Udara Pabrik Dan Udara Instrument

MAKALAH UTILITAS

UDARA PABRIK DAN UDARA INSTRUMENT STEAM DAN LISTRIK

Disusun Oleh :

Boddhi Pratomo Fischa Widyastuti M. Farhan Richa Amelia Ambari

Kelompok : 7 Kelas : 5 KB

Dosen Pembimbing : Ir. Sofiah,M.T.

TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG 2011

UDARA PABRIK DAN UDARA INSTRUMENT, STEAM DAN LISTRIK

1. Pend Pendah ahul ulua uan n

Dalam industri proses keberadaan unit penunjang (Utilitas) menjadi sangat penting. Khusus untuk melayani berbagai kebutuhan proses antara lain udara instrument, steam dan listrik. Udara instrument digunakan untuk menggerakkan berbagai instrument di pabrik.

2. Udara Pabrik Pabrik dan dan Udara Instru Instrument ment

Udara pabrik adalah udara bertekanan yang digunakan untuk berbagai keperluan di pabrik. Udara instrument adalah udara bertekanan yang telah dikeringkan atau dihilangkan kandungan airnya. Sebagai aplikasi pemakaian udara pabrik di PT Pupuk Sriwidjaja yang digunakan sebagai udara purging, mesin pengantongan pupuk ( bagging ), ), udara pembersih urea, dan pengadukan. Sumber udara pabrik secara normal adalah kompresor udara pabrik ammoni ammoniaa dan sebagai sebagai cadang cadangan an adalah adalah kompre kompresor sor udara udara standby standby.. Tekana Tekanan n udara udara pabrik pabrik adalah 5 kg/cm2 pada temperatur ambient. Udara instrument digunakan untuk menggerakkan peralatan instrumentasi (pneumatic) seperti valve dan transmitter. Sumber utama instrument adalah compresor compresor amonia amonia dan compresor udara stanby. stanby. Tekanan Tekanan udara instrument instrument adalah kg/cm2 dengan temperatur ambient dan dew point -40°C. point -40°C.

3. Siste Sistem m Udara Udara Tekan Tekan

Udara Pabrik dan Udara Instrument

|2

Kompresor merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengatur besar kecilnya tekanan yang dihasilkan. Plant industri menggunakan udara tekan untuk seluruh operasi produksinya, yang dihasilkan oleh unit udara tekan yang berkisar dari 5 horsepower (hp) sampai lebih dari 50.000 hp. Departemen energi Amerika Serikat (2003) melaporkan bahwa 70 sampai 90 persen udara tekan hilang dalam bentuk panas yang tidak dapat digunakan, gesekan, salah penggunaan dan kebisingan. Sehingga kompresor dan sistem udara tekan menjadi area penting untuk meningkatkan efisiensi energi pada plant industri. Merupakan catatan yang berharga bahwa biaya untuk menjalankan sistem udara tekan jauh lebih tinggi dari pada harga kompresor itu sendiri. Penghematan energi dari perbaikan sistem dapat berkisar antara 20 sampai 50 persen atau lebih dari pemakaian listrik, menghasilkan ribuan bahkan ratusan ribu dólar. Sistem udara tekan yang dikelola dengan benar dapat menghemat energi, mengurangi perawatan, menurunkan waktu penghentian operasi, meningkatkan produksi dan meningkatkan kualitas.


|3

Sistem udara tekan terdiri dari bagian pemasokan, yang terdiri dari kompresor dan perlakuan udara, dan bagian permintaan, yang terdiri dari sistem distribusi & penyimpanan dan peralatan pemakaian akhir. Bagian pemasokan yang dikelola dengan benar akan menghasilkan udara bersih, kering, stabil yang dikirimkan pada tekanan yang dibutuhkan dengan biaya yang efektif. Bagian permintaan yang dikelola dengan benar akan meminimalkan udara terbuang dan penggunaan udara tekan untuk penerapan yang tepat. Perbaikan dan pencapaian puncak kinerja sistem udara tekan memerlukan bagian sistem pemasokan dan permintaan dan interaksi diantara keduanya.

3.1. Komponen Utama Sistem Udara Tekan

Sistem udara tekan terdiri dari komponen utama berikut : Penyaring udara masuk, pendingin antar tahap, after-coolers, pengering udara, traps pengeluaran kadar air, penerima, jaringan pemipaan, penyaring, pengatur dan pelumasan.

•

Filter Udara Masuk : Mencegah debu masuk kompresor. Debu menyebabkan

lengketnya katup/kran, merusak silinder dan pemakaian berlebihan.


|4

•

Pendingin Antar Tahap: penurunan suhu udara sebelum masuk ke tahap

berikutnyauntuk mengurangi kerja kompresi dan meningkatkan efisiensi. Biasanya digunakan pendingin air. •

After-Coolers: Tujuannya adalah membuang kadar air dalam udara dengan penurunan

suhu dalam penukar panas berpendingin air. •

Pengering Udara: Sisa-sisa kadar air setelah after-coolers dihilangkan dengan

menggunakan pengering udara, karena udara tekan untuk keperluan instrumen dan peralatan pneumatic harus bebas dari kadar air. Kadar air dihilangkan dengan menggunakan adsorben seperti gel silika/karbon aktif atau pengering refrigeran atau panas dari pengering kompresor itu sendiri. •

Traps Pengeluaran Kadar Air: Trap pengeluaran kadar air digunakan untuk

membuang kadar air dalam udara tekan. Trap tersebut menyerupai steam trap. Berbagai jenis trap yang digunakan adalah kran pengeluaran manual, klep pengeluaran otomatis atau yang berdasarkan waktu, dll. •

Penerima: Penerima udara disediakan sebagai penyimpan dan penghalus denyut

keluaran udara mengurangi variasi tekanan dari Komputer.

4. Kompresor

Kompresor adalah alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida mampu mampat, yaitu gas atau udara. tujuan meningkatkan tekanan dapat untuk mengalirkan atau kebutuhan proses dalam suatu system proses yang lebih besar (dapat system fisika maupun kimia contohnya pada pabrik-pabrik kimia untuk kebutuhan reaksi). Secara umum kompresor dibagi menjadi dua jenis yaitu dinamik dan perpindahan positif.

4.1. Prinsip Kerja Kompresor

Mesin kompresor udara memiliki prinsip kerja yang sudah terorganisir dengan baik. Prinsip kerja kompresor merupakan satu kesatuan yang saling mendukung, sehingga kompresor dapat bekerja dengan maksimal. Prinsip kerja dari sebuah kompresor biasanya terbagi menjadi empat prinsip utama, yaitu:


|5

Staging

Selama proses kerja kompresor, suhu dari mesin kompresor menjadi tinggi dan meningkat sesuai dengan tekanan yang terdapat dalam kompresor tersebut. Sistim ini lebih dikenal dengan nama polytopic compression. Jumlah tekanan yang terdapat pada kompresor juga meningkat seiring dengan peningkatan dari suhu kompresor itu sendiri. Kompresor mempunyai kemampuan untuk menurunkan suhu tekanan udara dan meningkatkan efisiensi tekanan udara. Tekanan udara yang dihasilkan oleh kompresor mampu mengendalikan suhu dari kompresor untuk melanjutkan proses berikutnya.

Intercooling

Pengendali panas, atau yang lebih dikenal dengan intercooler merupakan salah satu langkah penting dalam proses kompresi udara. Intercooler mempunyai fungsi untuk mendinginkan tekanan udara yang terdapat dalam tabung kompresor, sehingga mampu digunakan untuk keperluan lainya. Suhu yang dimiliki oleh tekanan udara dalam kompresor ini biasanya lebih tinggi jika dibandingkan dengan suhu ruangan, dengan perbedaan suhu berkisar antara 10°Fahrenheit (sekitar -12°Celcius) sampai dengan 15°Fahrenheit (sekitar -9°Celcius).

Compressor Displacement and Volumetric Efficiency

Secara teori, kapasitas kompresor adalah sama dengan jumlah tekanan udara yang dapat ditampung oleh tabung penyimpanan kompresor. Kapasitas sesungguhnya dari kompresor dapat mengalami penurunan kapasitas. Penurunan ini dapat diakibatkan oleh penurunan tekanan pada intake, pemanasan dini pada udara yang masuk ke kompresor, kebocoran, dan ekspansi volume udara. Sedangkan yang dimaksud dengan volumetric efficiency adalah rasio antara kapasitas kompresor dengan compressor displacement.

Specific Energy Consumption

Yang dimaksud dengan specific energy consumption pada kompresor adalah tenaga yang digunakan oleh kompresor untuk melakukan kompresi udara dalam setiap unit kapasitas kompresor. Biasanya specific energy consumption pada kompresor ini dilambangkan dengan satuan bhp/100 cfm.

4.2. Bagian Utama Kompresor dan Fungsinya


|6

Kompresor terdiri dari beberapa bagian yang fungsinya satu dengan yang lain saling berhubungan, diantaranya adalah : A. Bagian Statis

1. Casing Casing merupakan bagian paling luar kompresor yang berfungsi : -

Sebagai pelindung terhadap pengaruh mekanik dari luar.

-

Sebagai pelindung dan penumpu/pendukung dari bagian-bagian yang bergerak.

-

Sebagai tempat kedudukan nozel suction dan discharge serta bagian diam lainnya.

Berikut contoh gambar dari tipe radial split barrel dengan bentuk selongsong dan ditutup bagian depan-belakang (rear-front cover).

2. Inlet

Wall

Inlet wall adalah diafram (dinding penyekat) yang dipasang pada sisi suction sebagai inlet channel dan berhubungan dengan inlet nozle. Karena berfungsi sebagai saluran gas masuk pada stage pertama, maka meterialnya harus tahan terhadap abrasive dan erosi.

3. Guide Vane


|7

Guide vane di tempatkan pada bagian depan eye impeller pertama pada bagian suction (inlet channel). Fungsi utama guide vane adalah mengarahkan aliran agar gas dapat masuk impeller dengan distribusi yang merata. Konstruksi vane ada yang fixed dan ada yang dapat di atur (movable) posisi sudutnya dengan tujuan agar operasi kompresor dapat bervariasi dan dicapai effisiensi dan stabilitas yang tinggi.

4. Eye Seal Eye seal ditempatkan di sekeliling bagian luar eye impeller dan di tumpu oleh inlet wall. Eye seal selalu berbentuk satu set ring logam yang mengelilingi wearing ring impeller (lihat gambar 4). Berfungsi untuk mencegah aliran balik dari gas yang keluar dari discharge impeller (tekanan tinggi) kembali masuk ke sisi suction (tekanan rendah).

5. Diffuser

Diffuser berfungsi untuk merubah energi kecepatan yang keluar dari discharge impeller menjadi energi potensial (dinamis). Untuk multi stage dipasang diantara inter stage impeller. Udara Pabrik dan Udara Instrument

|8

6. Labirinth

Seal

Labirinth seal digunakan untuk menyekat pada daerah : - Shaft dan diafragma sebagai shaft seal. - Casing dan shaft sebagai casing seal.

7. Return

Bend

Return bend sering juga disebut crossover yang berfungsi membelokan arah aliran gas dari diffuser ke return channel untuk masuk pada stage/impeller berikutnya. Return bend di bentuk oleh susunan diafragma yang dipasang dalam casing. Bentuk dan posisi dari return bend ditunjukan pada gambar 7.


|9

8. Return Channel Return channel adalah saluran yang berfungsi memberi arah aliran gas dari return bend masuk ke dalam impeller berikutnya. Return channel ada yang dilengkapi dengan fixed vane dengan tujuan memperkecil swirl (olakan aliran gas) pada saat masuk stage berikutnya sehingga dapat memperkecil vibrasi, lihat gambar 8.

9. Diafragma

Diafragma adalah komponen bagian dalam kompresor yang berfungsi sebagai penyekat antar stage dan tempat kedudukan eye seal maupun inter stage seal. Dengan pemasangan diafragma secara seri, akan terbentuk tiga bagian penting, yaitu diffuser, return bend, dan return channel. Diafragma ditempatkan didalam casing dengan hubungan tongue-groove sehingga mudah dibongkar pasang.


| 10

B. Bagian Dinamis

1. Shaft and Shaft Sleeve Shaft atau poros transmisi digunakan untuk mendukung impeller dan meneruskan daya dari pengerak ke impeller. Untuk penempatan impeller pada shaft di gunakan pasak (key) dan pada multi stage, posisi pasak di buat selang-seling agar seimbang. Sedangkan jarak antar stage dari impeller di gunakan shaft sleeve, yang berfungsi sebagai pelindung shaft terhadap pengaruh korosi, erosi dan abrasi dari aliran dan sifat gas dan untuk penempatan shaft seal diantara stage impeller.

2. Impeller Impeller berfungsi untuk menaikan kecepatan gas dengan cara berputar, sehingga menimbulkan gaya. Hal ini menyebabkan gas masuk/mengalir dari inlet tip (eye impeller) ke discharge tip. Karena adanya perubahan jari-jari dari sumbu putar antara tip sudu masuk dengan tip sudu keluar maka terjadi kenaikan energi kecepatan.


| 11

3. Bantalan (Bearing) Bearing adalah bagian internal kompresor yang berfungsi untuk mendukung beban radial dan aksial yang berputar dengan tujuan memperkecil gesekan dan mencegah kerusakan pada komponen lainnya. Pada kompresor sentrifugal terdapat dua jenis bearing, yaitu : 1. Journal

bearing

Digunakan untuk mendukung beban dengan arah radial (tegak lurus poros). 2. Thrust bearing Digunakan untuk mendukung beban kearah aksial (sejajar poros). 4. Oil Film Seal Oil film seal merupakan salah satu jenis seal yang digunakan dalam kompresor. Oil film seal terdiri dari satu atau dua seal ring. Pada seal jenis ini diinjeksikan minyak (oil) sebagai penyekat/perapat (seal oil) antara kedua seal ring yang memiliki clearence sangat kecil terhadap shaft. Tekanan masuk seal oil dikontrol secara proporsional berdasarkan perbedaan tekanan sekitar 5 psi diatas tekanan internal gas dan perbedaan tekanan oil-gas selalu dipertahankan. Sehubungan

dengan kondisi

operasi

tidak

selalu konstan, maka

untuk

mempertahankan perbedaan tekanan antar seal oil dan gas dapat sesuai dengan kondisi operasi, digunakan overhead tank. Sistim overhead tank adalah memasang tanki penampung seal oil dengan ketinggian tertentu diatas kompresor dan level seal oil dalam tanki dikontrol melalui level control operated valve, kemudian tekanan gas stream dimasukan kedalam tanki melalui bagian atas (top) sehingga memberikan tekanan pada permukaan seal oil. Dengan sistem overhead tank, maka head static seal oil secara otomatis dapat menyesuaikan dengan kondisi operasi kompresor, sehingga perbedaan tekanan oil-gas proses dapat dipertahankan konstan. Udara Pabrik dan Udara Instrument

| 12

Gambar berikut menunjukan sistim overhead tank untuk seal oil pada oil film shaft seal with cylindrical bushing.

4.3. Jenis Kompresor

Kompresor terdapat dua jenis dasar yaitu positive-displacement dan dinamik. Pada jenis positive-displacement , sejumlah udara atau gas di-trap dalam ruang kompresi dan volumenya secara mekanik menurun, menyebabkan peningkatan tekanan tertentu kemudian dialirkan keluar. Pada kecepatan konstan, aliran udara tetap konstan dengan variasi pada tekanan pengeluaran. Kompresor dinamik memberikan energi kecepatan untuk aliran udara atau gas yang kontinyu menggunakan impeller yang berputar pada kecepatan yang sangat tinggi. Energy kecepatan berubah menjadi energy tekanan karena pengaruh impeller dan volute pengeluaran atau diffuser. Pada kompresor jenis dinamik sentrifugal, bentuk dari sudusudu impeller menentukan hubungan antara aliran udara dan tekanan (atau head ) yang dibangkitkan.


| 13

1. Kompresor Positive Displacement

Kompresor ini tersedia dalam dua jenis : reciprocating dan rotary putar a.

Kompresor Reciprocating

Di dalam industri, kompresor reciprocating paling banyak digunakan untuk mengkompresi baik udara maupun refrigerant. Prinsip kerjanya seperti pompa sepeda dengan karakteristik dimana aliran keluar tetap hampir konstan pada kisaran tekanan pengeluaran tertentu. Juga kapasitas kompresor proporsional langsung terhadap kecepatan. Keluarannya seperti denyutan. Kompresor reciprocating tersedia dalam berbagai konfigurasi; terdapat empat jenis yang paling banyak digunakan yaitu horizontal, vertikal, horizontal balanceopposed dan tandem. Jenis kompresor reciprocating vertikal digunakan pada kapasitas antara 50-150 cfm. Kompresor horizontal balance opposed digunakan pada kapasitas antara 2005000 cfm untuk desain multi tahap dan sampai 10000 cfm untuk desain sayu tahap. Udara Pabrik dan Udara Instrument

| 14

Kompresor udara reciprocating biasanya merupakan aksi tunggal dimana penekanan dilakukan hanya menggunakan satu sisi piston. Kompresor yang bekerja menggunakan dua sisi piston disebut sebagai aksi ganda.

Sebuah kompresor dianggap sebagai kompresor satu tahap jika keseluruhan penekanan dilakukan menggunakan satu silinder atau beberapa silinder yang paralel. Beberapa penerapan dilakukan pada kondisi kompresi satu tahap. Rasio kompresi yang terlalu besar (tekanan keluar absolut/tekanan masuk absolut) dapat menyebabkan suhu pengeluaran yang berlebihan atau masalah desain lainnya. Mesin dua tahap yang digunakan untuk tekanan tinggi biasanya mempunyai suhu pengeluaran yang lebih rendah (140°C to 160°C), sedangkan pada mesin sayu tahap suhu lebih tinggi (205°C to 240°C). Untuk keperluan praktis sebagian besar plant kompresor udara reciprocating diatas 100 horsepower/ Hp merupakan unit multi tahap dimana dua atau lebih tahap kompresor dikelompokkan secara seri udara biasanya didinginkan diantara masing-masing tahap untuk menurunkan suhu dan volum sebelum memasuki tahap berikutnya (Dewan Produktivitas Nasional, 1993). Kompresor udara reciprocating tersedia untuk jenis pendingin udara maupun pendingin air menggunakan pelumasan maupun tanpa pelumasan, mungkin dalam bentuk paket, dengan berbagai pilihan kisaran tekanan dan kapasitas.

b.

Kompresor Putar / rotary

kompresor rotary mempunyai rotor dalam suatu tempat dengan piston dan memberikan pengeluaran kontinyu bebas denyutan. Kompresor beroperasi pada kecepatan tinggi dan umumnya menghasilkan hasil keluaran yang lebih tinggi dibandingkan kompresor reciprocating. Biaya

investasinya

rendah,

bentuknya

kompak, ringan dan

mudah

perawatannya, sehingga kompresor ini sangat popular di industri. Biasanya digunakan ukuran 30-200 hp atau 22-150 kw.


| 15

Jenis dari kompresor putar adalah: •

Kompresor lobe (root blower)

•

Kompresor ulir (ulir putar helical lobe, dimana rotor putar jantan dan betina bergerak berlawanan arah dan menangkap udara sambil mengkompresi dan bergerak ke depan.

•

Jenis baling-baling putar / baling-baling luncur, ring cairan dan jenis gulungan. Kompesor ulir putar menggunakan pendingin air. Jika pendinginan sudah dilakukan

pada bagian dalam kompresor, tidak akan terjadi suhu operasi yang ekstrim pada bagian bagian yang bekerja. Kompresor putar merupakan kompresor kontinyu, dengan paket yang sudah termasuk pendingin udara atau pendingin air. Karena desainnya yang sederhana dan hanya sedikit bagian-bagian yang bekerja, kompresor udara nuklir putar mudah perawatannya, mudah operasinya dan fleksibel dalam pemasangannya. Kompresor udara putar dapat dipasang pada permukaan apapun yang dapat menyangga berat statiknya.

2. Kompresor Dinamis

Kompresor udara sentrifugal merupakan kompresor dinamis yang tergantung pada transfer energi dari impeller berputar ke udara. Rotor melakukan pekerjaan ini dengan mengubah momen dan tekanan udara. Momen ini dirubah menjadi tekanan tertentu dengan penurunan udara secara perlahan dalam difusr statis. Kompresor udara sentrifugal adalah Udara Pabrik dan Udara Instrument

| 16

kompresor yang dirancang bebas minyak pelumas. Gir yang diminyaki minyak pelumas terletak terpisah dari udara dengan pemisah yang menggunakan sil pada poros dan ventilasi atmosfir. Sentrifugal merupakan kompresor yang bekerja kontinyu, dengan sedikit bagian yang bergerak, lebih sesuai digunakan pada volum yang besar dimana dibutuhkan bebas minyak pada udaranya. Kompresor udara sentrifugal menggunakan pendingin air dan dapat berbentuk paket, khususnya paket yang termasuk after-cooler dan semua control. Kompresor ini dikenal berbeda karakteristiknya jika dibandingkan dengan mesin reciprocating. Perubahan kecil pada rasio kompresi menghasilkan perubahan besar pada hasil kompresi dan efisiensinya. Mesin sentrifugal lebih sesuai diterapkan untuk kapasitas besar diatas 12.000 cfm.

Beberapa kriteria seleksi untuk berbagai jenis kompresor terlihat pada tabel dibawah ini.


| 17


| 18

5. Pengkajian Kompresor Dan Sistim Udara Tekan Kapasitas Kompresor

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 atau 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.

Pengkajian Kapasitas Kompresor

Kompresor yang sudah tua, walaupun perawatannya baik komponen bagian dalamnya sudah tidak efisien dan FAD nya kemungkinan lebih kecil dari nilai rancangan. Kadangkala, faktor lain seperti perawatan yang buruk, alat penukar panas yang kotor dan pengaruh ketinggian juga cenderung mengurangi FAD nya. Untuk memenuhi kebutuhan udara, kompresor yang tidak efisien mungkin harus bekerja untuk waktu yang lebih lama, dengan begitu memadai daya yang lebihdari yang sebenarnya dibutuhkan. Pemborosan daya tergantung pada persentase penyimpangan kapasitas FAD. Sebagai contoh, kran kompresor yang sudah rusak dapat menurunkan kapasitas kompresor sbanyak 20%. Pengkajian berkala terhadap kapasitas FAD untuk setiap kompresor harus dilakukan untuk memeriksa kapasitas yang sebenarnya. Jika penyimpangan lebih dari 10%, harus dilakukan perbaikan. Metode ideal pengkajian kapasitas kompresor adalah melalui uji nosel dimana nosel yang sudah dikalibrasi digunakan sebagai beban. Untuk membuang udara tekan yang dihasilkan, alirannya dikaji berdasrkan suhu udara, tekanan stabilisasi, konstanta orifice, dll. Metode sederhana pengkajian kapasitas pada ruang kerja •

Tutup semua aliran keluar kompresor yang menuju ke sistim pengguna dengan menutup rapat kran pemisah untuk pengujian dari sistim udara t ekan utama.

•

Buka kran penguras air dan kuras habis airnya dan kosongkan receiver dan pipa saluran. Pastikan bahwa jalur water trap ditutup rapat sekali lagi untuk memulai pengujian.

•

Mulai nyalakan kompresor dan aktifkan stopwatch.

•

Catat waktu yang digunakan untuk mencapai tekanan operasi normal P 2 (dalam receiver ) dari tekanan awalnya P1. •

Hitung kapasitas dengan formula dibawah ini (Konfederasi Industri India): Udara Pabrik dan Udara Instrument

| 19

Actual Free Air Discharge

Dimana,

P2 = Tekanan akhir ( kg/cm2a) setelah filling P1 = Tekanan awal ( kg/cm2a) sebelum bleeding P0 = Tekanan atm V = Volume penyimpanan (m3) T = Waktu untuk mencapai P2 (menit)

Persamaan diatas relevan untuk suhu udara tekan sama dengan suhu udara ambien, yaitu kompresi isothermal sempurna. Jika suhu udara tekan actual pada pengeluaran t 2 (°C) lebih tinggi dari suhu ambient t 1 (C), FAD dikoreksi oleh factor

Efisiensi Kompresor

Beberapa pengukuran kompresor yang biasa digunakan adalah : •

Efisiensi volumetric

•

Efisiensi adiabatic

•

Efisiensi termal, dan

•

Efisiensi mekanik Efisiensi adiabatic dan efisiensi isothermal dihitung sebagai daya isothermal atau

adiabatic dibagi oleh konsumsi daya actual. Gambar yang diperoleh menunjukan efisiensi keseluruhan kompresor dan motor penggerak. Efisiensi isothermal

Efisiensi Isotermal = Daya masuk actual / Daya Isotermal Daya Isotermal = P1 x Q1 x log ( r/36,7) Dimana,

P1 = Tekanan mutlak masuk ( kg/cm2) Q1 = Udara bebas terkirim / FAD (m 3/jam) r = Perbandingan tekanan (P 2/P1)


| 20

Perhitungan daya isothermal tidak menyertakan daya diperlukan untuk mengatasi gesekan dan biasanya memberikan efisiensi yang dilaporkan yang lebih rendah dari efisiensi adiabatic. Nilai efisiensi yang dilaporkan biasanya efisiensi isothermal. Hal ini merupakan bahan pertimbangan dalam memilih kompresor berdasarkan nilai efisiensi yang dilaporkan. Efisiensi Volumetrik

Kompresor Displacement = a x D2/4 x L x S x a x n

Dimana : D = Diameter silinder, meter L = jumlah langkah silinder, meter S = Kecepatan kompresor rpm a = 1 untuk silinder dengan aksi tunggal dan 2 untuk silinder dengan aksi ganda n = Jumlah silinder Dalam prakteknya, panduan yang paling efektif dalam membandingkan efisiensi kompresor adalah konsumsi daya spesifik, yaitu kW/volume debit aliran, yang dapat digunakan untuk berbagai kompresor.

6. SISTEM STEAM

Steam (uap bertekanan) dipabrik umumnya digunakan sebagai penggerak turbinturbin yang akan menggerakkan pompa atau kompresor, pemansa di heater atau reboiler, media streping. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui system pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan krandan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatanyang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan.Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yangdigunakan pada sistem.Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan. Duasumber air umpan adalah: ( 1) Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dariproses dan (2) Air make up (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan economizer untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada


| 21

gas buang.Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan, temperatur,dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan. Berdasarkan ketigahal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanan-temperatur rendah (low pressure/LP) da ntekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP), dengan perbedaan itu pemanfaatan steam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam suatu proses untuk memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin (commercial and industrial boilers), atau membangkitkan energilistrik dengan merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boilers). Namun, ada juga yang menggabungkankedua sistem boiler tersebut, yang memanfaatkan tekanan-temperatur tinggi untuk membangkitkan energi listrik, kemudian sisa steam dari turbin dengan keadaan tekanan-temperatur rendah dapat dimanfaatkan ke dalam proses industri dengan bantuan heat recoveryboiler. Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, system steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan dari sistem air umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan untuk mencegahterjadi kerusakan dari sistem steam. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Padakeseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau

tekanan.

Sistem

bahan

bakar

adalah

semua

perlatan

yang

digunakan

untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yangdiperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada Dengan meningkatnya suhu dan air mendekati kondisi didihnya, beberapa molekul mendapatkan

energi

kinetik

yang

cukup

untuk

mencapai

kecepatan

yang

membuatnyasewaktu-waktu lepas dari cairan ke ruang diatas permukaan, sebelum jatuh kembali ke cairan.Pemanasan lebih lanjut menyebabkan eksitasi lebih besar dan sejumlah molekul dengan energicukup untuk meninggalkan cairan jadi meningkat. Dengan mempertimbangkan struktur molekul cairan dan uap, masuk akal bahwa densitas steam lebih kecil dari air, sebab molekul steam terpisah jauh satu dengan yang lainnya. Ruang yang secara tiba-tiba terjadi diataspermukaan air menjadi terisi dengan molekul steam yang kurang padat.Jika jumlah molekul yang meninggalkan permukaan cairan lebih besar dari yang masuk kembali, maka air menguap dengan bebasnya. Pada titik ini air telah mencapai titik didihnya atau suhu jenuhnya, yang dijenuhkan oleh energi panas. Jika tekananya tetap, penambahan lebih banyak panas tidak mengakibatkan kenaikan suhu lebih lanjut namun Udara Pabrik dan Udara Instrument

| 22

menyebabkan air membentuk steam jenuh. Suhu air mendidih dengan steam jenuh dalam sistim yang sama adalah sama, akan tetapi energi panas per satuan massa nya lebih besar pada steam.Pada tekanan atmosfir suhu jenuhnya adalah 100°C. Tetapi, jika tekanannya bertambah,maka akan ada penambahan lebih banyak panas yang peningkatan suhu tanpa perubahan fase.Oleh karena itu, kenaikan tekanan secara efektif akan meningkatkan entalpi air dan suhu jenuh.Hubungan antara suhu jenuh dan tekanan dikenal sebagai kurva steam jenuhAir dan steamdapat berada secara bersamaan pada berbagai tekanan pada kurva ini, keduanya akan berada pada suhu jenuh. Steam pada kondisi diatas kurva jenuh dikenal dengan superheated steam/ steam lewat jenuh: •

Suhu diatas suhu jenuh disebut derajat steam lewat jenuh

•

Air pada kondisi dibawah kurva disebut air sub- jenuh.

Jika

steam

dapat

mengalir

dari

boiler

pada

kecepatan

yang

sama

dengan

yangdihasilkannya, penambahan panas lebih lanjut akan meningkatkan laju produksinya. Jika steamyang sama tertahan tidak meninggalkan boiler, dan jumlah panas yang masuk dijaga tetap,energi yang mengalir ke boiler akan lebih besar dari pada energi yang mengalir keluar. Energiberlebih ini akan menaikan tekanan, yang pada gilirannya akan menyebabkan suhu jenuhmeningkat, karena suhu steam jenuh berhubungan dengan tekanannya. Kualitas Steam yang dihasilkan harus: •

Dalam jumlah yang benar untuk menjamin bahwa aliran panas yang memadai tersedia untuk perpindahan panas

•

Pada suhu dan tekanan yang benar, atau akan mempengaruhi kinerja

•

Bebas dari udara dan gas yang dapat mengembun yang dapat menghambat perpindahanpanas

•

Bersih, karena kerak (misal karat atau endapan karbonat) atau kotoran dapat meningkatkanlaju erosi pada lengkungan pipa dan orifice kecil daristeam traps kran

•

Kering, dengan adanya tetesan air dalam steam akan menurunkan entalpi penguapan aktual,dan juga akan mengakibatkan pembentukan kerak pada dinding pipa dan permukaan perpindahan panas sistem

7. TENAGA LISTRIK


| 23

Untuk menunjang operational pabrik yang beroperasi 24 jam secara terus menerus diperlukan suplay listrik yang handal, stabil dan kontinyu. Sumber listrik biasanya disediakan PLN dan sebagai cadangan digunakan generator

DAFTAR PUSTAKA

Zulkarnain, dkk. 2010. Modul Utilitas. Politeknik Negeri Sriwijaya. Palembang. http://www.agussuwasono.com/artikel/mechanical/182-teori-dasar-kompresorsentrifugal.html http://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-%20Compressors %20and%20Compressed%20Air%20Systems%20(Bahasa%20Ind.pdf http://id.wikipedia.org/wiki/Kompresor http://main-tenan.blogspot.com/2008/12/prinsip-kerja-kompresor.html


| 24

Udara Pabrik Dan Udara Instrument

Recommend Documents