Mesin Newcomen

Bismillaah. Assalamu’alaykum. Bela disini.

Tidak terasa sekarang sudah tahun 2022. Selama libur akhir semester ganjil ini, saya memanfaatkan waktu libur dengan membaca. Salah satu buku yang saya baca saat libur adalah Majalah KM ITB Edisi Agustus 2011 yang berjudul “The Soul of Campus”. Tema yang dibahas dalam majalah tersebut adalah tentang Green Technology. Namun, saya kurang begitu suka dengan beberapa artikel yang dimuat di dalamnya. Sumber informasinya tidak jelas dan terlalu banyak opini tanpa bukti. Entah mengapa, saya lanjutkan dengan googling tentang sejarah perubahan iklim. Saya dapati ternyata biang kerok perubahan iklim dimulai dari Mesin Uap Newcomen.

Pada Tahun 1712, seorang penjual besi dari Inggris Bernama Thomas Newcomen menciptakan mesin uap pertama yang digunakan secara massal. Penemuan ini membuka jalan bagi Revolusi Industri dan penggunaan batu bara dalam skala industri. Mesin ini Bernama Mesin Atmosferik Newcomen, atau singkatnya bisa disebut sebagai Mesin Newcomen. Mesin Newcomen merupakan awal mula dari silsilah pohon teknologi modern: Pesawat terbang, pembangkit listrik, kereta api, mobil, lemari es, dan sebagainya. Mesin ini merupakan mesin praktis pertama yang memanfaatkan uap untuk menghasilkan usaha mekanis. Mesin Newcomen digunakan di penjuru Britania Raya dan Eropa untuk memompa air keluar dari tambang.

Di akhir abad ke 17 Masehi, banyak area tambang yang mengalami kebanjiran air dikarenakan sumur drainase atau pompa dewatering berhenti bekerja sehingga ruang-ruang tambang terbuka terisi air tanah dan air permukaan. Pada Tahun 1698, Thomas Savery mematenkan pompa bertenaga steam yang disebut sebagai “The Miner’s Friend”. Namun, mesin ini tidak efektif untuk mengeluarkan air dari dasar tambang dikarenakan kondisi vakum pada alat tersebut hanya dapat menaikkan air hingga ketinggian maksimum sekitar 9 m.

Thomas Newcomen dan asistennya, John Calley, mengembangkan sebuah mesin beam yang dapat mengondensasi uap untuk menciptakan kondisi vakum yang memungkinkan tekanan udara atmosferik menekan piston yang terkandung di dalam silinder. Mesin Newcomen terdiri dari tiga bagian yaitu mesin uap, beam, dan pompa. Hal yang menarik dari Mesin Newcomen adalah Mesin Steam-nya karena di jaman itu, mesin steam skala besar merupakan hal yang baru. Bagian-bagian mesin yang membentuk mesin steam Newcomen terdiri dari tungku, tangki air panas, silinder yang berfungsi sebagai tempat piston bergerak terhubung dengan tangki air panas melalui katup-katup, piston di dalam silinder, dan tangki air pendingin. Beam mesin terhubung dengan piston melalui rantai pada satu ujung, dan ujung satunya lagi terhubung dengan batang pompa yang turun ke tambang.

Ada furnace yang menggunakan batu bara sebagai bahan bakar untuk memanaskan air di dalam boiler. Hal ini memproduksi steam yang kemudian masuk ke dalam silinder kondensasi ketika katup (valve) dibuka. Steam inlet valve kemudian ditutup, dan semburan air dingin disemprotkan ke dalam silinder kondensasi (cold water injection pipe). Hal ini menyebabkan uap mendingin dengan cepat dan menciptakan kondisi vakum. Saat kondisi vakum di dalam silinder kondensasi, tekanan eksternal lebih besar daripada tekanan di dalam silinder. Kondisi ini mendorong piston ke bawah. Dan siklus ini terus berulang.

Untuk memulai siklus, berat batang pompa lebih berat sehingga piston tertarik ke atas saat tekanan silinder seimbang dengan tekanan atmosferik. Saat hal ini berlangsung, steam panas mengisi silinder. Dan ketika silinder penuh dengan steam panas, silinder disegel dengan menutup valves steam dan kondensat. Kemudian, valve air dibuka dengan cepat dan semprotan air mendinginkan steam, lalu valve air ditutup. Penyemprotan ini membuat steam berubah fasa dari gas Kembali cair, steam terkondensasi. Hasilnya, sejumlah tekanan menekan dari dalam silinder turun drastic sehingga menghasilkan vakum. Dengan tekanan dari atmosfer di atas piston dan tekanan vakum di bawah piston. Piston ditekan ke bawah sehingga dihasilkan daya (power). Gerakan piston kemudian disalurkan pada beam dan digunakan di bagian pompa untuk memindahkan air keluar dari tambang. Bagian siklus ini dinamakan power stroke atau stroke of the engine. Saat pistonnya ke bawah, siklusnya terulang lagi. Valve kondensat dibuka dan valve steam juga dibuka. Di dalam jadi tekanan atmosfer lagi, beban batang pompa jadi lebih berat lagi, dan seterusnya. Mesin Newcomen dapat bergerak dengan kecepatan 12 siklus/menit.

Begitulah teman-teman mekanisme mesin Newcomen. Sebenarnya masih banyak yang saya ingin bahas dari mesin Newcomen, seperti sistem otomatisnya, konsep tekanan dalam silinder mesin uapnya, sedikit cerita perihal akhir dari mesin Newcomen, daftar pustaka, dan ilustrasi mesin yang harus saya buat. Cuma karena saya merasa kewalahan (lagi), jadi saya unggah saja dulu ya. Yang penting bulan ini saya menghasilkan sebuah tulisan, meskipun yang mengerti mungkin hanya saya sendiri. Saya juga ingin meminta bantuan teman-teman saya untuk mengevaluasi tulisan saya, hanya saja teman-teman saya sedang sibuk dengan kegiatannya masing-masing dan saya tidak ingin merepotkan mereka. Bila teman-teman pembaca ada kritik dan saran terkait tulisan “Mesin Newcomen”, silahkan komentar di bawah yaa.

Terima kasih sudah membaca tulisan saya tentang Mesin Newcomen. Sampai jumpa di tulisan berikutnya.