Air Service Unit (FRL Unit): Fungsi dan Cara Kerjanya untuk Sistem Pneumatik

Air Service Unit atau FRL Unit merupakan diantara Komponen Utama dalam Sistem Pneumatik yang memiliki fungsi seperti berikut:

• Memfilter udara dari debu, kotoran dan kontaminan sehingga udara menjadi bersih.
• Menghilangkan kelembapan yang dapat menyebabkan karat pada komponen pneumatik.
• Menangkap partikel minyak yang dapat mencemari sistem dan proses produksi.
• Mengatur aliran udara sesuai dengan spesifikasi operasional di industri.
• Meningkatkan aspek keselamatan dan keamanan operasional dengan mengendalikan laju aliran udara.

FRL Unit merupakan solusi untuk Air Quality and Treatment agar udara yang digunakan dapat memenuhi spesifikasi di berbagai sektor industri. 

Tanpa FRL Unit, maka sistem pneumatik akan menghadapi berbagai masalah serius, seperti:

• Kontaminasi kotoran
• Penurunan kinerja dan efisiensi 
• Tekanan kerja yang tidak konsisten
• Pelumasan perangkat yang tidak memadai
• Kerusakan komponen akibat kelembapan dan kotoran
• Ancaman keselamatan saat terjadi gangguan suplai udara
• Downtime diluar rencana yang menyebabkan kerugian finansial

Mengetahui betapa krusial kualitas udara untuk sistem pneumatik, pada artikel ini, tim Bawalaksana.id akan membahas fungsi unit pengolahan udara (FRL) dan bagaimana cara kerjanya.

Apa itu Unit Filter, Regulator, Lubricator (FRL)?

Perangkat Air Service Unit memiliki tiga fungsi utama, yaitu filter (F), regulator (R) dan lubricator (L), sehingga disebut juga dengan FRL Unit.

Setiap fungsi dari perangkat ini diakomodasi oleh komponen yang terpisah dan modular, namun bisa dirangkai menjadi satu sirkuit. 

Akan tetapi, ada juga perangkat FRL yang memiliki fungsi terintegrasi (non-modular) yang mencakup beberapa fungsi dan fitur keamanan, seperti perangkat ONE.

Secara prinsip, pemasangan FRL harus dilakukan sesuai urutan dengan benar, dari kiri ke kanan: Filter → Regulator → Lubricator. 

Berikut ini adalah beberapa manfaat untuk setiap komponen FRL Unit: 

• Filter: Udara pertama kali akan melewati unit filter untuk menghilangkan kelembapan dan kontaminan. 
• Regulator: Selanjutnya udara akan melewati unit regulator yang berfungsi untuk mengatur tekanan udara secara konsisten untuk disalurkan ke sirkuit pneumatik. 
• Lubricator: Udara akan melewati unit lubricator yang akan menyemburkan kabut pelumasan untuk melumasi komponen-komponen pneumatik di bagian hilir.

Ketiga fungsi utama dari FRL Unit ini memiliki pengaruh yang besar terhadap produktifitas, daya tahan, efisiensi dan keamanan dari sistem pneumatik secara keseluruhan.

Penjelasan detail terkait, Mengapa Air Service Unit Sangat Vital untuk Sistem Pneumatik telah kami jelaskan pada artikel sebelumnya.

Berikut ini kami akan menjabarkan cara kerja FRL Unit dan beberapa komponen tambahan yang dapat meningkatkan fungsinya.

Cara Kerja Air Service Unit (FRL Unit)

Air Service Unit bekerja berdasarkan prinsip-prinsip fisika dalam proses filtrasi, regulasi dan lubrikasi pada sirkuit pneumatik.

Berikut ini kami akan menjelaskan bagaimana cara kerja setiap unit dari komponen FRL, diurutkan berdasarkan yang pertama dimasuki oleh udara.

Memfilter Udara dengan Memanfaatkan Gaya Sentrifugal

Unit filter adalah komponen pertama dari FRL yang dimasuki oleh udara. Proses filtrasi terjadi ketika udara bertekanan dengan kecepatan tinggi memasuki centrifuge unit, yaitu penyekat yang dirancang khusus untuk menciptakan putaran udara.

Ketika udara berputar dalam kecepatan tinggi maka akan menghasilkan gaya sentrifugal. Gaya ini mengakibatkan partikel dengan kepadatan yang lebih tinggi dari udara terdorong ke tepi dan menempel ke dinding mangkuk (bowl).

Partikel padat dan air juga terperangkap ke dalam filter katrid, sementara udara terus mengalir meninggalkan unit filter menuju unit regulator.

Partikel padat dan air yang terakumulasi (kondensat) akan membentuk tetesan hingga akhirnya mengendap di dasar bowl karena gravitasi. Kondensat ini akan ditahan oleh elemen penyaring berpori (porous filtering element) dan dijaga dalam keadaan tenang untuk mencegahnya masuk kembali ke sirkulasi. 

Kondensat yang terkumpul dapat dikeluarkan melalui keran pembuangan yang telah disediakan.

Sebagai informasi, bahwa unit filter dapat menyaring partikel udara berukuran 50 μm hingga 5 μm. Bahkan, dengan menggunakan Active Carbon Filter, udara dapat dimurnikan dari partikel yang sangat kecil berukuran 0,01 μm.

Kelembapan dan air di dalam sistem pneumatik merupakan tantangan utamda dari sistem otomasi pneumatik. Karena dapat memberikan dampak negatif bagi komponen dan kinerja sistem secara keseluruhan. Jika penumpukan air dibiarkan, maka akan menyebabkan korosi, jamur, penurunan performa hingga kegagalan sistem diluar perkiraan. (Baca: Cara Membuang Air Dalam Sistem Pneumatik dan Manfaatnya).

Regulasi Tekanan Udara Melalui Mekanisme Piston Rod

Unit kedua dari FRL adalah regulator, yang berfungsi untuk mengatur tekanan udara sesuai dengan kebutuhan sistem. 

Unit regulator dilengkapi dengan banyak komponen internal yang berfungsi untuk mengatur kuantitas aliran udara. Diantara yang paling esensial adalah diafragma, sebagai komponen yang berkontribusi untuk menciptakan pengaturan tekanan yang presisi dan konsisten. 

Setiap vendor FRL Unit memiliki rancangan diafragma yang berbeda-beda dalam mengontrol kuantitas aliran udara di jalur pneumatik. Diantara jenis terbaik yang menawarkan fungsi handal adalah diafragma rolling dan mekanisme piston rod.

Diafragma rolling dan pistorn rod menawarkan bukaan katup yang lebih lebar dan memiliki respon yang cepat. Hal ini bermanfaat untuk memberikan aliran udara yang lebih besar menuju sirkuit pneumatik serta dengan pengaturan tekanan yang lebih konsisten.

FRL Unit secara efektif mengontrol aliran udara dan tekanan udara sesuai standar industri dan kebutuhan sistem, yaitu pada tekanan berkisar 5-10 BAR (72-145 Psi / 500-1000 Kpa).

Unit regulator dapat dilengkapi sistem kompensasi untuk mempertahankan tekanan tetap konstan, bahkan ketika tekanan hulu (upstream) mengalami perubahan. 

Fitur seperti ini dapat dicapai melalui desain katup yang seimbang secara pneumatik. Jika tekanan hilir naik di atas nilai ambang batas, udara akan dibuang secara otomatis oleh Relief hingga turun di bawah nilai maksimum.

Dari regulator ini, selanjutnya udara mengalir menuju unit lubricator untuk proses pelumasan pada saluran pneumatik.

Lubrikasi Saluran Pneumatik dengan Efek Venturi

Unit lubricator merupakan bagian terakhir dari perangkat FRL Unit yang berfungsi untuk menginjeksi oli pelumas ke dalam saluran pneumatik. 

Proses pelumasan ini menggunakan efek Venturi, yaitu prinsip fisika yang menyebutkan bahwa udara yang melewati jalur menyempit akan mengalami peningkatan kecepatan aliran, namun diikuti pula dengan penurunan tekanan udara.

Ketika udara bertekanan mengalir melalui saluran yang menyempit (tabung venturi), tekanan udara mengalami penurunan dan menciptakan zona bertekanan rendah. Peristiwa ini mengakibatkan oli yang berada di reservoir (oil bowl) tertarik melalui pipa kecil hingga masuk ke Flow Regulation Needle (FRN).

Kuantitas oli yang akan masuk ke dalam sirkuit pneumatik dapat diatur melalui FRN dan tetesannya dapat dilihat melalui kubah oli transparan (transparent dome).

Saat oli menetes masuk ke saluran udara berkecepatan tinggi, maka secara otomatis oli akan pecah menjadi partikel-partikel kecil atau kabut aerosol. 

Proses ini berlangsung secara terus menerus, sehingga kabut pelumas terdorong oleh udara bertekanan menuju ke bagian hilir dari sistem pneumatik, seperti solenoid valve, silinder pneumatik dan air tools. 

Pelumasan ini bermanfaat untuk meminimalisir gesekan antara komponen logam yang bergerak, serta melindunginya dari keausan dan korosi.

Demikianlah cara kerja FRL Unit secara keseluruhan, mulai dari filter, regulator dan lubricator. 

Melalui tiga komponen FRL ini, sistem pneumatik dapat bekerja secara optimal dan komponen-komponennya memiliki umur pemakaian yang panjang.

Perlu diketahui, bahwa dalam aplikasi industri dengan standar yang tinggi, FRL Unit tidak bisa berdiri sendiri. Perlu ada komponen dan teknologi tambahan yang perlu diintegrasikan untuk meningkatkan fungsinya.

Dengan menambahkan teknologi yang tepat pada FRL Unit, maka sistem pneumatik di perusahaan Anda dapat mencapai tingkat produktifitas dan efisiensi yang optimal. 

Berikutnya kami akan menyebutkan beberapa teknologi dan komponen tambahan untuk FRL Unit dan manfaatnya untuk sistem pneumatik.

Komponen Tambahan Air Service Unit untuk Meningkatkan Fungsi FRL Unit

Sistem pneumatik telah menjadi pilihan yang populer dan ekonomis untuk sistem otomasi yang membutuhkan gerakan mekanis. Untuk memastikan kinerja yang optimal dan memenuhi standar yang tinggi, FRL Unit perlu dilengkapi dengan beberapa komponen dan fitur tambahan.

Sehingga unit persiapan udara ini bisa mencapai fungsi yang lebih baik dari aspek pengolahan dan pengendalian udara. Diantara komponen tambahan tersebut adalah carbon filter, coal coalescence cartridge, shut-off valve, soft start valve dan yang lainnya.

Active Carbon Filter

Merupakan sistem penyaringan karbon aktif yang dapat mencapai standar pemurnian tertinggi. Komponen ini dapat menghilangkan semua jejak minyak, pelarut dan hidrokarbon, serta dapat menghilangkan bau tak sedap yang terdapat pada udara.

Prinsip pengoperasiannya adalah dengan menggunakan filter karbon aktif, yang menyerap sebagian besar partikel pencemar di udara dengan adanya lubang-lubang kecil pada butiran karbon.

Air Filter Purifier (Depurator)

Fungsi depurator adalah untuk memisahkan zat cair, minyak dan partikel padat yang terdispersi (bercampur) di dalam udara dengan tingkat efisiensi tinggi. 

Pemisahan antara zat cair dan padat dapat terjadi melalui elemen penyaringan khusus yang disebut Coalescence Cartridge (katrid koalesensi).

Katrid ini sangat efektif dalam menghilangkan jejak minyak yang ada dalam udara bertekanan melalui serat mikro bersilang. 

Aplikasi air filter purifier sangat krusial untuk lingkungan industri yang kotor atau pada aplikasi di industri yang menuntut tingkat kemurnian udara yang tinggi, seperti pada sektor farmasi, F&B, manufaktur semikonduktor, pengolahan gas dan yang lainnya

Shut-Off Valve

Perangkat ini berfungsi untuk memisahkan sirkuit udara terkompresi dari pasokan udara utama. Shut-Off Valve adalah katup tiga arah yang dapat melepaskan tekanan udara dari hilir dalam posisi tertutup.

Fitur ini sangat diperlukan untuk operasi pemeliharaan atau ketika pasokan udara ke mesin pneumatik perlu dihentikan. 

Progressive Starter

Progressive Starter adalah komponen tambahan untuk FRL Unit yang berfungsi untuk mengalirkan udara ke saluran pneumatik secara bertahap. 

Fitur Progressive Starter sangat berguna untuk menciptakan start-up sistem pneumatik yang halus, perlahan dan terkendali. Sehingga tidak menyebabkan lonjakan tekanan berlebihan pada silinder silinder pneumatik.

Dengan adanya pembukaan valve secara bertahap, maka transisi tekanan dapat mengalir secara halus dan sesuai dengan kebutuhan. 

Hal ini juga berfungsi untuk meningkatkan aspek keamanan dan keselamatan. Dengan begitu, komponen tidak mudah rusak karena lonjakan tekanan, serta gerakan silinder tetap terkontrol dan tidak membahayakan operator di dekatnya.

Electric Soft Start Valve

Electric Soft Start Valve merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari perangkat ONE dan memiliki kegunaan seperti Progressive Starter namun dengan fungsi yang lebih disempurnakan. 

ONE adalah unit pengolahan udara yang memiliki tingkat integrasi yang tinggi dan mencakup berbagai fungsi Air Service Unit. 

Perangkat ini adalah configurator untuk sistem pengolahan udara dan sebagai inovasi terbaru dalam dunia pneumatik.

Electric Soft Start Valve pada perangkat ONE dapat mengatur tekanan udara dengan lembut saat sistem pneumatik mulai dinyalakan. Teknologi ini dapat menyesuaikan laju kenaikan tekanan berdasarkan laju aliran udara dari peralatan di bagian hilir (downstream).

Kelebihannya adalah ketika di bagian hilir terdapat banyak peralatan yang memiliki aliran konstan (seperti blower), maka Electric Soft Start Valve tetap dapat bekerja dengan baik. 

Kenaikan tekanan juga dapat dikontrol secara presisi dan stabil, tanpa dipengaruhi oleh karakteristik aliran udara di sisi hilir.

Flowmeter Flux

Flowmeter Flux berfungsi untuk mengukur kuantitas dasar aliran tekanan dan laju aliran udara dalam sistem pneumatik. Teknologi ini dapat mengukur berbagai parameter energi yang sangat critical, seperti:

• Volume flow (Nl/min)
• Mass flow (Kg/min)
• Pressure (BAR)
• Power (kW)
• Energy (kWh)
• Temperature (°C)
• Total air consumption (Nl)
• Overall mass consumption (Kg)

Tidak hanya berguna untuk mengukur parameter energi, Flowmeter Flux juga menjadi alat monitoring yang sangat penting untuk diagnosis prediktif terhadap sistem pneumatik. 

Terutama untuk mendeteksi masalah kebocoran udara, perubahan konsumsi energi dan berbagai masalah kecil yang berpotensi menjadi semakin parah jika dibiarkan. 

Dengan menggunakan mobile app Metal Work FluxUp, versi nirkabel dapat berkomunikasi dengan jaringan Ethernet (melalui protokol MQTT) dan perangkat seluler (smartphone dan tablet) melalui Bluetooth®. 

Melalui aplikasi ini, selain menampilkan parameter terukur secara real-time, Anda juga dapat mengubah semua pengaturan Flowmeter dan melihat datanya secara langsung.

Regtronic Proportional Pressure Regulator

Regtronic Proportional Precision Pressure Regulator (PPPR) memiliki fungsi untuk mengatur tekanan udara secara presisi melalui variabel yang bergantung pada perintah input. 

Regtronic PPPR merupakan teknologi canggih untuk sistem pneumatik yang dapat dikendalikan dari jarak jauh melalui kabel dan konektor M12x1, serta dapat dikontrol melalui Volt, mA, RS232 atau melalui IO-Link. 

Regtronic dapat terhubung dengan berbagai jenis fieldbus, seperti:

• EtherNet/IP
• EtherCAT
• Profinet IO
• CANopen
• Profibus-DP
• Powerlink
• IO-Link
• CC-Linkk

Dengan menggunakan mobile app Metal Work RegUp, versi nirkabel dapat berkomunikasi dengan jaringan Ethernet (melalui protokol MQTT) dan perangkat seluler (smartphone dan tablet) melalui Bluetooth®.

Melalui aplikasi ini, Anda dapat melihat dan mengubah tekanan yang diatur secara real-time, mengatur semua parameter operasi serta melihat grafik tren perubahan tekanan.

Baik Flowmeter Flux maupun Regtronic, keduanya adalah komponen canggih yang dapat menghubungkan sistem pneumatik dengan teknologi, berkat kemampuan IoT Based Monitoring and Notification System.

Kami telah membahas contoh aplikasi dari kedua teknologi ini dalam artikel kami, Sistem Otomasi Pneumatik di Industri Pengolahan Susu.

Perlu kami informasikan, bahwa masih ada banyak sekali komponen dan teknologi Air Service Unit selain dari yang telah kami sebutkan diatas. Apa yang kami sebutkan disini hanyalah sebagian kecilnya saja. Penting sekali untuk berkonsultasi dengan tim engineer di perusahaan Anda untuk mendapatkan solusi lengkap sesuai dengan kebutuhan sistem.

Tingkatkan Produktifitas, Kinerja dan Aspek Keselamatan Menggunakan Air Service Unit

Performa sistem pneumatik sangat dipengaruhi oleh kualitas dan kondisi udara yang digunakan untuk menjalankan sistem. 

Perangkat Air Service Unit selain berfungsi untuk mengolah udara menjadi lebih bersih, komponen ini juga berperan untuk mengendalikan aliran udara sehingga dapat meningkatkan aspek keselamatan.

Ketika udara tidak dikelola dengan baik, maka performa sistem akan cepat menurun, komponen mudah aus dan boros energi. 

Menurut publikasi berjudul, Enhanced Energy Conservation and Response Accuracy of A Pneumatic Control System, konsumsi energi sistem pneumatik di sektor industri dapat mencapai nilai yang sangat signifikan. 

Di Amerika saja konsumsi energinya mencapai sekitar 9% dari total konsumsi listrik industri nasional, sedangkan di Eropa mencapai sekitar 10%. 

Pada saat yang sama, sistem pneumatik telah diterapkan secara luas di berbagai sektor industri di seluruh dunia. Karenanya, peningkatan efisiensi yang dilakukan secara serempak bisa memberikan dampak yang besar dalam hal penghematan energi dan emisi zat karbon. 

Menerapkan Air Service Unit pada sistem pneumatik dapat menjadi solusi terbaik untuk menjawab tantangan ini. Sehingga efisiensi energi dapat dicapai tanpa mengorbankan kualitas dan produktifitas di lantai pabrik. 

PT. Bawalaksana Central Industrial adalah distributor resmi untuk Metal Work Pneumatic yang dapat menyuplai berbagai teknologi dan komponen sistem pneumatik untuk berbagai sektor industri.

Kami dapat memberikan support untuk perusahaan Anda mulai dari planning, implementation hingga maintenance.

Jika Anda memiliki rencana untuk implementasi sistem pneumatik yang dapat terhubung dengan ekosistem digital, kami dapat memberikan dukungan secara komprehensif. 

Silahkan berbicara dengan tim Application Engineer kami dengan klik button konsultasi di bawah ini. Bersama-sama mari kita ciptakan lingkungan industri yang hemat energi tanpa mengorbankan kualitas produksi.

Romanta Pinrih Linuwih

Pneumatic Automation System Expert

Artikel ini ditulis dengan kolaborasi bersama Romanta Pinrih Linuwih, ahli di bidang Pneumatic Automation System, untuk memastikan keakuratan dan kualitas tulisan terbaik.