BAB I PENDAHULUAN
1.1 1.1
Lata Latarr Be Bela laka kang ng Prak Prakti tiku kum m Kom Kompr pres esor or Torak rak
Meningkatnya teknologi dengan berbagai inovasi terbaru seiring dengan kebutu kebutuhan han manusi manusiaa yang yang terus terus mening meningkat kat.. Seoran Seorang g teknis teknisilah ilah yang yang harusny harusnyaa berperan dalam merancang suatu produk pemesinan agar produk yang dihasilkan memenuhi kriteria-kriteria kebutuhan. Suatu alat yang aman, nyaman dan mampu untu untuk k memp memperm ermud udah ah peke pekerja rjaan an manu manusia sia adala adalah h bebe beberap rapaa hal hal yang yang haru haruss terpenuhi dalam suatu perancangan. Salah Salah satu mesin mesin yang yang sering sering dijump dijumpai ai adalah adalah kompre kompresor sor.. Kompre Kompresor sor adalah adalah suatu suatu alat yang yang berfun berfungsi gsi untuk untuk memamp memampatka atkan n udara udara sehing sehingga ga udara udara tersebut bertekanan tinggi. Kompresor merupakan mesin fluida yang mengubah uap refrigerant yang masuk pada suhu dan tekanan yang rendah menjadi udara bertekanan tinggi. Penggunaan Penggunaan udara bertekanan bertekanan tinggi tinggi sangat dibutuhkan dibutuhkan pada beberapa proses pengoperasian, baik dalam skala kecil di kehidupan sehari-hari maupun dalam skala besar yang biasanya terdapat di industri. Sebagai mahasiswa teknik mesin pengetahuan pengetahuan tentang tentang prinsip prinsip kerja dan karakteristik karakteristik kompresor kompresor merupakan merupakan hal yang harus untuk dipahami. leh karena itu praktikum tentang kompresor merupakan salah satu upaya untuk mencapai tujuan tersebut.
1.2
Rumusan asala!
Pada praktikum ini dirumuskan beberapa permasalahan yang harus dikaji, antara lain !
1. Bagaiman Bagaimana a prinsip prinsip kerja kerja dari kompr kompresor esor torak? torak? 2. Bagaiman Bagaimana a karakter karakteristi istik k kompr kompresor esor jika dioperasika dioperasikan n pada berbagai kecepatan putaran?
1." Tu Tu#uan #uan Praktikum
1
"alam praktikum kompresor torak ini, tujuan yang akan dicapai antara lain! a. Mengetahui prinsip kerja dari kompresor torak. b. Mencari karakteristik kompresor pada berbagai kecepatan putaran yang berbeda beda. c. Menunjukan grafik hubungan antara ! Kapasitas aliran udara di silinder #$th% &S 'rekuensi #'% • "aya masukan #(inp% &S 'rekuensi #'% • )ffisiensi adiabatic kompresor #ad% &S 'rekuensi #'% • "aya kompresi #(ad% &S 'rekuensi #'% • *ekanan di saluran isap #P+% &S 'rekuensi #'% •
1.$
%istematika Penulisan Laporan
Sistematika penulisan pada laporan ini adalah sebagai berikut!
! Pendahuluan, menjelaskan tentang latar
belakang praktikum
kompresor torak, rumusan masalah, tujuan praktikum, serta sistematika penulisan yang berguna untuk memberikan gambaran tentang isi laporan.
! /andasan teori, berisi tinjauan pustaka yang menjelaskan tentang kompresor torak dan hal-hal penting yang berkaitan dengan praktikum kompresor torak.
! Metodologi penelitian, menjelaskan tentang langkah-langkah yang dilakukan dalam praktikum, prosedur pengujian, alat dan bahan yang digunakan.
&
! Pembahasan, menjelaskan perhitungan data percobaan, tabel dan grafik yang menjelaskan hasil dari perhitungan.
&
! Penutup, berisikan tentang kesimpulan dari praktikum yang telah dilakukan serta saran-saran yang membangun untuk praktikum ataupun secara umum.
BAB II LANDA%AN TE&RI
2
2.1
%e#ara! 'an Perkem(angan Kompresor
Sejarah perkembangan kompresor, sampai abad ke-+0 orang hanya mengenal sejarah kompresor bolak-balik. Kompresor sentrifugal bam dikenal pada tahun +100 ketika 2)*)3 untuk pertama kalinya membuat kompresor sentrifugal yang pertama. yang merupakan suatu blower #kompresor sentrifugal tekanan rendah% satu tingkat dengan aliran sekitar 4555 meter kubik per jam, penaikan tekanan sebesar -6,1 m kolom air pada putaran 45.555 rpm. 2eteau menbuat kompresor bertingkat pertama kali pada tahun +050, yaitu suatu kompresor lima tingkat yang menghasilkan kapasitas aliran 4655 meter kubik per jam dengan tekanan 7 meter kolom air pada putaran 7-655 rpm. Plant
industri
menggunakan
udara
tekan
untuk
seluruh
operasi
produksinya, yang dihasilkan oleh unit udara tekan yang berkisar dari 6 horsepower #hp% sampai lebih 65.555 hp. "epartemen )nergi merika Serikat #4558% melaporkan bahwa 95 sampai 05 persen udara tekan hilang dalam bentuk panas yang tidak dapat digunakan, gesekan, salah penggunaan dan kebisingan #lihat gambar +%. Sehingga, kompresor dan sistim udara tekan menjadi area penting untuk meningkatkan efisiensi energi pada plant industri.
2.2
Prinsip Ker#a Kompresor
Kompressor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Secara umum biasanya mengisap udara dari atmosfer, yang secara fisika merupakan campuran beberapa gas dengan susunan 91: (itrogren, 4+: ksigen dan +: ;ampuran rgon, ;arbon "ioksida, 3ap ir, Minyak, dan lainnya. (amun ada juga kompressor yang mengisap udara< gas dengan tekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfer dan biasa disebut penguat #booster%. Sebaliknya ada pula kompressor yang menghisap udara< gas bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfer dan biasanya disebut pompa vakum. =ika suatu gas< udara didalam sebuah ruangan tertutup diperkecil volumenya, maka gas< udara tersebut akan mengalami kompresi. Kompressor
3
yang menggunakan a>as ini disebut kompressor jenis displacement dan prinsip kerjanya dapat dilukiskan seperti pada gambar dibawah ini !
)am(ar 2.1 Kompresi fluida
"isini digunakan torak yang bergerak bolak balik oleh sebuah penggerak mula #prime mover% didalam sebuah silinder untuk menghisap, menekan dan mengeluarkan udara secara berulang-ulang. "alam hal ini udara tidak boleh bocor melalui celah antara dinding torak dengan dinding silinder yang saling bergesekan. 3ntuk itu digunakan cincin torak sebagai perapat. =ika torak ditarik keatas, tekanan dalam silinder dibawah torak akan menjadi negatif #kecil dari tekanan atmosfer% sehingga udara akan masuk melalui celah katup isap. Kemudian bila torak ditekan kebawah, volume udara yang terkurung dibawah torak akan mengecil sehingga tekanan akan naik. erdasarkan prinsip kerjanya, kompressor terdiri dari 4 #dua% jenis yaitu "isplacement #torak% seperti dijelaskan diatas dan "ynamic #rotary% yang mengalirkan udara melalui putaran sudu berkecepatan tinggi. . Proses Kompresi 3dara Proses kompresi udara yang terjadi pada kompressor torak dapat dijelaskan dengan menggunakan pendekatan seperti terlihat pada gambar 4.4. *orak memulai langkah kompresinya pada titik #+% diagram P-&, kemudian bergerak ke kiri dan udara dimampatkan hingga tekanan naik ke titik #4%. Pada titik ini tekanan dalam silinder mencapai harga tekanan Pd yang lebih tinggi dari pada tekanan dalam pipa keluar #atau tangki tekan% sehingga katup keluar pada
4
kepala silinder akan terbuka. =ika torak terus bergerak ke kiri, udara akan didorong keluar silinder pada tekanan tetap sebesar Pd. "i titik #8% torak mencapai titik mati atas, yaitu titik akhir gerakan torak pada langkah kompresi dan pengeluaran.
)am(ar 2.2 "iagram P-& dari kompresor
Susunan konstruksi kompressor menjelaskan secara visual bahwa udara masuk melalui air intake filter diisap oleh torak sampai ke titik maksimum bawah. Sebelum masuk ke torak udara didalam kartel bersamaan diisap melalui pipa vacum, sehingga tidak terjadinya vacum di dalam kartel. Kemudian udara yang vacum di silinder keluar melalui pipa vacum. . Kondensasi 3ap ir 3dara yang dihisap dan dimampatkan didalam kompressor akan mengandung uap air dalam jumlah cukup besar. =ika uap ini didinginkan udara yang keluar dari kompressor maka uap akan mengembun menjadi air. ir ini akan terbawa ke mesin< peralatan yang menggunakannya dan mengakibatkan gangguan pada pelumasan, korosi dan peristiwa water hammer pada piping system. ftercooler adalah heat-e?changer yang berguna untuk mendinginkan udara< gas keluaran kompresor untuk membuang uap air yang tidak diinginkan sebelum dikirim ke alat lain. 3ap air dipisahkan dari udara dengan cara pendinginan dengan air atau oli pendingin. Sumber ngersoll-2and @--A. "apat dilihat pada gambar dibawah ini !
5
)am(ar 2." ftercooler kompresor multi stage
;. ;ondensate "rain &alve ;ondensate drain valve ialah bagian dari kompressor yang berfungsi membuang kondensat #uap air% yang terjadi saat kompressor bekerja dengan mengambil udara dari luar, sehingga udara yang masuk ke dalam sistem udara tekan menjadi bersih dan tidak menimbulkanadanya endapan air. Manfaat lainnya pada sistem hidrolik adalah, oli tetap bersih karena kontaminasi dari air telah dibuang melalui ;ondensate "rain &alve. Pada industri, penggunaan kompresor sangat penting, baik sebagai penghasil udara mampat atau sebagai satu kesatuan dari mesin-mesin. Kompresor banyak dipakai untuk mesin pneumatik, sedangkan yang menjadi satu dengan mesin yaitu turbin gas, mesin pendingin dan lainnya. "engan mengambil contoh kompresor sederhana, yaitu pompa ban sepeda atau mobil, prinsip kerja kompresor dapat dijelaskan sebagai berikut. =ika torak pompa ditarik keatas, tekanan di bawah silinder akan turun sampai di bawah tekanan atmosfer sehingga udara akan masuk melalui celah katup hisap yang kendur. Katup terbuat dari kulit lentur, dapat mengencang dan mengendur dan dipasang pada torak. Setelah udara masuk pompa kemudian torak turun kebawah dan menekan udara, sehingga volumenya menjadi kecil.
6
)am(ar 2.$ ;ontoh kompresor sederhana
*ekanan menjadi naik terus sampai melebihi tekanan di dalam ban, sehingga udara mampat dapat masuk ban melalui katup #pentil%. Karena diisi udara mampat terusmenerus, tekanan di dalam ban menjadi naik. =adi jelas dari contoh tersebut, proses pemampatan terjadi karena perubahan volume pada udara yaitu menjadi lebih kecil dari kondisi awal.
)am(ar 2.* Kompresor
Kompresor yang terlihat pada gambar 4.6 biasa kita jumpai dibengkel bengkel kecil sebagai penghasil udara mampat untuk keperluan pembersih kotoran dan pengisi ban sepeda motor atau mobil. Prinsip kerjanya sama dengan pompa ban, yaitu memampatkan udara di dalam silinder dengan torak. Perbedaanya terletak pada katupnya, kedua katup dipasang dikepala silinder, dan tenaga penggeraknya adalah motor listrik. *angki udara berfungsi sama dengan ban yaitu sebagai penyimpan energi udara mampat.
7
Proses kerja dari kompresor kerja tunggal dan ganda. dapun urutan proses lengkap adalah sebagai berikut. /angkah pertama adalah langkah hisap, torak bergerak ke bawah oleh tarikan engkol. "i dalam ruang silinder tekanan menjadi negatif di bawah + atm, katup hisap terbuka karena perbedaan tekanan dan udara terhisap. Kemudian torak bergerak keatas, katup hisap tertutup dan udara dimampatkan. Karena tekanan udara mampat, katup ke luar menjadi terbuka.
)am(ar 2.+ Kompresor torak kerja ganda
Bambar 4.C di atas adalah kompresor torak kerja ganda. Proses kerjanya tidak berbeda dengan kerja tunggal. Pada kerja ganda, setiap gerakan terjadi sekaligus langkah penghisapan dan pengkompresian. "engan kerja ganda, kerja kompresor menjadi lebih efisien.
2."
Klasi,ikasi 'an -enis#enis Kompresor
a. Klasifikasi kompresor tergantung metode kompresi ! +. Kompresor torak, bolak- balik #metode kompresi positif% 4. Kompresor torak tingkat ganda #metode kompresi positif% 8. Kompresor putar #metode kompresi positif% 7. Kompresor sekrup #metode kompresi positif% 6. Kompresor sentrifugal satu tingkat #metode kompresi sentrifugal% C. Kompresor sentrifugal tingkat ganda #metode kompresi centrifugal%
8
b. Klasifikasi menurut bentuk ! +. =enis vertikal 4. =enis hori>ontal 8. =enis silinder banyak #jenis D&, jenis DE, jenis D&&% c. Klasifikasi menurut kecepatan putar +. =enis kecepatan tinggi 4. =enis kecepatan rendah d. Klasifikasi menurut gas refrigeran +. Kompresor ammonia 4. Kmpresor 'reon 8. Kompresor ;4 e. Klasifikasi menurut konstruksi +. =enis terbuka 4. =enis hermatik 8. =enis semi hermatik
2.$ Bagian(agian Kompresor 'an /ungsin0a
+. Kerangka #frame% 'ungsi utama adalah untuk mendukung seluruh beban dan berfungsi juga sebagai tempat kedudukan bantalan, poros engkol, silinder dan tempat penampungan minyak pelumas.
)am(ar 2. Kerangka #frame%
9
4. Poros engkol #crank shaft% erfungsi mengubah gerak berputar #rotasi% menjadi gerak lurus bolak balik #translasi%.
)am(ar 2. Poros engkol #crank shaft%
8. atang penghubung #connecting rod% erfungsi meneruskan gaya dari poros engkol ke batang torak melalui kepala silang, batang penghubung harus kuat dan tahan bengkok sehingga mampu menahan beban pada saat kompresi.
)am(ar 2.3 atang penghubung #connecting rod%
7. Kepala silang #cross head% erfungsi meneruskan gaya dari batang penghubung ke batang torak. Kepala silang dapat meluncur pada bantalan luncurnya.
10
)am(ar 2.14 Kepala silang #cross head%
6. Silinder #cylinder% erfungsi sebagai tempat kedudukan liner silinder dan water jacket.
)am(ar 2.11 Silinder #cylinder%
C. /iner silinder #cylinder liner% erfungsi sebagai lintasan gerakan piston torak saat melakukan proses ekspansi, pemasukan, kompresi, dan pengeluaran. 9. 'ront and rear cylinder cover. dalah tutup silinder bagian head end
11
dalah ruangan dalam silinder untuk bersirkulasi air sebagai pendingin. 0. *orak #piston% Sebagai elemen yang menghandel gas
)am(ar 2.12 *orak #piston%
+5. ;incin torak #piston rings% erfungsi mengurangi kebocoran gas
12
adanya perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dengan bagian luar silinder.
2.*
Aplikasi 'alam Ke!i'upan %e!ari!ari
Kompressor merupakan alat yang berguna untuk mengalirkan udara atau gas. "imana fungsi ini sangat diperlukan dalam berbagai bidang. eberapa aplikasi kompressor antara lain! . Pada idang tomotif +. Pengkompressian udara untuk dimasukkan dalam reservoir yang akan digunakan untuk pengisian ban kendaraan. 4. 3ntuk pengecatan semprot #dyco% pada dinding mobil, kapal laut, pesawat dll. 8. Sebagai pengering dan pembersih dalm perbengkelan. . Pada idang ndustri +. "alam industri minuman botol dimana udara dalam botol dihampakan dengan daya isap kompresor. 4. ndustri pertambangan gas, gas akan diisap dengan kompressor untuk ditampung dalam
reservoir dan untuk dilanjutkan pada aplikasi
lainnya. 8. "alam pertambangan juga digunakan dalam pengeboran hidrolik dengan
menggunakan gas yang bertekanan dari kompressor yang
menekan mata bor. ;. plikasi /ainnya +. "igunakan dalam sistem pengkondisian udara untuk menaikkan temperature dan tekanannya. 4. "igunakan dalam mekanisme turbo charge untuk memperbesar udara yangmasuk ke silinder. 8. "igunakan dalam sistem pembangkitan listrik seperti pada P/*3 dan P/*B.
2.+
Rumus 0ang Digunakan
+. *ekanan uap air actual a. *ekanan pada saluran isap Pv+ F . Psw+GGGGGGGGGGGGGG..#Pa% b. *ekanan pada saluran buang
13
Pv4 F . Psw4GGGGGGGGGGGGGG..#Pa% "engan! F persentase kelembaban udara di dalam ruangan Psw+ F tekanan uap air bola kering pada saluran isap #kg
v1
db
GGGGGGGGGGGGG.#Pa%
b. Saluran keluar ρatm P a4 F R + T GGGGGGGGGGGG..#Pa% −
v2
db
8. /aju aliran massa di orifice m F L . ! . . @ 4. g. a 4 . #Patm D P+% A ? C5 GGGGGGGG..#kg
$s F
m 8 ρa 1 GGGGGGGGGGGGGGGGG.#m
6. *ekanan isap absolute Ps F Pd @ *db < *delivA k
F & motor ? motor GGGGGGGGGGGGG..#watt%
9. Kapasitas aliran udara di silinder Vl $th F Vs . n GGGGGGGGGGGGGGGGG.#m8
14
1. )fisiensi volume metric kompresor
v F
Qs Qth . +55:
BAB III ET&D&L&)I PENELITIAN
".1
Diagram Alir Per5o(aan
"#$%&
15
•
•
+,-&%+ •
•
•
+,/,-% •
•
•
+,-%%%
•
•
•
,$,%&
•
"embaca dan mema)ami prosedur penggunaan. "emeriksa keadaaan komponen*komponen. "emeriksa sambungan ke(istrikan. "emeriksa keadaan o(i.
"ena(akan sitc) utama "ena(akan mode sitc) Inverter da(am posisi On "enekan mode seban ak 2 "emeriksa ke(aakan setiap komponen mesin. "embersi)kan a(at dan meja praktikum sete(a) penggunaan. "emeriksa kondisi o(i da(am kondisi cukup. "embuang angin da(am kompresor sete(a) praktik se(esai "emeriksa kondisi sambungan ke(istrikan se(a(u da(am kondisi baik
Gambar 3.1 'iagram a(ir percobaan 3.2
Prosedur Pengujian
+. /angkah Persiapan a. Membaca dan memahami prosedur penggunaan mesin kompresor torak. b. Memeriksa keadaaan komponen-komponen pada mesin kompresor torak. c. Memeriksa sambungan kelistrikan pada mesin kompresor torak.
16
d. Memeriksa keadaan oli kompresor torak pada indikator terisi < standar operasional 4. /angkah pengrjaan a. Menyalakan switch utama # switch +% hingga lampu indikator switch menyala. b. Menyalakan mode switch In6erter dalam posisi &n #awitch 4 dan 8%. "an switch 7 dan 6 dalam posisi &,, untuk menghindari arus balik. c. 3ntuk menyalakan motor, menekan mo'e sebanyak 4?, hingga display menunjukan tulisan 7opn'8. d. Menekan tombol hingga display menampilkan 7Pu8. e. Menekan tombol /9D hingga display menunjukkan angka o.oodengan titik kedip di sebelah kanan angka. f. nverter siap digunakan. Menentukan frekuensi yang diinginkan dengan memutar knop inverter. #ma? 85 H>% g. 3ntuk mengoperasikan motor pada frekuensi 65 H> maka dengan menekan tombol stop < reset. Matikan switch 4 dan 8. Menyalakan switch 7 dan 6. 8. /angkah Perawatan a. b. c. d. e.
Memeriksa kelayakan setiap komponen mesin. Membersihkan alat dan meja praktikum setelah penggunaan. Memeriksa kondisi oli dalam kondisi cukup. Membuang angin dalam kompresor setelah praktik selesai Memeriksa kondisi sambungan kelistrikan selalu dalam kondisi baik tidak terkena air.
3.3
Alat dan Bahan yang Digunaan
+.
Pressure Bauge
4.
mperemeter
8.
nverter
17
)am(ar ".2 *abung manometer, pressure gauge, switch, amperemeter, inverter
7.
*angki udara
)am(ar "." *angki udara
6.
*hermometer
)am(ar ".$ *hemometer
C.
Motor
)am(ar ".* Motor
18
9.
Kompresor
)am(ar ".+ Kompresor
19
