PEMBUATAN ALAT UJI KETAHANAN PENGUNCI DAN KETAHANAN LOCK UP UNTUK REGULATOR TEKANAN TINGGI TIPE TEKAN Hendri Siswanto, Achmad Khidir Hawari, Tisman Rustia Balai Besar Logam dan Mesin (BBLM)- Kementerian Perindustrian Jl Sangkuriang 12, Bandung – 40135 Email :
[email protected]
Abstrak coi Perkembangan desain regulator tekanan tinggi untuk tabung baja LPG, menuntut perkembangan pengembangan alat untuk pengujian produk tersebut. Penentuan alat uji beserta komponen pendukungnya yang tepat sangat diperlukan agar hasil pengujian sebuah produk lebih akurat dan presisi. Penggunaan elektropneumatik sebagai sistem penggeraknya, juga auto counter, dan auto stop untuk menghentikan proses pengujian, menghasilkan pengujian produk regulator menjadi lebih optimal. Hasil uji coba alat ini menunjukan hasil yang baik, yaitu alat dapat beroperasi sesuai dengan kebutuhan dan tuntutan standar SNI regulator tekanan tinggi. Waktu total tercepat untuk pengujian lock up dengan jumlah siklus 50.000 kali sebesar 58,88 jam. Sedangkan waktu total tercepat untuk pengujian ketahanan pengunci dengan jumlah siklus 5.000 kali sebesar 19,02 jam. Kata Kunci : Alat Uji, Lock Up, Regulator LPG, Ketahanan Pengunci Abstract The development of the design of high-pressure regulator for LPG steel tube, demanding development of the tools for testing the product. Determination of test equipment and its components for supporting the right is necessary for the results of testing a product more accurate and precise. The use elektropneumatik as the driving system, also auto counter, and auto stop to halt the testing process, resulting in product testing regulators become more optimal. The results of testing this tool shows good results, ie the tool can operate in accordance with the needs and demands of ISO standard high pressure regulator. The fastest total time for testing lock up with the number of cycles of 50,000 times of 58.88 hours. While the fastest total time for testing the resilience of the lock with the number of cycles 5,000 times at 19.02 hrs. Keywords : Test Equipment , Lock Up , LPG Regulator , Security Lock Pendahuluan Pengujian ketahanan penggunaan untuk regulator tekanan tinggi sesuai dengan SNI 7618:2012 (regulator tekanan tinggi untuk tabung LPG) terbagi menjadi dua, yaitu : pengujian ketahanan lock up dan pengujian ketahanan pengunci. Untuk pengujian ketahanan lock up, bentuk, mekanisme penggunaan dan dimensi yang beragam, masih dapat diterapkan pada alat uji regulator yang ada pada lab uji BBLM. Akan tetapi untuk pengujian ketahanan pengunci, perbedaan bentuk dan mekanisme penggunaan pada regulator, tidak bisa diterapkan pada alat uji yang ada. Bentuk dan mekanisme penguncian pada regulator tidak diatur pada SNI, sehingga produsen dapat berinovasi dengan hal tersebut. Mekanisme yang umum digunakan pada regulator adalah dengan sistem pemutar
tuas kunci. Sistem pengunci lainnya yang berkembang adalah dengan sistem pemutaran knob yang ada di atas regulator dan sistem penekanan langsung. Sistem penekanan langsung merupakan model penguncian yang tergolong baru dan belum banyak digunakan, sehingga masih belum ada alat uji yang dapat mengakomodirnya.
Gambar 1. Regulator Tipe Pengunci Pemutar Tuas
Pada regulator dengan sistem penekanan langsung, regulator ditekan hingga mengunci dengan katup tabung. Untuk melepas regulator dari tabung, tekan tuas di samping regulator hingga pengunci terbuka.
Gambar 2. Regulator Tipe Pengunci Tekan
Untuk mengakomodir jenis regulator dengan tipe pengunci tekan, maka dibuatlah alat uji ketahanan yang sesuai dengan SNI yang terkait dengan regulator tekanan tinggi.
Hasil dan Pembahasan 1. Desain mekanisme pengujian regulator Sistem penguncian pada regulator tipe tekan, adalah dengan menekan regulator pada katup yang ada pada tabung dengan gaya tertentu hingga pengunci pada regulator mengunci dengan sempurna. Nilai gaya penekanan regulator untuk bisa mengunci, dilakukan dengan cara memberikan beban pada bagian atas regulator yang terpasang dengan katup, hingga katup mengunci dengan sempurna. Dari hasil percobaan didapat gaya minimal untuk penguncian adalah 20 kg. No
Nilai Beban (kg)
1. 2. 3. 4. 5. 6.
5 10 15 20 25 30
Metode Pembuatan alat uji ini dilakukan dengan beberapa tahapan dan jenis pengerjaan. Tahapan pengerjaan alat ini yaitu : 1. Desain mekanisme pengujian regulator Membuat mekanisme dan tata cara pengujian ketahanan penguncian yang sesuai untuk jenis regulator tipe pengunci tekan, dan tidak menyimpang dari standar yang dipakai. 2. Desain sistem kelistrikan dan rangkaian elektro pneumatik Membuat diagram kelistrikan dan pengkabelan untuk alat uji. 3. Pembuatan komponen mekanisme pengujian regulator Mendesain dan membuat komponen sesuai dengan mekanisme dan tata cara pengujian yang telah disusun. 4. Desain dan pembuatan rangka alat uji, bodi alat, dan pengecatan. Mendesain dan membuat rangka dengan memasukan aspek dimensi komponen sistem pengujian, dan dimensi kontrol alat. 5. Perakitan Merakit semua komponen, pengkabelan sesuai dengan diagram kelistrikan, sistem elektro pneumatik, dan pemasangan aksesoris pendukung. 6. Pensetingan alat uji Melakukan penyesuaian dan pensettingan komponen alat uji agar alat dapat bekerja dengan optimal.
Hasil Percobaan Aktuator Penekan Aktuator Penekan dan Pengunci Tombol Pembuka Regulator Mengunci Tidak Membuka Tidak √ √ √ √ √ √ √ √ -
Tabel 1. Percobaan Gaya Penekanan
Dari nilai gaya tersebut, jenis dan nilai aktuator pneumatik minimum dapat dihitung dengan rumus berikut : Untuk langkah maju :
Untuk langkah mundur :
Nilai gaya yang diambil untuk alat uji ini adalah 48 kgf untuk tekanan 4 bar dan dimeter piston aktuator 40 mm. Untuk aktuator penekan tombol pembuka kunci, digunakan aktuator dengan diameter piston 20 mm, nilai gaya 10 kg pada tekanan 4 bar. Untuk pencekam benda uji menggunakan plat alumunium dengan ketebalan 15 mm. Penghubung menggunakan dua batang stainless pejal diameter 20 mm. Susunan sistem pencekaman dan pengujian regulator ditampilkan peda gambar berikut :
Gambar 5. Cara Kerja Pneumatik Gambar 4. Sistem pencekaman dan pengujian regulator
2. Desain sistem kelistrikan dan rangkaian elektro pneumatik Sistem pneumatik untuk uji ketahanan pengunci menggunakan dua aktuator dan dua limit switch pada tiap aktuator. Katup yang digunakan menggunakan katup 5/2 dengan dua solenoid pada tiap aktuator. Cara kerja aktuator pneumatik mengikuti cara kerja pemasangan, penguncian, dan pembuka kunci yang dibuat semirip mungkin dengan penggunaan dilapangan. Urutan sistem kerja aktuator pneumatik, yaitu : 1. Aktuator A bergerak maju hingga katup terpasang ke regulator dan mengunci regulator.Pergerakan ini mengakibatkan limit switch A+ tertekan dan mengaktifkan delay time relay 1, akibatnya terjadi jeda waktu sebelum langkah berikutnya terjadi. 2. Setelah delay time habis, aktuator B bergerak maju dan menekan pembuka kunci regulator hingga regulator tidak terkunci lagi. Akibat gerakan aktuator ini juga mengakibatkan limit switch B+ tertekan dan mengaktifkan delay time relay 2. Jeda waktu terjadi sebelum langkah berikutnya. 3. Setelah delay time ke dua habis, aktuator A bergerak mundur melepaskan katu dari regulator. Pergerakan ini juga akan menekan limit switch A- dan langsung mengaktifkan langkah berikutnya. 4. Aktuator B bergerak mundur melepas pembuka kunci hingga regulator terkunci kembali.
Terdapat beberapa jenis relay pada alat uji ini. Jenis relay tersebut disesuaikan dengan pemakaiannya pada alat uji, yaitu : Omron MY4N : Digunakan sebagai penggerak aktuator. Omron MK2P-1: Digunakan untuk pengunci switch start / stop, dan auto off counter. Omron H3CR ( Timer Relay ) : Digunakan untuk jeda waktu pada langkah 2 dan 3.
Gambar 6. Rangkaian Pergerakan Aktuator
3. Pembuatan komponen mekanisme pengujian regulator Komponen utama dalam mekanisme pengujian regulator ini adalah : Poros penahan plat : digunakan sebagai landasan dan rangka utama mekanisme pengujian. Bantalan karet penahan katup : digunakan sebagai bantalan antara katup dan regulator agar tidak terjadi beban kejut saat pengujian. Plat penahan : dipakai sebagai pencekam regulator.
Bantalan linear : digunakan sebagai bantalan agar plat penahan tetap dalam kondisi tegak lurus dengan poros saat pengujian. Dudukan aktuator : dudukan tempat aktuator dipasang. Dudukan limit switch : berupa plat alumunium tempat limit switch dipasang. Pegas : pendorong plat penahan agar tetap mencekam regulator. Bantalan karet penahan regulator : penahan regulator bagian atas agar tidak berkontak langsung dengan alat uji.
regulator pneumatik, pelumas pneumatik, dan perakitan slang pneumatik.
Gambar 8. Sistem Pneumatik
Gambar 7. Komponen Alat Uji
4. Desain dan pembuatan rangka alat uji, bodi alat, dan pengecatan. Rangka alat uji ini menggunakan baja profil ukuran 25 mm x 25 mm dengan penyambungan las SMAW. Bagian bawah kaki menggunakan roda diameter 1,5 inch. Panel menggunakan ukuran 300 x 400 x 150 mm. Panel digunakan sebagai tempat relay dan terminal kabel. Bodi alat uji menggunakan plat dengan tebal 0,8 mm. Plat disambung dengan rangka menggunakan rivet ukuran 6 x 10 mm. Bodi alat kemudian didempul pada sambungan yang terbuka, di cat dasar, dan di cat warna. 5. Perakitan Perakitan dibagi tiga, yaitu : Perakitan kelistrikan : meliputi perakitan tombol instrumen, autocounter, perakitan relay, dan pengkabelan. Perakitan sistem pneumatik : meliputi perakitan aktuator A dan B, katup pneumatik, katup buka tutup gas,
Gambar 9. Sistem Kelistrikan
6. Pensetingan alat uji Setelah alat selesai dirakit, harus dilakukan pensetingan alat untuk mendapatkan kerja alat yang optimal, beberapa hal yang diseting pada alat ini yaitu : Seting limit switch Seting timer Seting posisi aktuator B Seting bantalan katup 7. Pengujian Produk Setelah alat selesai dirakit dan diseting dengan optimal, dilakukan percobaan penggunaan dan ketahanan alat. Percobaan dilakukan terhadap fungsi pengujian lock up dan fungsi pengujian pengunci.
tetap berjalan hingga siklus mencapai 5000 kali sesuai dengan SNI regulator. No
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Gambar 10. Alat Uji Setelah Dirakit
Percobaan pengujian lock up dilakukan dengan memberikan variasi waktu jeda untuk satu siklus mengisi dan membuang gas pada regulator. Percobaan dilakukan dengan waktu jeda 0,5 detik hingga mendekati 0 detik. Jika terjadi ketidakstabilan atau kegagalan gas untuk masuk dan keluar regulator sebelum 50.000 siklus, atau sesuai SNI regulator, maka jeda waktu tersebut dianggap terlalu singkat dan tidak bisa diaplikasikan. No
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Jeda Waktu (detik) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,05
Hasil Percobaan Dapat Tidak Diaplikasikan √ √ √ √ √ √
Siklus keTidak Tidak stabil mengalir
445 221
875 469
Tabel 2. Hasil Percobaan Lock Up
Ketika percobaan berlangsung pada jeda waktu dibawah nilai 0,1 detik, siklus timer relay masih berjalan, tetapi gas yang masuk tidak keluar kembali dari regulator seperti siklus pada timer relay. Dapat dipastikan bahwa katup pneumatik tidak bekerja. Sehingga variasi jeda waktu yang boleh diaplikasikan pada alat ini minimum adalah 0,2 detik. Percobaan pengujian ketahanan pengunci dilakukan dengan memberikan variasi nilai pada jeda waktu langkah 2 ke 3, 3 ke 4, dan variasi buka tutup speed regulator input dan output aktuator A. Penilaian percobaan dilihat dari siklus saat pengujian berlangsung, apakah tiap langkah siklus berjalan dengan stabil, dan apakah pengujian
Jeda Waktu Langkah 2-3 dan 3-4 0,3 0,2 0,1 0,05 0 0 0,05 0,1 0,2 0,3
Speed Aktuator A
Buka Buka Buka Buka Buka Setengan Setengan Setengan Setengan Setengan
Siklus keTidak Berhenti Stabil
160 17 16 37 58 231 -
1268 175 46 227 433 1070 262 1564 -
Tabel 3. Hasil Percobaan Ketahanan Pengunci
Percobaan dengan nilai jeda waktu dibawah 0,3 detik mengalami ketidakstabilan dan berhenti, meskipun variasi speed regulator dilakukan tetapi hasilanya hampir serupa. Ada beberapa kemungkinan penyebabnya, diantaranya katup pneumatik yang tidak bisa berfungsi dengan kecepatan tinggi, mengingat jika jeda waktu diperkecil, maka siklus makin berjalan dengan cepat. Kemungkinan lainya adalah relay tidak dapat bekerja secara bertahap jika kecepatan siklus terlalu tinggi. Percobaan selanjutnya adalah pengukuran waktu uji tiap siklus, yang berguna untuk mengetahui total waktu pengujian setiap parameternya. Untuk pengujian lock up, jumlah siklusnya adalah 50.000 siklus. Untuk pengujian ketahanan pengunci, jumlah siklusnya adalah 5.000 siklus. No
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Jeda waktu langkah 2-3 dan 3-4 0,3 0,2 0,1 0,05 0 0 0,05 0,1 0,2 0,3
Speed Aktuator
Waktu rata-rata Tiap Total Siklus (jam) (detik)
Buka Buka Buka Buka Buka Setengan Setengan Setengan Setengan Setengan
13,70 11,39 09,10 08,03 07,68 15,71 16,08 17,57 19,82 22,51
19,02 15,81 12,63 11,15 10,66 21,81 22,33 24,40 27,52 31,26
Tabel 4. Waktu Siklus Pengujian Ketahanan Pengunci
No
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Jeda Waktu Siklus 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,05
Waktu rata-rata Siklus Total (detik) (jam) 9,78 135.83 8,14 113,05 6,42 89,16 4,24 58,88 2,31 32,08 1,32 18,33
Tabel 4. Waktu Siklus Pengujian Ketahanan lock up
Kesimpulan dan Saran Waktu total tercepat untuk pengujian ketahanan lock up dengan jumlah siklus 50.000 kali sebesar 58,88 jam. Sedangkan waktu total tercepat untuk pengujian ketahanan pengunci dengan jumlah siklus 5.000 kali sebesar 19,02 jam. Alat uji dapat dijalankan dengan baik. Akan tetapi ada batasan – batasan pada beberapa parameter yang ada pada alat, agar pengujian dapat berjalan dengan optimal. Parameter yang dibatasi adalah : Jeda waktu siklus pengujian ketahanan lock up minimum adalah 0,2 detik, jika pengujian dilakukan di bawah waktu tersebut, maka kemungkinan besar pengujian akan terhenti sebelum jumlah siklus yang ditentukan. Jeda waktu siklus pengujian ketahanan pengunci minimum adalah 0,3 detik, jika pengujian dilakukan di bawah waktu tersebut, maka kemungkinan besar siklus pengujian akan tidak stabil dan akan berhenti sebelum jumlah siklus yang ditentukan. Untuk pemakaian alat yang terus – menerus setiap harinya, ada beberapa hal yang harus diperhatikan, diantaranya : Gunakan pelumas khusus pneumatik pada lubrikator untuk melumasi katup dan aktuator. Cek setiap hari lubrikator dan filter regulator alat, buang air yang ada pada filter regulator. Daftar Pustaka 1. Khurmi, R.S. and Gupta J.K. 1982. A Text Book of Machine. New Delhi: Design Eurasia Publishing House (Pvt) LTD. 2. Kurniawan, Riccy. 2008. Rekayasa Rancang Bangun Sistem Pemindahan Material Otomatis dengan Sistem Elektro
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Pneumatik. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM. Menhendry. 2009. Optimasi Rangkaian Pneumatik Sistem Logika dengan Menggunakan Proses DMAIC. POLIREKAYASA Vol 5. Hanwar, Oong. 2012. Pemanfaatan Katup Penunda Waktu untuk Merangkai Kontrol Pneumatik Pada Penutupan dan Pembukaan Pintu Geser. Jurnal R&B volume 2. D, Handoyo. 2012. Prediksi terjadinya fenomena peronggaan dalam katup control pneumatik pada basic design instrumentasi dan kendali pada pabrik yellow cake. Jurnal Perangkat Nuklir Volume 06. Dahlan, Moh. 2013. Prototipe mesin pres otomatis berbasis programmable logical control ( PLC ) untuk produksi paving blok berstandar nasional Indonesia ( SNI ). Jurnal SNST ke 4. Latief Had, Abd. 2012. Study starting udara dengan motor pneumatic pada mesin induk kmp bontoharu. Jurnal Riset dan Teknologi Kelautan Volume 10. Tjahjono, A. 1998. programmable logic controller. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. Institut Teknologi Sepuluh November. Jhonson, Curtis. 1993. Proses Control Instrumentation Technology. Prentice Hall International Inc. NEW jersey. Ulman, D.G. 1997. The Mechanical Design Process. Second edition. McGrawHill. New York.
