyebabkan terbentuknya lubang-lubang pada permukaan logam.

Rating atau spec pompa adalah berapa besar aliran yang dapat dihasilkan persatuan waktu, misalnya 100 liter per menit. Semakin besar pompa, biasanya akan semakin besar juga aliran (flow)-nya. Selain flow, biasanya disebutkan tekanan maksimum yang dapat ditangani pompa misalnya 3000 psi. Dengan data aliran dan tekanan maksimum ini serta efisiensi pompa maka kita dapat secara kasar menentukan tenaga (power) maksimum yang dibutuhkan untuk menggerakkan pompa. Jadi jika pompa ini digandeng dengan engine maka angka yang kita hitung adalah rating power untuk engine tersebut.

Pompa memiliki spesifikasi efisiensi volumetric. Yaitu perbandingan antara displacement sesungguhnya dan displacement secara teori. Semakin besar angka ini semakin baik pompa tersebut. Pompa positive displacement memiliki efisiensi volumetric yang relative tinggi (di atas 90%) dibandingkan dengan yang non-positive.

Gambar Jenis – Jenis Pompa
Jenis – jenis pompa yang akan kita bahas hanya dari jenis positive displacement yang banyak dipakai pada alat berat yaitu gear, vane, dan piston.

  • Gear Pump

gear pump

Gear digerakkan oleh tenaga dari luar disebut driving gear dan gear yang digerakkan oleh driving gear disebut dengan driven gear atau idler gear.

bagian gear pump

Kedua gear ini akan masuk ke dalam housing dan ditutup dengan plate dan dijaga oleh seal dan back-up seal untuk mencegah kebocoran.

cara kerja gear pump

Cara kerja pompa ini adalah sebagai berikut. Driving gear menggerakkan driven gear. Gerakan kedua gear ini menciptakan kevakuman pada sisi inlet. Oli masuk dari tangki menuju pompa. Oli kemudian masuk ke dalam ruang-ruang yang dibentuk oleh gigi-gigi gear dan housing. Oli dibawa oleh ruangan ini menuju ke sisi outlet.

Tekanan tinggi pada sisi outlet akan mendorong gear-gear mengarah ke sisi inlet. Dorongan ini akan membuat ketidak seimbangan pada shaft (poros) pompa sehingga bisa menimbulkan masalah. Untuk mengurangi efek ini, maka sering dipasang pelat penyeimbang tekanan (pressure balance plate) pada sisi inlet dimana oli dari tekanan tinggi diarahkan ke sisi inlet dan akan menekan shaf ke arah sisi outlet sehingga menyeimbangkan dorongan. Pada beberapa desain, shaft pompa dibuat tapered, sehingga tekanan shaft ke bearing lebih luas.

Jika gear pump sudah lama dipakai maka clearance (suaian) antara puncak gigi gear dan housing sudah sedimikian besarnya. Oli banyak yang bocor kembali ke sisi inlet dan efisiensi volumetric pompa turun. Jika oli yang dipakai pada sistem kotor dan banyak mengandung partikel – partikel keras maka sering terjadi luka dan alur – alur terbentuk pada housing pompa. Alur – alur ini akan mengakibatkan kebocoran dan menurunkan efisiensi volumetric pompa.

Pada gear pump, besarnya flow pompa ditentukan oleh besarnya ruang yang dibentuk antara gigi – gigi gear dan housing. Besarnya flow juga ditentukan oleh kecepatan putar pompa. Untuk mengatur besarnya flow pada gear pump, satu-satunya cara adalah dengan mengatur putaran pompa.

1. Internal Gear Pump
konstruksi internal gear pump

Outer gear digerakkan oleh shaft. Outer gear atau rotor ini kemudian menggerakkan inner gear (idler). Titik pusat outer gear berbeda dengan titik pusat inner gear. Perbedaan inilah yang menyebabkan konstruksi ini menjadi pompa. Pola bulan sabit (crescent) berfungsi untuk memandu gerakan inner gear dan memperkecil ruangan yang dilalui oli.

cara kerja internal gear pump

Putaran outer gear dan inner gear menyebabkan timbul kevakuman pada sisi inlet. Kevakuman ini disebabkan oleh ruangan yang semakin membesar pada saat gear-gear berputar. Pada gambar di atas arahnya ke bawah. Oli masuk ke dalam pompa dan terperangkap dalam ruang yang dibatasi oleh gigi-gigi gear, housing, dan crescent. Pada saat gear melintasi crescent, ruangan-ruangan ini mengecil dan menekan oli. Pada sisi outlet, oli keluar dari ruangan-ruangan.

Pada internal gear pump, terjadi ketidak seimbangan dorongan yang sama seperti pada gear pump biasa. Keausan juga menyebabkan clearance semakin membesar dan kebocoran-kebocoran terjadi diantara gigi-gigi gear dan housing serta crescent menurunkan efisiensi.

2. External Gear Pump
Untuk unit – unit Komatsu sistem hidroliknya banyak memakai jenis external gear pump ini. Konstruksi external gear pump terlihat pada gambar.

eksternal gear pump

Secara garis besar, external gear pump dapat dibagi dalam dua jenis:

  • Fixed Side Plate Type Gear Pumps

Side plate pompa ini tidak dapat bergeser-geser. Kontruksinya ada yang jadi satu dengan housing, dan ada pula yang terpisah tetapi diikat terhadap housing-nya. Pompa ini mempunyai discharge pressure antara 30 Kg/Cm2 sampai dengan 125 Kg/Cm2. Komatsu menamakan pompa jenis ini tipe FAL/R dan GAL/R.

  • Movable Side Plate Type (Pressure Balancing Type Gear Pumps)

Side plate pompa ini dapat bergeser semakin menjepit gear bila tekanan naik.

Dengan demikian maka internal leakage diperkecil sebab side clearance juga kecil. Specific Discharge Pressure-nya lebih besar dari 140 Kg/Cm2.

Gear pump yang dipergunakan dalam unit-unit Komatsu berbeda-beda jenisnya disesuaikan dengan fungsinya. Untuk itulah maka external gear pumps diklasifikasikan dalam 5 (lima) jenis yaitu:

  1. FAL/R dengan tekanan 30 Kg/Cm2
  2. GAL/R dengan tekanan 125 Kg/Cm2
  3. PAL/R dengan tekanan 140 Kg/Cm2
  4. KAL/R dengan tekanan 175 Kg/Cm2
  5. SAL/R dengan tekanan 210 Kg/Cm2

Vane Pump

Konstruksi vane pump ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

konstruksi vane pump

Vane pump terdiri rotor atau displacement dan housing. Di dalam rotor terdapat vane yang bebas keluar masuk slot pada rotor. Rotor kemudian ditutup dengan flex plates dan housing.

cara kerja vane pump

Rotor diputar oleh tenaga dari luar. Perputaran rotor menyebabkan vane terlempar (efek gaya sentrifugal) ke luar. Akibat gaya ini, vane menekan housing dengan kuat. Ini akan mengisolasi oli karena terbentuknya ruangan yang terpisah antara dua vane dan housing. Sumbu putar rotor dan titik pusat housing dibuat tidak bertemu sehingga dari sini tercipta perbedaan ruangan di atas dan di bawah. Karena ada perbedaan besar ruangan inilah terjadi proses pemompaan. Pada sisi inlet, ruangan yang dibentuk oleh dua vane dan housing membesar sehingga terjadi kevakuman dan oli dapat masuk ke dalam pompa. Oli dibawa oleh ruangan ini berputar. Dekat dengan sisi outlet, karena perbedaan titik pusat, ruangan-ruangan dibuat semakin kecil dan menekan oli. Oli lalu keluar menuju sisi outlet.

vane dan rotor

Bagian atas vane pump ditutup dengan flex plate dan housing dan disekat oleh seal supaya tidak bocor.

fungsi flex plate

Pada flex-plate terdapat lubang-lubang untuk mengarahkan oli dari daerah bertekanan tinggi. Oli bertekanan ini digunakan untuk memberikan tekanan pada flex plate sehingga dapat menyekat oli dari kebocoran pada bagian atas dan bawah pompa. Dengan menggunakan desain seperti ini, kekuatan penyekatan flex plate berbanding lurus dengan tekanan oli disisi outlet. Semakin tinggi tekanan oli pada sisi outlet semakin besar kekuatan yang dibutuhkan untuk menyekat.

Displacement oli pada flex plate bisa diubah-ubah dengan mengubah kecepatan putar. Namun ada rancangan lain dari vane pump yang cam ring bisa diatur letakknya.

variable displacement vane pump

Dengan menggerak-gerakkan cam ring kita bisa mendekatkan atau menjauhkan titik pusat cam ring dan rotor. Apabila jarak kedua titik pusat ini dekat maka displacement oli akan mengecil dan begutu juga sebaliknya. Pompa semacam ini dapat menghasilkan flow yang kecil walaupun putarannya tinggi. Ini adalah prinsip kerja variable displacement pump. Pada pompa ini, putaran pompa tidak berpengaruh langsung pada displacement oli.

cara kerja balance vane pump

Vane pump pada gambar mengalami ketidakseimbangan gaya seperti yang dialami oleh gear pump. Ketidakseimbangan ini bisa diatasi dengan membuat dua lubang inlet dan dua lubang outlet di bagian dalam pompa.

Piston Pump
bagian piston pump

piston pump

Piston pump terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut. Barrel, berbentuk silinder yang terhubung ke shaft dan diputar oleh tenaga dari luar. Di sekeliling barrel terdapat lubang-lubang tempat piston. Piston adalah komponen yang bergerak keluar masuk di dalam barrel. Slipper dan retaining ring, komponen yang memegang piston. Sedangkan swashplate adalah pelat yang berbentuk miring untuk membuat terjadinya perbedaan besar ruangan di dalam barrel.

Cara kerja piston pump adalah sebagai berikut (lihat gambar).

cara kerja piston pump

Barrel diputar oleh shaft dan membawa piston masuk dan keluar. Pada saat piston masuk maka ruangan antara piston dan barrel semakin membesar. Perbesaran ini mengakibatkan terjadinya penurunan tekanan sehingga oli masuk kedalam pompa. Pergerakkan masuk piston ini adalah mengikuti kontur dari swashplate. Setengah putaran berikutnya piston bergerak keluar dan menekan oli ke luar pompa. Selama terjadi perbedaan ukuran ruang antara piston dan barrel maka piston selalu menghasilkan displacement oli.

Kemiringan swashplate mempengaruhi besar kecilnya displacement pompa. Jika swashplate kemiringannya lebih besar maka displacement pompa akan semakin besar. Jika swashplate lebih vertical (lurus) maka displacement pompa akan lebih kecil.

Jika kemiringan swashplate tidak bisa diubah maka displacement pompa hanya bisa diubah dengan mengubah putaran pompa. Pompa ini disebut fix displacement pump. Jika swasplate bisa diubah maka displacement pompa tidak dipengaruhi oleh putaran pompa. Jadi walaupun pompa berputar cepat dengan meluruskan swasplate, displacement akan tetap kecil.

variable displacement piston pump

KONTROL KONTAMINASI (CONTAMINATION CONTROL)

Mengapa kontrol kontaminasi
contamination control

Pemilik alat berat selalu meminta:

  • Power tenaga yang lebih besar
  • Daya dobrak yang lebih besar
  • Cycle time yang lebih cepat

Industri sekarang menggunakan:

  • Lebih banyak mesin menggunakan elektro-hidrolik
  • Pressure sistem yang lebih tinggi
  • Clearence yang lebih kecil

Hasilnya, sekarang, sistem fluida lebih sensitif terhadap contaminant / pencemaran:

  •  Hidrolik
  • Transmisi dan Final Drive
  • Sistem bahan bakar
  • Engine

Fluida cair yang tercemar akan berdampak pada:

  • Umur komponen dan fluida yang lebih singkat
  • Turunnya produktivitas
  • Dapat menyebabkan kerusakan catastrophic dan kenaikan biaya down time dan perbaikan
  • 75-85% kerusakan sistem hidrolik disebabkan oleh kontaminasi

 

Jika kita tidak segera menangani contaminasi fluida, maka:

  • Biaya warranty meningkat
  • Permintaan pengerjaan ulang meningkat
  • Kegagalan yang berulang dan kegagalan-kegagalan lainnya meningkat.
  • Ketidakpuasan pelanggan meningkat, menyebabkan turunnya penjualan.

Apakah yang dimaksud dengan Contaminant / pencemaran?

  • Butiran debu
  • Percikan las
  • Cat
  • Serabut kain
  • Partikel keausan logam
  • Abu rokok
  • Gemuk
  • Panas
  • Air
  • Udara
  • Hasil oksidasi oli atau pertumbuhan bakteri

 

Seberapa banyak yang dianggap terlalu berlebihan?

½ sendok teh butiran debu dalam 55 galon (250 liter) oli hidrolik dianggap telah melebihi batas toleransi contaminasi yang diperbolehkan untuk mesin-mesin Caterpillar baru.

Berhati-hatilah terhadap partikel yang sangat kecil untuk dilihat. Sumber-sumber Kontaminasi

  1. Selama proses pembuatan Machine
  2. Selama proses produksi oliSelama pengoperasian yaitu lingkungan yang berdebu
  3. Perawatan yang tidak baik
  4. Kurang perawatan

Filtration

Angka strainer merupakan derajat filtration suatu strainer yang diukur berdasarkan besarnya ukuran lubang saringan

Angka filter merupakan derajat filtration dari sebuah filter yang diukur dalam mikron.

filtration

1 Mikron = 0,001 mm atau 0,000001 meter (1 per sejuta meter)

ukuran partikel

Angka Absolut: Menghentikan semua bahan contaminant yang lebih besar daripada angka filter misalnya 10 mikron absolute filter menangkap semua kontaminant yang lebih besar dari 10 mikron.

Angka Nominal: Menghentikan sampai sekitar 50-95% dari semua bahan contaminant / pencemar

Magnetic plugs: Hanya menghilangkan bahan contaminant / pencemar besi atau magnetis lainnya.

Strainer memberi filtration kasar dan biasanya dibuat dari kawat saring halus. Filter mampu menyaring dengan halus, biasanya terbuat dari kertas berpori. Perbedaan antara filter dan strainer adalah kemampuan menyaringnya.

Usaha untuk mengendalikan kontaminasi

  • Kebersihan lingkungan kerja.
  • Penyimpanan dan pemindahan oli .
  • Penangananan dan penyimpanan suku cadang.
  • Pemasangan dan penyimpanan hose.
  • Perbaikan dan perakitan komponen.
  • Perbaikan di lapangan.
  • Pengukuran partikel

usaha mengurangi kontaminasi

Kebersihan lingkungan kerja

  • Jagalah agar lingkungan kerja selalu bersih dan teratur.
  • Sapu lantai setiap hari.
  • Segera bersihkan tumpahan.
  • Jaga agar meja kerja tetap bersih.
  • Batasi penggunaan penyimpanan langsung di atas lantai.

Penyimpanan dan pemindahan Oli

penyimpanan dan pemindahan oli

  • Saring oli baru dari tangki penyimpanan dan dalam drum berkapasitas 44 galon (200 liter)
  • Simpan drum oli di dalam (jika memungkinkan)
  • Pasang penutup drum

Penanganan suku cadang dan penyimpanan

  • Jaga agar semua komponen tetap berada dalam kemasan sampai saatnya akan dipasang.
  • Kembalikan semua suku cadang dalam wadah penyimpanannya.
  • Bersihkan semua komponen yang tengah digunakan.

Perakitan dan penyimpanan hose

penyimpanan hose

  • Bersihkan semua hose yang akan dirakit dengan Hose Cleaner
  • Lindungi semua hose yang telah dirakit dengan cap dan plug
  • Lindungi hose yang disimpan dengan cap dan plug.

Perbaikan komponen dan perakitannya:

  • Gunakan selalu absorbant pad – bukan kain lap.
  • Lakukan proses pembersihan.
  • Gunakan rotary brush untuk membersihkan silinder hidrolik setelah di-honing.
  • Pisahkan pengelasan dan pembersihan.

Perbaikan di Lapangan

  • Jaga agar suku cadang tetap dalam kemasannya sebelum digunakan
  • Gunakan filter dengan efisiensi tinggi.
  • Pastikan truk oli memasok fluida yang bersih dari contaminant.