KOMPRESOR (REVISI) PDF

Preview

Summary

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 de...

Description

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 bag...