BAB I Pendahuluan 1.1 Latar belakang Kompresor merupakan salah satu peralatan tenik yang penting untuk dipelajari, Karena kompresor banyak digunakan dalam dunia perindustrian. Kompresor secara sederhana dapat diartikan sebagai alat yang berguna untuk memasukkan udara dan mengiriman udara tersebut dengan tekanan tinggi. System kompresor ini banyak kita ssjumpai pada alat-alat pengangkat, kendaraan roda empat, alat-alat pendingin, lemari es serta alat-alat pengangkat beban dengan menggunakan system udara bertekanan tinggi. Sekalipun sama-sama alat memasukkan dan mengirim udara dengan bertekanan tinggi, pada masing-masing peralatan yang berbeda, system kerja yang digunakan dapat berbeda pula. Secara umum fungi dari kompresor adalah mengirim udara dengan tekanan tinggi, system tersebut banyak kita jumpai pada peralatan otomotif. Selain itu dalam industry kimia, kompresor berfungsi untuk membantu reaksi kimia dengan cara meningatkan tekanan. Dalam industry kompresor berfungsi untuk mengangkat benda-benda dengan system udara bertekanan (pneumatic). Dalam keseharian, banyak orang yang kurang mengetahui fungsi dan kegunaan dari kompresor mereka hanya menganggap bahwa kompresor hanya berfungsi untuk memompa ban kendaraan saja, padahal masih banyak fungsi komproser bukan hanya yang disebutkan diatas. Dari segi jenis komproser terdiri dari dua jenis yaitu positif displacement dan Dinamik. Banyak terjadi masalah pada komponen-komponen kompresor disebabkan Karena kurang mengetahui bagaimana cara untuk merewat setiap komponen pada kompresor. Dalam makalah ini kami akam menjelaskan sedikit banyak informasi tentang bagaimana merawat komponen-komponen kompresor. 1.2 Rumusan Masalah a. Apa definisi dari kompresor? b. Apa saja komponen dari kompresor? c. Apa saja jenis-jenis dari kompresor? d. Bagaimana efisiensi kompresor?
e. Bagaimana cara merawat kompresor dan komponen-komponennya?? 1.3 Tujuan a. Mahasiswa dapat mengetahui definisi dari kompresor b. Mahasiswa dapat memahami fungsi dari komponen-komponen pada kompresor. c. Mahasiswa dapat menjelaskan jenis-jenis dari kompresor. d. Mahasiswa dapat menghitung efisiensi dari kompresor. e. Mahasiswa dapat memahami cara merawat kompresor dengan baik.
BAB II Pembahasan 2.1 Definisi dan Kegunaan Kompresor Kompresor adalah mesin fluida yang berfungsi untuk memampatkan udara atau gas. Prinsip kerjanya adalah merubah energi mekanik menjadi energi tekanan pada fluida yang dikompresi.Yunus menyebutkan bahwa Kompresor udara adalah sebuah mesin yang mengkompresi udara dan menaikkan tekanannya. Kompresor udara menghisap udara dari udara atmosfir, mengkompresinya dan kemudian menghantarkannya pada tekanan tinggi pada sebuah bejana penyimpan. Dari beberapa definisi diatas dapat disimpulkan bahawa kompresor adalah suatu
alat/
mesin
yang berfungsi
untuk
memampatkan
udara
dan
mengeluarkannya berupa gas bertekanan tinggi. Prinsip kerja dari kompresor hampir sama dengan prinsip pompa. Yaitu mengubah energi makanik berupa putaran motor untuk mengerakkan torak yang mana gerakan torak tersebut akan menghisab udara disekitar dan memampatkannya sehingga udara tersebut mempunyai tekanan. Untuk lebih jelasnya dapat diambil contoh kompresor sederhana yaitu pompa ban motor/ mobil. Dengan system kerja sebagai berikut : pada saat torak ditarik keatas tekanan udara dibawah silinder akan menurun hingga lebih rendah dati tekanan atsmosfir, sehingga udara dari luar silinder akan masuk melewati katub hisab yang mengendur. Katub hisab adalah katub yang terbuat dari kulit yang dapat mengencang dan mengendur dan dipasang pada torak pompa. Setelah udara masuk kesilinder, torak pompa diturunan, udara akan tertekan sehingga volume udara akan mengecil. Penekanan tersebut akan membuat tekanan udara pada silinder lebih besar daripada tekanan pada ban sepeda sehingga udara masuk dari silinder menuju ban. Dengan adanya udara bertekanan yang masuk keban tekanan udara pada ban akan naik.
Gambar 2. 1 Prinsip kompresor sederhana
urutan proses lengkap adalah sebagai berikut: 1. Langah isap Bila poros engkol bekerja dalam arah panah torak bergerak ke bawah oleh tarikan engkol maka terjadilah tekanan negatif (di bawah tekanan atmosfer) di dalam silinder. Maka katup isap terbuka oleh perbedaan tekanan sehingga udara terhisap dan mengalir
Gambar 2. 2 Langkah isap
masuk memenuhi silinder. Pada saat langkah isap, katup keluar tertutup.
2. Langkah Kompresi Setelah torak mencapai titik mati bawah, katup isap dan keluar tertutup. Torak bergerak ke atas, volume udara dalam silinder berkurang (termampatkan) sehingga tekanannya naik.
Gambar 2. 3 Kompresi
3. Langkah Keluar Setelah torak mencapai posisi tertentu, demikian juga tekanan udara telah mencapai nilai tertentu maka katup keluar akan terbuka. Udara bertekanan dalam silinder didorong mengalir ke tangki penyimpan udara bertekanan. Ujung silinder yang ditembus batang torak harus diberi packing untuk mencegah kebocoran udara.
Gambar 2. 4 keluar
4. Langkah Ekspansi Sesaat setelah udara terkompresi keluar, torak bergerak ke bawah
Gambar 2. 5 ekspansi
sebelum langkah isap
2.2 Komponen-Komponen Kompresor Komponen-komponen torak antara lain sebagai berikut : 1. Silinder dan kepala silinder Silinder mempunyai bentuk silinder dan merupakan bejana kedap udara dimana torak bergerak bolak- balik.untuk menghisap dan memampatkan udara. Silinder harus cukup kuat untuk menahan tekanan yang ada.Umumnya dipakai besi cor sebagai bahan silinder. Permukaan dalam silinder harus disuperfinis sebab licin torak akan meluncur pada permukaan ini. Untuk memancarkan panas yang timbul dari proses kompresi, dinding luar silinder diberi sirip- sirip. Gunanya adalah untuk memperluas permukaan yang memancarkan panas pada kompresor dengan pendinginan udara. Tutup silinder terbagi atas 2 ruangan, satu sebagai sisip isap dan sebagai sisip keluar. Pada kompresor kerja ganda terdapat tutup atas silinder dan tutup bawah silinder, seperti gambar Silinder dan Kepala Silinder sebagai mana pada silinder, tutup silinder harus kuat, maka terbuat dari besi cor dan dinding luarnya diberi sirip-sirip pemancar
panas/selubung air pendingin.
Gambar 2. 6 SIlinder dan kepala Silinder
2. Torak dan Cincin Torak Torak harus cukup tebal untuk menahan tekanan dan terbuat dari bahan yang cukup kuat. Untuk mengurangi gaya inersia dan getaran yang mungkin ditimbulkan oleh getaran bolak- balik, harus dirancang seringan mungkin. Seperti pada gambar Torak dari Kompresor Bebas Minyak, cincin torak dipasang pada alur-alur dikeliling torak dan berfungsi mencegah kebocoran antara permukaan torak dan silinder. Jumlah cincin torak bervariasi tergantung pada perbedaan tekanan antara sisi atas dan sisi bawah torak. Tetapi biasanya pemakaian 2 sampai 4 buah cincin dapat dipandang cukup untuk kompesor dengan tekanan kurang dari 10 kgf/cm2. Dalam hal kompresor kerja tunggal dengan silinder tegak, juga diperlukan cincin penyapu minyak yang dipasang pada alur paling bawah dari alur cincin yang lain. Cincin ini tidak dimaksud untuk mencegah kebocoran udara dan melulu untuk menyeka minyak yang terpercik pada dinding dalam silinder.
Gambar 2. 7 Piston
3. Alat Pengatur kapasitas Kompresor
dilengkapi dengan alat yang dapat mengatur laju
volume udara yang diisap sesuai denga laju aliran keluar yang dibutuhkan yang disebut pembebas beban (unloader). Pembebas beban dapat digolongkan menurut azas kerjanya yaitu pembebas beban katup isap, pembebas beban celah katup, pembebas beban trolel isap dan pembebas beban dengan pemutus otomatik. Untuk mengurangi beban pada waktu kompresor distart agar penggerak mula dapat berjalan lancar, maka pembebas beban dapat dioperasikan secara otomatik atau manual. Pembebas beban jenis ini disebut pembebas beban awal. Adapun ciri-ciri, cara kerja dan pemakaian berbagai jenis pembebas beban adalah sebagai berikut : a. Pembebas Beban Katup Isap Jenis ini sering dipakai pada kompresor berukuran kecil/sedang. Jika kompresor bekerja maka udara akan mengisi tangki udara sehingga tekanannya akan naik sedikit demi sedikit. Tekanan ini disalurkan kebagian bawah katup pilot dari pembebas beban. Namun jika tekanan didalam tanki udara naik maka katup isap akan didorong sampai terbuka. Jika tekanan turun melebihi batas maka gaya pegas dari katup pilot akan mengalahkan gaya dari tekanan tanki udara. Maka katup pilot akan jatuh, lalu udara tertutup dan tekanan dalam pipa pembebas beban akan sama dengan tekanan atmosfer.
b. Pembebas Beban dengan Pemutus Otomatis
Jenis ini dipakai untuk kompresor yang relative kecil, kurang dari 7.5 KW. Disini dipakai tombol tekanan ( pressure switch) yang dipasang ditangki udara. Motor penggerak akan dihentikan oleh tombol ini secara otomatis bila tekanan udara dalam tanki udara melebihi batas tertentu. Pembebas beban jenis ini banyak dipakai pada kompresor kecil sebab katup isap
Gambar 2. 8 Exhaust dan Intake Valve
pembebas beban yang berukuran kecil agak sukar dibuka 4. Connecting Rod Connecting Rod merupakan bagian yang menghubungkan torak dengan Crankshaft. Connecting Rod ini secara berulang-ulang bekerja dengan kekuatan menerima beban. Oleh karena itu connecting rod dibuat
Gambar 2. 9 Connecting Rod
dari baja special. 5. Crankshaft Crankshaft ini memiliki fungsi penting yaitu mengubah gerak lurus
Gambar 2. 10 Crankshaft
dari torak menjadi gerak putar. 6. Pengering Udara kelembaban / uap air masuk ke jaringan udara bertekanan melalui udara yang diambil oleh kompresor. Jumlah uap air terutama tergantung pada kelembaban udara relatif (relative humidity). Kelembaban udara relatiftergantung pada suhu udara dan kondisi cuaca. Kelembaban absolut (absolute humidity) adalah jumlah uap air yang terkandung dalam 1 m3 udara. Kuantitas kejenuhan (saturation quantity) adalah jumlah maksimum uap air yang dapat diserap oleh 1 m3 udara pada suhu tertentu. Jika kelembaban udara relatif dinyatakan dalam persen, rumusnya adalah sebagai berikut:
kelembaban relatif = (kelembaban absolut / kuantitas kejenuhan) x 100% Sebagaimana
kuantitas
kejenuhan
bergantung
pada
suhu,
kelembaban udara relatif berubah dengan suhu meskipun kelembaban udara mutlak tetap konstan. Jika titik embun tercapai, kelembaban udara relatif meningkat menjadi 100%.
Titik embun (Dew point) Titik embun (dew point) mengacu pada temperatur di mana kelembaban udara relatif (relative humidity) mencapai 100%. Jika anda mengurangi temperatur lebih lanjut, uap air di udara mulai mengembun. Lebih lanjut temperatur berkurang, uap air lebih banyak yang mengembun. Jumlah uap air yang berlebihan di dalam udara bertekanan dapat mengurangi masa kerja sistem pneumatik. Itulah sebabnya pengering udara (air dryer) harus disisipkan untuk mengurangi kadar uap air dari udara. Berikut ini adalah metode yang tersedia untuk pengeringan udara: • Pengeringan pendingin (refrigeration drying) • Pendinginan adsorpsi (adsorption drying) • Pendinginan absorpsi (absorption drying)
Titik tekanan embun (Pressure dew point) Untuk dapat membandingkan sistem pengering yang berbeda, tekanan kerja sistem harus dipertimbangkan. Konsep titik tekanan embun (pressure dew point) adalah yang digunakan untuk hal ini. Titik tekanan embun adalah temperatur udara yang dicapai dalam sebuah pengering pada tekanan kerja. Titik tekanan embun udara kering harus sekitar 2 °C sampai 3 °C lebih rendah dari temperatur lingkungan yang paling dingin. Oleh karena untuk mengurangi biaya perawatan, mempersingkat waktu penghentian (downtime)serta meningkatkan keandalan sistem, biaya tambahan untuk sebuah pengering udara akan diamortisasi lebih cepat. Pengering pendingin (Refrigeration dryer) Pengering udara yang sering digunakan adalah pengering pendingin (refrigeration dryer). Udara yang mengalir didinginkan melalui penukar
panas (heat exchanger). Kadar uap air dalam aliran udara dikeluarkan dan dan dikumpulkan dalam pemisah (separator). Udara yang memasuki pengering pendingin didinginkan dalam penukar panas oleh udara dingin keluaran pengering. Selanjutnya udara tersebut didinginkan hingga temperatur antara 2 °C sampai 5 °C di unit pendingin(cooling unit) dan udara kering bertekanan tersebut disaring. Ketika keluar dari pengering pendingin, udara bertekanan dipanaskan sekali lagi dalam penukar panas oleh udara hangat yang memasuki pengering. Pengeringan dengan pendingin memungkinkan titik-titik tekanan embun antara 2 °C sampai 5 °C yang akan dicapai.
1. Saluran keluar udara (Air outlet); 2. Saluran masuk udara (Air inlet); 3. Penukar panasudara (Air heat exchanger); 4. Pemisah (Separator); 5. Pendingin (Refrigerator); 6. Pemisah (Separator); 7. Bahan pendingin (Cooling agent); 8. Unit pendingin (Cooling unit)
Pengering adsorpsi (Adsorption dryer) Adsorpsi adalah suatu proses dimana suatu zat diendapkan pada permukaan benda padat. Zat pengering, juga disebut gel, adalah butiran yang sebagian besar terdiri dari silikon dioksida. Penyerap (adsorber) selalu digunakan berpasangan. Setelah gel jenuh dalam penyerap pertama, suatu pengalihan dilakukan ke penyerap kedua. Penyerap pertama kemudian diregenerasi dengan menggunakan pengeringan
udara panas.Titik-titik tekanan embun (pressure dew points) turun hingga ke 90 °C dapat dicapai melalui pengeringan adsorpsi(adsorption drying).
gambar 2. 12 Pengering adsorpsi (Adsorption dryer) - tampak penampang dan simbol
1. Udara basah; 2. Saringan awal / Saringan minyak (Prefilter / Oil filter); 3. Katup on-off (On-off valve) keadaan awal tertutup; 4. Elemen pemanas (Heating element); 5. Kipas (Ventilator); 6. Udara kering; 7. Saringan kedua (Secondary filter); 8. Katup on-off (On-off valve) keadaan awal tertutup; 9. Katup on-off (On-off valve) keadaan awal terbuka; 10. Udara panas; 11. Penyerap 2 (Adsorber 2); 12. Penyerap 1 (Adsorber 1); 13. Katup on-off (On-off valve) keadaan awal terbuka
2.3 Alat bantu Kompresor memiliki beberapa alat bantu yang bertujuan untuk mengoptimalkan kerja dari kompresor. Alat bantu tersebut anatar lain: a. Saringan Udara Jika udara yang dihisab oleh kompresor banyak mengandung banyak kotoran dan debu maka silinder dan cicin torak akan segera aus bahkan terbakar. Penyaring yang biasa digunakan adalah berupa tabung-tabung penyaring yang mempunyai panjang 10mm dan diameter 10mm. sehingga debu yang tercampur pada udara yang
Gambar 2. 13 Penyaring Udara
masuk pada kompresor akan tersaring dengan penyaring tersebut dan udara yang masuk akan menjadi bersih
b. Katub Pengaman Katub ini harus dipasang pada pipa keluar pada setiap tingkatan kompresor.katub ini akan membuka dan harus membuka jika tekanan udara pada kompresor 1.2 kali melebihi teanan maksimum kompresor.
Gambar 2. 14 Katub Pengaman
c. Tanki Udara Tanki ini berfungsi untu menyimpan udara tekan, yang mana apabila terdapat perubahan jumlah pada udara bertekanan dapat dilayani dengan baik dan juga udara yang disimpan dalam tanki akan
Gambar 2. 15 Tanki udara
mengalami pendinginan secara perlahan dan uap air yang mengembun dapat berkumpul didasar tanki. d. Peredam Bunyi Peredam bunyi dipasang pada sisi isap dan sisi keluar untuk mengurangi kebisingan yang timbul ditempat-tempat tertentu. Berbagau peredam bunyi yang dikenal saat ini dapat digolongkan atas jenis rongga, jenis resonansi, dan jenis penyerap bunyi. Dalam peredam bunyi yang sesungguhnya ketiga jenis ini sering digabungkan menjadi satu. Karena bentuk dan ukuran peredam sangat tergantung pada laju voume udara, tekanan keluar, temperature, dan intensitas denyutan dalam kompresor, pada waktu memesan alat ini, data tersebut harus diberikan kepada pembuatnya. Disamping itu perlu juga diberikan keterangan mengenai lingkungan disekitar kompresor, pemakaian dan tingkat kebisingannya. Jika kapasitas satuan kompresor cukup besar atau beberapa kompresor dipergunakan disuatu empat, maka tempat pengisapan dapat disatukan pada sebuah ruangan peredam bunyi. Ruangan ini berupa sebuah kamar yang dilapisi dengan bahan penyerap bunyi. e. Peralatan pengaman Lainnya Kompresor juga memiliki alat pengaman lainnya untu mengurangi kecelakaan kerja, antara lain: •
Penunjuk Tekanan udara dan Penunjuk tekanan palumas
•
Penunjuk temperature dan rele termal (untuk temperature udara keluar, temperature udara masuk, temperature air pendingin, temperature minyak, dan temperature bantalan)
•
Rale untuk mendeteksi aliran yang berkurang atau terhenti.
2.4 Klasifikasi Kompresor Prinsip kerja kompresor dan pompa adalah sama, kedua mesin tersebut menggunakan energi luar kemudian diubah menjadi energi fluida. Pada pompa, di nosel ke luarnya energi kecepatan diubah menjadi energi tekanan, begitu
juga kompresor pada katup ke luar udara mampat mempunyai energi tekanan
yang besar. Hukum-hukum yang berlaku pada pompa dapat diaplikasikan pada kompresor. Berbeda dengan pompa yang diklasifikasikan berdasarkan aliran fluida, kompresor diklasifikasikan berdasarkan cara pemampatannya. Secara garis besar dibagi menjadi 2 (dua) jenis yaitu Positive Displacement Compressor dan Dynamic. Perbandingan antara kompresor torak dan kompresor rotary : No 1
Kompresor Torak Tekanan buang maksimum dapat Tekanan mencapai 1000 kg/cm2
2
Kompreso rotary buang
maksimal
hanya
10kg/cm2
Kapasitas udara maksimum yang Kapasitas udara maksimum dapat dapat dikompresi sekitar 300 mencapai 3000 m3/min m3/min
3
Cocok untuk kapasitas udara Cocok untuk kapasitas besar dengan
rendah dan tekanan tinggi.
teanan rendah
4
Kecepatan kompresor rendah
Kecepatan kompresor tinggi
5
Suplai udara terputus-putus
Suplai udara kontinyu
6
Ukuran kompresor besar untuk Ukuran kapasitas tertentu
7
kompresor
kecil
untuk
kapasitas yang sama
Balancing merupakan masalah Tidak
ada
permasalahan
dengan
utama
Balancing
8
System pelumas rumit
System pelumas sederhana
9
Udara yang dilepaskan kurang Udara yang dilepaskan lebih bersih bersih, karena kontak dengan karena tidak ada kontak dengan minyak pelumas.
10
minyak pelumas
Efisiensi isothermal digunakan Efisiensi isontropik digunakan untuk untuk semua jenis perhitungan
semua perhitungan.
1) Positive Displacement Compressor Positive
displacement
compressor
adalah
kompresor
yang
mengkonversi energi mekanik berupa gerakan piston/torak menjadi energi tekanan pada fluida (udara) bertekanan. Kompresor jenis ini menghisap sejumlah udara dalam chambernya, kemudian ukuran chamber berkurang menjadi lebih kecil sehingga udara menjadi bertekanan. Contohnya adalah reciprocating compressor dan rotary. a. Reciprocating Compressor Kompresor ini menggunakan piston yang dikendalikan oleh crankshaft untuk menghasilkan tekanan udara. Piston ini bergerak di dalam tabung untuk mendorong dan memberi tekanan pada udara sehingga udara tersebut mempunyai tekanan yang lebih tinggi. Reciprocating Compressor dibedakan menjadi 3 yaitu:
•
Single act compresor menggunakan piston yang biasa
Gambar 2. 16•
digunakan
pada
Single act compresor
otomotif
yang
dihubungkan
pada
crankshaft. Pada model ini kompresi udara terjadi pada bagian atas piston. Pendinginan yang digunakan pada kompresor ini dapat berupa pendingin udara maupun pendingin air. Pelumasan pada kompresor jenis ini diatur oleh pompa oli. •
double act reciprocating, piston yang digunakan berjumlah 2 buah. Kompresi udara pada kompresor ini terjadi pada
Gambar 2. 17 Double Act Reciprocating
kedua bagian piston. Proses kompresi ini terdiri dari 2 buah piston, batang piston, crosshead, batang penghubung dan crankshaft •
Pada diaphragm compresor, kompresi udara dilakukan dengan menggunakan membran yang bergerak berputar untuk menarik udara masuk ke daerah kompresi dan
Gambar 2. 18 Diaphragm Compresor
memberinya tekanan untuk selanjutnya disimpan pada bagian tabung penyimpanan. Keuntungan dari kompresor piston (Reciprocating Compressor) adalah : ✓ Dari segi harga kompresor piston ini cukup terjangkau ✓ Perawatan dan maintence mudah ✓ Dapat di gunakan untuk Air Delivery dan Pressure yang tinggi Kekurangan dari kompresor piston (Reciprocating Compressor) adalah : ✓ Memiliki tingkat kebisingan yang tinggi ✓ Udara dari pengeluaran nya memiliki suhu yang tinggi
✓ Udara yang keluar memiliki persentase kandungan minyak yang tinggi
b. Rotary Kompresor rotary dibagi menjadi 3 yaitu: kompresor skrup ( Rotary Screw Compressor), Kompresor sudu luncur, kompresor roots. • Rotary Screw Compessor Kompresor sekrup mempunyai sepasang rotar berbentuk sekrup yang satu mempunyai alur yang permukaannya
Gambar 2. 19 Rator
cembung dan yang satu permukaannya cekung. Pasangan rotar ini berputar dalam arah saling berlawanan seperti sepasang roda gigi seperti diperlihatkan pada gambar dibawah ini. Cara kerja kompresor skrup adalah: fluida dipindahkan oleh sepasang rotor yang berbentuk skrup, pasangan rotor ini berputar serempa dana arah putarannya berlawanan didalam rumah (cashing) yang tingginya tetap. Salah satu rotor tersebut sebagau
driver
(dihubungkan
langsung
dengan
motor
penggerak) yang dikenal dengan male motor yang satunya sebagai driven (yang digerakkan oleh rotor male) yang dikenal dengan nama female rotoe yang kedua ujungnya ditumpu oleh bantalan. Saat udara atau gas masuk dalam kompresor melalui sisi hisap, udara hisapan ini dengan segera akan ditutup/
disekat oleh putaran sekrup. Setiap pemasukan udara dipindahan sepanjang alur rotor dari sisi keluar. Dalam kompresor ini volume udara berkurang pada saat udara atau gas didorong atau dipindahan kearah sisi keluar. Pengurangan volume
ini
menyebabkan
tekanan
udara
naik.
(http://digilib.mercubuana.ac.id/) Keuntungan kompresor skrup: Kelebihan dari kompresor screw ✓ Tingkat kebisingan yang rendah ✓ Mesin berjalan lebih mulus dari pada tipe piston ✓ Dapat Mencapai Air Delivery dan Pressure yang tinggi ✓ Biaya Energi yang jauh lebih murah dibandingkan dengan tipe piston ✓ Cocok untuk pengoperasian nonstop (24 jam) Kekurangan kompresor skrup: ✓ Dari segi harga jauh lebih mahal dari pada tipe piston ✓ Biasanya terpisah dengan tanki (tabung) udaranya. •
Kompresor sudu luncur
Kompresor ini mempunyai sebuah rotor bersudu dan berputar di dalam stator berbentuk silinder, rotor dipasang secara eksentrik (tidak sesumbu) terhadap silinder. Sudu-sudu dipasang pada alur-alur di sekeliling rotor dan ditekan ke dinding silinder oleh pegas didalam alur. Jika rotor berputar maka sudu akan ikut berputar sambil m e l u n c u r
d
Gambar 2. 20 Prinsip Kompresor sudu luncur
i permukaan dalam dinding silinder.
•
Compressor roots Kompressor jenis ini akan mengisap udara luar dari satu sisi ke sisi yang lain tanpa ada perubahan volume.
Torak membuat penguncian pada bagian sisi yang bertekanan. Prinsip kompresor ini ternyata dapat disamakan dengan pompa pelumas model kupu-kupu pada sebuah motor bakar. Beberapa kelemahannya
adalah: tingkat
kebocoran yang tinggi. Kebocoran terjadi karena antara baling-baling dan rumahnya tidak dapat saling rapat betul. Berbeda jika dibandingkan dengan pompa pelumas pada motor bakar, karena fluidanya
adalah minyak pelumas
maka film-film minyak sendiri sudah menjadi bahan perapat antara dinding rumah dan sayap-sayap kupu itu. Dilihat dari konstruksinya, Sayap kupu-kupu di dalam rumah pompa digerakan oleh sepasang roda gigi yang saling bertautan juga, sehingga dapat berputar tepat pada
Gambar 2. 21 kompresor root
dinding.
2) Dynamic Dynamic compressor adalah kompresor merubah energi mekanik menjadi energi kinetik (kecepatan) fluida, kemudian kecepatan fluida dikurangi sehingga tekanannya menjadi lebih besar. Contoh dari kompresor dynamic adalah centrifugal compressor dan axial compressor. a. centrifugal compressor
Kompresor blower sentrifugal adalah bentuk sederhana dari kompresor sentrifugal, dimana terdiri dari sebuah rotor (impeller) dengan sejumlah sudu (vane) lengkung terpasang secara simetris. Rotor berputar di dalam rumah siput kedap
Gambar 2. 22 Kompresor Sentrifugal
udara dengan saluran masuk dan keluar udara. Casing (rumah kompresor) di desain sehingga energi kinetik udara dirobah ke energi tekanan sebelum meninggalkan casing. Energi mekanik diberikan ke rotor dari sumber eksternal. Ketika rotor berputar, kompresor menghisap udara melalui matanya, meningkat tekanannya karena gaya sentrifugal dan mendorong udara mengalir melalui difuser. Tekanan udara terus meningkat ketika melalui difuser. Akhirnya udara bertekanan tinggi di buang ke receiver. Udara masuk ke impeller secara radial dan meninggalkan impeller secara aksial b. axial compressor Kompresor aksial merupakan salah satu tipe kompresor yang tergolong dalam rotodynamic compressor, dimana proses kompresi di dalamnya dihasilkan dari efek dinamik antara sudu (blade) dengan fluida kerja dengan mengacu pada persamaan moment of momentum dan tidak mengacu pada efek perubahan volume. Berbeda dengan kompresor sentrifugal/radial, aliran fluida diantara sudu-sudu (blades) tidak diarahkan secara radial melainkan secara aksial . Dibandingkan dengan kompresor
sentifugal, kompresor aksial dengan kebutuhan daya (rate of shaft work) yang sama akan menghasilkan head yang lebih kecil, tetapi kapasitas aliran (volumetric flowrate) yang lebih besar. Dengan demikian rasio tekanan (pressure ratio), P2/P1 , untuk single stage-nya juga lebih rendah. Untuk mengatasi kekurangan ini, atau untuk memberikan head/rasio tekanan yang sama, kompresor biasanya secara multistage, dengan tanpa memperbesar ukuran mesinnya ke arah radial. Perbedaan lain dari kompresor aksial dibandingkan dengan kompresor sentrifugal/radial adalah proses kenaikan tekanan tahap keduanya. Seperti sudah diketahui, untuk kedua tipe proses kenaikan tekanan tahap pertama sama-sama terjadi pada rotor nya. Sedangkan untuk proses kenaikan tekanan berikutnya, apabila pada kompresor radial terjadi pada rumah siput (volute chamber) maka pada kompresor aksial, proses kenaikan tekanan berikutnya terjadi pada stator. Jadi yang dimaksud “satu stage” untuk kompresor aksial adalah kombinasi dari rotor dan stator sedangkan untuk kompresor radial adalah pada
Gambar 2. 23 Axial Compressor
rotor dan volute chamber.
Diagram Kecepatan untuk Kompresor Udara Aliran Aksial
gambar 2. 24 Diagram kecepatan untuk kompresor aliran aksial
Pada kompresor aksial, drum dengan sudu rotor berputar di dalam casing yang mempunyai sudu stator yang tetap. Segitiga kecepatan sisi masuk dan sisi keluar untuk sudu rotor ditunjukkan oleh gambar 9.10 (a) dan (b). Hubungan antara segitiga kecepatan sisi masuk dan keluar adalah sebagai berikut: 1. Kecepatan sudu (Vb) untuk kedua segitiga adalah sama. 2. Kecepatan Aliran (Vf) untuk kedua segitiga adalah sama. 3. Kecepatan relatif pada segitiga sisi keluar (Vr1) lebih kecil dari
kecepatan relatif pada sisi masuk (Vr) disebabkan oleh gesekan. Catatan: 1. Kerja kompresor per kg udara:
2. Kadang-kadang faktor kerja atau faktor kerja input juga diberikan. Dalam hal ini, kerja kompresor per kg udara adalah (dalam satuan kerja)
Derajat Reaksi Merupakan istilah penting dalam pembahasan kompresor aliran aksial. Derajat Reaksi didefinisikan sebagai rasio kenaikan tekanan pada sudu rotor terhadap kenaikan tekanan pada kompresor satu tingkat.
gambar 2. 25 Diagram segitiga kecepatan dengan derajat reaksi 50%. Derajat reaksi biasanya dijaga pada angka 50% atau 0,5 untuk semua jenis kompresor aliran aksial. Secara matematik, derajat reaksi
dirumuskanDari segitiga kecepatan diperoleh:
Untuk derajat reaksi 50%:
Dari geometri segitiga kecepatan:
2.5 Dasar Termodinamika Kompresi Fluida dibedakan menjadi dua yaitu fluida tak mampu mampat dan fluida mampu mampat. Contoh fluida yang tak mampu mampat adalah zat cair, sedangkan yang mampu mampat adalah gas. Udara adalah gas sebagai fluida kerja pada kompresor yang akan dikompresi, sehingga diperoleh udara mampat yang mempunyai energi potensial. Dengan kata lain udara adalah fluida yang dapat dimampatkan atau fluida mampu mampat. Perubahan tekanan dan temperatur pada udara mengakibatkan perubahan massa jenis udara. Proses pemampatan akan menaikkan tekanan dan temperatur,
berbarengan dengan itu, terjadi perubahan volume sehingga kerapatan pun berubah. Hubungan anatara massa jenis dengan volume pada proses pemampatan
dapat dilihat pada persamaan berikut:
Jadi udara mampat mempunyai massa jenis yang lebih besar dibanding udara bebas. Untuk memudahkan analisis biasanya udara dianggap gas ideal pada proses-proses termodinamika, sehingga memenuhi persamaa gas ideal berikut ini: pV =mRT
dimana : R = konstanta gas (J/KgK) V = volume (m3) p = tekanan (atm) m = massa (kg) 2.6 Proses Kompresi Proses kompresi gas pada kompresor secara termodinamika dapat melalui tiga cara, yaitu proses kompresi isotermal, adiabatis, dan politropik. Ketiga proses keadaan termodinamika tersebut secara teoritis menjadi dasar perancangan dari proses kompresi sebenarnya dari kompresor. Adapun uraian dari ketiga proses keadaan tersebut adalah sebagai berikut: a) Proses kompresi isotermal Setiap gas yang mengalami proses kompresi temperaturnya naik.Hal ini disebabkan karena adanya sebagian energi mekanik torak atau sudu yang dikenakan pada gas diubah menjadi energi panas. Temperatur gas akan naik sebanding dengan kenaikan tekanan. Pada proses kompresi isotermal, gas mampat dengan temperatur tinggi didinginkan sehingga
tidak ada kenaikan tempertur atau temperatur pada proses ini dipertahankan konstan. Apabila udara dianggap gas ideal, hubungan antara p dan v dirumuskan sebagai berikut:
Jadi dari rumus di atas terlihat bahwa perubahan volume hanya akan mengubah nilai tekanannya saja. Proses kompresi isotermal pada proses sebenarnya sangat sulit diaplikasikan, walaupun silinder atau udara mampat didinginkan tetap saja tidak mungkin menjaga temperatur yang
gambar 2. 26 Proses Kompresi Isotermal
konstan. Hal ini disebabkan karena cepatnya proses kompresi yang terjadi di dalam silinder. b) Proses kompresi adiabatik Pada proses ini panas yang dihasilkan dari kompresi gas dijaga tidak ke luar dari silinder, artinya silinder diisolasi sempurna. Jadi panas tidak ada yang ke luar atau masuk silinder. Proses tersebut dinamakan kompresi adiabatik. Pada kenyataannya kita tidak dapat menemukancara mengisolasi dengan sempurna. Jadi proses tersebut hanya secara teoritis. Hubungan antara tekanan dan volume proses adiabatik dapat dinyatakan dengan persamaan: pvk= tetap
Dari rumus terlihat, tekanan yang dihasilkan sebanding dengan perbandingan kompresi dipangkatkan k. Kalau dibandingkan dengan kompresi isotermal dengan perubahan volume yang sama akan menghasilkan tekanan yang lebih besar. Karena hal tersebut, kerja yang
gambar 2. 27 Proses Kompresi Adiabatik
dibutuhkan pada kompresi adiabatik lebih besar daripada kompresi isotermal.
c) Proses kompresi politropik Proses kompresi sebenarnya secara isotermal dan adiabatis tidak dapat diaplikasikan, seperti yang sudah dijelaskan di atas. Proses kompresi yang bekerja menggunakan prinsip di antara proses isotermal dan adiabatis yaitu kompresi politropik. Proses politropik dapat mewakili proses sesungguhnya dari kompresor. Hubungan antara p dan V pada proses ini adalah sebagai berikut ;
pvn = tetap
2.7 Temperatur Kompresi, Perbandingan Tekanan dan Kerja Temperatur gas akan naik setelah kompresi, baik secara adiabatis atau politropis, karena panas disolasi, sehingga semua panas diubah menjadi temperatur. Kecuali pada kompresi isotermal tidak ada perubahan temperatur, karena temperatur dipertahankan normal.Hubungan antara tekanan dan temperatur dapat dirumuskan dengan persamaan:
Kerja untuk proses kompresi isotermal ( dengan pendinginan) Untuk pk adalah tekanan terakhir dari satu tingkat kompresi atau dari banyak tingkat. Pada kompresor torak satu tingkat digunakan satu silinder, untuk yang bertingkat banyak digunakan lebih dari satu silinder. Untuk kompresor jenis
turbo, jumlah tingkat sama dengan jumlah impeler. Sebagai contoh kompresor torak tiga tingkat, udara mampat dari tingkat pertama akan dike luarkan silinder pertama dan akan masuk ke silinder ke dua melalui katup hisap, kemudian dikompresi lagi, setelah itu gas mampat dike luarkan dan masuk ke silinder tiga untuk proses kompresi terakhir. Dari proses kompresi pada silinder ke tiga diperoleh tekanan terakhir pk. Metode ini dipakai juga untuk kompresor jenis lain yang bertingkat banyak.
gambar 2. 28 Perbandingan kerja yang dibutuhkan untuk proses kompresi isotermal dan proses kompresi adiabtik
D ari Gamb ar 2.26 terseb ut di atas terlih at komp resor denga n
kompresi isotermal memerlukan lebih kecil energi atau kerja, dibandingkan dengan kompresi adiabatik. Tetapi proses kompresi tidak pernah dapat berlangsung isotermal, kecuali dengan penambahan alat pendingin pada kompresor, sehingga udara yang ke luar kompresor bertemperatur sama dengan sebelum masuk kompresor. Alat pendingin tersebut dipasang pada kompresor banyak tingkat, terutama pada kompresor radial. Antar tingkat kompresor dipasang pendingin yang biasa disebut dengan intercooler. Pada gambar 2.26adalah kompresor dua tingkat dengan intercooler. Dengan memasang bertingkat, kompresor akan bekerja lebih ringan, karena menghemat sebagian kerja kompresi. Kompresor bertingkat digunakan untuk memperoleh perbandingan tekanan yang tinggi. Untuk memperoleh perbandingan tekanan yang besar, kalau hanya menggunakan kompresi satu tingkat kurang efektif karena efisiensi volumetriknya rendah, namun sebaliknya kalau jumlah tingkatnya terlalu banyak, kerugian geseknya menjadi terlalu besar. Karena alasan tersebut, harus dipilih jumlah tingkat yang pas, sehingga efisiensi proses kompresi tinggi.
2.8 Perubahan Temperatur Pada waktu kompresi, temperatur gas dapat berubah tergantung pada jenis proses yang dialami. Untuk masing-masing proses, hubungan antara temperatur dan tekanan hanya terjadi perubahan pada proses adiabatik. Dalam ompresi adiabatik tidak ada panas yang dibuang keluar sendiri (atau dimasukkan) sehingga seluruh kerja mekanis yang diberikan dalam proses ini akan dipakai untuk menaikkan temperatur gas. Temperatur yang dicapai oleh gas yang keluar dari kompresor dalam proses adiabatik dapat diperoleh secara teoritik rumus sebagai berikut :
Td : Temperatur mutlak gas keluar kompresor (oK)
Ts : Temperatur isap mutlak gas masuk kompresor (oK) m : Jumlah tingkat kompresi ; m = 1, 2, 3, ....dst 𝑃𝑑 𝑃𝑠
∶ 𝑃𝑒𝑟𝑏𝑎𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛 =
𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 𝑚𝑢𝑡𝑙𝑎𝑘 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 𝑖𝑠𝑎𝑝 𝑚𝑢𝑡𝑙𝑎𝑘
k : Perbandingan panas jenis gas = 1,4 untuk udara
2.9 Volume Tangki Penerima 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 volum aliran yang tercantum pada data alat, yang disebut juga pengiriman udara bebas/ free air delivery (FAD) yaitu udara pada kondisi atmosfir di lokasi tertentu. FAD tidak sama untuk setiap lokasi sebab ketinggian, barometer, dan suhu dapat berbeda untuk lokasi dan waktu yang berbeda. Kapasitas Kompresor biasanya dinyatakan dengan volume gas yang diisap per satuan waktu (m³/jam). Perhitungan Volume Penerimaan Tangki (Qs) :
Qs = Volume penerimaan tangki (m3/menit) 𝑃𝑜 = Tekanan Atmosfer (bar) t = Lamanya pengisian kompresor (menit) V = Volume tangki (m3) Persamaan diatas relevan untuk suhu udara tekan sama dengan suhu udara ambien, yaitu kompresi isotermal sempurna. Jika suhu udara tekan aktual pada pengeluaran, t2 º C lebih tinggi dari suhu ambien t1 º C, FAD dikoreksi oleh faktor (273 + t1) / (273 + t2).
2.10 Efisiensi Volumetrik
Gambar 2. 29 Langkah torak kerja tunggal
Pada gambar 2.18, sebuah kompresor dengan silinder D ( m ), langkah tolak S ( m),dan putaran N ( rpm )dengan ukuran seperti ini kompresor akan memampatkan volume gas sebesar Vs= ( ð/4 ) D2 x S ( m3 ). Untuk setiap langkah kompresor yang dikerjakan dalam setiap putaran poros engkol. Jumlah volume gas yang dimampatkan per menit disebut perpindahan tolak. Jadi jika poros kompresor mempunyai putaran N ( rpm ) maka Perpindahan torak : Qth = Vs x N = ( π/4 ) D2 x S x N (m3/min)
Gambar 2. 30 Diagram P-V dari Kompresor
Seperti pada gambar diatas, torak memuai langkah kompresinya padatitik (1dalam diagram P-V). Torak bergerak ke kiri dan gas dimampatkan hingga tekanan naik ketitik (2).Pada titik ini tekanan di dalam silinder mencapai harga tekanan Pd yang lebih tinggi dari pada tekanan di dalam pipa keluar (atau tanki tekan), sehingga katup keluar pada kepala silinder akan terbuka. Jika torak terus bergerak ke kiri maka gas akan didorong keluar silinder pada tekanan tetap sebesar Pd di titik (3) torak mencapai titik mati. atas, yaitu titik mati akhir gerakan torak pada langkah kompresi dan pengeluaran, seperti gambar dibawah ini. Pada waktu torak mencapai titik mati atas, ada volume sisa sebesar Vc yaitu clearance di atas torak agar torak tidak membentur kepala silinder, sehingga pada akhir langkah kompresi masih ada sisa gas yang tidak terdorong keluar sebesar Vc dan tekanan sebesar Pd. Saat memulai langkah hisap (ke kanan) katup isap tidak dapat terbuka langsung sampai sisa gas terekspansi samapi tekanannya turun dari Pd turun ke Ps. Dan gas baru mulai masuk saat torak mencapai titik (4) ketika tekanan sudah mencapai Ps pengisian berlangsung samapi titik ke mati bawah torak (1). Berdasarkan siklus kerja kompresor di atas dimana gas yang diisap tidak sebesar volume langkah torak sebesar Vs, dapat dihitung efisiensi volumetris (ηv) dengan rumus senbagai berikut :
Qs : Volume gas yang dihasilkan, pada kondisi tekanan dan temperatur isap (m3/min) Qth : Perpindahan torak (m3/min) Besar efisiensi volumetris juga dapat dihitung secara teoritis berdasarkan volume gas yang dapat diisap secara efektif oleh kompresor dengan rumus sebagai berikut :
di mana ԑ = Vc/Vs, volume sisa (clearance) relatif, n = koefisien ekspansi gas yang tertinggal di dalam volume sisa untuk udara n = 1,2. Tanda ≈ berarti “kira-kira sama dengan “, karena rumus 10 diperoleh dari perhitungan teoritis. Adapun harga ηv yang sesungguhnya adalh sedikit lebih kecil dari harga yang diperoleh dari rumus di atas karena adnya kebocoran melalui cincin torak dan katup-katup serta tahanan pada katupkatup. Contoh soal efisiensi volumetrik Hitung efisiensi volumetric jika sebuah kompresor dengan silinder D=0.3 ( m ), langkah tolak S= 1 m,dan jika poros kompresor mempunyai putaran N=600 ( rpm ). Dan apabila Qs diketahui 40 (m3/min). Jawab : Vs = ( π/4 ) D2 x S x N Vs = (3.14/4) x 0.32 x 1 Vs = 0.07065 Qth = Vs x N (m3/min) Qth = 0.07065 x 600 Qth = 42.39 (m3/min) 40
= 42.39 = 0.94362 (m3/min) Jadi efisiensi volumetrik yang dialami kompresor adalah 0.94362 (m3/min) 2.11 Efisiensi Adiabatik Efisiensi kompresor ditentukan oleh berbagai faktor seperti tahan aerodinamik di dalam katu-katup, saluran-saluran, pipa-pipa, kerugian
mekanis, serta faktor lainnya. Faktor-faktor ini digabungkan dalam efisiensi adiabatik keseluruhan. Efisiensi adiabatik keseluruhan didefinisikan sebagai daya yang diperlukan untuk memampatkan gas dengan siklus adiabatik (perhitungan teoritis), dibagi dengan daya sesungguhnya yang diperlukan
kompresor pada porosnya. Rumus dari efisiensi adiabatis adalah sebagai berikut :
di mana
ɳad: Efisiensi adiabatis keseluruhan (%) 𝑊𝑎𝑑 : Daya adiabatis teoritis (kW) 𝑊𝑠 : Daya yang masuk pada poros kompresor (kW)
Besarnya daya adiabatis teoritis dapat dihitung dengan rumus:
𝑝𝑠 : Tekanan isap tingkat pertama (kgf / m2 abs) 𝑝𝑑 : Tekanan keluar dari tingkat terakhir (kgf / m2 abs) 𝑄𝑠 : Jumlah volume gas yang keluar dari tingkat terakhir (m3/min).
Jika dipakai tekanan dalam satuan Pa maka dipakai rumus :
Atau dapat dipakai rumus sebagai berikut jika tekanan dalam Pa dan ........ dalam satuan (m3/detik) :
Untuk efisiensi volumetrik dan efisiensi adiabatik keseluruhan sebenarnya tidak tetap harganya berubah- ubah menurut konstruksi dan tekanan keluar kompresor. Karena itu perhitungan daya tidak dapat dilakukan semudah cara diatas. Namun untuk perhitungan efisiensi adiabatik dapat diambil kira- kira 80 – 85% untuk kompresor besar, 75% sampai 80% untuk kompresor sedang dan 65 – 70% untuk kompresor kecil. Dengan diketahuinya daya yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor (Wc), kita dapat menghitung daya motor yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Contoh soal efisiensi adiabatic 1. Sebuah kompresor digunakan untuk menghasilkan udara mampat pada sebuah instalasi industri. Pompa meghasilkan tekanan akhir sebesar 3 atm, debit udara masuk kompresor sebesar 7200 m3/menit, hitung berapa daya kompresor?. Juga tentukan daya poros apabila efiseisi kompresor 80% ! Diketahui : Qs = 7200 m3/jam = 7200/3600 m3/dtk ps = 1 atm = 10130 Pa Pd = 3 atm = 30390 Pa n = 1,4 Jawab : Kerja kompresor adiabatik :
2.12Pemasangan dan Operasional 1) Penempatan Dalam memilih tempat yang sesuai untuk instalasi kompresor yang akan dipasang perlu diperhatikan hal- hal sebagai berikut: a.
Instalasi kompresor harus dipasang sedekat mungkin dengan tempat yang memerlukan udara. Jika tempat- tempat ini terpencar letaknya maka kompresor sedapat mungkin dipasang di tengahtengah. Dengan maksud agar mengurangi tahanan gesek dan kebocoran pada pipa penyalur disamping untuk menghemat ongkos- ongkos.
b. Di daerah sekitar kompresor tidak boleh ada gas yang mudah terbakar/ meledak. Pengamanan harus dilakukan sebab gas- gas yang berbahaya yang terisap oleh kompresor dapat menimbulkan reaksi kimia akan meledak dan kebakaran. Selain itu bahan yang mudah terbakar harus diajuhkan dari kompresor.
c. Pemeliharaan dan pemeriksaan harus dapat dilakukan dengan mudah. Meskipun kompresor merupakan salah satu dari sumber tenaga yang besar tetapi sering ditempatkan di sudut ruangan/ tempat yang menyulitkan untuk pemeriksaan. Karena itu pelumasan harian/ pengurasan air sering terlupakan sehingga kompresor rusak. Berhubungan dengan hal tersebut harus disediakan ruangan yang cukup untuk memudahkan pengawasan pemeliharaan dan perbaikan. d. Ruangan kompresor harus terang, cukup luas dan berventilasi baik. Bila sebuah kompresor besar dipasang disebuah ruang kompresor, maka kondisi lingkungan yang menyangkut cahaya, luar dan ventilasi harus memenuhi persyaratan. Dengan cahaya yang cukup apabila terjadi kelainan ( kebocoran ) akan segera diketahui. Luas ruangan
yang
cukup
akan
memudahkan
pemeriksaan,
pemeliharaan dan mempertinggi keamanan kerja. Ventilasi yang baik berguna untuk menghindari akibat buruk dari kebocoran gas apabila kompresor bekerja dengan jenis gas khusus. Untuk kompresor udarapun ventilasi sangat penting untuk mencegah kenaikan temperature yang tinggi di dalam ruangan. e. Temperature ruangan harus lebih rendah 40oC. Kompresor mengeluarkan panas pada waktu bekerja. Jika temperature ruangan naik. Hal ini mengakibatkan kompresor bekerja pada temperature diatas normal yang dapat memperpendek umur kompresor. Sebaliknya jika temperature ruangan sangat rendah sampai dibawah 40oC, seperti keadaan pada musim dingin, maka sebelum dijalankan kompresor perlu dipanaskan dahulu. Hal ini perlu supaya kompresor tidak mengalami kerusakan pada saat start atau jalan karena pembekuan air pendingin atau air kurasan. f. kompresor harus ditempatkan didalam kerangka yang sesuai. Dan hindari dari panas matahari dan air hujan, supaya badan kompresor atau motor dapat cepat rusak atau kecelakaan.
2) Pemasangan Sebelum kompresor dipasang pondasi beton harus dipastikan sudah mengerah seluruhnya dan letak dan ukuran lubang baut diperiksa apakah sesuai dengan gambar kerja. Baut jangkar pondasi dapat ditanam pada posisi yang tepat jika penetapannya dilakukan pada waktu pemasangan kompresor. Namun jika baut- baut ini harus ditanam mendahului pemasangan kompresor, penempatan baut harus dilakukan sesuai gambar kerja pondasi dengan menggunakan plat pola bila perlu. Setiap baut harus muncul dengan panjang tertentu diatas permukaan pondasi. Dalam hal ini sepertiga bagian atas baut dibiarkan tidak dicor dengan beton untuk memungkinkan sedikit penyesuaian pada waktu pemasangan kompresor. Kompresor dan motor yang akan dihubungkan dengan sabuk V harus sejajar dan rata, dengan tegangan sabuk tepat. Kompresor dan motor yang akan dihubungkan dengan kopling secara langsung memerlukan pelurusan. Pemasangan kabel- kabel listrik harus menggunakan bahan kabel yang memenuhi standart yang berlaku, yaitu:Ukuran dan kapasitas kabel, sekering dan tombol- tombol harus ditentukan dengan hati- hati, jika kabel terlalu panjang atau ukuran yang terlalu kecil dapat terjadi penurunan tegangan yang terlalu besar. Hal ini dapat menimbulkan kesulitan atau kerusakan pada waktu start dimana motor dapat terbakar. Tegangan listrik pada terminal motor tidak boleh kurang dari 90% harga normalnya. 3) Gangguan/ Kerusakan dan Perbaikan Kompresor tidak akan banyak mengalami gangguan jika pemeriksaan harian dan pemeriksaan rutin dilaksanakan dengan baik. Gangguan dapat terjadi karena perubahan kondisi kerja, pemeliharaan
yang salah dan memang karena umur pemakaian. Secara umum untuk menghadapi gangguan dapat dilakukan hal-hal sebagai berikut : a. jika gangguan terjadi, gejalanya harus ditentukan dengan tepat dengan menggunakan keterangan yang lengkap dari pemakai. Dari keterangan tersebut, yang di antaranya menyebutkan saat dan kondisi gangguan, dapat ditentukan sebab-sebabnya. b. Jika
kompresor
masih
mungkin
dijalankan,
maka
dapat
dioperasikan untuk diamati gejala-gejala gangguannya dalam keadaan bekerja. c. Seluruh sistem hendaknya diperiksa secara cermat sebelum membuat kesimpulan. d. Penanganan gangguan hendaknya didasarkan atas analisa dan dilaksanakan secara sistematis. Gangguan Kerja Kompresor dan Cara Mengatasinya a. Pembebanan lebih dan pemanasan lebih pada motor pengerak. Kompresor merupakan suatu mesin yang bekerja dengan energi dari sumber lain. Seperti yang sudah diuraikan pada bab sebelumnya, sumber energi berupa motor penggerak yang umum digunakan secara luas adalah motor bakar dan motor listrik. Permasalahan akan muncul apabila jumlah daya yang dibutuhkan kompresor adalah kurang dari harga normal operasi. Sebagai contoh apabila kompresor membutuhkan Pv = 10 KWatt untuk bekerja normal tetapai motor penggerak hanya mempunyai daya maksimum sebesar 8 Kwatt, motor penggerak akan bekerja berat atau menjadi terbebani lebih. Hal ini dapat berakibat motor listrik menjadi panas dan dapat terbakar pada lilitan kemaganitannya. Penggunaan motor bakar sebagai motor penggerak, apabila sering beropersai dalam kondisi pembebanan lebih akan mengurangi umur
mesin.
Untuk mengatasi
kondisi di atas, yaitu
pembebanan yang berlebih pada instalasi kompresor, dalam memilih motor penggerak harus mempertimbangkan faktor koreksi daya. Dengan mempertimbangkan hal tersebut apabila
terjadi peningkatan kebutuhan daya kompresor, motor penggerak tetap dapat melayani kebutuhan daya. b. Pemanasan lebih pada udara hisap Berdasarkan perumusan proses kompresi pada kompresor, semakin tinggi temperatur udara yang dihisap dengan rasio kompresi yang sama, akan menghasilkan udara mampat dengan temperatur yang lebih tinggi. Disamping itu kerja kompresor menjadi lebih berat, hal ini tentunya menaikkan harga dari daya penggerak kompresor.
Temperatur udara luar yang diijinkan
adalah sekitar 40 oC. Apabila temperatur udara hisap lebih tinggi dari temperatur tersebut, dapat mengakibatkan temperatur udara tekan menjadi sangat tinggi dan efeknya merugikan dan cenderung menggangu kinerja dari proses pemampatan. Pelumas yang terkena panas berlebih juga akan terbakar dan menghasilkan karbid yang menempel pada katup-katup atau peralatan lainnya yang dalam jangka waktu lama akan merusak katup-katup tersebut. Efek lainnya yang dapat terjadi adalah karena kerusakan pada katupkatup, udara tekan akan masuk silinder lagi dan dikompresikan lagi, kondisi ini menghasilkan udara tekan dengan temperatur sangat tinggi, proses kompresi bahkan berhenti sama sekali karena piston pada panas tinggi menjadi memuai dan kemudian macet. Cara mengatasi kondisi apabila terjadi kenaikan temperatur udara tekan yang besar, instalasi kompresor perlu dipasang alat pendingin terutama pada tangki penampung udara tekan. Disamping itu sistem pelumasan sebaiknya diberi pendingin air. c. Katup pengaman yang sering terbuka Peralatan pengatur kapasitas yang paling penting adalah katup pengaman yang berfungsi membatasi tekanan ke luar tidak naik sampai melampaui batas normalnya. Sebelum katup pengaman terbuka, katup pembebas beban harus bekerja. Gangguan terjadi apabila katup pembebas beban ada kerusakan karena tersumbat atau disetel pada kondisi nilai tekanan yang
tinggi. Apabila hal tersebut terjadi pengontrolan tekanan menjadi kacau atau dengan kata lain tekanan berlebih di atas normal yang ke luar tidak terkontrol lagi, hal ini sangat membahayakan bagi operator kompresor.
Hal yang patut diperhatikan untuk
mencegah tidak terkontrolnya tekanan udara ke luar yang melebihi normal yaitu melakukan penyetelan yang pas dengan standar dan selalu mengecek kebersihan pada
katup pembebas beban dari
kotoran-kotoran yang kemungkinan dapat menyumbat. d. Bunyi dan getaran Kompresor bekerja untuk mengompresi udara dengan rasio tekanan tertentu. Semakin tinggi, semakin berat kerja kompresor, beban yang diterima komponen-komponen juga bertambah. Untuk kompresor dengan waktu kerjanya lama, antar komponen biasanya terjadi kelonggaran (clearance) yang semakin bertambah. Sebagai contoh kelonggaran antara torak dengan silinder, bantalan-bantalan pada pena torak, pena engkol dan poros engkol. Pada bantalan kompresor radial juga terjadi, terutama apabila porosnya tidak lurus. Apabila batas kelonggaran dilampaui akan menyebabkan bunyi berisik dan getaran, hal tersebut terjadi karena antar komponen saling bertumbukan, menggesek, lama kelamaan permukaan komponen tersebut mengalami abrasi dan menjadi aus. Jika proses abrasi berlangsung terus menerus akan mengakibatkan komponen-komponen menjadi retak kemudian dapat pecah atau patah.
Pemasangan pondasi yang tidak baik juga dapat
menimbulkan getaran yang merugikan. Pemasangan atara motor penggerak dengan kompresor yang tidak lurus akan menimbulkan banyak masalah terutama pada bantalan-bantalan akan terkena pembebanan yang tidak merata.
Aliran udara tekan yang
melewati perpipaan juga dapat menimbulkan gangguan yaitu timbulnya resonansi di dalam pipa. Disamping itu, udara tekan yang melewati saluran yan berbelok akan menumbuk dan cenderung menimbulkan getaran apabila pondasi pipa tidak kuat.
Keausan komponen sebagian besar disebabkan oleh kurang adanya perhatian terhadap sistem pelumasdan kualitas dari pelumasnya. Pemakai pelumas yang tidak standar atau tidak tepat akan merugikan. Sebaiknya pemakaian pelumas sesuai dengan standar yang disarankan dari pabrik pembuat. Faktor penting yang perlu diperhatikan adalah penggantian minyak pelumas harus terjadwal dengan baik, sehingga kompresor beroperasi selalu dalam keadaan siap dan aman tanpa kemungkinan terjadi kerusakan.
Untuk
mencegah getaran yang timbul pada saat kompresor bekerja, pondasi harus bagus yang menjamin dapat meredam getaran yang timbul. Pemilihan transmisi juga harus mempertimbangkan dengan kondisi operasi kompresor. e. Korosi Fluida kerja dari kompresor adalah udara yang akan dimampatkan. Udara tersebut jika tercampur senyawa-senyawa asam atau basa akan sangat korosif. Apabila kompresor dalam keadaan mati, udara tekan akan mengalami pendinginan dan uap air dengan kandungan senyawa korosif yang akan mengembun dan dapat menempel pada komponen-komponen dan sebagian masuk ke dalam minyak pelumas. Air dari pengembunan ini dapat menimbulkan korosi yaitu peristiwa bereaksinya bahan logam dengan zat korosif dan meghasilkan karat. Minyak pelumas juga berperan dalam proses korosi, hal ini terjadi jika minyak pelumas tidak
terkontrol
penggantiannya
sehingga
pelumas
yang
bersirkulasi banyak mengadung zat asam dan korosif terhadap logam.
Pencegahan korosi pada peralatan kompresor dapat
dilakukan melalui pemilihan bahan logam yang tepat dan tahan korosi. Cara lain adalah dengan pemberian katup cegah air otomatik pada sisi ke luar kompresor, hal ini untuk mengurangi jumlah air yang terlarut pada udara tekan dan pelumas. Tabel Gejala gangguan, penyebab dan tindakan perbaikannya
Perbaikan Gangguan pada Kompressor Kompresor
tidak
akan banyak
mengalami gangguan jika
pemeriksaan harian dan pemeriksaan rutin dilaksanakan dengan
baik.
Gangguan dapat terjadi karena perubahan kondisi kerja, pemeliharaan yang salah dan memang karena umur pemakaian. Secara umum untuk menghadapi gangguan dapat dilakukan hal-hal sebagai berikut: a) Jika gangguan terjadi, gejalanya harus ditentukan dengan tepat dengan menggunakan keterangan yang lengkap dari pemakai. Dari keterangan tersebut, yang di antaranya menyebutkan saat dan kondisi gangguan, dapat ditentukan sebab-sebabnya. b) Jika kompresor masih mungkin dijalankan, maka dapat dioperasikan untuk diamati gejala-gejala gangguannya dalam keadaan bekerja. c) Seluruh
sistem
hendaknya
membuat kesimpulan.
diperiksa
secara
cermat sebelum
d) Penanganan
gangguan
hendaknya
dilaksanakan secara sistematis.
didasarkan
atas analisa dan
BAB III Penutup 3.1 Keimpulan Kompresor merupakan alat yang digunakan untuk memampatkan udara dan mengeluarkannya menjadi udara bertekanan tinggi. Prinsip kerja dari kompresor adalah memasukkan udara pada alat pemampat yang berupa torak, rator, skrup dan lain-lain yang nantinya udara tersebut akan diperkecil volumenya sehingga tekanan udara naik. Kompresor terdiri dari banyak komponen mulai dari torak, connecting rod, katup isap dan tutup, pelumas. Selain komponen pokok, kompresor juga mempunyai alat bantu antara lain penyaring udara yang digunakan untuk menyaring udara saat udara diisap masuk ke kompresor. Selain itu ada katub pengaman yang berfungsi untuk mengeluarkan udara jika tekanan udara melebihi 1.2 kali maksimum tekanan kompresor. Klasifikasi kompresor secara garis besar dibedakan menjadi dua yaitu kompresor torak dan kompresor rotary. Kompresor torak sendiri terdapat beberapa pembagian yaitu kompresor torak kerja tunggal, kompresor torak kerja ganda dan kompresor diafragma. Sedangkan kompresor rotary adalah kompresor yang system kerjanyamenggunakan putaran untuk mengambil udara. Terbagi menjadi kompresor sentrifugal dan kompresor axial. Terdapat kelebihan dan kekurangan dari masing-masing jenis kompresor, yang mana pengguna bisa memilih sesuai dengan kebutuhan.
Daftar Rujukan Yunus, Asyari D.-.Kompresor Udara. Jakarta: Universitas Dharma Persada. Satriyo, A. (2013). BAB II Dasar Teori. Yogyakarta: Universitas Diponegoro. Sutjiatmo, Indera Nurhadi (1981). Kompresor, Jakarta : Depdikbud Sularso, Haruo Tahara (2004). Pompa dan Kompresor, Jakarta : Penerbit PT. Pradnya Paramita. Tim Fakultas Teknik UNY. 2004. Pemeliharaan/Servis Dan Perbaikan Kompresor Udara Dan Komponen- Komponennya. Universitas Negeri Yogyakarta. http://psbtik.smkn1cms.net/otomotif/teknik_mekanik_otomotif/pemeliharaan_ser vis_dan_perbaikan_kompresor_udara_dan_komponen_komponennya.pdf (Online) Diakses tanggal 20 September 2017
SOAL PILIHAN GANDA “KOMPRESOR” 1. Mesin
fluida
yang
berfungsi
untuk
memampatkan
udara
dan
mengeluarkannya berupa gas bertekanan tinggi, yaitu... a. Pompa b. Generator c. Hidrolik d. Kompresor e. Turbin
2. Ciri mesin kompresor yang rotornya berputar di dalam rumah siput kedap udara dengan saluran masuk dan keluar, dinamakan kompresor... a. Centrifugal b. Axial c. Roots d. Rotary e. Crankshaf
3. Salah satu komponen yang berfungsi mengubah gerak lurus dari torak menjadi gerak putar, disebut dengan... a. Piston b. Tangki udara c. Katup Pengaman d. Saringan udara e. Crankshaft
4. Berapa temperatur ruangan kompresor yang baik itu.. a. Lebih rendah dari 35o C b. Lebih rendah dari 40o C c. Lebih rendah dari 45o C d. Lebih rendah dari 50o C e. Lebih rendah dari 55o C
5. Yang digunakan untuk menyimpan udara tekan, pada saat diperlukan udara dalam jumlah banyak disebut... a. Piston b. Cranksaft c. Tanki Udara d. Saringan Udara e. Katup Pengaman
SOAL ESSAY “KOMPRESOR”
1. Alat yang dipasang pada kompresor yang berfungsi mengatur laju volume udara yang dihisap sesuai dengan laju aliran keluar yang dibutuhkan disebut... Jawab: Pembebas Beban (Unloader)
2. Sebutkan urutkan proses langkah sistem kerja mesin kompresor... Jawab: Langkah Hisap, Langkah Kompresi, Langkah Keluar, dan Langkah Ekspansi.
3. Bagaimana rumus mencari perubahan temperatur pada mesin kompresor... Jawab:
Keterangan: Td : Temperatur mutlak gas keluar kompresor (oK) Ts : Temperatur isap mutlak gas masuk kompresor (oK)
m : Jumlah tingkat kompresi ; m = 1, 2, 3, ....dst 𝑃𝑑 𝑃𝑠
∶ 𝑃𝑒𝑟𝑏𝑎𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛 =
𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 𝑚𝑢𝑡𝑙𝑎𝑘 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 𝑖𝑠𝑎𝑝 𝑚𝑢𝑡𝑙𝑎𝑘
k : Perbandingan panas jenis gas = 1,4 untuk udara
4. Apa saja perbedan antara Kompresor Torak dengan Kompresor Rotari (sebutkan 2).... Jawab: No. 1.
Kompresor Torak
Kompresor Rotary
Cocok untuk kapasitas udara Cocok
untuk
kapasitas
rendah dan tekanan tinggi.
dengan tekanan rendah
2.
Kecepatan kompresor rendah
Kecepatan kompresor tinggi
3.
Suplai udara terputus-putus
Suplai udara kontinyu
4.
Ukuran kompresor besar untuk Ukuran kompresor kecil kapasitas tertentu
5.
besar
untuk
kapasitas yang sama
Balancing merupakan masalah Tidak ada permasalahan dengan utama
Balancing
6.
System pelumas rumit
System pelumas sederhana
7.
Udara yang dilepaskan kurang Udara yang dilepaskan lebih bersih bersih, karena kontak dengan karena tidak ada kontak dengan minyak pelumas
8.
minyak pelumas
Efisiensi isothermal digunakan Efisiensi untuk semua jenis perhitungan
isontropik
digunakan
untuk semua perhitungan
5. Jelaskan bagaimana prinsip kerja dari mesin kompresor... Jawab: Yaitu mengubah energi makanik berupa putaran motor untuk mengerakkan torak yang mana gerakan torak tersebut akan menghisab
udara disekitar dan memampatkannya sehingga udara tersebut mempunyai tekanan. Contoh kompresor sederhana yaitu pompa ban motor/mobil. Dengan system kerja sebagai berikut: pada saat torak ditarik keatas tekanan udara dibawah silinder akan menurun hingga lebih rendah dari tekanan atsmosfir, sehingga udara dari luar silinder akan masuk melewati katub hisab yang mengendur. Katub hisab adalah katub yang terbuat dari kulit yang dapat mengencang dan mengendur dan dipasang pada torak pompa. Setelah udara masuk kesilinder, torak pompa diturunan, udara akan tertekan sehingga volume udara akan mengecil. Penekanan tersebut akan membuat tekanan udara pada silinder lebih besar daripada tekanan pada ban sepeda sehingga udara masuk dari silinder menuju ban. Dengan adanya udara bertekanan yang masuk ke dalam ban tekanan udara pada ban akan naik.
