Hidrolik Kit

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Untuk permulaan, kita bisa membedakan dua jenis utama aliran fluida. Jika aliran tersebut mulus, yaitu lapisan-lapisan yang bersebelahan meluncur satu sama lain dengan mulus, aliran tersebut dikatakan sebagai aliran lurus atau laminar. Pada aliran jenis ini, setiap partikel fluida mengikuti lintasan yang mulus, dan lintasan-lintasan ini tidak saling bersilangan. Di atas laju tertentu, yang bergantung dari beberapa factor, sebagaimana akan kita lihat kemudian, aliran berubah menjadi terbulen.

Aliran turbulen ditandai dengan lingkaran-lingkaran tak menentu, kecil dan menyerupai pusaran yang disebut sebagai arus eddy. Eddy menyerap banyak energy, dan walaupn gesekan internal dengan besar tertentu yang disebut dengan viskositas ada, bahkan pada waktu aliran laminar, energy tersebut jauh lebih besar ketika aliran berupa turbulen. Beberapa tes kecil tinta atau pewarna makanan yang diteteskan ke zat cair yang sedang bergerak dapat dengan cepat menunjukkan apakah aliran tersebut laminer atau terbulen.

Suatu fluida (fluid) adalah suatu zat yang dapat mengalir. Jadi istilah fluida termasuk cairan dan gas.  Klasifikasi seperti itu tidaklah selalu jelas. Plasma , yang merupakan gas yang sangat terionisasi tidak cocok untuk digolongkan kedalam salah satu dari kateegori ini; plasma tersebut seringkali dinamakan “keadaan keempat dari materi” (“ fourth state of matter”) untuk membedakannya dari keadaan padat, keadaan cair, dan keadaan gas. Plasma , yang merupakan gas yang sangat terionisasi tidak cocok untuk digolongkan kedalam salah

Tekanan yang diberikan pada suatu fluida di dalam bejana tertutup akan diteruskan sama rata atau besar ke segala arah pada dinding-dindingya atau tekanan yang dikerjakan pada suatu fluida akan menyebabkan kenaikan tekanan ke segala arah dengan sama besar. Prinsip pascal banyak digunakan pada pompa hidrolik, rem hidrolik pada mobil dan pengukur tekanan ban mobil/motor. Untuk suatu benda padat tidak ada batasan-batasan pada arah gaya seperti itu, tetapi untuk suatu fluida yang diam maka gaya permukaan harus selalu diarahkan

1.2 Tujuan Percobaan

1. Untuk mengetahui prinsip kerja dari hidrolik

2. Untuk mengetahui aplikasi hidrolik.

3. Untuk mengetahui komponen-komponen yang digunakan pada hidrolik.

BAB II

LANDASAN TEORI

Suatu fluida (fluid) adalah suatu zat yang dapat mengalir. Jadi istilah fluida termasuk cairan dan gas.  Klasifikasi seperti itu tidaklah selalu jelas. Beberapa fluida , seperti gelas atau ter(pitch), mengalir begitu lambat sehingga berperilaku seeperti benda padat untuk interval waktu yang biasanya kita gunakan untuk bekerja dengan benda-benda tersebut. Plasma , yang merupakan gas yang sangat terionisasi tidak cocok untuk digolongkan kedalam salah satu dari kateegori ini; plasma tersebut seringkali dinamakan “keadaan keempat dari materi” (“ fourth state of matter”) untuk membedakannya dari keadaan padat, keadaan cair, dan keadaan gas.

Malah perbedaan diantara suatu cairan dan suatu gas tidaklah jelas karena , dengan mengubah tekanan dan temperatur secara tepat, maka kita mungkin mengubah suatu cairan( air, misalnya) menjadi suatu gas(uap misalnya), tanpa munculnya suatu meniskus dan tanpa mendidih; massa jenis dan viskositas berubah secara kontinu diseluruh proses tersebut.

Ada suatu perbedaan didalam cara sebuah gaya permukaan beraksi pada suatu fluida dan pada suatu benda padat. Untuk suatu benda padat tidak ada batasan-batasan pada arah gaya seperti itu, tetapi untuk suatu fluida yang diam maka gaya permukaan harus selalu diarahkan tegak lurus kepada permukaan. Karena suatu fluida yang diam tidak dapat menahan sebuah gaya tangensial; lapisan-lapisan fluida tersebut akan meluncur diatas lapisan lainnya bila fluida tersebut dipengaruhi oleh sebuah gaya seperti itu. Sesungguhnya ketakmampuan fluida untuk menolak gaya-gaya tangensial seperti itu ( atau tegangan geser) yang memberikan kemampuan kharakteristik kepada fluida tersebut untuk mengubah bentuknya atau untuk mengalir.

Maka kita akan mudah menjelaskan gaya yang beraksi pada suatu fluida dengan menentukan tekanan p, yang didefinisikan sebagai besarnya gayanormal per satuan luas permukaan. Tekanan ditransmisikan kepads batas-batas padat atau (solid boundaries) atau melalui bagian-bagian yang sebarang dari fluida didalam arah tegak luruskepada batas-batas atau bagian-bagian disetiap titik. Tekanan adalah suatu kuantitas skalar. Satuan SI dari tekanan adalah pascal ( singkatan Pa, 1 Pa= 1 N/m²⁾ . satuan ini dinamai menurut nama ilmuan prancis Blaise Pascal ( 1623-1662). Satuan-satuan lain adalah Bar( 1 Bar = 10⁵Pa), lb/in², atmosfer ( 1 atm = 14,7 lb/in² = 101.325 Pa), dan mmHg ( 760 mmHg = 1 atm).

Suatu fluida yang mengalami tekanan akan mengerahkan sebuah gaya pada setiap permukaan yang bersentukan dengan fluida tersebut. Sebuah elemen permukaan dapat dinyatakan oleh sebuah vektor S yang besarnya menyatakan luas elemen dan yang arahnya diambil menuju keluar didalam arah normak kepada permukaan elemen. Maka gaya F yang dikerahkan oleh fluida melawan elemen permukaan ini adalah

                        F = ρ S..................................................................................................................(2.1)

Kita menganggap bahwa elemen luas S adalah cukup kecil sehingga tekanan p , yang didefinisikan seperti diatas, adalah tak tergantung dari ukuran elemen S . tekanan tersebut sebenarnya dapat berubah dari titik ke titik pada permukaan.

            Suatu cairan didalam silinder yang dilengkapi dengan sebuah penghisap kepada mana kita dapat memakaikan tekanan luar ρ₀ tekanan p disuatu titik P yang sebarang sejarak h dibawah permukaan yang sebelah atas dari cairan tersebut adalah diberikan oleh persamaan

                         p= p_{0 +} ρ g h..........................................................................................................(2.2)

Marilah kita memperbesar tekanan luar sejumlah ∆ρ₀ yang sebarang ( yang tak perlu kecil dibandingkan kepada p_{0 )} . karena cairan secara virtual tidaklah termampatkan, maka massa jenis ρ didalam persamaan-persamaan terdahulu pada dasarnya tetap konstan selama proses tersebut. Persamaan tersebut memperlihatkan bahwa sampai sejauh ini , perubahan tekanan ∆p disebarang titik P adalah sama dengan ∆p₀ hasil ini dinyatakan oleh Blaise Pascal dan dinamakan prinsip pascal . Biasanya prinsip tersebut diberikan sebagai berikut.Tekanan yang dipakaikan kepada suatu fluida dan dinding-dinding yang berisi fluida tersebut.Hasil ini adalah suatu konsekuensi yang perlu dari hukum-hukum mekanika fluida,dan bukan merupakan sebuah prinsip yang bebas.

            Walaupun kita sering menganggap cairan sebagai tak termampatkan,namun ternyata cairan tersebut adalah sedikit termampatkan (slightly conpressible).Ini berarti bahwa suatu perubahan tekanan yang dipakaikan kepaada suatu bagian cairan menjalaar melalui cairan sebagai sebuah gelombang dengan laju bunyi di daalam cairan tersebut.Sekali gangguan tersebut telah lenyap dan kesetimbangan telah dihasilkan,maka didapatkan bahwa prinsip Pascaal berlaku.Prinsip tersebut berlaku untuk gas-gas dengan sedikit komplikasi mengenai tafsiran yang disebabkan oleh perubabahan volume yang besar yang dapat terjadi bila tekanan pada gas yang dibatasi diubah.

            Prinsip Archimedes adalah juga suatu konsekuensi yang perlu dari hukum-hukum statika fluida.Bila sebuah benda atau sebagian dicelupkan di dalam suatu fluida (baik suatu cairan maupun suatu gas) yang diam,maka fluida tersebut mengerahkan tekanan pada tiap-tiap bagian permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida tersebut.Tekanan tersebut adalah lebih besar pada bagian benda yang tercelup lebih dalam.Resultan sebuah gaya adalah sebuah gaya yang mengarah ke atas yang dinamakan kakas apung (buoyency) dari benda yang tercelup tersebut . Kita dapat menentukan besaar dan arah gaya resultan ini secara sederhana secara berikut. Tekanan pada setiap bagian permukaan benda sudah tentu tidak tergantung pada bahan benda.Maka,marilahkita misalkan bahwa benda tersebut atau sebanyak bagian benda yang tercelup,diganti oleh fluida yang menyerupai lingkungannya.Fluida ini akan mengalami tekanan-tekanan yang beraksi pada benda yang tercelup tersebut dan akan berada dalam keadaan diam.

Maka gaya resultan,yang mengarah keatas pada benda tersebut akan menyamai beratnya dan akan beraksi secara vertikal yang arahnya keatas melalui pusat gravitasinya.Dari sini diperoleh prinsip Archimedes,yakni,bahwa sebuah benda yang seluruhnya atau sebagian tercelup di daalam suatu fluida akan diapungkan ke atas dengan sebuah gaya yang sama dengan beraat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.Kita telah melihat bahwa daya tersebut beraksi secara vertical keatas melalui pusat gravitasi fluida sebelum pemindahan fluida.Titik yang bersangkutan di dalam benda yang dicelupkan tersebut dinamakan pusat daya apung (center of buoyancy).

Kebanyakan alat pengukur tekanan menggunakan tekanan atmosfer sebagai tingkat referensi dan mengukur perbedaan diantara tekanan yang sesungguhnya dan tekanan atmosfer,yang dinamakan tekanan tolk (gauge persure).Tekanan sesungguhnya disebuah titik di dalam suatu fluida dinamakan tekanan absolut (absolute pressure).Tekanan tolk diberikan baik diatas maupun di bawah tekanan atmosfer.Torricelly menjelaskan eksperimennya dengan barometer air raksa di dalam surat-surat nya di dalam tahun 1644 kepada kawannya Michelangelo Riccidiromac di dalam surat-surat tersebut dia mengatakan bahwa tujuan penyelidikannya bukanlah sekedar untuk menghasilkan suatu vakum,tetapinuntuk membuat sebuah alat yang memperlihatkan mutasi udara,yang seebentar lebih berat dan rapat dan yang sebentar lebih ringan dan jarang . Setelah mendengar eksperimen yang dilakukan oleh orang Italia tersebut , Blaisse Pascal,di Perancis mengemukakan alasan bahwa jika kolom air,air raksa ditegakkan ke atas hanya karena tekanan udara , maka kolom tersebut seharusnya lebih pendek pada ketinggian yang lebih besar .

Dia mencobanya pada sebuah menara Gereja di Paris,tetapi menghendaki hasil-hasil yang lebih memberikan kepastian,dia menulis kepada iparnya untuk mencoba eksperimen tersebut pada puy de dome , sebuah gunung yang tinggi di Auvergne.Tinggi air raksa terdapat berbeda sebesar 3 inch , yang menggairahkan kita dengan kekeguman dan keheranan.Pascal sendiri membuat sebuah barometer dengan menggunakan anggur merah dan sebuah tabung gelas yang panjangnya 46 kaki.                                                                                                                      (David Halliday,1978)

Misalakan volume dari suatu fluida adalah V dan massanya m maka dapat didefinisikan besar masaa jenisnya (ρ) adalah massa (m) per satuan volume (V).

            ρ= m/V ………………………………………………………………………………..(2.3)

Satuan massa jenis yang biasa disebut rapat massa dala mks adalah kg/m3 dan dalam cgs adalah

Untuk tekanan didefinisikan sebagai gaya normal persatuan luas penampang .

            P = F/A ............................................................................................................................(2.4)

Satuan tekanan dalam mks adalah N/m2 atau pascal (Pa) dan cgs adalah dyne/cm², 1Pa = 1N/m² = 105 dyne/104cm² = 10 dyne/cm² . Misalkan sebuah cakram dengan luas penampang lingkaran A dan tebal dy dimasukkan kedalam fluida cair yang diam. Massa cakram adalah ( m) maka gaya berat nya adalah

dW = ρ A g dy..................................................................................................................(2.5)

Jumlah gaya arah horizontal (F = 0 ) karna saling meniadakan. Jika cakram dalam fluida tetap diam atau bergerak ke bawah dengan kecepatan konstan maka Fy = 0  sehingga

            p A – (p+dp)A – ρ g A dy = 0            …………………………………………………………(2.6a)

           atau

            dp/dy = -ρ g ...................................................................................................................(2.6b)

Persamaan diatas menunjukkan bahwa y makin tinggi tekanan makin berkurang. Persamaaan ini memberikan informasi bagaimana tekanan dalam ffluida berubah dengan ketinggian sebagai akibat adanya gravitasi g. Jika ditinjau khusus untuk fluidanya adalah zat cair yang rentang suhu dan tekanan yang cukup besar, maka massa jenis cairan adalah tetap.

            Tekanan yang diberikan pada suatu fluida didalam bejana tertutup, akan diteruskan sama besar ke segala arah pada dinding dindingnya.jika sebuah dicelupkan sebagian atau semuanya kedalam fluida yang diam, benda tersebut akan mendapatkan gaya ke atas ( gaya apung ) yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipiindahkan dan pada bagian benda yang tercelup paling dlaam akan mendapat gaya apung yang paling besar.Tekanan udara diukur menggunakan alat yang diberi nama barommeter. Barometeryang pertama kali dibuat adalah barometer air raksa buatan Tori chelli. Alat ukur tekan yang lain adalah manometer air raksa.

 Manometer dan barometer ini raksa sangat sering diperguunakan di laboratorium –laborium, tekanan atmosfer dan tekanan tekanan lainnya lazim dinyatakan dengan ucapan sekian “inch raksa””centi raksa”,atau ” milimeter raksa “ walaupun semua bukan merupakan satuan tekanan sesungguhnya akan tetapi karna demikian deskriptif nya, satuan satuan tersebut serinng dipakai. Tekanan yang dilakukan kolom raksa yang tingginya 1 mm biasa disebut 1 torr,sebagai penghormatan kepada torrcelli.

Persamaan bernauli sebenarnya hanya bentuk lain dari persamaan kekekalan energi mekanik yang diterapkan pada fluida.tentunya fluida yang ditinjau harus tak kental agar tidak dapat disipasi energi sebagai panas. Jika ada gerak pada fluida ( cairan atau gas ) dengan benda lain, selalu terjadi gaya yang melawan gerka tersebut yang disebut gaya kekentalan.

             Bila sebuah benda berbentuk bola yang bergerak dengan kecepatan benda ( cairan atau gas) maka besar gaya kekentalan adalah

            Fv = -6πƞ v…………………….....……………………………………………………..(2.7)

Dengan : Fv= Gaya gesekan  yang melawan gerakan(N)

               Ƞ = Koefisien kekentalan (Pa.s)

               r = jari-jari bola (m)

              v = Kecepatan bola relatif terhadap medium (ms^-1)

Tanda minus pada persamaan menunjukkan arah Fv berlawanan dengan arah v . persamaan tersebut dikenal dengan hukum Stokes . adapun syarat-syarat hukum stokes tersebut adalah:

a)    Ruangan atau medium tak terbatas (ukurannya cukup besar)

b)   Tidak ada turbulensi (penggelinciran) pada medium , praktisnya kecepatan v tidak besar. Koefisien kekentalan fluida (ƞ)  pada henis cairan dan terpengaruh oleh suhu.

                                                                                                                        (Nasruddin MN,2012)

Takanan pada titik tertentu dalam fluida dapat diukur dengan sebuah alat. Alat itu dibuat dari sebuah silinder kosong yang dimasukkan sebuah piston yang dihubungkan dengan sebuah pegas. Sebagai alat yang di masukkan dalam fluida, fluida ditekan kedalam pada bagian atas piston dan menekan pegas sampai tekanan kedalam fluida sama dengan tekanan keluar dari pegas. Tekanan fluida dapat di ukur dengan mudah jika pegas adalah kalibrasi yang terdepan. Ini sangat mudah di aplikasikan dengan sebuah tekanan untuk pegas akan menghasilkan sebuah jarak.

            Jika F adalah besar dari gaya pada piston dan A luas piston, kemudian menghasilkan tekanan, P, dari fluida pada level tertentu dapat dihitung dengan mendefenisikan rasio dari gaya per luas.

             …………………………………………………………………..……………….(2.8)

            Tekanan pada fluida tidaklah sama pada setiap titiknya. Untuk mendefenisikan tekanan pada sebuah titik tertentu, tergantung sebuah lampiran fluida. Jika tekanan pada fluida adalah ΔF pada sebuah permukaan luas ΔA, kemudian tekanan pada titik tersebut adalah

            ………………………………………………..……………………...(2.9)

            Karena tekanan adalah gaya per luas, maka satuannya adalah N/m² dalam satuan SI. Atau nama lain untuk satuan SI tekanan adalah pascal (Pa).

                        1 Pa = 1 N/m²

            Fluida tenang pada sebuah wadah mengikuti bentuk wadah tersebut. Catatan pertama bahwa setiap titik pada sebuah kedalaman yang sama harus memiliki tekanan yang sama. Jika ini tidak sesuai dengan kenyataan, maka element yang diberikan pada fluida pasti tidak dalam keadaan setimbang. Sekarang mari kita pilih sebuah posisi setimbang pada fluida dalam sebuah wadah dengan membayangkan silinder dalam posisi melintang dengan luas A dan tinggi dy. Tekanan keatas pada bagian bawah silinder adalah PA, dan tekanan kebawah pada bagian atas adalah (P+d)A. Berat silinder, volume volume adalah dV, diberikan oleh dW=ρgdV=ρgAdy, dimana ρ adalah massa jenis dari fluida tersebut. Karena cylinder dalam keadaan setimbang, tekanan harusnya bernilai nol dan kita akan mendapatkan

                       

             …………………………………………………………….……………….(2.10)

            Dari hasil ini, kita dapat melihat peningkatan pada elevasi (positif dy) berhubungan dengan penurunan pada tekanan (negative dP). Jika P₁ dan P₂ pada elevasi y₁ dan y₂ pada suatu level referensi, dapat memberikan

            P₁ - P₂= - ρgh……………………………………………………..……………………(2.11)

            Jika bejana terbuka pada atasnya, kemudian takanan pada kedalaman h dapat diperoleh dari persamaan (2.7). berbicara tentang tekanan atmosfir harus P_a=P₂, dan tidak ada kedalaman h= y₂-y_1, kita akan dapatkan

            P = P_a + ρgh …………………………………………………..…………….………....(2.12)

Dimana kita selalu menggunakan P_a ≈ 1.01 X 10⁵ n/m² . Dengan kata lain tekanan pada sebuah kedalaman h permukaaan fluida yang terbuka ke udara adalah hasil dari penambahan tekanan atmosfir dengan ρgh.

            Hasil ini dapat diverifikasi bahwa setiap titik yang sama memiliki elevasi yang sama. Selanjutnya, tekanan tidak berlaku pada sudut dengan bejana persegi.

            Ketika melihat fakta bahwa tekanan pada fluida tergantung hanya pada kedalaman, ada penurunan tekanan pada permukaan harus tertransmisi pada setiap titik dalam fluida. Ini pertama dikenalkan oleh ilmuan Prancis Blaise Pascal (1623-1662) dan disebut hukum Pascal:

            Suatu fluida tertutup  diteruskan tanpa berkurang besar pada setiap bagian fluida dan dinding-dinding fluida tersebut.

            Sebuah aplikasi penting dalam hukum Pascal adalah tekanan hidraulik. Suatu gaya F₁ pada sebuah piston kecil dengan luas A₁. Tekanan akan diteruskan oleh fluida ke sebuah piston dengan luas A₂. Karena tekanan sama diantar kedua sisi, kita dapat melihat bahwa P=F₁/A₁=F₂/A₂. Dimana tekanan F₂ lebih besar daripada F₁ dengan pengkali A₂/A₁.           Sekarang mari kita pilih sebuah posisi setimbang pada fluida dalam sebuah wadah dengan membayangkan silinder dalam posisi melintang dengan luas A dan tinggi dy. Fluida tenang pada sebuah wadah mengikuti bentuk wadah tersebut. Catatan pertama bahwa setiap titik pada sebuah kedalaman yang sama harus memiliki tekanan yang sama. Jika ini tidak sesuai dengan kenyataan, maka element yang diberikan pada fluida pasti tidak dalam keadaan setimbang. Tekanan udara diukur menggunakan alat yang diberi nama barommeter. Barometeryang pertama kali dibuat adalah barometer air raksa buatan Tori chelli. Alat ukur tekan yang lain adalah manometer air raksa.                            (Serway,1985)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Peralatan dan Bahan

3.1.1 Peralatan dan Fungsi

1. Hydraulic power pack

Fungsi : sebagai sumber energi

2. Pressure relief valve

Fungsi : untuk mengatur tekanan fluida

3. 4/3 way DCV

Fungsi : mengatur fluida akan melakukan kerja dengan 3 kebebasan yaitu mengarahkan ke kiri, ke kanan dan netral untuk motor dan naik, turun dan netral untuk beban 4kg

4. 4/2 way DCV

Fungsi : mengatur fluida akan melakukan kerja dengan 2 kebebasan yaitu mengarahkan ke kiri atau ke kanan untuk motor dan naik-turun untuk beban 4kg

     5. Counter ballance / squence valve

Fungsi : mengartur tekanan untuk mengurutkan kerja yaitu menggerakkan cylinder hydraulic yang satu dan yang lain

6. Pilot operated

Fungsi : agar cairan dapat mengalir bebas pada satu arah dan menutup pada arah lawannya

7. Flow control valve

Fungsi : sebagai media untuk mengontrol atau mengendalikan kecepatan datangnya fluida

8. Motor

Fungsi : sebagai media untuk menampilkan arah gerak aliran fluida apakah searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam

9. Beban 4kg

Fungsi : sebagai beban dalam percobaan

10. Double acting cylinder

Fungsi : tabung yang memiliki 2 fungsi yaitu menaikkan dan menurunkan beban

11. Selang

Fungsi : sebagai media saluran fluida (air)

3.2 Bahan dan Fungsi

      1. Air (aqua)

      Fungsi : Sebagai bahan fluida yang digunakan

3.3 Prosedur Percobaan

1. Disiapkan peralatan yang akan digunakan .

2. Dimasukkan air yang bersihataupun aqua kedalammesinpompa .

3. Hubungkan mesin pompa ke hidrolik kit dengan menggunakan selang .

4. Rangkai hidrolik kit untuk mendapatkan energi yang kita butuhkan .

5. Catat setiap rangkaian yang dibuat .

6. Kembalikan alat ketempat semula .

                      

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Prinsip kerja dari hidrolik yaitu gaya yang diberikan dalam ruangan tertutup/terisolasi pada satu titik yang mana gaya tersebut akan dipindahkan ke titik yang lain menggunakan cairan yang dimampatkan.

2. Aplikasi dari hidrolik :

- Dongkrak hidrolik kecil yang biasa kita punya di bagasi mobil

- Dongkrak yang lebih besar yang bisa kita temui di tempat-tempat pencucian mobil.

- Memutar beban-beban yang berat

- Mengangkat beban secara vertikal atau naik turun.

- Menggerakkan motor

3. Komponen dari hidrolik yaitu :

- Hydraulic Power Pack

- Pilot Operator

- Double Acting Sylinder

- Flow control valve

- Control Balance

- 4/2 Way DCV

- 4/3 Way DCV

- Pressure Relief Valve

5.2 Saran

1. Sebaiknya praktikan selanjutnya sudah memahami komponen-komponen yang ada pada hidrolik

2. Sebaiknya praktikan selanjutnya memahami konsep kerja dari hidrolik

3. Sebaiknya praktikan selanjutnya lebih serius dalam praktikum