UTILITAS UDARA TEKAN TEKAN DAN GAS INERT
Disusun Oleh :
Hanan Rizky Naufal
121130170
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA 2!" UDARA TEKAN
I#
De$inisi U%&'& Te(&n
Compressed air, dalam bahasa Indonesia yang menggunakan erminologi! "udara ekan# aau bisa $uga "udara berekanan# dibandingkan isilah "angin#, adalah salah sau %ara unuk mengkon&ersi energi dengan %ara memampakan udara sekiar unuk berbagai keperluan manusia'Chem(is(ry, 2011)* +aling sederhana dan mudah diemui sehari(hari adalah digunakan unuk mengisi ban kendaraan*elain iu, masih banyak aplikasi lainnya yang menggunakan udara ekan*-asih inga aplikasi spray./aiu udara ekan digunakan unuk menyemprokan ani serangga pun $uga unuk penge%aanairbrush* Conoh dalam kehidupan sehari(hari dapa diliha dari gambar beriku, balon akan mengembang karena berisi udara ekan* +ada saa u$ung balon dibuka, maka balon akan bergerak melaan arah keluarnya udara ekan ke udara bebas* onsep dasar udara ekan di$elaskan dalam gambar beriku !
'sumber ! *%hemisry*org) ebagai salah sau %ara mengkon&ersi energi, aplikasi udara ekan ini banyak digunakan di indusri* 04 indusri menggunakan udara ekan unuk berbagai keperluan* -ulai dari udara proses, misalkan pada indusri pemisahan gas 'separaion gases) sera indusri fermenasi sebagaimana pada indusri -5* 6dara ekan sebagian besar $uga digunakan unuk udara insrumenasi yaiu pada indusri yang sudah menerapkan oomaisasi dengan menggunakan peralaan pneumaik* +ada indusri rokok misalnya, saa sebuah pabrik memuuskan berpindah dari indusri sigare kreek angan ') men$adi indusri sigare kreek mesin '-), maka kehadiran buruh(buruh rampil penggulung rokok diganikan dengan kehadiran mesin penggulung rokok yang
menggunakan kompresor* 8emikian halnya di indusri pa%king, pengisian bool, per%eakan, eksil, pulp 9 paper, dan lain sebagainya* 6dara ekan digunakan seiring erpinggirkannya ker$a manual beraasnamakan produki&ias dan efisiensi* ebagai udara insrumenasi, udara ekan $uga digunakan unuk membuka kaup pada daerah yang berbahaya $ika dioperasikan langsung oleh manusia, misalkan karena berdekaan dengan panas, berkaian dengan bahan kimia berbahaya dan egangan lisrik inggi* 6dara ekan $uga digunakan unuk memindahkan parikel pada dari sau empa ke empa yang lain* -isalkan unuk memindahkan semen, epung, baubara aaupun pasir* 8engan pemindahan %ara ini, parikel yang dipindahkan bisa dalam $umlah besar dan aku singka, eapi memerlukan saluran ersendiri agar parikel pada ersebu idak kemana(mana* +ada penggunaan ools, misalnya impa%, hammer, ra%he, in%h, ada yang menggunakan udara ekan unuk memudahkan ker$a manusia* +enggunaan udara ekan memungkinkan lebih ke%ilnya daya yang dikeluarkan manusia $uga mempersingka aku penger$aan* -isalkan sa$a pada balapan :ormula 1, saa menggani ban yang diperlukan se%epa(%epanya karena dihiung sebagai bagian balapan, ool yang digunakan bukan lagi manual, melainkan ool yang sudah digerakkan oleh lisrik bersumber dari baerai* umber penggerak ool ersebu selain lisrik dapa menggunakan udara ekan* 6mumnya, sumber penggerak udara ekan, yang disebu $uga dengan air ool, digunakan pada daerah operasi yang raan per%ikan api* ;lasan safey inilah yang menyebabkan air ool mempunyai nilai lebih dibandingkan dengan ele%ri%al ool* ;lasan kedua adalah masalah efisiensi* arena penggunaan air ool lebih murah dibandingkan lisrik yang erpakai unuk ele%ri%al ool* 8i Indonesia, penggunaan udara ekan sebagai air ool masih sebaas indusri( indusri erenu* edangkan di bengkel(bengkel, masih banyak yang menggunakan handool* ehadiran %ompressor di bengkel(bengkel ersebu baru sebaas unuk mengisi ban dan bersih(bersih 'general ser&i%es)* ;lasan safey dan ekonomis sebagaimana disampaikan di aas, $uga menyebabkan udara ekan $uga digunakan pada diaghpram pump dan air moor* edua peralaan ersebu sering digunakan pada area yang raan per%ikan api* 8i
dunia konsruksi ba$a, baik gedung(gedung, indusri manufakuring, sera galangan kapal, umumnya $uga menggunakan aplikasi udara ekan* ;da dua peker$aan uama yang menggunakan udara ekan! sandblasing dan penge%aan* -eski berbeda u$uan, udara ekan mempunyai fungsi yang hampir mirip* +ada sandblasing, udara ekan meniup buiran pasir unuk mengelupas pengoor dan kara pada permukaan ba$a* +roses ini dimaksudkan agar proses penge%aan berlangsung dengan baik* edangkan pada penge%aan, udara ekan digunakan unuk meniup %airan %a* 6dara ekan $uga digunakan unuk meniup plasik aaupun alumunium agar mengikui benuk %eakannya* -isalnya pada indusri bool plasik* +ada aplikasi ini, udara ekan yang digunakan berkaegori ekanan inggi* elain iu, udara ekan $uga dimanfaakan unuk saring engine*
5ambar1*8iagram shanky unuk udara ekan 'sumber ! *%hemisry*org) 6nuk
mendapakan udara yang
diinginkan pada
pabrik
maka
digunakanlah ala yaiu ompresor* ompresor merupakan suau ala yang digunakan
unuk
mengaur
besar
ke%ilnya
ekanan
yang
dihasilkan*
+lanindusri menggunakan udara ekan unuk seluruh operasi produksinya, yang dihasilkan oleh uni udara ekan yang berkisar dari = horsepoer 'hp) sampai lebih dari =0*000 hp* 8eparemen energi ;merika erika '2003) melaporkan baha 70 sampai 0 persen udara ekan hilang dalam benuk panas yang idak dapa digunakan, gesekan, salah penggunaan dan kebisingan* ehingga kompresor dan sisem udara ekan men$adi area pening unuk meningkakan efisiensi energi pada plan indusri* -erupakan %aaan yang berharga baha biaya unuk men$alankan sisem udara ekan $auh lebih inggi dari pada harga kompresor iu sendiri* +enghemaan energi dari perbaikan sisem dapa berkisar anara 20 sampai =0 persen aau lebih dari pemakaian lisrik, menghasilkan ribuan bahkan rausan ribu dolar* isem udara ekan yang dikelola dengan benar dapa menghema energi, mengurangi peraaan, menurunkan
aku
penghenian
operasi,
meningkakan
produksi
dan
meningkakan kualias*
5ambar 2* omponen biaya dalam sisem udara ekan 'sumber! *%hemisry*org) isem udara ekan erdiri dari bagian pemasokan, yang erdiri dari kompresor dan perlakuan udara, dan bagian perminaan, yang erdiri dari sisem disribusi 9 penyimpanan dan peralaan pemakaian akhir*
efekif*
dikelola
dengan benar akan
meminimalkan udara erbuang dan penggunaan udara ekan unuk penerapan yang epa* +erbaikan dan pen%apaian pun%ak kiner$a sisem udara ekan memerlukan bagian sisem pemasokan dan perminaan dan ineraksi dianara keduanya* III# K+*,+nen U)&*& Sis)e* U%&'& Te(&n
isem udara ekan erdiri dari komponen uama beriku ! +enyaring udara masuk, pendingin anar ahap, after-coolers, pengering udara, traps pengeluaran kadar air, penerima, $aringan pemipaan, penyaring, pengaur dan pelumasan*ompresor
reciprocating paling
banyak
digunakan
unuk
mengkompresi baik udara maupun refrigeran* +rinsip ker$anya seperi pompa sepeda dengan karakerisik dimana aliran keluar eap hampir konsan pada kisaran
ekanan
pengeluaran
erenu*
>uga
kapasias
kompresor
proporsionallangsung erhadap ke%epaan* eluarannya seperi denyuan* ompresor reciprocating ersedia dalam berbagai konfigurasi? erdapa empa $enis yang paling banyak digunakan yaiu horizonal, &erikal, horizonal balance-opposed dan andem* •
Fil)e' U%&'& M&su( !
-en%egah debu masuk kompresor* 8ebu
menyebabkan lengkenya kaupkran, merusak silinder dan pemakaian berlebihan* •
Pen%in-in An)&' T&h&,! penurunan suhu udara sebelum masuk ke ahap
berikunyaunuk mengurangi ker$a kompresi dan meningkakan efisiensi*
After-Coolers! u$uannya adalah membuang kadar air dalam udara dengan
penurunan suhu dalam penukar panas berpendingin air* •
Pen-e'in- U%&'&! isa(sisa kadar air seelah after-coolers dihilangkan
dengan menggunakan pengering udara, karena udara ekan unuk keperluan insrumen dan peralaan pneumai% harus bebas dari kadar air* adar air dihilangkan dengan menggunakan adsorben seperi gel silikakarbon akif aau pengering refrigeran aau panas dari pengering kompresor iu sendiri*
•
Traps Pen-elu&'&n K&%&' Ai'! Trap pengeluaran kadar air digunakan
unuk membuang kadar air dalam udara ekan* Trap ersebu menyerupai steam trap*
Pene'i*&! +enerima udara disediakan sebagai penyimpan dan penghalus
denyu keluaran udara mengurangi &ariasi ekanan dari ompuer
5ambar3*omponen kompresor 'sumber! *s%ribd*%om) IV# A,li(&si U%&'& Te(&n
6dara ekan mempunyai penggunaan yang luas sebagai sumber enaga*>adi dapa dipersamakan dengan enaga lisrik, enaga air, dan enaga hidrolik, yang banyak dipergunakan dalam indusry modern'kakap, 2011)*
Rem pada bis dan kerea api, sera pembukapenuup pinunya*
2
6dara ekan unuk penge%aan
3
+enggerak bor gigi pada peralaan doker gigi
@
+emberi udara pada akuarium
=
+ompa air panas pada sumber air panas
A
+emboolan minuman
6dara ekan dipakai hampir di semua indusri ermasuk indusri pembuaan, ambang, keramik, kimia, makanan, perikanan, peker$aan sipil dan pembangunan gedung* 6dara ekan yang dihasilkan dengan kompresor mempunyai kelebihan dibandingkan dengan lisrik dan enaga hidrolik dalam hal(hal beriku ini* 1
onsruksi dan operasi mesin sera fasiliasnya adalah sanga sederhana
2
+emeliharaan dan pemeriksaan mesin dan peralaan dapa dilakukan dengan mudah*
3
Bnergi dapa disimpan
@
er$a dapa dilakukan dengan %epa
=
Harga mesin dan peralaan relai&e murah
A
ebo%oran udara yang dapa er$adi idak membahayakan dan idak menimbulkan pen%emaran* +emakaian(pemakaian udara ekan menuru gaya dan akiba yang
diimbulkannya! 1
5aya In$eksi a
6nuk meniupkan, erbagi men$adi dua ! (
(
b
+enyempro za %air •
+enge%ean
•
+enyemproan bahan kimia dan disinfekan
•
+enyemproan minyak pelumas
•
+enyemproan %airan pembersih
+enyemproan bubuk dan buiran •
+enyemproan pasir 'sand blasing)
•
+enyemproan bubuk unuk per%eakan
•
+enyemproan aduk 'morar)
•
-enghias ka%a
6nuk menggerakan (
urbin udara
(
2
•
+enggerak bor gigi
•
+enggerak perkakas 'bor,gerinda)
•
+enggerak mesin(mesin berke%epaan sanga inggi
iupan •
+embersih debu dan aal
•
+eniup laal logam las
•
+eniup poongan hasil mesin pres
•
-embersihkan za %air dari permukaan
5aya ekspansi a* 6nuk memberi gaya dorong •
+enggerak perkakas numaik 'mesin bor, mesin keling)
•
+enggear '%eakan %or, beon)
•
-esin las iik
•
Rem udara ekan
•
+embuka pinu dan hopper
•
;la pengangka
•
-esin press
•
+embenukan ka%a dan resin sineik
b* 6nuk memberi ekanan •
+engisi ban, perahu kare, bola, pegas udara unuk kendaraan
•
if mobil unuk bengkel
•
-ember ekanan pada angki minyak
•
+engu$ian erhadap kebo%oran dan kekuaan erhadap ekanan
%* ransporasi dan mengaduk za %air •
+ompa lif udara
•
ransporasi za %air dengan ekanan, dan pen%smpursn za %air
•
-enghilangkan gas dari za %air
d* +emberian oksigen •
+emberian oksigen pada pembakar, kolam ikan, penyelam, dan peker$a di ruang ambang
e* +enerusan panas (
+emanasan •
( •
+enyambungan &inil dan nilon dengan udara panas
+endinginan +en%egahan pemanasan yang berlebihan pada logam dan mesin
f* +engubah aliran •
-ikromeer udara
•
+engendali oomaik
g* +enurunan kelembaban •
-enghilangkan kelembaban dengan kompresi
GAS INERT
I# De$inisi G&s Ine')
Iner merupakan isilah dalam bahasa Inggris yang berari dalam keadaan idak melakukan sesuau sama sekali aau melakukan sesuau yang sanga ke%il efeknya* Isilah iner dipakai dalam banyak hal, eruama kimia unuk menggambarkan baha suau senyaa aau za ahan erhadap reaksi kimia* Iner gas adalah suau gas aau %ampuran berma%am(ma%am gas yang dapa memperahankan kadar oksigen dalam prosenase rendah sehingga dapa men%egah er$adinya ledakan aau kebakaran* ondisi iner arinya suau kondisi dimana kadar oksigen pada angki diperahankan dalam keadaan D4 aau kurang dibandingkan dengan $umlah folume gas yang ada pada amosfer angki ersebu* 5as iner yang banyak digunakan dalam indusri anara lain! Nirogen, ;rgon dan arbon dioksida* ;dapun gas mulia yang bersifa iner adalah Helium, Neon, ripon dan Eenon* II#
Si$&).Si$&) G&s Ine')
5as iner merupakan gas yang idak reakif dan idak mudah erbakar* 5as iner bila digunakan unuk purging dapa berfungsi ganda yaiu berpengaruh erhadap suhu dan ekanan ala, abel 1* ifa(sifa beberapa gas iner
Nirogen 2D*01
;rgon 3*=
arbon dioksida @@*01
iik beku, oC Cp, m3kg, 101*3 k+a uhu kriis, oC ekanan kriis, k+a
(1=*D
(1D=*
(7D*=
0*D==
0*A0@
0*=@7
(1@A*= 3@00
(122*@ @DD0
31 73D2
abel 2* Ciri fisis dari gas mulia
Nomor atom
Heliu m 2
Neon
Argon
Kripton Xenon
Radon
10
18
32
54
86
Elektron valeni
2
8
8
8
8
8
!ari"#ari atom$%&
0'50
0'65
0'(5
1'10
1'30
1'45
)aa atom $gram*mol& )aa #eni $kg*m 3&
20'1+( + 0'(
3('34 8 1'+84
83'8
131'2(
222
3'+5
5'(
('+3
"245'8
"185'+
"153
"108
"62
"248'4
18('1
"15+
"112
"+1
ilangan okidai
4'002 6 0,1+8 5 " 268'8 " 2+2'2 0
0
0
02
0246
04
Keelekronegatian
"
"
"
3'1
2'4
2'1
Entalpi peleuran $k!*mol& Entalpi penguapan $k!*mol& Anita elektron $k!*mol& Energi ioniai $k!*mol&
0'332
1'1(
1'64
2'30
2'8(
0'084 5 21
1'+3
6'45
('03
12'64
16'4
2(
35
3(
41
41
2640
2080
1520
1350
11+0
1040
-itik didi. $0/& -itiklele. $0/&
III#
Ke-un&&n G&s Ine') %&l&* In%us)'i
a* 5as blankeing b* -eals indusries %* -anufa%uring and Consru%ion
d* Chemi%al, +harma%eui%als and +eroleum IV#
Me)+%e Pen-&*/il&n
a* +emisahan %ara eknologi riogenik +emisahan udara se%ara kriogenik menggunakan perbedaan iik didih anara nirogen, oksigen, dan argon unuk memisahkan dan memurnikan produk(produk ersebu* ahap perama adalah filering dan kompresi udara* ompresi umumnya dilakukan hingga ekanan 0 psig aau A bar* 6dara erkompresi kemudian didinginkan hingga mendekai emperaur ruangan menggunakan ala penukar kalor aau ala dengan sisem refrigerasi* ahap kedua adalah proses penyingkiran uap air dan karbon dioksida yang masih eringgal pada udara* eduanya harus dihilangkan karena pada emperaur yang sanga rendah dapa membeku dan erdeposi pada permukaan ala pemroses* Bfisiensi proses penyingkiran ini diambah dari proses pendinginan sebelumnya yang membua uap air mengembun saa udara dileakan pada kompresor dan erpisah dari udara iu sendiri* b* +emisahan %ara Pressure Swing Adsorption +ressure sing adsorpion '+;) merupakan salah sau eknologi yang digunakan unuk memisahkan beberapa $enis gas dari %ampuran gas sesuai dengan $enis karakerisik molekuler dan afinias dari bahan adsorben*
unuk membran polimerik nirogen* emenara iu la$u difusi berganung pada &olume molekul yang bebas dalam dinding membran nirogen* 5as dengan ukuran molekul yang ke%il dan menun$ukkan kelaruan yang inggi dalam membran nirogen akan menyerap lebih %epa dari pada molekul yang ebih besar dengan kelaruan yang ke%il* -embran ini erdiri dari abung bundel yang dibua dari polimer spesial yang erkonfigurasi dalam meode yang sama dengan abung hea eF%hanger*
