Sistem Pneumatic

Penjelasan singkat tentang prinsip dasar pneumatik dengan contoh sederhana dari aplikasi rangkaian pneumatik untuk pengontrolan on-off valve.

Secara definisi sistem pneumatik dapat diartikan sebagai setiap sistem yang menggunakan gas atau udara sebagai fluida/media penggerak ataupun transmisi. Disebut media penggerak karena memang sifat udara yang compressible dapat dikonversi menjadi tenaga mekanik. Contohnya : pompa, piston ataupun valve yang dioperasikan secara pneumatik. Dibandingkan dengan sistem hidraulik yang menggunakan cairan/oli sebagai fluida. Pneumatik memiliki kelebihan diantaranya : bersih dan harga yang murah. Namun besarnya tenaga yang diberikan tidak sebesar tenaga hidraulik. Pada umumnya tekanan kerja udara yang dioperasikan pada sistem penggerak pneumatik sebesar 7 – 10 bar. Aplikasi sistem penggerak pneumatik banyak ditemukan diindustri manufacturing, petrokimia ataupun industri migas.

Sistem pneumatik dapat pula dimanfaatkan sebagai media transmisi sinyal. ISA-S7.4 (Air Pressures for Pneumatic Controllers, Transmitters, and Transmission Systems) melakukan standardisasi rentang untuk sinyal pneumatik : 20 – 100 kPag atau 3 -15 psig.

Pada masa kini sistem instrumentasi yang masih menggunakan sinyal pneumatik sangat jarang ditemukan, selain dikarenakan harga instalasi yang mahal juga adanya waktu tunda (delay) dalam pengiriman sinyal. Saat ini transmisi sinyal pneumatik pada plant lama sendiri banyak digantikan dengan menggunakan transmisi sinyal listrik analog 4-20 mA ataupun komunikasi digital seperti fieldbus/Profibus.

Kecuali pada plant yang telah tua, rangkaian pneumatik sudah jarang ditemukan pada suatu industri migas. Namun pada beberapa aplikasi masih sangat sering dijumpai, misalnya: Wellhead Control Panel, Fusible Loop Panel ataupun Control Panel pada On-Off Valve. Pada beberapa aplikasi, sistem pneumatik kerap kali dikombinasikan juga dengan sistem lainnya seperti sistem elektrik ataupun hidraulik.

Beberapa standard yang digunakan pada perancangan sistem pneumatik diantaranya :

• API RP 552 (Transmission System)
• ISA S7.4 (Air Pressures for Pneumatic Controllers, Transmitters, and Transmission Systems)
• ISA S7.3 (Quality Standard for Instrument Air)
• ISA S7.7 (Recommended Practice for Producing Quality Instrument Air)

SIMBOL DAN RANGKAIAN PNEUMATIK

Standard ISO 1219 menjadi acuan dalam standardisasi simbologi untuk komponen pneumatik. Pada umumnya pun supplier atau vendor suatu produk pneumatik mengacu pada standard tersebut untuk mereprentasikan fungsi-fungsi produknya.

Contoh rangkaian elektro-pneumatik sederhana pada suatu on-off valve control station.

Perhatikan gambar diatas, contoh sebuah rangkaian pneumatik sederhana dalam satu proyek untuk keperluan pengontrolan on-off valve. Deskripsi dari komponen-komponen pneumatiknya sebagai berikut:
   

Item	Komponen Pneumatik	Fungsi
A	Aktuator	Mengubah tekanan udara menjadi gerakan 1/4 putaran yang digunakan untuk membuka-tutup valve. Didalam aktuator terdapat ruang udara dan pegas (spring). Kesetimbangan gaya pegas dan tekanan udara dimanfaatkan untuk mengontrol gerakan piston.
B	Main Valve	Adalah objek kontrol dari sistem pneumatik. Mekanisme buka-tutup valve diakibatkan oleh gerakan piston didalam aktuator. Untuk kasus ini, main valve dalam keadaan terbuka pada saat aktuator mendapat tekanan pneumatik. Hilangnya tekanan udara/pneumatik pada aktuator menyebabkan main valve tertutup.
1	Two Way Ball Valve	Sebagai isolasi sistem pneumatik terhadap supply udara dari luar. Pada saat sistem pneumatik dioperasikan valve ini harus dalam keadaan terbuka dan ditutup pada saat ada pemeliharaan (maintenance) misalnya ada kebocoran atau penggantian komponen.
2	Air Filter Regulator	Menjaga tekanan supply udara pada harga yang ditentukan (contoh: 5.5 barg) sekaligus membuang (release) kelebihan tekanan. Selain itu juga berfungsi sebagai penyaring udara (ukuran 5 micron) dari partikel debu pengotor. Akumulasi uap air yang terjebak dibuang secara manual (manual drain).
3	Pressure Gauge	Untuk pembacaan / indikasi besarnya tekanan udara yang masuk ke sistem pneumatik. Range yang umum digunakan 0-10 barg ataupun 0 – 14 barg.
4, 10	Check Valve	Mencegah aliran balik udara.
5	3/2 Way Solenoid Valve dengan Manual Reset. Buka-tutup valve diaktuasi oleh signal listrik.	Mengatur buka-tutup aliran udara didalam sistem pneumatik. Fungsinya semacam block and bleed valve. 3/2 way bermakna valve tersebut memiliki 3 port dan 2 position (keadaan). Pada dasarnya kita bebas menghubungkan port mana yang akan kita pilih sesuai design yang kita inginkan, dianalogikan seperti istilah NO/NC pada wiring. Pada kasus ini hanya 2 port yang terhubung dengan tubing sedangkan port lainnya difungsikan sebagai venting port (dipasang bug screen). Dalam keadaan tidak ada arus listrik/sinyal elektrik , jalur aliran udara masuk ke aktuator tertutup (mengakibatkan main valve dalam posisi tertutup). Ketika arus listrik diumpan ke solenoid membuat aliran udara kedalam aktuator tebuka (main valve menjadi terbuka). Sekali arus listrik hilang, valve kembali keposisi semula (yang disebabkan oleh gaya pegas didalam valve).Yang berakibat tertutupnya aliran udara menuju aktuator dan pada saat yang sama pula sisa tekanan udara didalam tubing (diantara valve dan aktuator) dibuang ke atmosfer melalui venting port. Manual reset berupa tombol yang harus ditekan operator secara manual sesaat setelah valve berubah posisinya. Tanpa melakukan reset, valve tidak akan berubah ke posisi selanjutnya walaupun sinyal listrik telah diumpankan.
6	Bug Screen	Umumnya dipasang pada venting port, gunanya untuk mencegah masuknya serangga pada komponen pneumatik.
7	Flow Control Valve	Mengatur besar-kecilnya aliran udara yang masuk kedalam aktuator.
8	Safety Relief Valve	Jika pressure regulator tidak befungsi dengan baik (fail), maka tekanan udara yang akan masuk kedalam aktuator menjadi tidak terkendali sehingga perlu ditambahkan proteksi untuk membuang kelebihan tekanan tersebut. Aktuator sendiri memiliki batas maksimum tekanan kerja yang umumnya berada pada rentang 8 – 10 barg, tergantung pada jenis /ukuran aktuator yang dipilih.
9	Quick Exhaust Valve	Mempercepat buangan sisa tekanan didalam aktuator ke luar atmosfer. Valve ini hanya berfungsi pada saat tidak ada supply udara kedalam aktuator. Adanya valve ini akan mempercepat respon tutupnya main valve.
11	Silencer	Dipasang pada akhir rangkaian pneumatik yaitu jalur tubing menuju venting ke atmosfer. Gunanya mencegah masuknya benda asing sekaligus mengurangi suara bising akibat buangan tekanan udara dari aktuator.
Bulk material : tubing, fittings adapter, tee dan lain-lain		Menghubungkan komponen pneumatik satu dengan komponen lainnya.

Gambaran diatas hanyalah salah satu contoh sederhana dari aplikasi rangkaian pneumatik untuk pengontrolan on-off valve. Pada kasus lain semisal Wellhead Control Panel, rangkaian pneumatik dikombinasikan dengan rangkaian hidraulik dan elektrik makin menambah rumit rangkaiannya. Namun pada dasarnya sepanjang kita mengetahui fungsi-fungsi dasar (basic function) tiap-tiap komponennya dan main line atau alur utama pneumatik nya akan memudahkan kita memahami keseluruhan mekanisme sistem rangkaian pneumatik tersebut.