Job Sheet "Welding"

SEJARAH UAP

SEJARAH PEMBUATAN UAP (MESIN UAP)

Dalam peristiwa sehari-sehari sering orang-orang mengabaikan gejala alami/ilmiah. Tanpa kita sadari gejala alami ini dapat membuat terbentuknya sejarah, yang jika diteliti lebih lanjut dapat dikembangkan dan berguna bagi kehidupan manusia. Contoh kegiatan sehari-hari yang bisa diamati adalah proses merebus air dalam teko untuk keperluan memasak atau untuk diminum misalnya. Teko berisi air dipanaskan diatas api, saat proses mendidihkan/merebus air  terjadi perpindahan panas dari api ke teko, kemudian terjadi perpindahan panas secara konveksi dari teko ke air, lama kelamaan suhu air meningkat dan akan menimbulkan gelembung air (saat mendidih). Gelembung air yang semakin banyak akan menimbulkan uap (proses penguapan), uap yang keluar dari atas permukaan air menuju corong teko dan tutup teko seringkali diabaikan. Tetapi jika tutup teko dibuka maka akan timbul  embun akibat uap air yang terhadang tutup teko. Tetapi jika teko tersebut tidak ditutup, maka uap bergerak bebas dan mengisi ruang di sekitar teko dan lama kelamaan air habis berubah menjadi uap semua. Uap yang dianggap tidak berguna ini, setelah diteliti ternyata memiliki tekanan/tenaga yang berguna dan dapat dimanfaatkan bagi kehidupan manusia.

Uap sebenarnya sudah dikenal beribu tahun yang lalu, uap terbentuk dari proses pemanasan air dengan suhu tinggi. Semakin tinggi suhu semakin cepat air menguap berubah menjadi uap panas, disisi lain uap panas (suhu tinggi) mempunyai tenaga yang besar yang dapat digunakan untuk tenaga mesin.

Awalnya uap digunakan untuk tenaga mesin sederhana. Peninggalan peradaban Mesir kuno (2000 tahun lalu) udara panas (uap) digunakan untuk membuka dan menutup pintu kuil. Pada waktu yang sama, Heron dari Alexandria (tahun 75) melakukan percobaan menggunakan tenaga uap dan dibuat mesin uap rotary sederhana “Aeolipile”. Mesin uap rotary merupakan alat untuk mengubah uap menjadi gerak putaran. 

Sumber gambar : https://fahmi0026.files.wordpress.com/2010/03/hero-engine2.jpg?w=213&h=204

Prinsip kerja mesin ini adalah dengan menggunakan tekanan uap untuk memutarkan bola (bejana) yang berisi air sebagai bahan baku penghasil uap. Bola (bejana) tersebut dapat berputar karena adanya dorongan dari uap yang keluar dari nosel yang terletak pada sisi samping bejana. Setelah 1600 tahun kemudian, uap sebagai tenaga yang berguna masih diabaikan penggunaanya.

Giovanni Battista della Porta (1538 – 1615) mengemukakan teori bahwa jika air dikonversikan menjadi uap dalam wadah tertutup dapat menghasilkan peningkatan tekanan. Demikian pula sebaliknya, jika uap dikondensasikan menjadi air dalam ruangan tertutup maka akan menghasilkan penurunan tekanan.

Denis Papin (1679) menemukan steam digester dan presser cooker (panci masak bertekanan). Alat ini berbentuk seperti wadah dengan penutup digunakan untuk menghasilkan uap bertekanan. Alat ini dilengkapi dengan katup yang dapat bergerak naik turun sebagai tempat pembuangan uap untuk mengatur tekanan didalam wadah dan menjaga agar alat tidak meledak. Selain itu juga dilengkapi torak di bagian atas silinder tertutup yang akan bergerak naik dan turun sesuai dengan teori Giovanni Battista della Porta.

Thomas Savery (1698) menemukan mesin uap pertama di dunia. Prinsip kerja mesin ini adalah dengan menaikkan tekanan uap di dalam ketel kemudian uap dimasukkan ke bejana kerja, sehingga memungkinkan untuk meniup air keluar melalui pipa bawah. Ketika temperatur dalam bejana menjadi panas karena dipenuhi uap, keran antara ketel dan bejana ditutup, dan bagian luar bejana didinginkan (jika perlu). Hal ini mengakibatkan uap didalamnya berkondensasi, menciptakan vakum parsial dan tekanan atmosfer mendorong air ke atas melalui pipa bawah hingga bejana penuh. Pada titik ini keran di bawah bejana ditutup, dan keran antara bejana dan pipa atas dibuka untuk mengalirkan pipa dari ketel. Tekanan uap yang tinggi akan memaksa air keluar dari bejana.

Thomas Newcomen (1663 – 1729) menemukan mesin uap atmosfer. Mesin uap Newcomen menggunakan kekuatan tekanan atmosfer untuk bekerja dan intensitas tekanan tidak dibatasi oleh tekanan uap. Tahun 1712, Thomas Newcomen dan John Calley membangun mesin pertama diatas sebuah lubang tambang yang terisi air dimana mesin tersebut digunakan untuk memompa air keluar tambang.

 Uap pertama kali dialirkan dari boiler menuju ke silinder. Ketika piston mancapai puncak, air disemprotkan kedalam silinder untuk mendinginkan uap yang membentuk sebuah vakum. Piston terdorong turun oleh berat udara yang berada diatasnya. Siklus tersebut terjadi secara berulang-ulang.

            James Watt (1769) mematenkan kondensor terpisah yang terhubung ke silinder oleh sebuah katup (ruang untuk mengkondensasikan uap terpisah dari silinder). Kondensor digunakan untuk mendinginkan silinder yang panas. Mekanisme penggerak torak dari mesin James Watt menggunakan gerakan putar dari roda penggerak yang berputar.