SKRIPSI PERHITUNGAN KAPASITAS DAN TEKANAN KERJA KOMPRESOR UDARA PADA SHEET METAL SHOP DI SMK PENERBANGAN DIRGHANTARA KECAMATAN LEGOK, TANGERANG
Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun Oleh : Nama NIM Program Studi
: Ego Widoro : 0130312-040 : Teknik Mesin
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007
LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : Ego Widoro N.I.M : 0130312 - 040 Program Studi : Teknik Mesin Fakultas : Teknik Industri Judul Skripsi : PERHITUNGAN KAPASITAS DAN TEKANAN KERJA KOMPRESOR UDARA PADA SHEET METAL SHOP DI SMK PENERBANGAN DIRGHANTARA
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.
Penulis,
Ego Widoro
i
LEMBAR PENGESAHAN
PERHITUNGAN KAPASITAS DAN TEKANAN KERJA KOMPRESOR UDARA PADA SHEET METAL SHOP DI SMK PENERBANGAN DIRGHANTARA KECAMATAN LEGOK, TANGERANG
Disusun Oleh : Nama N.I.M Program Studi Fakultas
: : : :
Ego Widoro 0130312 - 040 Teknik Mesin Teknik Industri
Mengetahui Koordinator TA / KaProdi
Pembimbing
(Dr. Mardani, ST. M.Eng.)
(Ir. Ruli Nutranta, M.Eng.)
ii
ABSTRAKSI
Dalam skripsi ini penulis menganalisa Perhitungan Kapasitas dan Tekanan Kerja Kompesor Udara pada Sheet Metal Shop di SMK Penerbangan Dirghantara Kecamatan Legok, Tangerang. Pekerjaan – pekerjaan praktikum di Sheet Metal Shop sebagian menggunakan peralatan yang menggunakan udara bertekanan (air pressure) sebagai tenaga penggeraknya, sehingga dibutuhkan kapasitas dan tekanan kerja kompresor yang cukup agar peralatan tersebut dapat beroperasi dengan baik. Kapasitas kompresor udara yang dibutuhkan dihitung dengan cara menjumlahkan jumlah udara yang dikeluarkan oleh kompresor untuk mengerakkan peralatan udara tekan dengan jumlah udara keluar dari sistem udara tekan karena kebocoran yang diijinkan. Kapasitas kompresor untuk Sheet Metal Shop dengan kapasitas 15 orang pada SMK Penerbangan Dirghantara direkomendasikan minimal sebesar 0,03201m3/dtk (atau setara dengan 68 CFM; 1921 liter/menit; 116 m3/hour). Tekanan kerja kompresor udara dihitung dengan cara menjumlahkan tekanan kerja alat udara tekan dengan kerugian tekanan yang terjadi pada jaringan pipa. Ada dua jaringan pipa yang ditawarkan kepada pihak SMK Penerbangan yang dapat menjadi pilihan sesuai dengan luas ruangan yaiu jaringan pipa 1 dan jaringan pipa 2. Tekanan kerja kompresor untuk Sheet Metal Shop dengan tekanan kerja alat udara tekan sebesar 6,2 Bar pada SMK Penerbangan Dirghantara direkomendasikan minimal sebesar 7,6 Bar (atau setara dengan 111 psi) untuk jaringan pipa 1 dan 7,8 Bar (setara dengan 114 psi) untuk jaringan pipa 2.
iii
KATA PENGANTAR Dengan menyebut nama Allah yang maha pengasih maha penyayang. Segala puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat, nikmat dan hidayah-Nya, sehingga berkat pertolongan-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi dengan judul “PERHITUNGAN KAPASITAS DAN TEKANAN KERJA KOMPRESOR UDARA PADA SHEET METAL SHOP DI SMK PENERBANGAN DIRGHANTARA” ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan penulis dalam mengikuti program pendidikan Strata I Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Industri di Universitas Mercu Buana. Selama penulisan skripsi ini banyak pihak yang telah memberikan perhatian, bantuan dan dorongan semangat kepada penulis, yang tentunya sangat bermanfat dan mendukung penulis. Untuk semua itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Ir. H. Suharyadi, MS. selaku Rektor Universitas Mercu Buana. 2. Bapak Ir. Yuriadi Kusuma, M.Eng. selaku Dekan Fakultas Teknik Industri 3. Ir. Ruli Nutranta, M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin 4. Dr. Mardani, ST. M.Eng. selaku pembimbing 5. H. Djamidin selaku Kepala SMK Penerbangan Dirghantara beserta staff 6. Ibu tersayang, Istri tercinta, Kakak dan adik yang selalu memberikan dorongan semangat serta doanya 7. Rekan - rekan mahasiswa jurusan teknik mesin PKSM angkatan IV
iv
8. Semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu. Semoga apa yang telah diberikan kepada penulis diterima oleh Allah SWT. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan mengingat terbatasnya kemampuan penulis maka kritik dan saran tetap penulis harapkan, tetapi penulis berusaha secara maksimal untuk memberikan yang terbaik dalam penulisan ini dan semoga apa yang penulis uraikan dalam skripsi ini bermanfaat bagi kita semua. Aamiin.
Jakarta,
Mei 2007
Penulis
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PERNYATAAN.........................................................................................i LEMBAR PENGESAHAN.........................................................................................ii ABSTRAKSI...............................................................................................................iii KATA PENGANTAR................................................................................................iv DAFTAR ISI...............................................................................................................vi DAFTAR ISTILAH....................................................................................................ix DAFTAR NOTASI...................................................................................................xiii DAFTAR GAMBAR.................................................................................................xv DAFTAR TABEL.....................................................................................................xvi DAFTAR LAMPIRAN...........................................................................................xvii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................................1 1.2 Identifikasi Masalah.....................................................................................3 1.3 pembatasan Masalah.. ................................................................................ 4 1.4 Perumusan Masalah.....................................................................................4 1.5 Metodologi Penulisan..................................................................................5 1.6 Sistematika Penulisan..................................................................................5 1.7 Tujuan Penulisan.........................................................................................6 1.8 Manfaat Penulisan.......................................................................................6
vi
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sheet Metal Shop.........................................................................................8 2.1.1 Peralatan di Sheet metal Shop............................................................8 2.1.2 Peralatan Sheet Metal Shop dengan tenaga penggerak udara tekan........................................................................................11 2.1.3 Tata Ruang Sheet metal Shop...........................................................13 2.1.4 Jaringan Pipa Sheet metal Shop........................................................15 2.2 Meja Kerja pada Sheet metal Shop............................................................15 2.2.1 Area Permukaan Kerja......................................................................16 2.2.2 Persyaratan Jarak di Dalam Tempat Kerja.......................................17 2.2.3 Tinggi Permukaan Kerja...................................................................19 2.3 Konsumsi Udara........................................................................................20 2.4 Debit Aliran...............................................................................................21 2.5 Kapasitas Kompresor................................................................................22 2.6 Kebocoran pada Jaringan Pipa Udara Tekan.............................................23 2.7 Kerugian – Kerugian yang Terjadi pada Aliran Udara..............................24 2.7.1 Kerugian Aliran karena Gesekan......................................................24 2.7.2 Faktor gesekan ( f )..........................................................................25 2.7.3 Angka Reynolds ( R )........................................................................26 2.7.4. Kerugian – Kerugian Kecil Lainnya................................................27
vii
2.8 Pipa Seri.....................................................................................................28 2.9 Tinggi Tekan (Head).................................................................................29 2.10 Total Tinggi Tekan sebuah Kompresor..................................................29 BAB III PROSEDUR PRAKTIK SHEET METAL SHOP BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Kapasitas Kompresor.................................................................................33 4.1.1Kapasitas Kompresor Sesuai dengan Konsumsi Udara Puncak........34 4.1.2 Pengaruh Kebocoran pada Kapasitas Kompresor.............................34 4.2 Tekanan Kerja Kompresor.........................................................................35 4.2.1 Disain Bentuk Jaringan Pipa Sistem Udara Bertekanan Sheet Metal Shop........................................................................................36 4.2.2 Kerugian Jaringan Pipa karena Gesekan..........................................48 4.2.3 Head Mesin Pneumatika...................................................................65 4.2.4 Tekanan Kerja Kompresor................................................................65 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.....................................................................67 5.1 Kesimpulan................................................................................................67 5.2 Saran..........................................................................................................67 DAFTAR PUSTAKA.................................................................................................69 LAMPIRAN – LAMPIRAN.....................................................................................70
viii
DAFTAR ISTILAH
Peserta didik
: Anggota Masyarakat ysng berusaha mengembangkan potensi diri melalui proses pembelajaran yang tersedia pada jalur, jenjang dan jenis pendidikan tertentu.
Sistem pendididkan nasional
: Keseluruhan komponen pendidikan yang saling terkait secara terpadu untuk mencapai tujuan pendidikan nasional
Satuan pendidikan
: Kelompok layanan pendidikan yang menyelenggarakan
pendidikan
pada
jalur
formal, nonformal dan informal pada setiap jenjang dan jenis pendidikan
CASR
: Peraturan Keselamatan penerbangan Sipil
AMO
: Organisasi perawatan pesawat udara yang telah mendapat ijn dan diakui oleh pemerintah untuk melaksanakan perawatan.
AMTO
: Organisasi pelatihan perawatan pesawat udara yang telah mendapat ijin dan diakui oleh pemerintah
ix
Sheet Metal
: Lembaran Logam, jenis lembaran logam yang banyak dipakai di pesawat adalah aluminium, baja dan titanium
Rivet
: Paku keling, salah satu jenis pengikat tetap (sekali pakai)
Bolt
: Baut, salah satu jenis pengikat yang menggunakan ulir sebagai media pengikatnya dan berpasangan dengan mur
Screw
: Sekrup, salah satu jenis pengikat yang menggunakan ulir sebagai media pengikatnya, tidak berpasangan dengan mur dan membuat ulir sendiri pada material yang diikat
Adhesive
: Perekat
Joint
: Sambungan, sambungan pada sheet metal menggunakan rivet sebagai pengikatnya
Forming
: Membentuk, membentuk sheet metal meliputi,
Stretching, Shrinking, Folding, Crimping, Bumping Layout process
: Proses membuat pola pada benda kerja sesuai dengan gambar teknik
Drilling process
: Proses memotong material untuk membuat lubang berbentuk lingkarang
x
Deburring process
: Proses membersihkan lubang hasil drilling dari sisa – sisa potongan yang belum terlepas (burr)
Riveting process
: Proses pemasangan rivet
Inspection
: Pemeriksaan
Stretching
: Meregang, memanjangkan salah satu sisi sheet
metal
sehingga
mudah
dibentuk
Contohnya: pada bagian luar bengkokan.
Shrinking
: Menekan atau memendekkan salah satu sisi sheet
metal
sehingga
mudah
dibentuk
Contohnya: pada bagian dalam bengkokan
Bumping
: Pembentukan logam lunak menggunakan palu
Crimping
: Membuat lipatan kecil atau lipatan bergelombang
Folding
: Membuaat lipatan pada lembaran atau pelat logam
Human factor
: Pendekatan dari aplikasi sistematik dari informasi relefan tentang kapabilitas, batas – batas kemampuan, karakteristik, kelakuan dan motivasi.
Area permukaan kerja (APK)
: Area horizontal yang dapat dijangkau oleh manusia dewasa
xi
Area permukaan kerja normal
: Area yang dapat dijangkau dengan baik dengan siku dari lengan bawah saat lengan atas menggantung dalam posisi alami pada side tubuh manusia
Area permukaan kerja maksimum
: Area yang dapat dijangkau oleh pemanjangan lengan dari pundak
Peserta praktik
: Siswa atau peserta didik yang sedang melaksanakan praktik
xii
DAFTAR NOTASI
A
=
Luas penampang (m2)
A1
=
Luas penampang titik 1 (m2)
A2
=
Luas penampang titik 2 (m2)
D
=
Diameter Pipa (m)
f
=
Faktor gesekan
hf
=
Kerugian karena gesekan (m)
hL1
=
Kerugian pipa 1 (karena gesekan dan fitting/kerugian kecil)
=
hf 1 + Le1 (m)
=
Kerugian pipa 2 (karena gesekan dan fitting/kerugian kecil)
=
hf 2 + Le 2 (m)
hLtotal
=
Kerugian Total (m)
htotal
=
Tinggi tekan total kompresor (m)
H
=
Tinggi Tekan (m)
H alat
=
Tinggi tekan alat (m)
K
=
Koefisien kerugian
L
=
Panjang Pipa (m)
Le
=
Kerugian kecil (m)
Q
=
Debit (m3/dtk)
hL2
xiii
R
=
Angka Reynolds
ν
=
Viscositas kinematik (m2/dtk)
V
=
Keceatan aliran (m/dtk)
V1
=
Kecepatan aliran titik 1 (m/dtk)
V2
=
Kecepatan aliran titik 2(m/dtk)
∈
=
Tingkat Kekasaran (mm)
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pneumatic Hand drill dan Pneumatic Hand Riveting
………......…...12
Gambar 2.2 Pneumatic Hand drill dan Pneumatic Hand riveting terpasang dan dilepas dari jaringan pipa.................................................................13 Gambar 2.3 Tata ruang Sheet Metal Shop...................................................................14 Gambar 2.4 Jaringan Pipa .....................................……………………….………….15 Gambar 2.5 Area Permukaan Kerja Orang Dewasa…………………………………16 Gambar 2.6 Area Permukaan Kerja Orang Dewasa……………………………...….18 Gambar 2.7 Tinggi Permukaan Kerja…………………………………..……………19 Gambar 4.1 Tata Letak Meja Kerja………………………………………………….38 Gambar 4.2 Labar Meja Kerja……………………………………………………….39 Gambar 4.3 Panjang Meja Kerja……………………………………………………..40 Gambar 4.4 Tinggi Meja Kerja……………………………………………………....41 Gambar 4.5 Jarak Antara Dua Meja………………………………………..………..42 Gambar 4.6 Ukuran Rencana Jaringan Pipa 1………...…………...…………...……43 Gambar 4.7 Ukuran Rencana Jaringan Pipa 2………………………...……………..46 Gambar 4.8 Rencana Jaringan Pipa 1……………………………...…………...……48 Gambar 4.9 Rencana Jaringan Pipa 2…………………………….…...……………..49 Catatan : Gambar 2.1 menunjukkan tabel yang terletak pada Bab II dengan urutan tabel No 1
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Peralatan Tangan yang dipakai untuk perawatan dan perbaikan konstruksi rangka pesawat terbang di Sheet Metal Shop.............................9 Tabel 2.2 Peralatan Lantai yang dipakai untuk perawatan dan perbaikan konstruksi rangka pesawat terbang di Sheet Metal Shop...........................11 Tabel 2.3 Area Permukaan Kerja Orang Dewasa……………………………………17 Tabel 2.4 Area Permukaan Kerja Orang Dewasa………………………………...….18 Tabel 2.5 Tinggi Meja Kerja…………………………………………………...…….20 Tabel 2.6 Spesifikasi alat pneumatika ..………………………………………..……21 Tabel 2.7 Tingkat Kekasaran……………………………………………...…………25 Tabel 2.8 Sifat Udara pada Tekanan Atmosfir………………………………...…….26 Tabel 2.9 K Penyusutan Tiba – Tiba………………………………………………..27 Tabel 2.10 K Jenis Kerugian……………….……………………………………….28
Catatan : Tabel 2.1 menunjukkan tabel yang terletak pada Bab II dengan urutan tabel No 1
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1. SURAT KETERANGAN...............................................................70 LAMPIRAN 2. EOTO RUANGAN SHEET METAL SHOP...............................71 LAMPIRAN 3. FOTO JARINGAN PIPA SHEET METAL SHOP.....................72 LAMPIRAN 4. POSISI BADAN KETIKA MENGEBOR DENGAN PNEUMATIC HAND DRILL.......................................................73 LAMPIRAN 5. SPESIFIKASI KOMPRESOR UDARA 1....................................74 LAMPIRAN 6. SPESIFIKASI KOMPRESOR UDARA 2....................................75 LAMPIRAN 7. SPESIFIKASI KOMPRESOR UDARA 3....................................76 LAMPIRAN 5. TABEL KONVERSI......................................................................77
xvii
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pengembangan potensi peserta didik agar menjadi manusia yang beriman dan bertaqwa kepada Tuhan Yang Maha Esa; berakhlak mulia; sehat; berilmu; cakap; kreatif; mandiri dan menjadi warga Negara yang demokratis serta bertanggung jawab telah menjadi tujuan sistem pendidikan nasional1, sehingga penyelenggaraan pendidikan di Indonesia harus dapat mewujudkan tujuan tersebut. Salah satu perangkat penyelenggaraan pendidikan untuk mencapai tujuan pendidikan nasional adalah adanya kurikulum yang merupakan rencana dan pengaturan mengenai tujuan, isi dan bahan pelajaran serta cara yang digunakan sebagai pedoman penyelenggaraan kegiatan pembelajaran untuk mencapai tujuan pendidikan tertentu2. Pengembangan kurikulum agar lebih efektif untuk mencapai tujuan harus disesuaikan dengan tuntutan dunia kerja3, karena dengan demikian kualifikasi dan kompetensi lulusan sebagai calon tenaga kerja yang terampil akan diterima di dunia kerja. Perangkat penyelenggaraan pendidikan yang lain yang harus disediakan oleh satuan pendidikan adalah sarana dan prasarana pendidikan yang memenuhi keperluan pendidikan sesuai dengan pertumbuhan dan 1
Undang – Undang Republik Indonesia no. 10 tentang Sistem Pendidikan Nasional. (Jakarta: Dewan Perwakilam Rakyat dan Presiden Republik Indonesia, 2003) Pasal 3. 2 Ibid, Pasal 1 3 Ibid, Pasal 36
2
perkembangan potensi fisik, kecerdasan intelektual, sosial, emosial dan kejiwaan peserta didik4. Untuk menghasilkan lulusan sebagai calon tenaga kerja yang terampil dan dapat diterima di dunia kerja pada bidang perawatan pesawat terbang khususnya teknisi perawatan pesawat terbang di Indonesia penyelenggaraan pendidikan dan pelatihannya telah diatur dalam Civil Aviation Safety Regulation (CASR) atau Peraturan Keselamatan Penerbangan Sipil (PKPS) part 147 tentang Aircraft Maintenance Training Organization atau Organisasi Pelatihan Perawatan Pesawat Terbang yang dikeluarkan oleh Direktorat Jendral Perhubungan Udara, Departemen Perhubungan. Salah satu sarana atau fasilitas yang harus disediakan oleh satuan pendidikan untuk memenuhi kurikulum sesuai dengan CASR part 147 adalah Sheet Metal Shop atau Bengkel Logam Pelat yaitu; bengkel praktik untuk membentuk ketrampilan dasar perawatan rangka pesawat terbang. Pekerjaan– pekerjaan praktik di Sheet Metal Shop banyak menggunakan peralatan yang sebagian menggunakan udara bertekanan (air pressure) sebagai tenaga penggeraknya, sehingga dibutuhkan kapasitas dan tekanan kerja kompresor yang cukup. Untuk memenuhi sarana pendidikan berupa Sheet Metal Shop sesuai dengan CASR part 147 tersebut, SMK Penerbangan Dirghantara yang beralamat di Komplek STPI kecamatan Legok, kabupaten Tangerang akan membangun Sheet Metal Shop untuk kegiatan pratikum peserta didiknya,
4
Ibid, Pasal 45
3
sehingga tujuan pendidikan dapat tercapai. Tertarik dengan hal tersebut maka penulis mencoba membantu satuan pendidikan khususnya SMK Penerbangan Dirghantara untuk menyelesaikan pembangunan Sheet Metal Shop melalui skripsi yang berjudul: PERHITUNGAN KAPASITAS DAN TEKANAN KERJA KOMPRESOR UDARA PADA SHEET METAL SHOP DI SMK PENERBANGAN DIRGHANTARA
1.2 Identifikasi Masalah Dari latar belakang masalah yang telah dipaparkan maka penulis mengidentifikasikan pada: 1. Apa pentingnya kapasitas langkah apa saja yang harus dilakukan dalam penyelenggaraan pendidikan agar dapat mewujudkan tujuan pendidikan nasional? 2. Bagaimana menyusun kurikulum yang sesuai dengan tuntutan dunia kerja? 3. Seberapa
penting
pelaksanaan
CASR
part
147
dalam
penyelengaraan pendidikan bidang perawatan pesawat terbang? 4. Bagaimana menghitung kapasitas dan tekanan kerja kompresor yang dibutuhkan pada Sheet Metal Shop? 5. Bagaimana meningkatkan kesadaran moral satuan pendidikan untuk melengkapi sarana dan prasarana pendidikan?
4
1.3 Pembatasan Masalah Dari beberapa permasalahan yang mungkin akan ditemui dalam penulisan ini maka penulis membatasi hanya pada permasalahan “Bagaimana menghitung kapasitas dan tekanan kerja kompresor yang dibutuhkan pada Sheet Metal Shop?” Mengingat begitu banyak model kompresor yang ada di pasaran, maka penulis membatasi juga hanya pada proses penghitungan kapasitas dan tekanan kerja kompresor yang dibutuhkan dan tidak menentukan atau mencari jenis kompresor dan komponen lainnya yang paling tepat serta karena belum adanya rencana luas ruangan yang digunakan maka penulis hanya membatasi pada kapasitas Sheet Metal Shop untuk 15 orang.
1.4 Perumusan Masalah Dari pembatasan masalah di atas maka penulis merumuskan masalah sebagai berikut: 1. Apa Sheet Metal Shop yang dimaksud? 2. Bagaimana menghitung konsumsi udara untuk mengoperasikan peralatan? 3. Bagaimana menghitung kerugian-kerugian yang terjadi pada saluran pipa udara bertekanan? 4. Bagaimana menghitung kapasitas dan tekanan kerja kompresor yang dibutuhkan?
5
1.5 Metodologi Penulisan Dalam menyusun penulisan metodologi penulisan yang penulis lakukan adalah: 1. Observasi langsung ke lokasi rencana pembangunan Sheet Metal Shop di SMK Penerbangan Dirghantara dan Sheet Metal Shop yang sudah ada. 2. Menggunakan studi literatur dalam menghitung kebutuhan tekanan kompresor pada Sheet Metal Shop dan menggunakan teori – teori yang telah dipelajari pada perkuliahan sebelumnya. 3. Melakukan wawancara langsung kepada pihak - pihak yang berkompeten dalam hal penulisan ini.
1.6 Sistematika Penulisan Sistematika dalam penulisan ini dibagi dalam beberapa bab, dan bab terdiri dari bagian – bagian. Hal ini dimaksudkan agar mempermudah dalam penulisan dan mempermudah memahaminya. Sistematikanya adalah sebagai berikut: BAB I
: PENDAHULUAN Latar
Belakang,
Identifikasi
Masalah,
Pembatasan
Masalah, Perumusan Masalah, Metodologi Penulisan, Sistematika Penulisan, Tujuan Penulisan, dan Manfaat Penulisan
6
BAB II
: LANDASAN TEORI Tinjauan Teori
BAB III
: PROSEDUR PRAKTIK SHEET METAL SHOP
BAB IV
: PEMBAHASAN
BAB V
: KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan, Saran
1.7 Tujuan Penulisan Tujuan yang ingin dicapai dari penulisan ini adalah: 1. Mengetahuhi besar tekanan kompresor yang dibutuhkan untuk melakukan pekerjaan pratikum pada sebuah Sheet Metal Shop untuk kapasitas shop 15 orang. 2. Mengetahui besar kapasitas kompresor yang dibutuhkan pada sebuah Sheet Metal Shop untuk kapasitas shop 15 orang.
1.8 Manfaat Penulisan Penulisan yang penulis lakukan diharapkan berguna bagi: 1. Penulis, yaitu; Sebagai penerapan ilmu yang penulis dapatkan di kelas mengenai keilmuan pada jurusan teknik mesin dan sebagai persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan S I Teknik Mesin di Universitas Mercu Buana.
7
2. Masyarakat, yaitu; Bermanfaat sebagai bahan pertimbangan dan informasi bagi pihak SMK Penerbangan Dirghantara untuk membangun Sheet Metal Shop dan menambah wawasan mengenai aplikasi keilmuan teknik mesin dalam sebuah analisis bagi pembacanya.
8
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Sheet Metal Shop Pesawat terbang terbentuk dari tiga unit utama, yaitu mesin pendorong, rangka dan sistem. Setiap unit memiliki dan membutuhkan pengerjaan perawatan untuk suatu periode penggunaan dan perbaikan untuk suatu kerusakan yang berbeda – beda. Badan, sayap utama, sayap penstabil dan permukaan kemudi terbang adalah komponen rangka pesawat yang konstruksinya terbuat dari lembaran logam (sheet metal) alumunium atau material lainnya yang disambung menggunakan paku keling (rivet), baut (bolt), sekrup (screw) atau perekat khusus (adhesive) membentuk konstruksi rangka pesawat.5 Pengerjaan khusus dalam perawatan dan perbaikan konstruksi rangka pesawat tersebut di atas dilakukan dalam sebuah bengkel (shop) yang disebut dengan Sheet Metal Shop.
2.1.1 Peralatan di Sheet Metal Shop Agar dapat menunjang pelaksanaan perawatan dan perbaikan komponen – komponen konstruksi rangka pesawat terbang, Sheet Metal Shop harus dilengkapi dengan peralatan yang memadai. Peralatan pada
5
Flight Standard National Field Office, Federal Aviation Administration AIRFRAME HANDBOOK (Oklahoma: Flight Standard National Field Office, Federal Aviation Administration, 1972) hal. 146
9
Sheet Metal Shop dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu peralatan tangan dan peralatan lantai.6
1. Peralatan Tangan Peralatan tangan Sheet Metal Shop adalah peralatan yang dipakai untuk pengerjaan perawatan dan perbaikan konstruksi rangka pesawat terbang yang dioperasikan menggunakan tangan dan dapat dipindahkan dengan mudah. Macam – macam peralatan tangan tersebut dapat dilihat pada tabel 2.1 di bawah ini
Tabel 2.1 Peralatan Tangan yang dipakai untuk perawatan dan perbaikan konstruksi rangka pesawat terbang di Sheet Metal Shop. No
Nama Alat
1
Steel Rule
2
Drill
Fungsi Pengukuran, membuat pola pada Sheet Metal Melubangi Sheet Metal
Tenaga Penggerak -
Pengerak Drill, Reamer, 3
Pneumatic Hand Drill
Router,
Microstop
Udara bertekanan
Countersink Cutters. 4
5
6
Deburring Tools Microstop
Membersihkan
lubang
hasil pengeboran
Countersink Membuat bentuk kerucut
Cutters
6
Cleco Clamps
7
Cleco Clamps Pliers
pada bagian atas lubang Meluruskan lubang pada dua Sheet Metal Melepas dan
memasang
Tangan
-
Tangan
Bonacci Nick, AIRCRAFT SHEET METAL (Casper, A Plubication of IAP, Inc, 1987) hal.7
10
Cleco Clamps 8
Pneumatic Hand Rivet
Memasang paku keling
9
Rivet Cutters
Pemotong Rivet
Udara bertekanan Tangan
Menahan bagian belakang 10
paku keling pada proses
Bucking Bar
-
pemasangan Mengikis 11
Sheet
metal
untuk mendapatkan ukuran
Hand File
Tangan
dan bentuk yang sesuai 12
Hand Shears
Memotong Sheet Metal
Tangan
13
Nibblers
Memotong Sheet Metal
Tangan
14
Chassis Punches
15
Reames
16
Router
Membuat
lubang
yang
berdiameter kecil
Tangan
Memperbesar lubang yang presisi Memperbesar lubang Menentukan
titik
-
pusat
lubang pada Sheet Metal 17
Hole Finder/Duplicator
dengan lubang pada Sheet
-
Metal yang lainnya sebagai patokan (Sumber :Aircraft Sheet Metal, A Publication of IAP, Inc)
2. Peralatan Lantai Peralatan lantai Sheet Metal Shop adalah peralatan yang dipakai untuk pengerjaan perawatan dan perbaikan konstruksi rangka pesawat terbang yang diikat pada lantai atau meja dan tidak dapat
11
dipindahkan dengan mudah. Macam – macam peralatan lantai tersebut dapat dilihat pada tabel 2.2 di bawah ini
Tabel 2.2 Peralatan Lantai yang dipakai untuk perawatan dan perbaikan konstruksi rangka pesawat terbang di Sheet Metal Shop. No
Nama Alat
Fungsi
Tenaga Penggerak Tangan dan kaki /
1
Squaring Shears
Memotong Sheet Metal
2
Bending Brakes
Membengkok Sheet Metal
3
Slip Roller
Membuat
bentuk
kurva
Sheet Metal Menggerakkan
4
hidrolika
Drill Press
Tangan Tangan
Drill,
reamer, routers, Microstop
Listrik
countersink cutters 5
Combination Bend Saw
6
Electric Grinders
Membengkok
dan
memotong Sheet Metal Mengasah Drill
Listrik Listrik
(Sumber:Aircraft Sheet Metal, A Publication of IAP, Inc)
2.1.2 Peralatan Sheet Metal Shop dengan tenaga penggerak udara tekan Dari Tabel 2.1 dan Tabel 2.2 di atas ada dua jenis alat yang menggunakan
udara
bertekanan
sebagai
tenaga
penggeraknya,
spesifikasi kedua alat tangan tersebut akan digunakan untuk menghitung kapasitas kompresor dan kebutuhan tekanan kompresor di sebuah Sheet Metal Shop. Bentuk fisik kedua alat tersebut dapat dilihat pada gambar 2.1 dibawah ini:
12
Pneumatic hand drill
Pneumatic hand riveting
Gambar 2.1 Pneumatic Hand drill dan Pneumatic Hand riveting
Pada Gambar 2.1 di atas merupakan gambar Pneumatic Hand drill dan Pneumatic Hand rivet ketika dilepas dari jaringan pipa udara tekan. Pada jaringan pipa udara tekan dilengkapi dengan katup yang akan tertutup ketika kedua alat ini tidak terpasang pada katup dan akan terbuka ketika kedua alat ini terpasang pada katup. Hal tersebut memungkinkan kedua alat ini bisa dilepas dari jaringan pipa udara tekan tanpa mengosongkan udara tekan pada jaringan pipa terlebih dahulu (lihat gambar 2.2)
13
mesin pneumatika dilepas dari jaringan pipa
mesin pneumatika terpasang pada jaringan pipa
Gambar 2.2 Pneumatic Hand drill dan Pneumatic Hand riveting terpasang dan dilepas dari jaringan pipa
2.1.3 Tata Ruang Sheet Metal Shop Sheet Metal Shop harus memiliki luas ruangan yang cukup untuk menempatkan peralatan dan perlengkapan perbaikan Sheet Metal, sehingga dibutuhkan tata ruang yang tepat agar proses pratikum dapat berjalan dengan baik, terutama jika ruangan yang tersedia terbatas. Pengaruh tata ruang terhadap kapasitas dan tekanan kerja kompresor yang menjadi pembahasan dalam penulisan ini adalah tata ruang Sheet Metal Shop menentukan panjang dan bentuk jaringan pipa udara tekan yang mempengaruhi total kerugian saluran pipa dan tata ruang menentukan kapasitas Sheet Metal Shop sehingga mempengarui konsumsi udara bertekanan. Tata ruang terutama tata letak meja perlu diperhatikan terhadap kecelakaan karena faktor manusia (Human Factor), contoh tata letak Sheet Metal Shop dapat dilihat pada gambar dibawah ini
14
5 '- 0 "
2 6 '- 0 "
9
8
5 '- 0 "
10
11
8
2 20'-0"
20'-0"
1 4 7
5
1 3 1 '- 0 "
6
3
Gambar 2.3 Tata ruang Sheet Metal Shop (Sumber : Sekolah Tinggi Penerbangan Indonesia)
Gambar 2.3 adalah contoh tata ruang Sheet Metal Shop yang ada pada Sekolah Tinggi penerbangan Indonesia. Keterangan Gambar 2.3: 1.
Meja Kerja
2.
Almari
3.
Almari
4.
Meja Instruktur praktik
5.
Tungku pemanas listrik dan bak pendingin
6.
Almari pendingin
7.
Squaring Shears
8.
Throatless Squaring Shears
9.
Slip Roller
10. Bending Brakes 11. Rak peralatan tangan
15
2.1.4 Jaringan Pipa Sheet Metal Shop Pekerjaan – pekerjaan di dalam Sheet Metal Shop banyak dikerjakan diatas meja kerja, pendistribusian udara bertekanan melalui jaringan pipa besi yang kemudian dihubungkan melalui pipa fleksibel, selanjutnya disalurkan kepada mesin pneumatika melalui sebuah katup gerbang sehingga memungkinkan mesin pneumatika dapat dipasang dan dilepas tanpa harus merusaknya.tampak pada gambar 2.4 di bawah ini:
Pipa baja
Pipa Fleksibel
Gambar 2.4 Jaringan pipa
2.2 Meja Kerja pada Sheet Metal Shop Ukuran dan tata letak meja kerja yang memperhatikan kecelakaan akibat human factor memerlukan ukuran yang tepat sehingga tidak ada interferensi antara peserta praktik yang satu dengan yang lain. Dalam tiga dimensi jangkauan tempat kerja, disain khusus perlu dibuat untuk beberapa
16
kegunaan tempat kerja, termasuk lokasi dan disain permukaan kerja yang disediakan seperti meja kerja, almari, meja dan panel pengontrol.7
2.2.1 Area Permukaan Kerja Untuk mendapatkan ukuran dan tata ruang yang aman dibutuhkan ukuran area pekerjaan manuasia pada suatu tempat yang merupakan area yang masih dapat dijangkau oleh manusia tersebut dan sudah distandarkan. Area pekerjaan manusia dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.5 Area permukaan Kerja Orang Dewasa (Sumber: Human Factors In Engineering and Design, McGraw-Hill International) 7
Sanders Mark S. dan Mc Cormick Ernest J. HUMAN FACTORS IN ENGINEERING AND DESIGN (Singapore McGraw-Hill 1993) hal. 431
17
Dari Gambar 2.5 maka didapatkan data tentang area permukaan kerja seperti pada tabel 2.3 berikut:
Tabel 2.3 Area permukaan Kerja Orang Dewasa No.
Area Permukaan Kerja (APK)
Dalam inchi
Dalam cm
15.5
39,4
1
APK Normal depan
2
APK Maksimum depan
20
50,8
3
APK Maksimum kanan - kiri
59
150
4
APK Normal kanan - kiri
47
119,4
(Sumber: Human Factors In Engineering and Design, McGraw-Hill International)
2.2.2. Persyaratan Jarak di Dalam Tempat Kerja Selain area permukaan kerja dibutuhkan pula persyaratan jarak yang ideal untuk mendapatkan tata letak meja kerja yang tidak mengganggu mobilitas peserta praktik, hal ini merupakan sebuah keharusan karena sesuatu saat ketika melakukan pekerjaan peserta praktik akan berjalan dan berpindah tempat di dalam tempat praktik sebagai contoh adalah ketika akan mengambil sesuatu yang berada jauh dari posisi praktik yang telah ditentukan. Jarak di dalam tempat kerja dapat dilihat pada gambar 2.6 berikut
18
A
B
C
D
Gambar 2.6 Area permukaan Kerja Orang Dewasa (Sumber: Human Factors In Engineering and Design – McGraw-Hill International)
Dari Gambar 2.6 maka didapatkan data tentang jarak di dalam tempat kerja seperti pada tabel 2.4 berikut:
Tabel 2.4 Jarak di Dalam Tempat Kerja Orang Dewasa Dalam Inchi Normal Spesial 54 60
Dalam cm Normal Spesial 137 152
No
Gambar
1
A
Min 42
2
B
30
36
36
76
92
92
3
C
27
36
40
69
92
102
4
D
36
40
44
92
102
112
Min 107
(Sumber: Human Factors In Engineering and Design, McGraw-Hill International)
19
2.2.3 Tinggi Permukaan Kerja (Berdiri) Pekerjaan – pekerjaan di atas meja kerja membutuhkan tinggi meja kerja yang sesuai dengan jenis pekerjaan untuk mendapatkan kondisi yang nyaman bagi pekerja atau peserta praktik, sehingga memudahkan pekerja atau peserta praktik untuk melaksanakan pekerjaannya. Tinggi meja kerja yang direkomendasikan dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2.7 Tinggi Permukaan Kerja (Sumber: Human Factors In Engineering and Design, McGraw-Hill International)
Gambar 2.7 adalah gambar tinggi permukaan kerja yang merupakan hubungan antara tinggi siku orang dewasa dengan jenis pekerjaan, sedangkan tinggi meja kerja yang sudah distandarkan dapat dilihat pada tabel 2.5 berikut:
20
Tabel 2.5 Tinggi Meja Kerja Pekerjaan Kerja Teliti
Kerja Ringan
Kerja Berat
Laki -laki
Tinggi Tetap Inchi cm 49,5 126
Tinggi dapat diatur Inchi cm 42 - 49,5 107 - 126
Perempuan
45,5
116
37 - 45,5
94 - 116
Laki -laki
42
107
34,5 - 42
88 - 107
Perempuan
38
96
32 - 38
81 - 96
Laki -laki
39
99
31,5 - 39
80 - 99
Perempuan
35
89
29 - 35
14 - 89
Jenis kelamin
(Sumber: Human Factors In Engineering and Design, McGraw-Hill International)
2.3 Konsumsi Udara Pada sebuah fluida yang mengalir terdapat energi bersih yang dilakukan oleh elemen fluida terhadap lingkungannya selagi fluida tersebut mengalir.8 Kerja aliran inilah yang memutar rotor pada mesin bor pneumatika dan mengerakan peralatan – peralatan pneumatika Sheet Metal Shop lainnya. Karena kerja aliran akan ada jika ada aliran dan aliran fluida yang telah melakukan kerja dibuang ke udara bebas maka ada sejumlah udara yang terpakai dan terbuang dari sumber aliran yang kemudian penulis namakan dengan “konsumsi udara”. 8
Streeter Victor L. and Wylie E. Benjamin dialihbahasakan oleh Arko Prijono, M.S.E MEKANIKA FLUIDA (Jakarta; Erlangga, 1999) hal. 101
21
Setiap peralatan pneumatika pada Sheet Metal Shop yang diputar atau digeerakkan oleh kerja aliran memiliki konsumsi udara yang berbeda – beda sesuai dengan berat tidaknya kerja yang dilakukan. Daftar spesifikasi peralatan pneumatika pada Sheet Metal Shop dapat dilihat pada tabel 2.4 berikut:
Tabel 2.6 Spesifikasi alat pneumatika No 1
Nama Alat Pneumatic Hand Drill Tekanan kerja Konsumsi udara Ukuran pipa fleksibel yang direkomendasikan
2
6,2 Bar 0.0018816 m3/dtk
7,9375 mm
Pneumatic Hand Rivet Tekanan kerja Konsumsi udara Ukuran pipa fleksibel yang direkomendasikan
6,2 – 8,3 Bar 0.0019404 m3/dtk
7,9375 mm
(Sumber: Snap-on march 1980, april 1981 catalog)
2.4 Debit Aliran Pada aliran fluida memiliki kecepatan dan melalui sebuah penampang, hal ini dianmakan dengan debit aliran, demikian halnya dengan konsumsi udara yang merupakan aliran fluida yang memiliki kecepatan dan melalui
22
sebuah penampang yang kemudian aliran tersebut dibuang ke udara bebas maka konsumsi udara adalah debit aliran pada sebuah nosel. Debit aliran dapat dinyatakan dengan Q = A × V …………………………………..…………………(2.4.1) 9 Dimana:
Q
= Debit (m3/dtk)
A
= Luas penampang (m2)
V
= Keceatan aliran (m/dtk)
Jika aliran fluida melalui 2 titik penampang maka berlaku persamaan kontinuitas : Q = A1 × V1 = A2 × V2 ………………………………………….(2.4.2)10
Dimana:
A1
= Luas penampang titik 1 (m2)
V1
= Keceatan aliran titik 1 (m/dtk)
A2
= Luas penampang titik 2 (m2)
V2
= Keceatan aliran titik 2(m/dtk)
2.5 Kapasitas Kompresor
Kapasitas kompresor adalah debit penuh aliran gas yang ditekan dan dialirkan pada kondisi suhu total, tekanan total, dan diatur pada saluran masuk kompresor. Debit aliran yang sebenarnya, bukan merupakan nilai volume aliran yang tercantum pada data alat, yang disebut juga pengiriman udara bebas/ free air delivery (FAD) yaitu udara pada kondisi atmosfir di lokasi
9
Ibid hal. 103 Ibid hal. 103
10
23
tertentu. FAD tidak sama untuk setiap lokasi sebab ketinggian, barometer, dan suhu dapat berbeda untuk lokasi dan waktu yang berbeda11.
2.6 Kebocoran pada Jaringan Pipa Udara Tekan
Kebocoran dapat menjadi sumber yang signifikan dari energi yang terbuang dalam sistim udara bertekanan di industri, kadang-kadang memboroskan 20 hingga 30 persen dari kapasitas kompresor. Sebuah kompresor yang tidak terawat dengan baik mungkin akan memiliki laju kebocoran setara 20 persen dari kapasitas produksi udara bertekanan total.12 Pendeteksian dan perbaikan kebocoran secara pro-aktif dapat mengurangi kebocoran kurang dari 10 persen dari keluaran kompresor. Disamping sebagai sumber pemborosan energi, kebocoran dapat juga berkontribusi terhadap kehilangan operasi lainnya. Kebocoran menyebabkan penurunan tekanan sistim, yang dapat membuat fungsi peralatan udara jadi kurang efisien, memberi pengaruh yang merugikan terhadap produksi. Lagipula, dengan memaksakan peralatan bekerja lebih lama, kebocoran akan memperpendek umur hampir seluruh peralatan sistim (termasuk paket kompresor itu sendiri). 13 Kebocoran akan dinyatakan dalam istilah persentase kehilangan dari kapasitas kompresor. Persentase kehilangan kebocoran harus kurang dari 10 persen dalam sistim yang terawat dengan baik. Sistim yang perawatannya
11
United Nations Environment Programme (National Productivity Council, India. 2006) hal.8. Ibid hal. 10 13 Ibid hal. 11 12
24
buruk dapat memiliki kehilangan setinggi 20 hingga 30 persen dari daya dan kapasitas udaranya.14
2.7 Kerugian – Kerugian yang terjadi pada aliran udara
Aliran udara pada saluran pipa rentan terhadap kerugian – kerugian yang dapat menyebabkan turunnya debit aliran dan tekanan. Setidaknya ada dua jenis kerugian pada aliran udara yaitu; kerugian karena faktor gesekan antara aliran udara dengan dinding pipa dan kerugian karena adanya penyempitan dan perluasan penampang dan sambungan – sambungan lain dalam jaringan pipa.
2.7.1 Kerugian Aliran Karena gesekan
Kerugian aliran karena gesekan dalam panjang pipa yang mempunyai garis tengah dan kecepatan rata – rata dinyatakan dengan persamaan Darcy-Weisbach hf = f
L ×V 2 …………………….……………………..(2.7.1)15 D × 2g
Dimana:
14
hf
= Kerugian karena gesekan (m)
f
= Faktor gesekan
L
= Panjang Pipa (m)
D
= Diameter Pipa (m)
Ibid hal 12 Streeter Victor L. and Wylie E. Benjamin dialihbahasakan oleh Arko Prijono, M.S.E MEKANIKA FLUIDA (Jakarta; Erlangga, 1999) hal. 202
15
25
2.7.2 Faktor gesekan ( f )
Faktor gesekan ( f ) adalah faktor tanpa dimensi yang diperlukan untuk membuat persamaan tersebut memberikan harga kerugian yang benar. Untuk f dengan nilai R = 5000 − 10 8 dan
∈ = 10 − 2 − 10 −6 dapat D
digunakan persamaan berikut:
f =
1,325
[ln(∈ / 3,7 D + 5,74 / R )] 0.9
Dimana:
2
…………………………..(2.7.2)16
∈
= Tingkat Kekasaran (mm)
R
= Angka Reynolds
Tingkat kekasaran ( ∈ ) untuk jenis pipa tertentu dapat dilihat pada tabel 2.7 berikut: Tabel 2.7 Tingkat Kekasaran No 1
Jenis Pipa Baja dikeling
∈ , feet 0.003 – 0,03
∈ , mm 0,9 – 9,0
2
Beton
0,001 – 0,01
0,3 – 3,0
3
Papan kayu
00006-0,003
0,18 – 0,9
4
Besi tuang
0,00085
0,25
5
Besi digalbani
0,0005
0,15
6
Besi tuang beraspal besi/baja
0,0004
0,12
7
Tempa dagangan
0,00015
0,046
8
Tabung tarikan
0,000005
0,0015
(Sumber: Mekanika Fluida – Erlangga hal. 205) 16
Ibid hal.206
26
2.7.3 Angka Reynolds ( R )
Angka Reynolds ( R ) adalah angka tanpa dimensi untuk menentukan kecenderungan aliran menjadi laminar atau turbulen. Reynolds menemukan bahwa aliran selalu menjadi laminar bila kecepatannya diturunkan sedemikian hinga nilai R < 2000 , Inilah nilai
R kritis bawah untuk aliran dalam praktek.17 Jika pada sebuah kasus diketahui nilai debit ( Q ) maka angka Reynolds dapat dihitung mengguanakan persamaan berikut: R=
4Q ………………………………………….(2.7.3)18 π × D ×ν
ν = Viscositas kinematik (m2/dtk)
Dimana:
Nilai “ν “ udara pada temperature tertentu dapat dilihat pada tabel 2.8 berikut: Tabel 2.8 Sifat Udara pada Tekanan Atmosfir
No 1 2 3 4 5 6 7 8
Suhu ( C)
Kerapatan ( ρ ) kg/m3
- 17,8 - 6,7 4,4 15,6 20 26,7 37,8 48,9
1,382 1,326 1,276 1,222 1,202 1,176 1,135 1,109
0
Viscositas Viscositas (µ ) dinamik kinematik (ν ) 2 m /dtk Pa dtk −5 1,57 × 10 −5 1,171 × 10 1,263 1,68 1,356 1,73 1,468 1,79 1,486 1,80 1,570 1,84 1,672 1,90 −5 1,95 × 10 −5 1,756 × 10
(Sumber: Mekanika Fluida dan Hidraulika Edisi ke-2 (SI metric), Erlangga hal. 256)
17 18
Ibid hal. 177 Ibid hal. 206
27
2.7.4 Kerugian – Kerugian Kecil Lainnya.
Kerugian yang terjadi dalam jalur pipa karena belokan, siku, sambungan, katup dan lainnya disebut dengan kerugian kecil (minor losses). Kerugian tinggi tekan sebanding dengan kuadrat kecepatan Hal ini pada pokoknya benar untuk kerugian dalam aliran turbulen. Suatu cara yang mudah untuk menyatakan kerugian kecil ( Le ) dalam aliran ialah dengan sarana koefisien K , yang biasanya ditentukan dengan experiment.19 Le = K
V2 ………………….…….……………………(2.7.1)20 2g
Dimana:
Le
= Kerugian kecil
K
= Koefisien kerugian
Nilai – nilai K untuk setiap jenis kerugian dapat dilihat pada tabel 2.9 dan tabel 2.10 berikut: Tabel 2.9 K Penyusutan Tiba - Tiba No.
d1 d 2
K
No.
d1 d 2
K
1.
1,2
0,08
6
2,5
0,41
2
1,4
0,17
7
3,0
0,43
3
1,6
0,26
8
4,0
0,45
4
1,8
0,34
9
5,0
0,46
5
2,0
0,37
(Sumber: Mekanika Fluida dan Hidraulika Edisi ke-2 SI metric, Erlangga hal. 260)
19 20
Ibid hal. 210 Ibid hal. 210
28
Tabel 2.10 K Jenis Kerugian No
Jenis kerugian
K
1
Katup Bola (terbuka penuh)
10,0
2
Katup Sudut (terbuka penuh)
5,0
3
Katup searah ayun (terbuka penuh)
2,5
4
Katup gerbang (terbuka penuh)
0,19
5
Belokan balik berdekatan
2,2
6
T standar
7
Siku standar
0,9
8
Siku lekuk menengah
0,75
9
Siku lekuk panjang
0,60
1,50 – 2,0
(Sumber: Mekanika Fluida , Erlangga hal. 212)
2.8 Pipa Seri
Jika dua atau lebih pipa di hubungkan seri memiliki debit aliran yang sama pada setiap pipa. Total kerugian adalah jumlah seluruh kerugian yang terjadi pada tiap – tiap pipa dan fitting21. Hal itu dapat ditulis: Q = Q1 = Q2 = Q3 ......................................................................(2.8.1)22
hLtotal = hL1 + hL2 + hL3 ..............................................................(2.8.2)23 Diamana: hLtotal = Kerugian Total (m)
21
Jain A. K. FLUID MECHANIC (Delhi; Khana Publishers, 1976) hal. 565 Ibid hal. 565 23 Ibid hal. 565 22
29
hL1
= Kerugian pipa 1 (gesekan dan fitting) = hf1 + Le1 (m)
2.9 Tinggi Tekan (Head)
Head atau tinggi tekan digunakan untuk menyatakan tinggi suatu kolom fluida homogen yang akan menghasilkan suatu kekuatan tekanan tertentu.24
H =
P …………………………………………………..(2.9.1)25 ρ×g
Dimana:
H
= Tinggi Tekan (m)
2.10 Total Tinggi Tekan sebuah Kompresor
Tinggi tekan yang dibutuhkan sebuah kompresor untuk menggerakan sesuatu alat tidak hanya sebesar kebutuhan tinggi tekan alat tersebut, tetapi juga dibutuhkan untuk melawan kerugian – kerugian yang terjadi pada pipa distribusi antara kompresor dan alat tersebut. Total tinggi tekan kompresor adalah:
htotal = H alat + hLtotal ...................................................................(2.10.1)26 Dimana :
htotal
= Tinggi tekan total kompresor (m)
H alat
= Tinggi tekan alat (m)
hLtotal = Kerugian Total (m) 24
Giles Ranald V. B.S., M.S., in CE. dialihbahasakan oleh Ir. Herman Widodo Soemitro MEKANIKA FLUIDA dan HIDRAULIKA edisi kedua (SI Metrik) (Jakarta; Erlangga, 1993) hal. 5 25 26
Ibid hal. 5 Jain A. K. FLUID MECHANIC (Delhi; Khana Publishers, 1976) hal. 560
30
BAB III PROSEDUR PRAKTIK SHEET METAL SHOP
Sebagaimana telah dijelaskan pada latar belakang tulisan ini, bahwa untuk mempersiapkan lulusan sebagai calon tenaga kerja yang terampil dan dapat diterima di dunia kerja pada bidang perawatan pesawat terbang khususnya teknisi perawatan pesawat terbang penyelenggara pendidikan harus menyediakan sarana atau fasilitas yang sesuai dengan tuntutan dunia kerja. Tidak terkecuali fasilitas
Sheet Metal Shop, pekerjaan – pekerjaan praktik pada Sheet Metal Shop yang disediakan oleh penyelenggara pendidikan harus merupakan
pekerjaan –
pekerjaan untuk membentuk ketrampilan dasar perawatan dan perbaikan konstruksi pesawat terbang yang dilakukan pada Sheet Metal Shop milik sebuah Organisasi Perawatan Pesawat Terbang atau Approved Maintenance Organization (AMO). Sesuai dengan namanya pekerjaan pada Sheet Metal Shop yang disediakan oleh satuan pendidikan terkait, merupakan pembentukan ketrampilan dasar bagi peserta didik dalam pengerjaan perawatan dan perbaikan rangka pesawat terbang. Pekerjan – pekerjan pada Sheet Metal Shop yang dimaksud dapat dibagi menjadi dua kelompok pekerjaan dasar yaitu ikatan (joint) dan membentuk (forming) Sheet Metal.
31
Joint adalah proses pekerjaan untuk menyambung atau mengikat Sheet Metal. Semua ikatan menggunakan pengikat berupa Rivet, Bolt dan pengikat khusus, tahapan pengerjaan seperti dibawah ini27 : 1. Membuat pola sesuai dengan gambar yang telah ditentukan (Layout
process) 2. Pemasangan pengikat, meliputi: pengeboran sesuai pola yang sudah dibuat dengan diameter bor sesuai dengan diameter rivet yang akan dipakai (Drilling Process), Membersikan lubang yang telah dibuat (Deburring
Process)
dan
Pemasangan
Pengikat
(Riveting
Process/Fastening Process) 3. Pemeriksaan (Inspection)
Forming adalah pekerjaan membentuk Sheet Metal sesuai dengan bentuk yang diinginkan, pekerjaan – pekerjaan yang dilakukan dalam proses Forming antara lain membengkokkan (Bending), meregangkan (Streching), mengerutkan (Shrinking), Membentuk Sheet Metal dengan proses pukulan palu (Bumping), Membentuk Sheet Metal menjadi bergelombang (Crimping), Melipat Sheet Metal (Folding) dan lain - lain28. Dari dua kelompok pekerjaan dasar tersebut di atas kemudian akan di kombinasikan melalui proses analisis dan disesuaikan dengan pedoman perawatan dari pabrik pesawat terbang untuk diterapkan pada proses perawatan dan perbaikan rangka pesawat.
27
Bonacci Nick, AIRCRAFT SHEET METAL (Casper, A Plubication of IAP, Inc, 1987) hal.27 Flight Standard National Field Office, Federal Aviation Administration AIRFRAME HANDBOOK (Oklahoma: Flight Standard National Field Office, Federal Aviation Administration, 1972) hal. 146
28
32
Pekerjaan – pekerjaan tersebut ada yang dapat dilakukan di dalam ruangan dan ada pula yang harus dikerjakan di luar ruangan. Pekerjaan di dalam ruangan dilaksanakan di dalam Sheet Metal Shop yang akan dibahas pada tulisan ini.
33
BAB IV PEMBAHASAN
Sesuai dengan rencana pembangunan fasilitas Sheet Metal Shop di SMK Penerbangan Dirghantara, SMK Penerbangan Dirghantara berencana membangun
Sheet Metal Shop dengan dua pilihan kapasitas, yang pertama untuk kapasitas 15 orang, yaitu untuk satu kelas berjumlah 30 siswa akan diberlakukan pergantian waktu praktik untuk dua kelompok praktik yang berjumlah 15 orang, yang kedua
Sheet Metal Shop untuk kapasitas 30 orang, yaitu tidak ada pembagian kelompok untuk kelas yang berjumlah 30 orang. Sesuai dengan pembatasan masalah pada tulisan ini, maka dalam pembahasan bab ini penulis akan membahas hanya untuk kapasitas 15 orang.
4.1 Kapasitas Kompresor
Kapasitas kompresor adalah debit penuh aliran gas yang ditekan dan dialirkan pada kondisi suhu total, tekanan total, dan diatur pada saluran masuk kompresor. Karena debit aliran sama dengan konsumsi udara maka kebutuhan kapasitas kompresor adalah kebutuhan konsumsi udara puncak; yaitu konsumsi udara dimana seluruh mesin bor pneumatika atau mesin pemasang paku keling pneumatika beroperasi, sehingga berapapun jumlah mesin pneumatika beroperasi kapasitas kompresor masih menyukupi untuk mendistribusikan udara bertekanan ke seluruh mesin pneumatika yang beroperasi.
34
4.1.1 Kapasitas Kompresor Sesuai dengan Konsumsi Udara Puncak
Berdasarkan tabel 2.3, mesin pneumatika yang membutuhkan konsumsi udara terbesar adalah mesin pemasang paku keling yaitu sebesar 0.00194 m3/dtk, hal ini dibutuhkan untuk mendapatkan konsumsi udara puncak. Kapasitas kompresor sesuai dengan konsumsi udara puncak adalah sebesar : konsumsiudarapuncak = jumlah mesin × konsumsiudara
konsumsiudarapuncak = 15 × 0.00194 m3/dtk konsumsiudarapuncak = 0.0291 m3/dtk Kapasitas kompresor = konsumsiudarapuncak Kapasitas kompresor = 0.0291 m3/dtk
4.1.2 Pengaruh Kebocoran pada Kapasitas Kompresor
Kapasitas kompresor tidak hanya dipengaruhi oleh konsumsi udara mesin yang dipakai tetapi dipengaruhi juga oleh kebocoran yang terjadi pada sistem udara bertekanan seperti Sheet Metal Shop, karena kebocoran sebagai sumber pemborosan energi, berkontribusi terhadap kehilangan operasi, menyebabkan penurunan tekanan sistim yang dapat membuat fungsi peralatan udara jadi kurang efisien dan memberi pengaruh yang merugikan terhadap produksi. Sehingga kapasitas kompresor yang dibutuhkan merupakan hasil penjumlahan dari konsumsi udara puncak dan kebocoran sistem udara bertekanan pada
35
Sheet Metal Shop sehingga kinerja alat lebih efisien karena energinya tidak hilang oleh kebocoran yang terjadi. Persentase kehilangan kebocoran pada sistem udara tekan harus kurang dari 10 % dalam sistim yang terawat dengan baik. Sheet Metal Shop
merupakan sistem udara bertekanan sehingga persentase
kehilangan pada Sheet Metal Shop tidak boleh lebih dari 10 %. Besarnya kapasitas kompresor hasil perhitungan diatas belum termasuk di dalamnya kehilangan energi yang disebabkan oleh kebocoran sistem udara bertekanan pada Sheet Metal Shop. Karena kehilangan tersebut tidak boleh lebih dari 10 % maka, Kapasitas kompresortotal > konsumsiudarapuncak + (10% × konsumsiudarapuncak ) Kapasitas kompresortotal > 0.0291 + (10% × 0.0291) Kapasitas kompresortotal > 0.0291 + (0.00291) Kapasitas kompresortotal > 0.03201 m3/dtk
4.2 Tekanan Kerja Kompresor
Sistem udara bertekanan separti pada Sheet Metal Shop akan mendistribusikan udara bertekanan pada mesin pneumatika sebagai sumber energi
penggeraknya,
sehingga
dibutuhkan
jarigan
pipa
untuk
mendistribuskannya. Aliran fluida dalam hal ini adalah udara dalam jaringan pipa dari sumber udara bertekanan yaitu kompresor ke mesin – mesin pneumatika memiliki kelemahan yaitu kerugian – kerugian tinggi tekan
36
sehingga tekanan aliran udara pada mesin pneumatika akan lebih rendah dibandingkan tekanan aliran udara, sedangkan setiap mesin pneumatika memiliki tekanan kerja yang telah ditentukan oleh pabrik pembuat sehingga mesin dapat bekerja dengan baik jika tekanan kerjanya terpenuhi. Kerugian – kerugian yang terjadi ini tidak dapat dihilangkan sehingga dibutuhkan perhitungan untuk mendapatkan harga tekanan kompresor yang tepat agar tekanan kerja mesin pneumatika dapat terpenuhi walaupun kerugian tinggi tekan tetap terjadi pada aliran fluida dalam jaringan pipa. Dalam menghitung tekanan kerja kompresor terlebih dahulu penulis akan menghitung kerugian – kerugian yang terjadi pada jaringan pipa dan karena belum ada rencana bentuk jaringan pipa yang dipakai oleh SMK Penerbangan Dirghantara penulis mencoba untuk membantu untuk membuat disain rencana jaringan pipa pada Sheet Metal Shop yang berkapasitas 15 orang.
4.2.1 Disain Bentuk Jaringan Pipa Sistem Udara Tekan Sheet Metal Shop
Pada bab 2 landasan teori telah dijelaskan bahwa pelaksanaan praktik di Sheet Metal Shop dilaksanakan di suatu ruangan yang memiliki sistim udara bertekanan yang dididtribusikan ke setiap peserta praktik untuk menggerakkan mesin pneumatika, yang mana setiap peserta praktik akan diberikan satu pipa fleksibel yang dilengkapi dengan katup gerbang keluaran sehingga mesin dapat dilepas dari jaringan pipa dan disimpan. Disain bentuk jaringan pipa sistem udara
37
bertekanan pada Sheet Metal Shop dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain: 1. Tata letak meja kerja 2. Disain ukuran meja kerja 3. Jarak antara dua meja kerja
1. Tata Letak Meja Kerja Salah satu faktor yang mempengaruhi jaringan pipa sistem udara bertekanan pada Sheet Metal Shop adalah tata letak meja kerja, sedangkan tata letak sangat dipengaruhi oleh kapasitas, hal tersebut berpengaruh pada panjang, lebar dan luas ruangan Sheet Metal Shop. Dikarenakan belum ada rencana ukuran panjang, lebar dan luas ruangan pada rencana pembangunan Sheet Metal Shop oleh SMK Penerbangan Dirghantara maka akan didapatkan bentuk dan tata letak meja kerja yang beragam, contoh bentuk dan tata letak yang mungkin menjadi pilihan dapat dilihat pada gambar 4.1 dibawah ini :
38
(A)
(C)
(B) Meja Kerja Dinding Peserta Praktiuk
(D)
Gambar 4.1 Tata Letak Meja Kerja Gambar 4.1 adalah contoh tata letak meja kerja untuk Sheet
Metal Shop dengan kapasitas 15. Tata letak meja kerja pada gambar 4.1(A) sangat cocok untuk bentuk ruangan yang panjang dengan lebar ruangan yang sempit tetapi ruangan menjadi tidak nyaman karena ruangan yang sempit serta kinerja para peserta didik lebih sulit dipantau. Gambar 4.1 (B) dan (C) memiliki karakteristik bentuk dan ukuran ruangan yang hampir sama tetapi tata letak meja kerja (C) lebih komunikatif karena peserta didik bekerja dengan berhadapan dan pengawasan oleh guru praktik lebih mudah. Gambar 4.1 (D) membutuhkan jaringan pipa yang lebih sulit dibandingkan
39
dengan gambar (C) karena meja kerja yang terpisah dan tepat untuk ruangan yang lebih lebar, sehingga dengan alasan tersebut penulis memilih tata letak meja kerja gambar 4.1 (C) atau (D) sebagai pilihan pada pembahasan tekanan kerja kompresor dalam Sheet Metal Shop dengan kapasitas 15 orang.
2. Disain Ukuran Meja Kerja Faktor selanjutnya adalah meja kerja, Panjang meja kerja ditentukan oleh jarak area permukaan kerja normal kiri dan kanan serta jumlah pekerja dalam satu deret. Lebar meja kerja ditentukan oleh area permukaan kerja maksimum depan. Tinggi meja kerja ditentukan oleh jenis pekerjaan yang dilakukan. Lebar meja kerja dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut:
50,8 cm
101,6 cm
Meja Kerja
50,8 cm
Peserta didik (praktik)
Gambar 4.2 Lebar Meja Kerja
40
Pada gambar 4.2 Jarak area permukaan kerja maksimum depan yang penulis pakai pada disain ukuran meja kerja sebesar 50,8 cm adalah jangkauan tangan terjauh manusia dewasa ketika berdiri tegak (lihat tabel 2.3 dan gambar 2.5) sehingga diharapkan ketika peserta
didik
sedang
melaksanakan
praktik
tidak
sampai
mengganggu dan membahanyakan peserta praktik yang ada didepannya. Panjang meja kerja sangat tergantung pada jumlah peserta praktik sepanjang meja, makin banyak peserta praktik dalam satu baris meja maka akan semakin panjang meja kerja yang harus dibuat, sedangkan makin panjang meja maka akan makin panjang pipa pada sistem udara bertekanan yang dipakai dan makin luas ruangan yang dibutuhkan, sehingga untuk menentukan panjang meja penulis berusaha untuk menghemat ukurannya tetapi tetap menggunakan kaidah – kaidah keamanan. Panjang meja kerja dapat dilihat pada gambar 4.3 berikut:
Meja Kerja Peserta Praktik 8 x 119.4 cm 955.2 cm
Gambar 4.3 Panjang Meja Kerja
41
Pada gambar 4.3 penulis menggunakan area permukaan kerja normal kanan dan kiri manusia dewasa yang menjadi standar daerah yang masih dapat dijangkau oleh seseorang dalam kondisi normal (lihat tabel 2.3 dan gambar 2.5), yaitu 119.4 cm. Karena satu deret meja kerja berjumlah 8 orang maka total panjangnya adalah:
Panjang meja = Jumlah perDeret × AreaPermukaanKerja kanan&kiri Panjang meja = 8 × 119,4
Panjang meja = 955,2 cm Tinggi meja kerja sangat tergantung pada jenis pekerjaan karena jenis pekerjan membutuhkan kondisi yang berbeda – beda, untuk pekerjaan – pekerjaan berat membutuhkan kekuatan yang lebih besar. Pekerjaan praktik yang dilakukan pada Sheet Metal Shop merupakan pekerjaan – pekerjaan berat sehingga posisi meja kerja yang paling tepat untuk pekerjaan – pekerjaan berat adalah di bawah siku orang dewasa yang kemudian distandarkan menjadi 99 cm dari lantai seperti pada gambar 4.4
99 cm
Gambar 4.4 Tinggi Meja Kerja
42
3. Jarak antara Dua Meja Kerja Pada tata letak meja gambar 4.1 (D) diperlukan jarak yang tepat antara kedua meja kerja sehingga memungkinkan dilalui oleh dua orang yang bersimpangan dari dua arah dengan aman tanpa terganggu atau menggangu peserta didik yang sedang bekerja sehingga mobilitas di dalam Shop tidak tergangggu. Ada dua unsur jarak untuk memenuhi alasan diatas, yang pertama adalah jarak dua orang yang bersimpangan, yang kedua area permukaan kerja (lihat gambar 4.5)
Meja Kerja Peserta Praktik
50.8 cm
107 cm 208.6 cm
50.8 cm
Gambar 4.5 Jarak antara dua meja
43
Jarak meja = (2 × AreaPermukaanKerja) + Jarak persimpangan Jarak meja = (2 × 50,8) + 107 Jarak meja = 208,6 cm
Tata letak dan ukuran meja kerja merupakan dasar untuk membuat jaringan pipa di Sheet Metal Shop, karena udara bertekanan akan didistribusikan ke seluruh posisi peserta praktik, dari tata letak dan ukuran meja kerja yang telah dibahas sebelumnya dihasilkan jaringan pipa sistem udara tekan seperti pada gambar 4.6 berikut :
119,4 cm
119,4 cm
400 cm
119,4 cm
119,4 cm
119,4 cm
119,4 cm
119,4 cm
835,8 cm
Tampak atas Pipa fleksibel Meja kerja
Percabangan
40 cm
Lantai Jaringan Pipa
Tampak depan Gambar 4.6 Ukuran Rencana Jaringan Pipa 1
44
Telah dibahas sebelumnya pada pembahasan tentang tata letak dan ukuran meja kerja bahwa satu deret meja kerja berjumlah 8 peserta praktik
dan
saling
berhadapan
antara
dua
sisi
meja,
untuk
mendistribusikan ke seluruh posisi peserta praktik jaringan pipa gambar 4.1 (C) dibuat seperti pada gambar 4.6 selanjutnya diberi nama jaringan pipa 1. Pada gambar tampak atas, pendistribusian udara bertekanan disesuaikan dengan area permukaan kerja yang telah dibahas sebelumnya dan ditambah dengan panjang pipa menuju kompresor yang merupakan panjang asumsi penulis karena lokasi kompresor belum diketahui (disesuaikan dengan ruangan) PanjangPipa distribusi = Jarak peserta Pr aktikum + Panjang kekompresor (asumsi )
PanjangPipa distribusi = (7 × 119,4) + 400 PanjangPipa distribusi = (835,8) + 400 PanjangPipa distribusi = 1235,8 cm
Dengan alasan keamanan, kerapian dan disesuaikan dengan bentuk Pneumatic Hand Drill dan Pneumatic Hand Rivet (lihat gambar 2.1) jaringan pipa diletakkan pada lorong – lorong di bawah lantai seperti tampak pada gambar 4.6 tampak depan, untuk mendistribusikan udara bertekanan dibuat percabangan ke atas. Panjang pipa perpanjangan 40 cm adalah asumsi penulis karena panjangnya menyesuaikan dengan kedalaman lorong dan tinggi pipa yang tampak di atas lantai. Demikian
45
juga untuk panjang pipa fleksibel yang penulis pakai adalah 3 m setelah penulis melakukan peragaan langsung untuk mendapatkan panjang pipa yang cukup, dalam arti tidak terlalu panjang dan tidak terlalu pendek sehingga mengganggu peserta praktik untuk melaksanakan praktik di
Sheet Metal Shop. Jaringan pipa untuk tata letak gambar 4.1 (D) memiliki jarak antara pipa percabangan ke atas yang satu dengan yang lain sama seperti dengan jaringan pipa 1. Sama halnya jaringan pipa untuk tata letak gambar 4.1 (C) bentuk jaringan pipa gambar 4.1 (D) menyesuaikan dengan tata letak meja kerja, bentuk jaringan pipa tersebut dapat dilihat pada gambar 4.7 selanjutnya diberi nama jaringan pipa 2
46
155,1 cm
800 600cm cm 155,1 cm
119,4 cm
119,4 cm
119,4 cm
119,4 cm
119,4 cm
119,4 cm
835,8 358,2cm cm
Tampak Atas
Tampak Depan Gambar 4.7 Ukuran Rencana Jaringan Pipa 2
119,4 cm
47
Sesuai dengan gambar 4.1 (D) tiap deret pada tiap meja berjumlah 4 peserta praktik dan saling berhadapan antara dua sisi meja. Pada gambar 4.6 tampak atas, pendistribusian udara bertekanan disesuaikan dengan area permukaan kerja yang telah dibahas sebelumnya, sedangkan jarak antara dua pipa yang sejajar merupakan penjumlahan dari setengah lebar meja kerja, area permukaan kerja depan dan jarak dua orang yang sedang bersimpangan dari dua arah. Panjang pipa menuju kompresor merupakan panjang asumsi penulis karena lokasi kompresor belum diketahui (disesuaikan dengan ruangan).
PanjangPipa paralel = (2 × AreaPermukaanKerja) + Persimpangan + (2 × 1 / 2 MejaKerja) PanjangPipa pararel = (2 × 50,8) + 107 + (2 × 50,8) PanjangPipa pararel = 310,2 cm
PanjangPipatotal = (6 × AreaPermukaanKerja) + PanjangPipa pararel + PanjangPipa kekompresor (asumsi )
PanjangPipatotal = (2 × 119,4) + 310,2 + 600 PanjangPipatotal = 1626,6 cm
Gambar 4.6 tampak depan memiliki bentuk yang sama dengan jaringan pipa untuk tata letak gambar 4.1 (C) setiap mejanya sehingga tidak perlu dibahas.
48
4.2.2 Kerugian Jaringan Pipa
Kondisi aliran udara yang terjadi pada tiap – tiap bagian jaringan pipa akan berbeda – beda tergantung pada debit bagian tersebut, untuk memudahkan dalam menghitung kerugian jaringan pipa karena gesekan maka tiap bagian pada jaringan pipa diberi kode seperti gambar 4.7 dan 4.8 di bawah ini
400 cm
I
119,4 cm
H
119,4 cm
G
119,4 cm
F
119,4 cm
E
119,4 cm
835,8 cm
D
119,4 cm
C
119,4 cm
Tampak atas
Pipa fleksibel Meja kerja
40Acm
Lantai Jaringan Pipa
Tampak depan
Gambar 4.8 Rencana Jaringan Pipa 1
B
49
Ocm 155,1
800 P cm 155,1 Ocm
119,4 cm
119,4 cm
119,4 cm
119,4 cm
119,4 cm
N
M cmL 835,8
K
119,4 cm
Tampak Atas
J
Tampak Depan
Gambar 4.9 Rencana Jaringan Pipa 2
119,4 cm
50
1. Distribusi Debit Jaringan Pipa 1 Distribusi debit pada jaringan pipa 1 dengan asumsi semua mesin pneumatika dioperasikan oleh setiap peserta praktik adalah sebagai berikut:
QPipafleksibel = konsumsiUdara QPipafleksibel = 0,00194 m3/dtk Q A = 2 × QPipafleksibel = 0,00388 m3/dtk QB = Q A = 0,00388 m3/dtk
QC = 2 × Q A = 0,00776 m3/dtk QD = 3 × Q A = 0,01164 m3/dtk QE = 4 × Q A = 0,01552 m3/dtk QF = 5 × Q A = 0,0194 m3/dtk
QG = 6 × Q A = 0,0233 m3/dtk QH = 7 × Q A = 0,0272 m3/dtk
QI = 15 × QPipafleksibel = 0,0291 m3/dtk
2. Distribusi Debit Jaringan Pipa 2 Distribusi debit pada jaringan pipa 2 dengan asumsi semua mesin pneumatika dioperasikan oleh setiap peserta prektikum adalah sebagai berikut:
51
QPipafleksibel = konsumsiUdara QPipafleksibel = 0,00194 m3/dtk Q J = Q A = 2 × QPipafleksibel = 0,00388 m3/dtk QK = Q J = Q N = Q A 0,00388 m3/dtk QL = 2 × Q K = QM = QC = 0,00776 m3/dtk QO = 4 × QK = QE = 0,01552 m3/dtk QP = 15 × QPipafleksibel = 0,0291 m3/dtk
3. Distribusi Kecepatan Jaringan Pipa 1 Distribusi kecepatan pada jaringan pipa 1 dengan asumsi semua mesin pneumatika dioperasikan oleh setiap peserta prektikum adalah sebagai berikut:
Q = A ×V VPipaflexibel =
VA =
0,00194 = 39,192 m/dtk π 4 × 0,00794 2
0,00388 = 15,276 m/dtk π 4 × 0,018 2
VB = V A
VC =
0,00776 = 30,511 m/dtk π 4 × 0,018 2
VD =
0,01164 = 45,827 m/dtk π 4 × 0,018 2
52
VE =
0,01552 = 61,102 m/dtk π 4 × 0,018 2
VF =
0,0194 = 76,378 m/dtk π 4 × 0,018 2
VG =
0,0233 = 91,653 m/dtk π 4 × 0,018 2
VH =
0,0272 = 107,087 m/dtk π 4 × 0,018 2
VI =
0,0291 = 114,567 m/dtk π 4 × 0,018 2
4. Distribusi Kecepatan Jaringan Pipa 2 Distribusi kecepatan pada jaringan pipa 2 dengan asumsi semua mesin pneumatika dioperasikan oleh setiap peserta praktik adalah sebagai berikut:
Q = A ×V VPipaflexibel =
VJ = V A
0,00194 = 39,192 m/dtk π 4 × 0,00794 2
0,00388 = 15,276 m/dtk π 4 × 0,018 2
VK = V J = V N = V A = 15,276 m/dtk VL = VM = VC
0,00776 = 30,511 m/dtk π 4 × 0,018 2
53
VO = VE =
0,01552 = 61,102 m/dtk π 4 × 0,018 2
VP = VI =
0,0291 = 114,567 m/dtk π 4 × 0,018 2
5. Distribusi Kerugian karena Gesekan Jaringan Pipa 1 Distribusi Kerugian karena gesekan pada jaringan pipa 1 dengan asumsi semua mesin pneumatika dioperasikan oleh setiap peserta praktik adalah sebagai berikut:
R= f =
4×Q π × D ×ν 1,325
[ln(∈ / 3,7 × D + 5,74 / R )]
hf = f
0,9
2
L ×V 2 D × 2g
Kerugian karena gesekan ( hf ) pada pipa fleksibel: R Pipafleksibel =
f Pipafleksibel =
4 × 0,00194 = 19831 π × 0,0079375 × 1,570 × 10 −5 1,325
[ln(0,0015 / 3,7 × 7,9375 + 5,74 / 19831 )]
f Pipafleksibel = 0,0543
0,9
2
54
L = 15 × 3 = 45 m
hf Pipafleksibel = 0,0543 ×
45 × 39,192 2 = 7673 m 3,14 × 0,00794 × 2 × 9,81
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian A: RA =
fA =
4 × 0,00388 = 17490 π × 0,018 × 1,570 × 10 −5 1,325
[ln(0,25 / 3,7 × 18 + 5,74 / 17490 )] 0,9
2
f A = 0,0458
L = 8 × 0,40 = 3,2 m hf A = 0,0458 ×
3,2 × 15,276 2 = 31 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian B: R B = R A = 17490 f B = f A = 0,0458 hf B = 0,0458 ×
1,194 × 15,276 2 = 12 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian C: RC =
4 × 0,00776 = 34980 π × 0,018 × 1,570 × 10 −5
55
fC =
1,325
[ln(0,25 / 3,7 × 18 + 5,74 / 34980 )] 0,9
2
f C = 0,0443 hf C = 0,0443 ×
1,194 × 30,5512 = 45 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian D: RD =
fD =
4 × 0,01164 = 54470 π × 0,018 × 1,570 × 10 −5 1,325
[ln(0,25 / 3,7 × 18 + 5,74 / 54470 )] 0,9
2
f D = 0,0437 hf D = 0,0437 ×
1,194 × 45,827 2 = 99 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian E: RE =
fE =
4 × 0,01552 = 69960 π × 0,018 × 1,570 × 10 −5 1,325
[ln(0,25 / 3,7 × 18 + 5,74 / 69960 )] 0 ,9
2
f E = 0,0435 hf E = 0,0435 ×
1,194 × 61,102 2 = 175 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
56
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian F: RF =
fF =
4 × 0,0194 = 87450 π × 0,018 × 1,570 × 10 −5 1,325
[ln(0,25 / 3,7 × 18 + 5,74 / 87450 )] 0 ,9
2
f F = 0,0433 hf F = 0,0433 ×
1,194 × 76,3782 = 272 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian G: RG =
fG =
4 × 0,0233 = 105030 π × 0,018 × 1,570 × 10 −5 1,325
[ln(0,25 / 3,7 × 18 + 5,74 / 105030 )] 0 ,9
2
f G = 0,0432 hf G = 0,0432 ×
1,194 × 91,6532 = 391 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian H: RH =
fH =
4 × 0,0272 = 122610 π × 0,018 × 1,570 × 10 −5 1,325
[ln(0,25 / 3,7 × 18 + 5,74 / 122610 )] 0,9
2
57
f H = 0,0431 hf H = 0,0431 ×
1,194 × 106 2 = 521 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian I: RI =
fI =
4 × 0,0291 = 131175 π × 0,018 × 1,570 × 10 −5 1,325
[ln(0,25 / 3,7 × 18 + 5,74 / 131175 )] 0,9
2
f I = 0,0430 hf I = 0,0430 ×
4 × 114,567 2 = 2036 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
Sehingga kerugian karena gesekan ( hf ) aliran udara jaringan pipa 1 adalah: hf total = hf Pipafleksibel + hf A + hf B + hf C + hf D + hf E + hf F + hf G + hf H + hf I hf total = 7673 + 31 + 12 + 45 + 99 + 175 + 272 + 391 + 521 + 2036 hf total = 11255 m
58
6. Distribusi Kerugian karena Gesekan Jaringan Pipa 2 Distribusi Kerugian karena gesekan pada jaringan pipa 2 dengan asumsi semua mesin pneumatika dioperasikan oleh setiap peserta praktik adalah sebagai berikut:
R=
f =
4×Q π × D ×ν 1,325
[ln(∈ / 3,7 × D + 5,74 / R )]
hf = f
0,9
2
L ×V 2 D × 2g
Kerugian karena gesekan ( hf ) pada pipa fleksibel: R Pipafleksibel =
f Pipafleksibel =
4 × 0,00194 = 19831 π × 0,0079375 × 1,570 × 10 −5 1,325
[ln(0,0015 / 3,7 × 7,9375 + 5,74 / 19831 )] 0,9
2
f Pipafleksibel = 0,0543 L = 15 × 3 = 45 m
hf Pipafleksibel = 0,0543 ×
45 × 39,192 2 = 7673 m 3,14 × 0,00794 × 2 × 9,81
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian J RJ = R A =
4 × 0,00388 = 17490 π × 0,018 × 1,570 × 10 −5
59
fJ = fA =
1,325
[ln(0,25 / 3,7 × 18 + 5,74 / 17490 )] 0 ,9
2
f J = f A = 0,0458
L = 8 × 0,40 = 3,2 m hf J = hf A = 0,0458 ×
3,2 × 15,276 2 = 31 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian K dan N: R K = R N = R A = 17490 f K = f N = f A = 0,0458 hf K = f N = hf B = 0,0458 ×
1,194 × 15,276 2 = 12 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian L dan M: R L = RM = RC =
f L = fM = fC =
4 × 0,00776 = 34980 π × 0,018 × 1,570 × 10 −5 1,325
[ln(0,25 / 3,7 × 18 + 5,74 / 34980 )] 0,9
2
f L = f M = f C = 0,0443 hf L = hf M = 0,0443 ×
0,597 × 30,5512 = 22 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
60
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian O: RO = RE =
fO = f E =
4 × 0,01552 = 69960 π × 0,018 × 1,570 × 10 −5 1,325
[ln(0,25 / 3,7 × 18 + 5,74 / 69960 )] 0,9
2
f O = f E = 0,0435 hf O = 0,0435 ×
1,551 × 61,102 2 = 227 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
Kerugian kerena gesekan ( hf ) pada bagian I: RP = RI =
fP = fI =
4 × 0,0291 = 131175 π × 0,018 × 1,570 × 10 −5 1,325
[ln(0,25 / 3,7 × 18 + 5,74 / 131175 )] 0,9
2
f P = f I = 0,0430
hf P = 0,0430 ×
6 × 114,567 2 = 3054 m 3,14 × 0,018 × 2 × 9,81
Sehingga kerugian karena gesekan ( hf ) aliran udara jaringan pipa 2 adalah: hf total = hf Pipafleksibel + 2 × (hf K + hf L + hf M + hf N + hf O ) + hf P hf total = 7673 + 2 × (31 + 22 + 12 + 12 + 22 + 227) + 3054 hf total = 11376 m
61
7. Distribusi Kerugian – Kerugian Kecil Jaringan Pipa I Distribusi kerugian – kerugian kecil pada jaringan pipa 1 dengan asumsi semua mesin pneumatika dioperasikan oleh setiap peserta praktik adalah sebagai berikut: Kerugian pada katup gerbang yang dipasang pada ujung pipa fleksibel. Le Katup gerbang = 15 × K
V22 2g
Le Katup gerbang = 15 × 0,19
39,192 2 = 223 m 2 × 9,81
Kerugian pada adaptor pipa antara pipa besi berdiameter 18 mm dengan pipa fleksibel berdiameter 7,9 mm d1 18 = = 2,27 = K = 0,41 d 2 7,9 Le Penyempi tan = 15 × K
V22 2g
Le Penyempi tan = 15 × (0,41 ×
39,192 2 ) = 481 m 2 × 9,81
Kerugian kecil pada sambungan T (A – pipa fleksibel) Le SambunganTA− fleksibel = 8 × K
V22 2g
Le SambunganT A− fleksibel = 8 × (2 ×
15,276 2 ) = 48 m 2 × 9,81
62
Kerugian kecil pada sambungan T (A – B) Le SambunganT A− B
V22 = 8× K 2g
Le SambunganT A− B = 8 × (2 ×
15,276 2 ) = 48 m 2 × 9,81
Sehingga kerugian – kerugian kecil ( Le ) aliran udara jaringan pipa 1 adalah: LeTotal = Le Katup gerbang + Le Penyempi tan + LeT A− fleksibel + LeT A− B LeTotal = 223 + 481 + 48 + 48 = 800 m
8. Distribusi Kerugian – Kerugian Kecil Jaringan Pipa 2 Distribusi kerugian – kerugian kecil pada jaringan pipa 2 dengan asumsi semua mesin pneumatika dioperasikan oleh setiap peserta praktik adalah sebagai berikut: Kerugian pada katup gerbang yang dipasang pada ujung pipa fleksibel. Le Katup gerbang = 15 × K
V22 2g
Le Katup gerbang = 15 × 0,19
39,192 2 = 223 m 2 × 9,81
63
Kerugian pada adaptor pipa antara pipa besi berdiameter 18 mm dengan pipa fleksibel berdiameter 7,9 mm d1 18 = = 2,27 = K = 0,41 d 2 7,9 V22 Le Penyempi tan = 15 × K 2g
Le Penyempi tan = 15 × (0,41 ×
39,192 2 ) = 481 m 2 × 9,81
Kerugian kecil pada sambungan T (J – pipa fleksibel) Le SambunganTJ − fleksibel
V22 = 8× K 2g
Le SambunganTJ − fleksibel = 8 × (2 ×
15,276 2 ) = 48 m 2 × 9,81
Kerugian kecil pada sambungan T (J – K) Le SambunganTJ − K = 8 × K
V22 2g
Le SambunganTJ − K = 8 × (2 ×
15,276 2 ) = 48 m 2 × 9,81
64
Kerugian kecil pada sambungan T (O – LM) Le SambunganTO − LM
V22 = 2× K 2g
Le SambunganTO − LM = 2 × (2 ×
30,5112 ) = 190 m 2 × 9,81
Kerugian kecil pada sambungan T (O – P) Le SambunganTO − LM
V22 = 2× K 2g
Le SambunganTO − LM = 2 × (2 ×
61,120 2 ) = 761 m 2 × 9,81
Sehingga kerugian – kerugian kecil ( Le ) aliran udara jaringan pipa 2 adalah: LeTotal = Le Katup gerbang + Le Penyempi tan + LeTJ − fleksibel + LeTJ − K + LeTO − LM + LeTO − P LeTotal = 223 + 481 + 48 + 48 + 190 + 761 = 1703 m
9. Kerugian Total Jaringan Pipa Kerugian total pada jaringan pipa 1 adalah: hLtotal = hfTotall + LeTotal htotal = 11255 + 800 = 12055 m
65
Kerugian total pada jaringan pipa 2 adalah: hLtotal = hfTotall + LeTotal hLtotal = 11376 + 1703 = 13079 m
4.2.3 Head mesin pneumatika
Head mesin pneumatika untuk menghitung tekanan kerja kompresor yang penulis pakai adalah tekanan kerja minimum mesin pneumatika yaitu 6,2 Bar atau 620.000 pa, tekanan atmosfir bumi adalah 101300 pa dengan temperatur ruangan 27ºC H =
P ρ×g
ρudara (27 0 ) = 1,176 H=
620000 = 53742 m 1,176 × 9,81
4.2.4 Tekanan Kerja Kompresor
Tekanan kompresor yang tepat adalah tekanan kerja mesin pneumatika dapat terpenuhi walaupun kerugian tinggi tekan tetap terjadi pada aliran fluida dalam jaringan pipa. Sehingga tekanan kerja kompresor adalah penjumlahan antara tekanan kerja mesin pneumatika dan kerugian – kerugian yang terjadi.
66
htotal = H + hLtotal Tekanan kerja kompresor jaringan pipa 1 hTotal = 53742 + 12055 = 65797 m Pkompresor = 65797 × (1,176 × 9,81) = 759071 Pa ≈ 7,6 Bar Tekanan kerja kompresor jaringan pipa 2 hTotal = 53742 + 13079 = 66821 m Pkompresor = 66821 × (1,176 × 9,81) = 77088 Pa ≈ 7,8 Bar
67
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil Perhitungan pada bab IV pembahasan maka penulis dapat menyimpulkan bahwa: 1. Untuk Sheet Metal Shop dengan kapasitas daya tampung 15 orang peserta praktik maka kapasitas kompresor minimum yang dibutuhkan adalah sebesar 0,03201 m3/dtk atau setara dengan 68 CFM; 1921 liter/menit; 116 m3/jam (dengan asumsi seluruh peserta praktik mengoperasikan mesin pneumatika). 2. Untuk Sheet Metal Shop dengan untuk Sheet Metal Shop dengan tekanan kerja alat udara tekan sebesar 6,2 Bar, tekanan kerja kompresor udara yang dibutuhkan (dengan asumsi seluruh peserta praktik mengoperasikan mesin pneumatika) minimal sebesar 7,6 Bar (setara dengan 111 psi) untuk jaringan pipa 1 dan 7,8 Bar (setara dengan 114 psi) untuk jaringan pipa 2.
5.2 Saran
Bagi pengguna aplikasi perhitungan pada tulisan ini terutama pihak SMK Penerbangan Dirghantara penulis menyarankan bahwa: 1. Kapasitas kompresor hasil perhitungan penulis adalah kapasitas kompresor untuk kapasitas daya tampung
Sheet Metal Shop
68
sebanyak 15 orang peserta praktik dengan asumsi seluruh peserta praktik mengoperasikan mesin pneumatika, sehingga jika mesin pneumatika yang dioperasikan kurang atau lebih dari 15 buah maka perlu dihitung kembali kapasitas kompresor sesuai dengan banyak mesin pneumatika yang dioperasikan untuk mendapatkan hasil yang akurat. 2. Tekanan kerja kompresor hasil perhitungan penulis adalah Tekanan kerja kompresor untuk kapasitas daya tampung Sheet Metal Shop sebanyak 15 orang peserta praktik dengan asumsi seluruh peserta praktik mengoperasikan mesin pneumatika dan tekanan kerja alat udara tekan sebesar 6,2 Bar sehingga jika mesin pneumatika yang dioperasikan kurang atau lebih dari 15 buah dan tekanan kerja alat udara tekan berbeda, maka perlu dihitung kembali tekanan kerja kompresor sesuai dengan banyak mesin pneumatika yang dioperasikan untuk mendapatkan hasil yang akurat.
69
DAFTAR PUSTAKA
1. Airframe Handbook. 1972. Oklahoma: Flight Standard National Field Office, Federal Aviation Administration. 2. Bonacci Nick, Aircraft Sheet. 1987. Casper: A Plubication of IAP, Inc 3. Giles Ranald V. B.S., M.S., in CE. dialihbahasakan oleh Herman Widodo Soemitro Mekanika Fluida dan Hidraulika. 1993. Jakarta; Erlangga 4. Jain A. K. Fluid Mechanic. 1976. Delhi; Khana Publishers 5. Sanders Mark S. and McCormick Ernest J. Human Factors in Engineering and Design. 1993. Singapore: McGraw-Hill 6. Streeter Victor L. dan Wylie E. Benjamin dialihbahasakan oleh Arko Prijono. Mekanika Fluida. 1999. Jakarta; Erlangga 7. Undang – Undang Republik Indonesia no. 10 tentang Sistem Pendidikan Nasional. 2003. Jakarta: Dewan Perwakilam Rakyat dan Presiden Republik Indonesia 8. United Nations Environment Programme. 2006. India: National Productivity Council.
