Makalah Kompresor Sentrifugal_Mekanika Fluida PDF

Preview

Summary

BAB IPENDAHULUAN Latar Belakang Perkembangan zaman yang diiringi dengan berkembangnya ilmu dan teknologi telah membuat berbagai perubahan pada kehidupan umat manusia, begitu pula dengan dunia transportasi yang telah menjadikan pesawat terbang sebagai pilihan utama alat transportasi udara. Hal ini ti...

Description

BAB I PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang

Perkembangan zaman yang diiringi dengan berkembangnya ilmu dan teknologi telah membuat berbagai perubahan pada kehidupan umat manusia, begitu pula dengan dunia transportasi yang telah menjadikan pesawat terbang sebagai pilihan utama alat transportasi udara. Hal ini tidak lain disebabkan karena pesawat terbang memiliki tingkat efektifitas dan efisiensi yang jauh lebih besar dibandingkan dengan alat tranportasi yang saat ini telah ada. Kompresor sangat banyak dibutuhkan dan digunakan pada industri-industri sebagai alat bantu yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida yang termampatkan seperti udara dan gas. Kompresor juga dapat menghasilkan suatu udara yang dialirkan ke bagian yang lain guna memperlancar jalannya suatu proses. Dalam kaitannya jenis kompressor yang digunakan haruslah sesuai dengan keperluan dan penempatannya dalam suatu proses. Salah satu yang digunakan dalam hal ini adalah kompresor sentrifugal. Dimana kompresor setrifugal termasuk jenis kompresor dinamik. 1.2.

Tujuan

1.2.1. Mahasiswa dapat mengetahui definisi dan klasifikasi dari kompresor 1.2.2. Mahasiswa dapat mengetahui aplikasi dan rasio kompresi dari kompresor sentrifugal 1.2.3. Mahasiswa dapat mengetahui fungsi dan komponen-komponen yang ada pada kompresor sentrifugal 1.2.4. Mahasiswa dapat mengetahui prinsip kerja dari kompresor sentrifugal 1.2.5. Mahasiswa dapat mengetahui tipe kompresor sentrifugal 1.2.6. Mahasiswa dapat mengetahui cara kerja dari kompresor sentrifugal 1.2.7. Mahasiswa dapat mengetahui mengenai perawatan dan perbaikan kompresor sentrifugal 1.2.8. Mahasiswa dapat mengetahui kelebihan dan kekurangan dari kompresor sentrifugal

1|P ag e

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.

Definisi dan Kelompok Kompresor adalah peralatan mekanik yang digunakan untuk memberikan energy

kepada fluida gas/udara, sehingga gas/udara dapat mengalir dari suatu tempat ke tempat lain secara kontinyu dengan tekanan yang ditingkatkan. Penambahan energi ini bisa terjadi karena adanya gerakan mekanik, dengan kata lain fungsi kompresor adalah mengubah energi mekanik (kerja) ke dalam energi tekanan (potensial) dan energi panas yang tidak berguna. Sedangkan kompresor sentrifugal sendiri termasuk dalam klasifikasi kompresor dinamik dimana jenis kompresor yang tergantung pada transfer energi dari impeller yang berputar ke udara. Rotor melakukan pekerjaan ini dengan mengubah momen dan tekanan udara. Momen ini diubah menjadi tekanan tertentu dengan penurunan udara secara perlahan dalam difuser statis. Sehingga Kompresor sentrifugal dapat didefinisikan sebagai kompresor dengan prinsip kerja mengkonversikan energi kecepatan gas/udara yang dibangkitkan oleh aksi/gerakan impeller(sudu-sudu rotor) yang berputar dari energi mekanik unit penggerak menjadi energi potensial(tekanan) didalam diffuser dengan aliran discharge/keluaran gas/udara secara radial. 2.2.

Aplikasi dan Rasio Kompresi

2.3.

Aplikasi

•

(Novianri, 2017)

Pada saluran pengangkutan gas-alam untuk memindahkan gas dari lokasi produksi

kepada

konsumen.

•

Pada penyulingan minyak, pabrik pemrosesan gas alam, pabrik kimia dan petrokimia

•

Pada pabrik separasi udara untuk membuat hasil gas akhir yang bersih.

•

Pada

•

Pada industri dan pabrikasi untuk menyediakan udara bertekanan untuk semua jenis

refrigerasi

dan

peralatan

bahan

pendingin

alat

beredar

peralatan

pendingin.

pneumatik.

•

Pada

turbin

gas

dan

unit

daya

bantu

•

Pada pesawat terbang bertekanan untuk menyediakan tekanan udara pada ketinggian

tertentu. •

Pada

mesin

otomotif

dan

mesin

diesel

turbochargers.

•

Pada re-injection ladang minyak dari gas-alam tekanan tinggi untuk meningkatkan

pengolahan minyak. 2|P ag e

2.3.1. Rasio Kompresi Kompresor sentrifugal yang hadir dewasa ini dideasin sedemikian rupa untuk memenuhi standar rasio tekanan dan losses yang kemungkinan akan terjadi berdasarkan permintaan pasar. Rasio tekanan akan naik seiring dengan kecepatan angular impeller, tetapi setiap kompresor memiliki batas kecepatan angular yang dipengaruhi oleh kekuatan materialnya. Untuk material light alloy, maka memiliki batas kecepatan 460 m/s yang memberi rasio tekanan maksimum 4:1. Sedangkan untuk material seperti titanium dimungkinkan untuk mencapai rasio tekanan 7:1. Bagian diffuser, tepatnya setelah outlet impeller, dibuat melingkar, jika dilihat dari tampak samping, untuk mengurangi losses yang akan timbul akibat gesekan yang terjadi antara udara dan dinding dalam casing. 2.4.

(Mursyid, 2012)

Bagian Utama dan Fungsi Kompresor Sentrifugal Kompresor sentrifugal terdiri dari beberapa bagian satu dengan yang lain saling berhubungan dan mendukung. Adapun bagian dan fungsi masing-masingnya adalah sebagai berikut :

1. Casing

berfungsi sebagai pelindung dan pendukung dari bagian – bagian yang

bergerak. 2. Inlet Wall

adalah dinding bagian sisi masuk, terbuat dari material khusus yang

tahan terhadap erosi. 3. Guide Vane

adalah sudu pengarah terletak pada sisi depan impeller (1st)

berfungsi untuk mengarahkan gas masuk tepat pada eye impeller. 4. Eye Seal

adalah penyekat bagian depan impeller (1st) yang berfungsi untuk

menahan kebocoran gas/aliran balik gas. 3|P ag e

5. Diffuser

berfungsi untuk merubah enersi kinetik gas menjadi enersi potensial

6. Return Bend

belokan yang berfungsi untuk membelokkan arah gas dari 1st ke

2nd dan stage berikutnya. 7. Return Channel 8. Diaphragma

saluran aliran balik gas masuk ke stage berikutnya. adalah rangkaian penyekat antara 1st dan 2nd dan berikutnya.

9. Seal dan sealing system

adalah bentuk-bentuk penyekat dan sistem penyekat

yang terdapat di kompresor yang berfungsi untuk menahan agar gas tidak bocor antar stage atau keluar ke atmosfer. 10. Shaft atau poros transmisi

berfungsi sebagai tempat kedudukan impeler dan

bearing serta meneruskan daya dari penggerak ke impeler. 11. Impeller

berfungsi untuk menaikan / menambah enersi kinetik gas.

12. Bearing

berfungsi untuk mendukung beban poros, impeler kearah radial

maupun aksial serta memperkecil gesekan. 2.5.

(Rachman, 2001)

Prinsip Kerja Sesuai dengan namanya, kompresor ini memanfaatkan gaya sentrifugal untuk menaikkan/mengkompresikan udara. Secara cepat rotor kompresor yang dirancang khusus dengan impeller blade menangkap udara atau steam pada sisi suction & kemudian melemparkan molekul-molekul gas yang berada di lengan-lengan impeller blade dengan memanfaatkan putaran rotor yang sangat tinggi (4000rpm – 8000rpm), sehingga kecepatan tangensialnya akan memproduksi tekanan pada sisi dischargenya. 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 difuser stastis. Impeller terbuat dari dua buah plat yang dipisahkan oleh rangkaian sudu. Pada saat impeller berputar, sudu akan mendorong udara didalam impeller untuk bergerak. Karena tidak ada gaya sentripetal yang bekerja, putaran akan mendorong molekul udara untuk terlempar keluar dari titik pusat impeller. Kecendrungan udara atau gas untuk bergerak keluar dari pusat impeller merupakan kecendrungan dari gaya sentripetal. Pada saat impeller berputar, ia akan menggerakkan gas menuju bagian terluar dari impeller dan mengakibatkan kecepatan gas tersebut bertambah. Bertambahnya kecepatan untuk menjauhi titik pusat impeller akan menciptakan daerah yang bertekanan rendah pada pusat impeller tersebut, yang pada akhirnya akan mengijinkan lebih banyak gas untuk memasuki impeller. 4|P ag e

Impeller melakukan kerja, kerja akan dikonversikan kedalam energi gas akan dapatkan dalam bentuk tekanan dan kecepatan. Pada saat meninggalkan impeller, gas akan diarahkan melalui jalur yang disebut diffuser. Radius atau jari-jari diffuser lebih besar dari pada radius impeller dimana pola aliran gas yang melalui diffuser akan berbentuk spiral yang besar. Karena pola aliran menjadi lebih besar dan tidak ada pengaruh langsung yang dilakukan oleh sudu impeller, kecepatan gas akan berkurang sementara tekanan gas menjadi bertambah. Difusser mengkonversi kecepatan menjadi tekanan yang bertambah besar. Gas yang telah melewati diffuser selanjutnya akan memasuki volute. Didalam volute, pengkonversian kecepatan menjadi tekanan terus berlanjut.

(Rachman, 2011)

2.6.

Cara Kerja Secara umum cara kerja kompresor sentrifugal meliputi :

Udara atau gas masuk ke kompresor melewati suction nozzle, kemudian melalui suction volute menuju 1st stage impeller dimana udara atau gas mendapatkan gaya sentrifugal yang menambah tekanan dan kecepatannya. Selanjutnya udara atau gas tersebut mengalir secara radial keluar dari impeller menuju stationary diffuser. Disaat itu udara atau gas mengalami deselerasi (penurunan akselerasi) secara efektif sehingga tekanan bertambah. Kemudian dengan arah sentripetal, udara atau gas dibelokkan melalui saluran balik (return passage) menuju stage berikutnya dimana tekanannya akan semakin ditingkatkan. Akhirnya setelah melewati impeller dan diffuser stage terakhir, udara atau gas akan disalurkan melalui discharge nozzle.

5|P ag e

2.7.

Tipe Kompresor Sentrifugal Dalam penggunaan kompresor dibedakan menjadi 2 tipe menurut jumlah impeller

yang digunakan yaitu : 2.7.1. Single Stage Kompresor yang biasa digunakan untuk pergerakan udara atau gas lainnya hingga rasio 3:1 kompresi baik untuk tekanan atau tugas vakum. Mesin ini terdiri dari impeller berputar tunggal dipasang dalam casing sebagai jalur aliran inlet gas, bagian diffuser, dan volute debit atau kolektor daerah. Kemampuan rasio kompresi kompresor terutama fungsi dari kecepatan perifer impeller dan geometri blade. Bahan impeller bervariasi tergantung pada sifat gas dan kecepatan rotasi. Variasi poros segel desain yang tersedia untuk memenuhi gas yang dikompresi. 2.7.2. Multi Stage Terdiri dari dua atau lebih rotor yang dipasang pada satu shaft dalam satu kompresor. Kompresor sentrifugal multi stage juga dapat terdiri dari dua atau lebih kompresor tunggal dipasang di tandem atau kontruksi sama dengan cara di seri. Pada kompresor sentrifugal multi stage udara dikompresi dalam tahap pertama lolos ke tahap kedua pada titik masuk dekat hub. Tahap ini lebih lanjut akan memampatkan udara dan menyebarkannya ke tahap berikutnya jika ada satu masalah dengan jenis kompresi dalam mengubah udara seperti yang lulus dari satu tahap ke tahap berikutnya. 2.8.

(Novianri, 2017)

Troubleshooting

2.8.1. Kerusakan pada Shaft Sleeve Kerusakan pada shaft sleeve ini dapat diketahui dengan cara melihat jumlah kapasitas yang dihasilkan kompresor tersebut, jika debit kompresor tersebut kurang dari debit yang seharusnya maka salah satu kemungkinan yang terjadi adalah clearence pada shaft sleeve tersebut sudah besar, sehingga perlu diganti ataupun diperbaiki. Adapun upaya yang dapat dilakukan untuk memperbaiki shaft sleeve adalah salah satu dengan proses metallizing, yaitu proses penambahan metal (spray 6|P ag e

metal) pada komponen komponen yang sudah rusak, ataupun karena pengurangan jumlah. 2.8.2. Kerusakan Impeller Impeller biasanya rusak akibat adanya vibrasi. Beberapa penyebab yang terjadi akibat vibrasi adalah sebagai berikut : a.

Unbalance

Getaran yang terjadi karena massa dari peralatan yang tidak

seimbang. b. Miss-alignment

Getaran yang terjadi karena tidak senternya antara penggerak

dengan yang digerakkan. c. Bearing Defect

Suatu kerusakan yang terjadi pada bearing dimana bearing

sudah mengalami cacat, seperti kerusakan pada lingkar tempat meletakkan bola-bola, hal ini menyebabkan getaran. Jika terjadi kerusakan pada impeller maka solusinya adalah melakukan penggatian impeller yang telah rusak tersebut dengan impeller yang sesuai. (Rachman, 2001) 2.9.

Kelebihan dan Kekurangan Kelebihan

Kekurangan

Dapat digunakan dalam durasi yang

Kontruksi yang relative rumit.

cukup lama dibandingkan dengan jenis kompresor yang lain. Dapat mempertahankan level getaran

Instalasi yang harus dilakukan dengan

pada level yang lebih rendah.

teliti karena kontruksi yang rumit.

Dapat menghasilkan tekanan yang lebih

Sangat peka terhadap sifat udara dan

tinggi dibanding kompresor torak.

harga yang mahal.

Kapasitas

yang

lebih

banyak Berpulang untuk terjadi tekanan balik

disbanding kompresor helical screw.

jika terdiri banyak stage.

Lebih dingin dibanding kompresor Banyak peluang terjadinya kebocoran. reciprocating. (Rachman, 2001) 7|P ag e

BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan Dari pembahasan bab-bab sebelumnya dapat disimpulkan bahwa kompresor adalah peralatan mekanik yang digunakan untuk memberikan energy kepada fluida gas/udara, sehingga gas/udara dapat mengalir dari suatu tempat ke tempat lain secara kontinyu dengan tekanan yang ditingkatkan.Sedangkan kompresor sentrifugal merupakan jenis kompresor dinamik dengan rotor(gabungan impeler) dan Stator(Difuser) yang bagian fungsional utama dimana rotor yang berputar menaikan kecepatan fluida yang dihisap karena adanya perubahan momen putar menjadi energi mekanik di setiap sisi sudu putar impeler kemudian kecepatan fluida yang keluar dari impeler di arahkan oleh difuser menuju sisi discharge kompresor secara radial dan mengubah energi mekanik impeler menjadi energi tekanan sehingga menghasilkan fluida bertekanan. Klasifikasi kompresor secara garis besar kompresor dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian, yaitu Positive Displacement compressor, dan Dynamic compressor.Positive Displacement compressor terdiri dari Reciprocating dan Rotary, sedangkan Dynamic compressor terdiri dari Radial Flow(Centrifugal), Axial Flow dan mixed Flow. Kompresor sentrifugal memiliki bagian-bagian pendukung utama lainnya seperti: casing, inlet wall, guide van, eye seal, diffuser, return bend, return channel, diaphragma, seal dan sealing system, shaft atau poros transmisi, impeller, dan bearing. Kompresor dibedakan menjadi 2 tipe menurut jumlah impeller yang digunakan yaitu : yang pertama Single Stage Kompresor yang biasa digunakan untuk pergerakan udara atau gas lainnya hingga rasio 3:1 kompresi baik untuk tekanan atau tugas vakum. Mesin ini terdiri dari impeller berputar tunggal dipasang dalam casing sebagai jalur aliran inlet gas, bagian diffuser, dan volute debit atau kolektor daerah.Dan yang kedua adalah Multi Stage kompresor Terdiri dari dua atau lebih rotor yang dipasang pada satu shaft dalam satu kompresor. Kompresor sentrifugal multi stage juga dapat terdiri dari dua atau lebih kompresor tunggal dipasang di tandem atau kontruksi sama dengan cara di seri. Perawatan kompresor sangatlah penting dikarenakan akan memperpanjang usia dari kompresor tersebut. Dan tanpa dirawat dengan baik atau dipergunakan tidak sebagai mestinya sesuai dengan peruntukannya,akan menyebabkan kompresor cepat rusak. Yang terpenting tetaplah mengacu pada standar-standar yang di sarankan dalam proses instalasi dan inspeksinya. 3.2.Saran Dengan makalah ini penulis menyarankan pembaca, ketika mempunyai kompresor jenis sentrifugal seharusnya dapat mengetahui bagian-bagian terpenting dari kompresor tersebut yang dapat berguna dalam perawatan, agar kompresor dapat mempuyai usia yang lebih lama

8|P ag e

DAFTAR PUSTAKA Mursyid, Ahmad . 2012 . Analisis Untuk Kerja Kompresor Sentrifugal Pada Turbin Gas Mikro Proto X-2 . lib.ui.ac.id diakses pada 26 Agustus 2018 Novianri . 2017 . Kompresor Sentrifugal . kupdf.net diakses pada 25 Agustus 2018 Rachman, Ade . 2001 . Perawatan dan Perbaikan Kompresor Sentrifugal Type 910-C-1di PT PERTAMINA RU II di Dumai . repo.polinpdg.ac.id diakses 26 Agustus 2018

9|P ag e...