Sabtu, 27 November 2010

DASAR KOMPRESOR



DASAR KOMPRESOR
By: Mahuri
Bahan Ajar Mata Pelajaran Dasar Kopetensi Kejuruan


A. Prinsip Kerja Kompresor
Kompresor adalah alat pemampat atau pengkompresi udara dengan kata lain kompresor adalah penghasil udara mampat. Karena proses pemampatan, udara mempunyai tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan udara lingkungan (1atm). Dalam keseharian, kita sering memanfaatkan udara mampat baik secara langsung atau tidak langsung. Sebagai contoh, udara manpat yang digunakan untuk mengisi ban mobil atau sepeda montor, udara mampat untuk membersihkan bagian-bagian mesin yang kotor di bengkel-bengkel dan manfaat lain yang sering dijumpai sehari-hari. 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.
Dengan mengambil contoh kompresor sederhana, yaitu pompa ban sepeda atau mobil, prinsip kerja kompresor dapat dijelaskan sebagai berikut. Jika 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. Tekanan menjadi naik terus sampai melebihi tekanan di dalam ban, sehingga udara mampat dapat masuk ban melalui katup (pentil). Karena diisi udara mampat terus-menerus, tekanan di dalam ban menjadi naik. Jadi jelas dari contoh tersebut, proses pemampatan terjadi karena perubahan volume pada udara yaitu menjadi lebih kecil dari kondisi awal.


Kompresor yang terlihat pada Gambar 9.2 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. Tangki udara berfungsi sama dengan ban yaitu sebagai penyimpan energi udara mampat.
Pada gambar 9.3 adalah proses kerja dari kompresor kerja tunggal dan ganda. Adapun urutan proses lengkap adalah sebagai berikut. Langkah pertama adalah langkah hisap, torak bergerak ke bawah oleh tarikan engkol. Di dalam ruang silinder tekanan menjadi negatif di bawah 1 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.












Gambar 9.3 Proses kerja dari kompresor torak kerja tunggal


pengeluaran
Karena tekanan udara mampat, katup ke luar terbuka dan udara mampat ke luar silinder kompresi udara di dalam kompresor dikompresi, tekanan dan temperatur udara naik hisap udara masuk kompresor karena tekanan di dalam silinder lebih rendah dari 1 atm





Gambar 9.4 Proses kerja dari kompresor torak kerja ganda
Gambar 9.4 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. Dengan kerja ganda, kerja kompresor menjadi lebih efisien.

B. 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 klasifikasinya berdasarkan pola aliran, klasifikasi kompresor biasanya berdasarkan tekanannya atau cara pemampatannya. Pada Gambar 9.5 adalah klasifikasi dari kompresor. Secara umum penjelasannya sebagai berikut. Kompresor berdasarkan cara pemampatannya dibedakan menjadi dua, yaitu jenis turbo dan jenis perpindahan. Jenis turbo menggunakan gaya sentrifugal yang diakibatkan oleh putaran impeler sehingga udara mengalami kenaikan energi yang akan diubah menjadi energi tekanan. Sedangkan jenis perpindahan, dengan memperkecil volume udara yang dihisap ke dalam silinder atau stator dengan torak atau sudu. Kompresor yang diklasifikasikan berdasarkan tekanannya adalah kompresor untuk pemampat (tekanan tinggi), blower untuk peniup (tekanan sedang) dan fan untuk kipas (tekanan rendah) Pada gambar di bawah terlihat, kompresor jenis turbo (dynamic) berdasarkan pola alirannya dibagi menjadi tiga, yaitu ejector, radial, dan aksial. Kompresor jenis ini hampir semuanya dapat beroperasi pada tekanan dari yang rendah sampai tinggi. Kompresor turbo dapat dibuat banyak tingkat untuk menaikkan tekanan dengan kapasitas besar
C. Penggunaan Udara Mampat
Dalam kehidupan sehari-hari banyak ditemui penggunaan kompresor, misalnaya:
1. Pengisi udara pada ban sepeda atau mobil
2. Sebagai penyemprot kotoran pada bagian-bagian mesin
3. Rem pada bis dan kereta api
4. Pintu pneumatik pada bis dan kereta api
5. Pemberi udara pada aquarium
6. Kipas untuk penyejuk udara
7. Blower untuk peniup tungku
8. Fan ventilator
9. Udara tekan pada pengecatan
10. Pengangkat mobil pneumatis
11. Transportasi gas solid dengan pneumatik pada industri kimia
12. Kendali otomatik pada pembakar dalam ketel uap.

Dari contoh pemakaian kompresor seperti di atas, terlihat bahwa kompresor digunakan secara luas mulai dari rumah tangga sampai industri besar. Penggunaan udara bertekanan mempunyai kelebihan dibandingkan dengan listrik atau hidrolik dalam hal-hal berikut ini:
1. Konstruksi dan operasi mesin sangat sederhana .
2. Pemeliharaan dan pemeriksaan mesin dapat dilakukan dengan mudah.
3. Energi dapat disimpan
4. Kerja dapat dilakukan dengan cepat
5. Harga mesin dan peralatan relatif murah
6. Kebocoran udara yang sering terjadi tidak membahayakan.

D. Dasar Termodinamika Kompresi
Fluida dibedakan menjadi dua yaitu fluida tak mampu mampat dan fluida mampu mampat. Contoh fluida yang tak mampu mampat adalah zat cair, sedangkan yang mampu mampat adalah gas. Udara adalah gas sebagai fluida kerja pada kompresor yang akan dikompresi, sehingga diperoleh udara mampat yang mempunyai energi potensial. Dengan kata lain udara adalah fluida yang dapat dimampatkan atau fluida mampu mampat. Perubahan tekanan dan temperatur pada udara mengakibatkan perubahan massa jenis udara. Proses pemampatan akan menaikkan tekanan dan temperatur, berbarengan dengan itu, terjadi perubahan volume sehingga kerapatan pun berubah.
Hubungan anatara massa jenis dengan volume pada proses pemampatan dapat dilihat pada persamaan berikut:


apabila V D semakin kecil, maka massa jenis akan pertambah besar. Jadi udara mampat mempunyai massa j enis yang lebih besar dibanding udara bebas.
Untuk memudahkan analisis biasanya udara dianggap gas ideal pada proses-proses termodinamika, sehingga memenuhi persamaa gas ideal berikut ini:
pV = mRT mRT
dimana R = konstanta gas (J/KgK)
V = volume (m3)
p = tekanan (atm)
m = massa (kg)
T = temperatur (K)

D.1 Proses Kompresi
Proses kompresi gas pada kompresor secara termodinamika dapat melalui tiga cara, yaitu proses kompresi isotermal, adiabatis, dan politropik. Ketiga proses keadaan termodinamika tersebut secara teoritis menjadi dasar perancangan dari proses kompresi sebenarnya dari kompresor. Adapun uraian dari ketiga proses k eadaan tersebut adalah sebagai berikut:
1. Proses kompresi isotermal
Setiap gas yang mengalami proses kompresi temperaturnya naik. Hal ini disebabkan karena adanya sebagian energi mekanik torak atau sudu yang dikenakan pada gas diubah menjadi energi panas. Temperatur gas akan naik sebanding dengan kenaikan tekanan. Pada proses kompresi isotermal, gas mampat dengan temperatur tinggi didinginkan sehingga tidak ada kenaikan tempertur atau temperatur pada proses ini dipertahankan konstan. Apabila udara dianggap gas ideal, hubungan antara p dan v dirumuskan sebagai berikut:


Jadi dari rumus di atas terlihat bahwa perubahan volume hanya akan mengubah nilai tekanannya saja. Proses kompresi isotermal pada proses sebenarnya sangat sulit diaplikasikan, walaupun silinder atau udara mampat didinginkan tetap saja tidak mungkin menjaga temperatur
yang konstan. Hal ini disebabkan karena cepatnya proses kompresi yang terjadi di dalam silinder.



Gambar 9.14 Proses kompresi isotermal

2. Proses kompresi adiabatik
Pada proses ini panas yang dihasilkan dari kompresi gas dijaga tidak ke luar dari silinder, artinya silinder diisolasi sempurna. Jadi panas tidak ada yang ke luar atau masuk silinder. Proses tersebut dinamakan kompresi adiabatik. Pada kenyataannya kita tidak dapat menemukan cara mengisolasi dengan sempurna. Jadi proses tersebut hanya secara teoritis. Hubungan antara tekanan dan volume proses adiabatik dapat dinyatakan dengan persamaan:



Dari rumus terlihat, tekanan yang dihasilkan sebanding dengan perbandingan kompresi dipangkatkan k. Kalau dibandingkan dengan kompresi isotermal dengan perubahan volume yang sama akan menghasilkan tekanan yang lebih besar. Karena hal tersebut, kerja yang dibutuhkan pada kompresi adiabatik lebih besar daripada kompresi isotermal.


Gambar 9.15 Proses kompresi adiabatik
3. Proses kompresi politropik
Proses kompresi sebenarnya secara isotermal dan adiabatis tidak dapat diaplikasikan, seperti yang sudah dijelaskan di atas. Proses kompresi yang bekerja menggunakan prinsip di antara proses isotermal dan adiabatis yaitu kompresi politropik. Proses politropik dapat mewakili proses sesungguhnya dari kompresor. Hubungan antara p dan V pada proses ini adalah sebagai berikut ;
npv = tetap

1 2 dengan 1 < n < 1,4 ( n » 1,25 ~ 1,35)
dimana n = indeks politropik
n = 1 (isotermal)
n = 1,4 ( adiabatis)

D.2. Temperatur Kompresi, Perbandingan Tekanan dan Kerja

Temperatur gas akan naik setelah kompresi, baik secara adiabatis atau politropis, karena panas disolasi, sehingga semua panas diubah menjadi temperatur. Kecuali pada kompresi isotermal tidak ada perubahan temperatur, karena temperatur dipertahankan normal.. Hubungan antara tekanan dan temperatur dapat dirumuskan dengan persamaan:

dimana Td = temperatur mutlak gas mampat ke luar (K)
Ts = temperatur hisap gas masuk (K)
m = jumlah tingkat kompresi ; m =1,2,3,..

isap gas tekanan keluar mampat
gas tekanan = perbandingan tekanan
Adapun besarnya kerja yang dibutuhkan untuk proses kompresi adalah sebagai berikut :

Kerja untuk proses kompresi isotermal ( dengan pendinginan)
Untuk pk adalah tekanan terakhir dari satu tingkat kompresi atau dari banyak tingkat. Pada kompresor torak satu tingkat digunakan satu silinder, untuk yang bertingkat banyak digunakan lebih dari satu silinder.
. Untuk kompresor jenis turbo, jumlah tingkat sama dengan jumlah impeler. Sebagai contoh kompresor torak tiga tingkat, udara mampat dari tingkat pertama akan dike luarkan silinder pertama dan akan masuk ke silinder ke dua melalui katup hisap, kemudian dikompresi lagi, setelah itu gas mampat dike luarkan dan masuk ke silinder tiga untuk proses kompresi terakhir. Dari proses kompresi pada silinder ke tiga diperoleh tekanan terakhir p k. Metode ini dipakai juga untuk kompresor jenis lain yang bertingkat banyak.

Kompresor bertingkat digunakan untuk memperoleh perbandingan tekanan yang tinggi. Untuk memperoleh perbandingan tekanan yang besar, kalau hanya menggunakan kompresi satu tingkat kurang efektif karena efisiensi volumetriknya rendah, namun sebaliknya kalau jumlah tingkatnya terlalu banyak, kerugian geseknya menjadi terlalu besar. Karena alasan tersebut, harus dipilih jumlah tingkat yang pas, sehingga efisiensi proses kompresi tinggi.

E. Efisiensi Kompresor
E.1. Efisiensi laju kerja adiabatik kompresor
Daya yang diperlukan kompresor tidak hanya untuk proses kompresi gas, tetapi juga untuk mengatasi kendala-kendala mekanis, gesekan-gesekan, kendala tahanan aerodinamik aliran udara pada katup dan saluran saluran pipa, kebocoran-kebocoran gas, proses pendinginan, dan lain-lain. Kendala-kendala tersebut akan mengurangi daya poros kompresor.

F. Jenis Penggerak dan Spesifikasi Kompresor
Kompresor merupakan mesin y ang membutuhkan penggerak dari luar. Penggerak yang dapat dipakai adalah motor listrik atau motor bakar. Motor listrik mempunyai keunggulan yaitu tidak berisik, tidak menimbulkan polusi, murah, dan operasi dan pemeliharaannya mudah [Gambar 9.19]. Motor listrik yang biasa dipakai yaitu jenis motor induksi dan motor sinkron. Faktor daya dan efisiensi motor induksi lebih rendah dibanding dengan motor sinkron, akan tetapi harganya lebih murah dan pemeliharaannya mudah. Motor sinkron hanya dipakai pada kompresor yang membutuhkan daya yang besar.
Motor bakar dipakai apabila kompresor beroperasi pada daerah yang tidak ada listrik, atau jenis kompresornya portable. Untuk daya-daya kecil dapat menggunakan mesin bensin dan untuk daya-daya yang besar digunakan mesin diesel.
Pemilihan transmisi untuk mentransmisikan daya dari motor penggerak ke poros kompresor, dapat berdasarkan jenis motor penggeraknya. Untuk motor penggerak motor listrik biasa dipakai sabuk V, kopling tetap, atau rotor terpadu. Sedangkan untuk motor penggerak motor bakar dapat diapakai transmisi sabuk V, kopling tetap, atau kopling gesek.
Laju volume gas dan tekanan kerja adalah dua hal yang penting dalam pemilihan kompresor. Kalau dua hal tersebut sudah ditentukan, maka daya kompresor dapat diketahui dengan mengaplikasikan persaman di atas. Laju volume gas atau kapasitas pada kompresor torak yang biasa tertulis dalam katalog, menyatakan kapasitas perpindahan toraknya sedangkan pada kompresor turbo biasanya kapasitas sebenarnya. Kompresor akan bekerja dengan efisiensi adiabatik maksimum pada kondisi kapasitas normal, apabila bekerja pada
kapasitas rendah atau terlalu tinggi akan turun efisiensinya. Dengan alasan tersebut, pemilihan kapasitas harus benar, sehingga kompresor akan bekerja dengan efisiensi maksimum.
Tekanan kerja kompresor harus sama dengan tekanan kerja peralatan yang akan dilayaninya. Tekanan kerja tidak boleh terlalu rendah jauh di bawah tekanan normalnya, karena kompresor akan bekerja tidak pada efisiensi maksimumnya. Perhitungan tekanan kerja normal dari kompresor adalah jumlah dari tekanan yang dibutuhkan peralatan ditambah dengan kerugian tekanan disepanjang saluran,
Berikut ini persyaratan dalam pembelian kompresor yang perlu diberikan ke pabrik pembuatnya.
1. Maksud penggunaan kompresor
2. Tekanan hisap
3. Tekanan ke luar
4. Jenis dan sifat sifat gas yang ditangani
5. Temperatur dan kelembaban gas
6. Kapasitas aliran volume gas yang diperlukan
7. Peralatan yang mengatur kapastas (jenis otomatik atau manual, bertingkat banyak)
8. Cara pendinginan (dengan udara atau dengan air).
9. Sumber tenaga
10. Kondisi dan lingkungan tempat instalasi
11. Jenis penggerak mula, putaran penggerak mula
12. Jenis kompresor, jumlah kompresor.

G. Konstruksi Kompresor Perpindahan positif
Konstruksi kompresor perpindahan positif adalah mirip dengan konstruksi pada pompa perpindahan positif, untuk jenis yang sama. Misalnya untuk pompa torak dengan kompresor torak adalah sama, komponen utamanya adalah silinder, torak dan katu katup. Penggeraknya
pun dapat menggunakan motor listrik atau motor bakar. Untuk jenis yang, mialnya untuk jenis sudu luncur, konstruksinya juga tidak banyak berbeda.
Kedua mesin bertugas untuk memampatkan atau memberi tekanan pada fluida kerja, karena tugas atau fungsi tersebut kedua mesin harus mengambil tenaga atau energi dari luar. Dengan alasan tersebut efisiensi adalah menjadi penting sehingga boros energi.




Fluida kerja pompa dan kompresor adalah jelas berbeda, yang satu menggunakan udara dan yang lainnya menggunakan fluida kerja zat cair. Karena proses pemampatan fluida kerja akan mengalami kenaikan tekanan dan temperatur, maka harus dirancang suatu konstruksi yang dapat mendinginkan temperatur udara mampat. Alasan yang mendasari perlunya pendinginan adalah secara termodinamika kerja kompresor
akan naik apabila temparatur udara mampat yang dihasilkan tinggi. Pada
pompa kenaikan temperatur air yang ke luar tidak terlalu tinggi, karena
langsung didinginkan oleh zat cair, jadi tidak ada masalah pada pompa.
G.1 Konstruksi kompresor torak
Karena proses kompresi yang menaikkan suhu udara mampat,
pada silinder kompresor torak dipasang sistem pendinginan, yaitu sirip-
sliding vane
poros
celah
penyempitan celah vane
poros
celah
fluida cair
fluida gas
203
sirip untuk pendinginan dengan udara [Gambar 9.21] Untuk pendinginan
yang menggunakan air, prisipnya sama dengan media yang berbeda.
Pada gambar tidak terdapat sirip-sirip pada silinder tetapi menggunakan
selubung air di dalam bloknya. Pada kepala silinder juga terdapat dua
katup yaitu katup hisap dan katup pengeluaran. Untuk yang bekerja
ganda terdapat tutup atas dan tutup bawah.










Gambar 9.21 Kompresor torak dengan pendingin udara













Gambar 9.23 Kompresor torak dengan pendingin air
Karena proses pemamampatan tekanan di dalam silinder naik,
sehingga silinder harus dibuat cukup kuat untuk menahan tekanan yang
tinggi. Biasanya dipakai besi cor dengan kombinasi pendinginan, dengan
204
maksud si linder tidak menerima dua pembebanan sekaligus yaitu
tekanan tinggi dan temperatur tinggi.









Gambar 9.24 Konstruksi kompresor torak silinder












Gambar 9.25 Konstruksi kompresor torak silinder
Di dalam silinder terdapat torak dan cincin-cincinnya. Fungsi torak
sudah jelas yaitu sebagai alat pemampat sehingga dengan pergerakan
torak volume silinder dapat berubah-ubah. Mengingat pentingnya fungsi
tersebut, torak harus mempunyai persyaratan khusus yaitu harus kuat,
tahan panas dan ringan. Pada torak terdapat cincin-cincin torak yang
bertugas sebagai perapat antara torak dan dinding silinder bagian dalam.
Pengaturan udara masuk dan ke luar, dari dan ke dalam silinder
diatur dengan mekanisme katup. Katup p ada kompresor bekerja karena
perbedaan tekan. Untuk katup hisap terbuka karena tekanan dalam
205
silinder vakum sehingga dengan desakan tekanan udara luar katup
terbuka. Sedangkan katup ke luar terbuka karena tekanan silinder sudah
cukup kuat untuk membuka katup ke luar. Permasalahan katup tidak
berbeda dengan silinder karena katup juga harus bekerja pada tekanan
dan panas yang tinggi, khususnya bagian katup ke luar yang menerima
beban tekanan dan panas tinggi. Pada saluran katup hisap dipasang
penyaring udara, sehingga udara yang dihisap lebih bersih terbebas dari
kotoran-kotoran yang dapat meyebabkan sumbatan pada katup atau
saluran lainnya.
Konstruksi dari katup model cicin [Gambar 9.26], model pita
[Gambar 9.27], model katup k anal [Gambar 9.28], dan katup kepak
[Gambar 9.29]. Model berbeda-beda tetapi prinsip kerjanya sama.


















Gambar 9.26 Konstruksi katup kompresor jenis cincin




206









Gambar 9.27 Konstruksi katup kompresor jenis pita






Gambar 9.28 Konstruksi katup kompresor jenis kanal













Gambar 9.29 Konstruksi katup kompresor jenis kepak
207
Komponen penting lain pada kompresor torak adalah poros engkol
dan batang pengerak [lgambar 9.24, 9.25 ]. Kedua komponen ini
bertugas mengubah gerakan putar poros menjadi gerak bolak-balik torak.
Gerakan putar d iperoleh poros engkol dari motor penggerak yaitu motor
bakar atau motor listrik. Poros motor penggerak dan poros engkol dapat
dikopel langsung, atau dengan transmisi (roda gigi, sabuk, atau puli.
Untuk memyeimbangkan gerakan dan juga memperhalus getaran pada
poros engkol dipasang pemberat imbangan. Poros engkol dan peralatan
tambahan lainnya ditopang dengan kotak enkol. Kotak engkol harus kuat
dan mampu menahan getaran dari pergerakan torak pada silinder. Poros
engkol ditopang dengan bantalan pada bak engkol. Pemilihan bantalan
bergantung dari ukuran kompresornya. Bantalan luncur dengan terbelah
dua atau empat banyak dipakai, untuk bantalan gelinding dipakai
terutama yang berjenis bola.
Kompresor adalah alat untuk melayani udara mampat dari tekanan
rendah sampai tekanan tinggi. Untuk peralatan pemampat udara dengan
tandon penyimpan udara bertekanan (tangki udara), apabila suplai udara
bertekanan melebihi dari kapasitas dari yang dibutuhkan, tekanan akan
naik tidak terkontrol pada tangki udara, hal ini sangat membahayakan
karena tangki dapat pecah. Untuk mengatasi hal tersebut, diperlukan
suatu katup pembebas beban (unloader). Dengan alat ini, dapat
mengatur laju udara yang dihisap sesui dengan laju aliran ke luar yang
dibutuhkan. Pembebas beban dapat digolongkan menurut azas kerjanya
yaitu:
1. Pembebas beban katup hisap
2. Pembebas celah katup
3. Pembebas beban trotel hisap.
4. Pembebas dengan pemutus otomatik
Untuk kompresor torak dengan tangki udara banyak menggunakan
pembebas katup hisap dan pembebas dengan pemutus otomatik.
Sedangkan untuk mengurangi beban pada waktu starter digunakan
pembebas beban awal.
Metode pembebas katup hisap banyak dipakai pada kompresor
kecil atau sedang. Cara ini menggunakan katup hisap dimana plat
katupnya dapat dibuka terus pada langkah hisap atau kompresi sehingga
udara dapat bergerak bebas ke luar masuk silinder tanpa terajadi
kompresi.
Pada Gambar 9.30 menunjukkan proses kerja dari kompresor torak
dengan katup pilot pembebas beban. Fungsi katup itu adalah sebagai
pembuang udara mampat dari tangki apabila tekanan di dalam tangki
melebihi batas yang dijinkan. Kompresor akan bekerja pertama kali untuk
pengisian tangki udara, setiap langkahnya masih normal. Katup hisap
akan terbuka karena tekanan vakum dalam silinder dan langkah kompresi
dimulai. Udara mampat kemudian ke luar lewat katup buang dan masuk
208
saluran masuk tangki udara. Apabila tekanan di dalam tangki sudah
melewati batas kekuatan pegas katup pilot, maka katup pitot akan
terbuka dan mengalirkan udara bertekanan menuju torak pembebas
beban pada katup hisap. Karena terdorong udara bertekanan dari katup
pitot, torak pembebas beban akan terbuka, dan mendorong katup hisap.
Karena katup hisap terdorong maka menjadi terbuka, baik pada langkah
hisap atau kompresi.


























Gambar 9.30 Pengaturan kapasitas kompresor

209
Selama katup hisap terbuka udara mampat dari tangki bebas ke
luar sehingga tekanan terus menurun sampai tekanan di dalam tangki
udara tidak dapat lagi menekan pegas pilot sehingga katup pilot
pembebas tekan tertutup. Hal ini juga menyebabkan torak pembebas
beban pada katup hisap tertutup. Katup hisap kemudian akan bekerja
normal.


























Gambar 9.31 Pelumasan paksa pada kompresor
pelumasan dalam
210
Komponen-komponen kompresor torak yang bekerja dengan
pembebanan tinggi berakibat cepat panas karena gesekan atau
menerima panas dari proses pemampatan. Untuk mengurangi gesekan
dan mendinginkan komponen-kompenen seperti torak, dinding silinder,
poros engkol, batang torak dan komponen komponen terutama yang
bergerak, diperlukan pelumasan. Dengan pelumasan komponen-
komponen akan bekerja lebih halus, karena antar permukaan terlindungi
minyak pelumas. Panas yang berlebihan pada komponen-komponen juga
dapat dihindari, keausan kompenen berkurang, dan kebocoran udara dari
ruang silinder ke luar lewat cincin torak dapat dihindari.























Gambar 9.32 Pelumasan luar kompresor torak
211
Gambar 9.32 menunjukkan sistem pelumasan luar kompresor torak.
Dengan metode ini minyak pelumas didistribusikan ke semua bagian
komponen yang akan dilumasi dengan pompa minyak. Tekanan pompa
minyak diatur oleh sebuah alat pengatur tekanan. Minyak sebelum
disalurkan terlebih dahulu ke penyaring minyak pelumas. Metode
pelumasan lain adalah dengan pelumasan minyak dalam dimana metode
ini banyak dipakai untuk kompresor kapasi tas sedang dan besar. Jenis
pompa minyak yang dipakai adalah pompa plunyer bertekanan tinggi.
Untuk pelumasan luar digunakan pompa roda gigi.
Peralatan tambahan yang dipasang pada kompresor torak adalah
sebagai berikut:
1. Saringan udara, digunakan untuk menyaring udara yang dihisap
kompresor sehingga lebih bersih dan bebas dari kandungan debu
dan pengotor lainnya, terutama yang bersifat korosi.
2. Katup pengaman, katup ini harus ada pada instalasi kompresor.
Katup pengaman dipasang pada pipa ke luar dan bekerja apabila
tekanan mencapai 1,2 kali tekanan normal maksimum dari
kompresor
3. Tangki udara, fungsi tangki udara adalah sebagai penampung
sekaligus pengatur kapasitas udara mampat.
G.2 Konstruksi kompresor sekrup
Kompresor sekrup adalah termasuk jenis kompresor perpindahan
positif. Berbeda dengan kompresor torak yang mempunyai banyak
komponen pemampatan, kompresor sekrup hanya terdiri dari dua buah
sekrup atau ulir. Dua buah sekrup ini adalah komponen pamampatan
seperti torak pada kompresor torak. Sekrup satu berbentuk cembung
(male skrup) dan yang kedua berbentuk cekungan (female screw).
Geraknya adalah putaran, bukan bolak-balik, sehingga lebih halus, sedikit
menimbulkan getaran, dan ini sangat menguntungkan apabila beroperasi
pada putaran tinggi.
Cara kerja dari kompresor skrup adalah sama dengan torak, yaitu
penghisapan, kompresi dan pengeluaran. Akan tetapi, berbeda dengan
kompresor torak yang kapasitasnya tidak stabil atau terputus-putus,
kompresor ini menghasilkan kapasitas udara mampat yang stabil atau
terus-menerus.
Kompresor sekrup dibedakan menjadi dua yaitu kompresor sekrup
jenis injeksi minyak, dan kompresor sekrup jenis bebas minyak. Sesuai
dengan namanya, kompresor sekrup jenis injeksi minyak menggunkan
minyak pelumas yang berfungsi ganda yaitu sebagai pendingin dan
pelumas. Sebagai pendingin, minyak akan mendinginkan udara selama
proses kompresi, sehingga energi kompresi menjadi lebih kecil, hal ini
sesuai dengan teori kompresi isotermal, yaitu selama kompresi dan
212
sampai akhir kompresi tidak a da perubahan suhu dengan kerja yang
kompresi yang minimal.


















Gambar 9.33 Proses pemampatan pada kompresor sekrup
Sebagai pelumas, minyak akan melumasi kedua permukaan sekrup
yang saling bersinggungan sekaligus sebagai perapat untuk mencegah
kebocoran selama kompresi.
Kompresor digerakkan oleh motor listrik yang berhubungan
langsung dengan poros sekrup yang cembung. Poros kompresor ditumpu
dengan bantalan rol atau bantalan bola.
Pada Gambar 9.33, udara dihisap masuk ke dalam kompresor
melalui saringan udara, setelah dimampatkan bareng dengan pelumasan
pada kompresor skrup, kemudian dialirkan ke pemisah minyak yang
sekaligus sebagai penampung minyak. Minyak di sini didinginka dengan
pendingin minyak dan udara mampat dialirkanke luar melalui katup
cegah.


akhir hisapan akhir kompersi
awal kompresi
pengeluaran
aliran u dara
sekrup cekung sekrup cembaung
213































Gambar 9..34 Proses pemampatan pada kompresor sekrup injeksi minyak

214























Gambar 9.35 Kompresor sekrup injeksi minyak
Peralatan pembantu untuk kompresor sekrup tidak berbeda dengan
kompresor torak, hanya satu yang lain yaitu pada kompresor sekrup
tidak mempunyai tangki udara. Peralatan pembantu dan kompresor
sekrup ukuran kecil dapat dijadikan satu tempat untuk mengisolasi suara
yang timbul.




kompresor sekrup
katup cegah
pemisah minyak
215



















Gambar 9.36 Kompresor sekrup kecil kompak jenis injeksi minyak
G.3.Konstruksi kompresor sudu luncur
Jenis kompresor rotari lainnya yang masih termasuk kompresor
perpindahan positif adalah kompresor sudu luncur. Dinamakan demikian
karena kompresor ini mempunyai sudu-sudu yang meluncur bebas pada
rumah yang berbentuk silinder. Sudu-sudu tersebut terpasang pada parit-
parit rotor. Karena letak rotor yang eksentrik tidak berada pada titik
tengah silinder, ruang di antara sudu-sudu menjadi tidak sama. Hal ini
dimaksudkan untuk proses pemampatan pada waktu rotor diputar.
Dengan memutar poros y ang sekaligus memutar rotor, pertama-tama
pada daerah hisap, volume membesar sehingga tekanan menjadi vakum
dan udara akan terhisap. Udara yang terjebak di antara sudu-sudu luncur
akan didesak ke ruang yang lebih sempit lagi yaitu di daerah
pengeluaran. A dapun proses selengkapnya dapat dilihat pada Gambar
9.37.

216





























Gambar 9.37 Kompresor sudu jenis injeksi minyak

217
Tabel 11.1 Komponen kompresor sudu luncur
No Nama Komponen
1 Pembebas beban hisap
2 Sudu
3 Bantalan rol
4 Kopling gigi
5 Silinder tekanan rendah
6 Rotor
7 Silinder tekanan tinggi
8 Pompa minyak pembilas
9 Pompa minyak utama
Pada gambar 9.37 menunjukkan sebuah kompresor sudu luncur
tingkat dua. Rotor dengan poros menjadi satu, dan kedua ujungnya
ditumpu dengan b antalan. Rotor dihubungkan dengan kopling roda gigi.
Pelumasan dan pendinginan dilayani oleh pompa minyak yang dipasang
pada kedua ujung poros. Kompresi jenis ini biasanya terdapat pada
kompresor injeksi minyak. Sudu-sudu yang meluncur pada permukaan
silinder harus dilumasi sehingga keausan material dapat diminimalkan.
Peralatan tambahan sama dengan kompresor sekrup injeksi minyak.











Gambar 9.38 Kompresor Roots


218
G.4.Konstruksi kompresor jenis roots
Kompresor atau blower jenis Roots [Gambar 9.38] mempunyai dua
buah rotor yang masing-masing mempunyai dua buah gigi (Lobe) dan
bentuknya mirip dengan kepongpong. Kedua rotor berputar serentak
dengan arah yang berlawanan di dalam sebuah rumah. Sumbu gigi kedu
rotor selalu tegak lurus antara satu dengan lainnya.
Cara kerjanya adalah sebagai berikut. Apabila kedua rotor diputar,
ke dua lobe gigi akan berputar, pada saat mulai berputar tekanan di
daerah hisap vakum, sehingga udara masuk ruang diantara lobe gigi
dengan dinding blower kanan atau kiri, saling bergantian. Karena udara
semakin didesak ke ruang yang lebih sempit, tekanananya mejadi naik,
dan pada daerah pengeluaran udara tersebut dike luarkan.













Gambar 9.39 Kompresor Roots
Pada Gambar 9.39 adalah kompresor jenis roots yang banyak
dipakai untuk industri. Kompresor mempunyai unjuk kerja di antara
kompresor sentrifugal dan kompresor torak. Kelebihan kompresor ini
dibanding dengan kompresor jenis lain yaitu:
1. Kompresor tidak menimbulkan surging
2. Putarannya mudah divariasi
3. Kapasitas mudah diatur dengan jalan pintas
4. Bebas minyak


poros
bantalan
puli penggerak
219
H. Konstruksi Kompresor Rotari Aksial dan Radial
Konstruksi kompresor rotari adalah sama dengan konstruksi pompa
sentrifugal. Konstruksi utama dari kompresor jenis ini adalah impeler atau
sudu kompresor, rumah rumah sudu, poros kompresor. Pada Gambar
9.40 adalah sebuah kompresor tekanan rendah atau blower. Kompresor
aksial dan radial banyak dirancang untuk melayani kapasitas udara yang
besar yaitu pada industri-industri besar. Kelebihan dari kompresor jenis
ini adalah dapat dibuat bertingkat tanpa banyak mengalami
permasalahan.
Tekanan yang dihasilkan pun sangat bervariasi, untuk tekanan
yang rendah sampai sedang biasanya dipakai untuk keperluan pekerjaan
yang ringan, seperti untuk ventilator atau untuk sirkulasi udara.
Kompresor dengan tekanan tinggi dan kapasitas yang besar akan
melayani pekerjaan yang berat pula. Sebagai contoh yang paling mudah
dipahami adalah pemakain kompresor pada sistem turbin gas, yaitu
sebagai penyuplai udara mampat untuk proses pembakaran.
















Gambar 9.40 Kompresor tekanan sedang atau blower

Pada gambar 9.41 adalah konstruksi dari kompresor aksial tingkat
banyak. Kompresor ini banyak dipakai dindutri industri sebagai penghasil
udara bertekanan dalam kapasitas yang besar. Rotor ditumpu dengan
bantalan luncur logam putih. Sudu-sudu pengarah dipasang pada rumah
sudu pengarah. Rumah bagian luar dilengkapi dengan saluran hisap dan
saluran tekan. Kompresor jenis ini juga banyak diaplikasikan untuk
industri turbin gas, yaitu sebagai komponen utama penyuplai udara
bertekanan sebelum masuk ruang bakar. Kemampuan menghasilkan
kapasitas yang besar dengan unjuk kerja yang lebih bagus dibandingkan
motor listrik
sudu kompresor
bantalan poros
transmisi
rumah kompres or
poros
220
dengan kompresor radial [gambar 9.42] menjadikan kompresor jenis ini
banyak dipakai.











































Gambar 9.41 Konstruksi kompresor aksial
221














































Gambar 9.42 Konstruksi kompresor aksial radial
222
Pada gambar 9.42 adalah konstruksi sebuah kompresor aksia
radial. Kompresor ini digunakan sebagai pemampat udara, gas-gas,
instalasi yang membutuhkan u dara yang banyak dipakai pada pabrik
baja, serta instalasi amoniak pada pabrik pupuk.

I. Gangguan Kerja Kompresor dan Cara Mengatasinya
I.1. Pembebanan lebih dan pemanasan lebih pada motor pengerak.
Kompresor merupakan suatu mesin yang bekerja dengan e nergi
dari sumber lain. Seperti yang sudah diuraikan pada bab sebelumnya,
sumber energi berupa motor penggerak yang umum digunakan secara
luas adalah motor bakar dan motor listrik. Permasalahan akan muncul
apabila jumlah daya yang dibutuhkan kompresor adalah kurang dari
harga normal operasi. Sebagai contoh apabila kompresor membutuhkan
Pv = 10 KWatt untuk bekerja normal tetapai motor penggerak hanya
mempunyai daya maksimum sebesar 8 Kwatt, motor penggerak akan
bekerja berat atau menjadi terbebani lebih. Hal ini dapat berakibat motor
listrik menjadi panas dan dapat terbakar pada lilitan kemaganitannya.
Penggunaan motor bakar sebagai motor penggerak, apabila sering
beropersai dalam kondisi pembebanan lebih akan mengurangi umur
mesin.
Untuk mengatasi kondisi di atas, yaitu pembebanan yang berlebih
pada instalasi kompresor, dalam memilih motor penggerak harus
mempertimbangkan faktor koreksi daya a . Dengan mempertimbangkan
hal tersebut apabila terjadi peningkatan kebutuhan daya kompresor,
motor penggerak tetap dapat melayani kebutuhan daya.
I.2. Pemanasan lebih pada udara hisap
Berdasarkan perumusan proses kompresi pada kompresor,
semakin tinggi temperatur udara yang dihisap dengan rasio kompresi
yang sama, akan menghasilkan udara mampat dengan temperatur yang
lebih tinggi. Disamping itu kerja kompresor menjadi lebih berat, hal ini
tentunya menaikkan harga dari daya penggerak kompresor. Temperatur
udara luar yang diijinkan adalah sekitar 40
0
C. Apabila temperatur udara
hisap lebih tinggi dari temperatur tersebut, dapat mengakibatkan
temperatur udara tekan menjadi sangat tinggi dan efeknya merugikan
dan cenderung menggangu kinerja dari proses pemampatan. Pelumas
yang terkena panas berlebih juga akan terbakar dan menghasilkan karbid
yang menempel pada katup-katup atau peralatan lainnya yang dalam
jangka waktu lama akan merusak katup-katup tersebut. Efek lainnya yang
dapat terjadi adalah karena kerusakan pada katup-katup, udara tekan
akan masuk silinder lagi dan dikompresikan lagi, kondisi ini menghasilkan
udara tekan dengan temperatur sangat tinggi, proses kompresi bahkan
berhenti sama sekali karena piston pada panas tinggi menjadi memuai
dan kemudian macet.
223
Cara mengatasi kondisi apabila terjadi kenaikan temperatur udara
tekan yang besar, instalasi kompresor perlu dipasang alat pendingin
terutama pada tangki penampung udara tekan. Disamping itu sistem
pelumasan sebaiknya diberi pendingin air.
I.3. Katup pengaman yang sering terbuka
Peralatan pengatur kapasitas yang paling penting adalah katup
pengaman yang berfungsi membatasi tekanan ke luar tidak naik sampai
melampaui batas normalnya. Sebelum katup pengaman terbuka, katup
pembebas beban harus bekerja. Gangguan terjadi apabila katup
pembebas beban ada kerusakan karena tersumbat atau disetel pada
kondisi nilai tekanan yang tinggi. Apabila hal tersebut terjadi pengontrolan
tekanan menjadi kacau atau dengan kata lain tekanan berlebih di atas
normal yang ke luar tidak terkontrol lagi, hal ini sangat membahayakan
bagi operator kompresor.
Hal yang patut diperhatikan untuk mencegah tidak terkontrolnya
tekanan udara ke luar yang melebihi normal yaitu melakukan penyetelan
yang pas dengan standar dan selalu mengecek kebersihan pada katup
pembebas beban dari kotoran-kotoran yang kemungkinan dapat
menyumbat.
I.4. Bunyi dan getaran
Kompresor bekerja untuk mengompresi udara dengan rasio
tekanan tertentu. Semakin tinggi, semakin berat kerja kompresor, beban
yang diterima komponen-komponen juga bertambah. Untuk kompresor
dengan waktu kerjanya lama, antar komponen biasanya terjadi
kelonggaran (clearance) yang semakin bertambah. Sebagai contoh
kelonggaran antara torak dengan silinder, bantalan-bantalan pada pena
torak, pena engkol dan poros engkol. Pada bantalan kompresor radial
juga terjadi, terutama apabila porosnya tidak lurus. Apabila batas
kelonggaran dilampaui akan menyebabkan bunyi berisik dan getaran, hal
tersebut terjadi karena antar komponen saling bertumbukan, menggesek,
lama kelamaan permukaan komponen tersebut mengalami abrasi dan
menjadi aus. Jika proses abrasi berlangsung terus menerus akan
mengakibatkan komponen-komponen menjadi retak kemudian dapat
pecah atau patah.
Pemasangan pondasi yang tidak baik juga dapat menimbulkan
getaran yang merugikan. Pemasangan atara motor penggerak dengan
kompresor yang tidak lurus akan menimbulkan banyak masalah terutama
pada bantalan-bantalan akan terkena pembebanan yang tidak merata.
Aliran udara tekan yang melewati perpipaan juga dapat
menimbulkan gangguan yaitu timbulnya resonansi di dalam pipa.
Disamping itu, udara tekan yang melewati saluran yan berbelok akan
menumbuk dan cenderung menimbulkan getaran apabila pondasi pipa
tidak kuat.
224
Keausan komponen sebagian besar disebabkan oleh kurang
adanya perhatian terhadap sistem pelumasdan kualitas dari pelumasnya.
Pemakai pelumas yang tidak standar atau tidak tepat akan merugikan.
Sebaiknya pemakaian pelumas sesuai dengan standar yang disarankan
dari pabrik pembuat. Faktor penting yang perlu diperhatikan adalah
penggantian minyak pelumas harus terjadwal dengan baik, sehingga
kompresor beroperasi selalu dalam keadaan siap dan aman tanpa
kemungkinan terjadi kerusakan.
Untuk mencegah getaran yang timbul pada saat kompresor bekerja,
pondasi harus bagus yang menjamin dapat meredam getaran yang
timbul. Pemilihan transmisi juga harus mempertimbangkan dengan
kondisi operasi kompresor.
I.5. Korosi
Fluida kerja dari kompresor adalah udara yang akan dimampatkan.
Udara tersebut jika tercampur senyawa-senyawa asam atau basa akan
sangat korosif. Apabila kompresor dalam keadaan mati, udara tekan akan
mengalami pendinginan dan uap air dengan kandungan senyawa korosif
yang akan mengembun dan dapat menempel pada komponen-komponen
dan sebagian masuk ke dalam minyak pelumas. Air dari pengembunan
ini dapat menimbulkan korosi yaitu peristiwa bereaksinya bahan logam
dengan zat korosif dan meghasilkan karat. Minyak pelumas juga
berperan dalam proses korosi, hal ini terjadi jika minyak pelumas tidak
terkontrol penggantiannya sehingga pelumas yang bersirkulasi banyak
mengadung zat asam dan korosi f terhadap logam.
Pencegahan korosi pada peralatan kompresor dapat dilakukan
melalui pemilihan bahan logam yang tepat dan tahan korosi. Cara lain
adalah dengan p emberian katup cegah air otomatik pada sisi ke luar
kompresor, hal ini untuk mengurangi jumlah air yang terlarut pada udara
tekan dan pelumas.


Rangkuman
1. Kompresor adalah alat pemampat atau pengkompresi udara
dengan kata lain kompresor adalah penghasil udara mampat.
Karena dari proses pemampatan, udara mempunyai tekanan yang
lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan udara lingkungan (1atm).
2. Kompresor berdasarkan dari cara pemampatannya dibedakan
menjadi dua yaitu jenis turbo dan jenis perpindahan. Jenis turbo
menggunakan gaya sentrifugal yang diakibatkan oleh putaran
impeler sehingga udara mengalami kenaikan energi yang akan
diubah menjadi energi tekanan. Sedangkan jenis perpindahan,
dengan memperkecil volume udara yang diisap kedalam silinder
atau stator dengan torak atau sudu. Kompresor yang
diklasifikasikan berdasarkan tekanannya adalah kompresor untuk
225
pemampat (tekanan tinggi), blower untuk peniup (tekanan sedang)
dan fan untuk kipas (tekanan rendah)
3. Dalam sehari hari kita banyak menemui penggunaan kompresor
sebagai contoh berikut ini ;
a. Pengisi udara pada ban sepeda atau mobil
b. Sebagai penyemprot kotoran pada bagian-bagian mesin
c. Rem pada bis dan kereta api
d. Pintu pneumatik pada bis dan kereta api
4. Proses kompresi sebenarnya secara isotermal dan adiabtis tidak
dapat diaplikasikan. Proses kompresi yang bekerja menggunakan
prinsip diantara proses isotermal dan adiabatis yaitu kompresi
politropik
5. Temperatur gas akan naik setelah kompresi baik secara adiabati
atau politropis, karena panas disolasi, sehingga semua panas
diubah menjadi temperatur.
6. Kompresor dengan kompresi isotermal memerlukan lebih kecil
energi atau kerja, dibandingkan dengan kompresi adiabtik. Tetapi
proses kompresi tidak pernah dapat berlangsung isotermal, kecuali
dengan penambahan alat pendingin pada kompresor, sehingga
udara yang keluar kompresor bertemperatur sama dengan sebelum
masuk kompresor. Alat pendingin tersebut dipasang pada
kompresor banyak tingkat, terutama pada kompresor radial. Antar
tingkat kompresor dipasang pendingin yang biasa disebut dengan
intercooler
7. Daya yang diperlukan kompresor tidak hanya untuk proses
kompresi gas, tetapi juga untuk mengatasi seperti kendala kendala
mekanis, gesekan gesekan, kendala tahanan aerodinamik aliran
udara pada katup dan saluran
8. Kompresor merupakan mesin yang membutuhkan penggerak dari
luar. Penggerak yang dapat dipakai adalah motor listrik atau motor
bakar. Motor listrik mempunyai keunggulan yaitu tidak berisik, tidak
polusi, murah, dan operasi dan pemeliharaannya mudah

Soal.
1. Sebutkan fungsi dari kompresor !
2. Jelaskan klasifikasi dari kompresor dan dari jenis apakah
kompresor yang sering anda jumpai dipinggir-pinggir jalan atau
dibengkel-bengkel !
226
3. Bagaimana cara kerja kompresor jenis turbo jenis perpindahan
positif ?
4. Jelaskan cara-cara kompresi pada kompresor !, dan cara yang
mana yang terbukti paling efisien !
5. Jelaskan fungsi dari pemasangan intercooler
6. Sebutkan macam-macam penggerak kompresor dan jelaskan
keuntungan dan kelebihannya !

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar