BAB II COMPRESSOR.docx

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Kompresor

Kompresor dalam bahasa Inggris berarti pemampat, mengubah ukuran dari

besar ke kecil dengan cara menekan. Kompresor merupakan mesin untuk

memampatkan udara atau gas, mesin fluida yang mengubah uap refrigerant yang

masuk pada suhu dan tekanan yang rendah menjadi uap bertekanan tinggi.

Kompresor juga mengubah suhu refrigeran menjadi lebih tinggi akibat proses

yang bersifat isentropik. Lawan kata dari kompresor adalah expander yang berarti

pengembang. Karena kerjanya sebagai pemampat, maka material yang bisa

dimampatkan harus compressible atau berbentuk gas.

Secara umum, kompresor mengisap udara dari atmosfer, yang secara fisika

merupakan campuran beberapa gas dengan susunan 78% Nitrogren, 21% Oksigen

dan 1% Campuran Argon, karbon Dioksida, Uap Air, Minyak, dan lainnya.

Namun ada juga kompressor yang mengisap udara atau gas dengan tekanan lebih

tinggi dari tekanan atmosfer dan biasa disebut penguat (booster). Sebaliknya ada

pula kompresor yang menghisap udara atau gas bertekanan lebih rendah dari

tekanan atmosfer dan biasanya disebut pompa vakum.

Sebuah kompresor memiliki dua fungsi utama: 1) untuk memompa

pendingin melalui sistem pendingin dan 2) untuk menekan gas pendingin dalam

sistem sehingga dapat terkondensasi menjadi cair dan menyerap panas dari udara

atau air yang sedang didinginkan atau dingin. Kompresor sering digunakan untuk:

1. Mengirim tenaga (berupa udara) untuk peralatan pneumatik dan peralatan

pengangkat yang bekerja, secara pneumatik

2. Mengirim dan membagi-bagi gas seperti pada pipa-pipa gas dan bahan

bakar cair

3. Menyediakan udara bertekanan tinggi seperti pada mesin otomotif

4. Meningkatkan sistem tekanan untuk membantu reaksi kimia

2.2 Jenis-Jenis Kompresor

Kompresor dapat dibagi menjadi dua jenis utama, yaitu possitive-

displacement dan dinamik. Pada jenis positive-displacement, sejumlah udara atau

gas di- trap dalam ruang kompresi dan volumnya secara mekanik menurun,

menyebabkan peningkatan tekanan tertentu kemudian dialirkan keluar. Pada

kecepatan konstan, aliran udara tetap konstan dengan variasi pada tekanan

pengeluaran (UNEP, 2006).

Kompresor dinamik memberikan energi kecepatan untuk aliran udara atau

gas yang kontinyu menggunakan impeller yang berputar pada kecepatan yang

sangat tinggi. Energi kecepatan berubah menjadi energi tekanan karena pengaruh

impeller dan volute pengeluaran atau diffusers. Pada kompresor jenis dinamik

sentrifugal, bentuk dari sudu-sudu impeller menentukan hubungan antara aliran

udara dan tekanan (atau head) yang dibangkitkan (UNEP, 2006).

Gambar 2.2 Jenis Kompresor

1. Kompresor Positive Displacement

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

a. Kompresor reciprocating

Di dalam industri, kompresor reciprocating (torak) 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.

Gambar 2.3 Penampang melintang kompresor reciprocating

Kompresor reciprocating tersedia dalam berbagai konfigurasi; terdapat

empat jenis yang paling banyak digunakan yaitu horizontal, vertical, horizontal

balance-opposed, dan tandem. Jenis kompresor reciprocating vertical digunakan

untuk kapasitas antara 50 – 150 cfm. Kompresor horisontal balance opposed

digunakan pada kapasitas antara 200 – 5000 cfm untuk desain multitahap dan

sampai 10,000 cfm untuk desain satu tahap (Dewan Produktivitas Nasional,

1993).

Kompresor udara reciprocating biasanya merupakan aksi tunggal dimana

penekanan dilakukan hanya menggunakan satu sisi dari 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 parallel.

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 (140-160oC), sedangkan pada mesin satu tahap

suhu lebih tinggi (205-240oC).

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 (UNEP, 2006). 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.

Prinsip kerja kompresor torak adalah sebagai berikut:

• Tenaga mekanik dari penggerak mula ditransmisikan melalui poros engkol

dalam bentuk gerak rotasi dan diteruskan ke kepala silang (cross head)

dengan perantaraan batang penghubung (connecting rod).

• Pada kepala silang gerakan rotasi diubah menjadi gerak translasi yang

diteruskan ke torak melalui batang torak (piston rod).

• Gerakan torak bolak balik dalam silinder mengakibatkan perubahan

volume dan tekanan sehingga terjadi proses pemasukan, kompresi, dan

pengeluaran.

Secara sederhana prinsip kerja, perubahan tekanan dan volume dalam

suatu kompresor torak Simplex Single Acting dapat diuraikan dalam bentuk

diagram P-V sebagai berikut :

Gambar 2.4 Diagram P-V Kompresor Torak (reciprocating)

Torak (reciprocating) memulai langkah kompresi pada titik (1), torak

bergerak kekiri dan gas dimampatkan sehingga tekanannya naik ketitik (2). Pada

titik ini tekanan di dalam silinder mencapai harga tekanan Pd yang lebih tinggi

dari pada tekanan di dalam pipa keluar, sehingga katup keluar pada kepala silinder

akan terbuka. Jika torak bergerak terus kekiri, gas akan didorong keluar silinder

pada tekanan tetap sebesar Pd. Dititik (3) torak mencapai titik mati atas, yaitu titik

akhir gerakan torak pada langkah kompresi dan pengeluaran.

Pada waktu torak mencapai titik mati atas ini, antara sisi atas torak dan

kepala silinder masih ada volume sisa yang besarnya = Vc. Volume ini idealnya

harus sama dengan nol agar gas dapat didorong seluruhnya keluar silinder tanpa

sisa. Namun dalam praktiknya harus ada jarak (clearance) di atas torak agar tidak

membentur kepala silinder. Selain itu juga harus ada lubang-lubang laluan pada

katup-katup. Karena adanya volume sisa ini ketika torak mengakhiri langkah

kompresinya, di atas torak masih ada sejumlah gas dengan volume sebesar Vc dan

tekanan sebesar Pd. Jika kemudian torak memulai langkah isapnya (bergerak

kekanan), katup isap tidak dapat terbuka sebelum sisa gas di atas torak

berekspansi sampai tekanannya turun dari Pd menjadi Ps. Katup isap baru mulai

terbuka dititik (4) ketika tekanannya sudah mencapai tekanan isap Ps. Disini

pemasukan gas baru mulai terjadi dan proses pengisapan ini berlangsung sampai

titik mati bawah (1). Dari uraian di atas dapat dilihat bahwa volume gas yang

diisap tidak sebesar volume langkah torak sebesar Vs melainkan lebih kecil, yaitu

hanya sebesar volume isap antara titik mati bawah (1) dan titik (4).

Proses kompresi gas pada kompresor torak dapat dilakukan menurut tiga

cara yaitu dengan proses isotermal, adiabatik reversible, dan politropik.

1. Kompresi Isotermal

Bila suatu gas dikompresikan, maka ini berarti ada energi mekanik yang

diberikan dari luar kepada gas. Energi ini diubah menjadi energi panas sehingga

temperatur gas akan naik jika tekanan semakin tinggi. Namun, jika proses ini

dibarengi dengan pendinginan untuk mengeluarkan panas yang terjadi, sehingga

temperatur dapat dijaga tetap dan kompresi ini disebut dengan kompresi isotermal

(temperatur tetap). Proses isotermal mengikuti hukum Boyle, maka persamaan

isotermal dari suatu gas sempurna adalah:

Proses kompresi ini sangat berguna dalam analisis teoritis, namun untuk

perhitungan kompresor tidak banyak kegunaannya. Pada kompresor yang

sesungguhnya, meskipun silinder didinginkan sepenuhnya adalah tidak mungkin

untuk menjaga temperatur yang tetap dalam silinder. Hal ini disebabkan oleh

cepatnya proses kompresi (beberapa ratus sampai seribu kali permenit) di dalam

silinder.

2. Kompresi Adiabatik

Jika silinder diisolasi secara sempurna terhadap panas, maka kompresi

akan berlangsung tanpa ada panas yang keluar dari gas atau masuk kedalam gas.

Proses semacam ini disebut adiabatik. Dalam praktiknya proses ini tidak pernah

terjadi secara sempurna karena isolasi terhadap silinder tidak pernah dapat

sempurna pula. Namun proses adiabatik reversible sering dipakai dalam

pengkajian teoritis proses kompresi. Hubungan antara tekanan dan volume dalam

proses adiabatic dapat dinyatakan dalam persamaan:

Jika rumus ini dibandingkan dengan rumus kompresi isotermal dapat

dilihat bahwa untuk pengecilan volume yang sama, kompresi adiabatic akan

menghasilkan tekanan yang lebih tinggi dari pada proses isotermal. Karena

tekanan yang dihasilkan oleh kompresi adiabatik lebih tinggi dari pada kompresi

isotermal untuk pengecilan volume yang sama, maka kerja yang diperlukan pada

kompresi adiabatik juga lebih besar.

3. Kompresi Politropik

Kompresi pada kompresor yang sesungguhnya bukan merupakan proses

isotermal, karena ada kenaikan temperatur, namun juga bukan proses adiabatik

karena ada panas yang dipancarkan keluar. Jadi proses kompresi yang

sesungguhnya, ada di antara keduanya dan disebut kompresi politropik. Hubungan

antara P dan v pada proses politropik dapat dinyatakan dengan persamaan:

Pada kondisi dimana tidak dilakukan pendinginan pada ruang kompresi

(kompresor sentrifugal pada umumnya), maka harga n > k. Bila ada pendinginan

pada ruang kompresi (pada kompresor torak), maka harga n terletak antara 1< n <

k. Perhitungan dapat dilakukan baik dengan pendekatan kondisi adiabatik

reversible maupun kondisi politropik.

b. Kompresor Putar/ Rotary

Kompresor rotary mempunyai rotor dalam satu 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 dengan ukuran 30 sampai 200 hp atau 22 sampai

150 kW (UNEP, 2006). Jenis dari kompresor putar adalah:

Kompresor lobe (roots blower)

Kompresor ulir (ulir putar helical-lobe, dimana rotor putar jantan dan

betina bergerak berlawanan arah dan menangkap udara sambil

mengkompresi dan bergerak kedepan.

Jenis baling-baling putar/ baling-baling luncur, ring cairan dan jenis

gulungan.

Kompresor 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 ulir putar mudah perawatannya, mudah operasinya dan fleksibel

dalam pemasangannya. Kompresor udara putar dapat dipasang pada permukaan

apapun yang dapat menyangga berat statiknya (UNEP, 2006).

Gambar 2.5 Kompresor Ulir (UNEP, 2006)

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 difuser

statis. Kompresor udara sentrifugal adalah kompresor yang dirancang bebas

minyak pelumas. Gir yang dilumasi minyak pelumas terletak terpisah dari udara

dengan pemisah yang menggunakan sil pada poros dan ventilasi atmosferis

(UNEP, 2006).

a. Kompresor Sentrifugal

Kompresor 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 pend ingin 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 (UNEP, 2006).

Prinsip kerja kompresor sentrifgal adalah “ Energi mekanik dari unit

penggerak (energi putar) yang diteruskan pada impeler akan memberikan gaya

sentrifugal kepada udara atau gas sehingga memperbesar energi kinetiknya”.

Energi kinetik yang dimiliki gas atau udara kemudian dirubah menjadi energi

potensial (tekanan) didalam diffuser dengan cara memperlambat laju kecepatan

udara dan gas. Energi potensial akhir keluar merupakan tekanan discharge dari

kompresor sentrifugal tersebut.

Gambar 2.6 Gambaran kompresor sentrifugal (UNEP, 2006)

b. Kompresor Aksial

Kompresor ini memiliki prinsip kerja seperti jenis rotari yaitu system

udara alir dan cocok sebagai penghantar udara yang besar. Kompresor aliran ada

yang dibuat arah masukannya udara secara aksial dan ada yang radial. Keadaan

udara dirubah dalam satu roda turbin atau untuk lebih mengalirkan kecepatan

udara. Energi kinetik yang ditimbulkan diubah ke energi yang berbentuk tekanan.

Pada komporesor aliran aksial, udara mendapatkan percepatan oleh sudut yang

terdapat pada rotor alirannya ke arah aksial.

Percepatan yang ditimbulkan oleh kompresor aliran radial berasal dari

ruangan ke ruangan berikutnya secara radial. Pada lubang masukan pertama udara

dilemparkan keluar menjauhi sumbu dan oleh dinding ruangan dipantulkan dan

kembali mendekati sumbu. Dari tingkat pertama masuk lagi ketingkat berikutnya,

sampai beberapa tingkat yang dibutuhkan.

Disini nosel masuk berfungsi mengarahkan dan mempercepat aliran gas

atau udara ke dalam sudu pengarah. Dari sudu pengarah, gas akan masuk ke sudu

putar yang akan menambahkan energi ke daam gas. Sudu tetap berfungsi sebagai

difuser dan pembelok arah aliran ke deretan sudu gerak pada tingkat berikutnya.

Biasanya beberapa deret pertama dari sudu tetap dapat diatur untuk penggunaan

mesin diluar kondisi rancangan, sedangkan sebagian besar sudu tetap adalah

fixed. Sudu tetap pada tingkat terakhir berfungsi sebagai sudu pembebas olakan

sebelum aliran gas atau udara lewat nosel sisi keluar. Kompresor ini umumnya

dipakai untuk kapasitas yang besar tetapi dengan tekanan yang tidak terlalu tinggi.

Beberapa kriteria seleksi untuk berbagai jenis kompresor terlihat pada

tabel dibawah ini.

Tabel 2.1 Kriteria Seleksi Umum untuk Kompresor

Tabel 2.2 Perbandingan Untuk Beberapa Jenis Kompresor Yang Penting

2.3 Klasifikasi Kompresor

Klasifikasi kompresor dapat digolong-golongkan atas beberapa, yaitu :

a. Kompresor yang digolongkan atas dasar tekananya.

Kompresor atas golongan dibagi atas 3, yaitu :

1. Kompresor (pemampat) dipakai untuk jenis yang bertekanan tinggi.

2. Blower (peniup) dipakai untuk bertekanan rendah.

3. Fan (kipas) dipakai untuk yang bertekanan sangat rendah.

b. Atas dasar pemampatanya kompresor dapat dibagi atas 2, yaitu :

1. Jenis Turbo

Jenis turbo menaikan tekanan dan kecepatan gas-gas dengan gaya

sentrifugal yang ditimbulkan oleh impeler atau dengan gaya angkat (lift) yang

ditimbulkan oleh sudu.

2. Jenis Perpindahan

Jenis perpindahan menaikkan tekanan dengan memperkecil atau

memafaatkan volume gas yang dihisap ke dalam silinder atau stator oleh torak

atau sudu. Jenis perpindahan ini dibagi 2 macam, yaitu :

a. Jenis putar (rotary)

Jenis ini dibagi atas beberapa, yaitu :

- Kompresor Sekrup

- Kompresor Sudu Luncur

- Konpresor Roots

b. Jenis Bolak-balik

c. Kompresor yang dibagi atas dasar Konstruksinya.

Berdasarkan atas ini dibagi atas berbagai macam, yaitu :

1. Berdasarkan Jumlah Tingkat Kompresis, yaitu: Satu Tingkat, Dua Tingkat,

dan banyak Tingkat.

2. Berdasarkan Langkah Kerja, yaitu: Kerja Tunggal (Single Acting), Kerja

Ganda (Double Acting).

3. Berdasarkan Susunan Silinder, yaitu: Mendatar, Tegak, Bentuk–L, Bentuk-

V, Bentuk–W, Bentuk Bintang, Lawan Berimbang (Balance Oposed).

4. Berdasarkan Cara Pendingin, yaitu, Pendingin Air, Pendingin Udara.

5. Berdasarkan Transmisi Penggerak, yaitu: Langsung, Sabuk–V, Roda Gigi.

6. Berdasarkan Penempatanya, yaitu: Permanen (stationery), dapat

dipindahkan (portable).

7. Berdasarkan Cara Pelumasannya, yaitu: Pelumas Minyak, Tanpa Minyak.

2.4 Bagian-Bagian Kompresor

Kompresor terdiri dari beberapa bagian utama yang fungsinya satu dengan

yang lain saling berhubungan, diantaranya adalah :

1. Bagian statis

a. 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.

b. 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 korosi.

c. Guide Vane

Guide vane di tempatkan pada bagian depan eye impeler 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.

d. 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. Berfungsi untuk mencegah aliran balik dari gas yang keluar

dari discharge impeller (tekanan tinggi) kembali masuk ke sisi suction (tekanan

rendah).

f. Diffusser

Diffuser berfungsi untuk merubah energi kecepatan yang keluar dari

discharge impeler menjadi energi potensial (dinamis). Untuk multi stage dipasang

diantara inter stage impeler.

g. Return Bend

Return bend sering juga disebut crossover yang berfungsi membelokan

arah aliran gas dari diffuser ke return channel untuk masuk pada stage/ impeler

berikutnya. Return bend di bentuk oleh susunan diafragma yang dipasang dalam

casing.

h. Return Channel

Return channel adalah saluran yang berfungsi memberi arah aliran gas dari

return bend masuk ke dalam impeler 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.

i. 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.

2. Bagian Dinamis

a. Shaft dan Shaft Sleeve

Shaft atau poros transmisi digunakan untuk mendukung impeler dan

meneruskan daya dari pengerak ke impeler. Untuk penempatan impeler pada shaft

di gunakan pasak (key) dan pada multi stage, posisi pasak di buat selang-seling

agar seimbang. Sedangkan jarak antar stage dari impeler 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 impeler.

b. Impeler

Suatu impeler berfungsi untuk menambah kecepatan (velocity) gas dengan

memutar sekeliling garing pusat (center line) dan menyebabkan gas bergerak dari

inlet wheel sampai ke tip (discharge), perbedaan gerak dari sumbu putar inlet

wheel dan dishcarge menyebabkan naiknya energi kinetik dengan akibat naiknya

kecepatan gas. Impeler adalah bagian dari rotor kompresor yang memberikan

tambahan energi kinetik pada fluida gas melalui sudu-sudunya (blade).

c. Bantalan (Bearing)

Bantalan (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.

2.5 Komponen Kompresor

Mesin kompresor terdiri dari beberapa bagian yang saling

berhubungan. Bagian ini satu sama lain saling menunjang dalam proses

kompresi udara. Komponen dari kompresor tersebut diantaranya adalah:

a. Drain Valve

Salah satu perangkat penting dari sebuah kompresor adalah drain

valve. Perangkat ini merupakan bagian yang mengatur tekanan udara yang

terdapat dalam tabung penyimpanan kompresor. Dalam tabung

penyimpanan udara, biasanya terdapat air yang merupakan efek dari

perbedaan suhu udara dalam tabung dengan suhu ruangan. Air ini dapat

dibuang melalui perangkat ini. Selain itu kotoran yang ikut masuk ke

dalam tabung juga dapat dikeluarkan dengan alat ini.

b. Fluid Cooler

Akibat proses kompresi yang dialakukan oleh mesin kompresor,

suhu pada mesin kompresor menjadi tinggi. Apabila suhu ini dibiarkan

begitu saja, tidak menutup kemungkinan akan mengakibatkan terjadinya

ledakan, yang diakibatkan oleh overheat pada mesin kompresor. Untuk

mengatasi hal tersebut, maka pada mesin kompresor biasanya sudah

terdapat sebuah mekanis, untuk menurunkan suhu pada mesin kompresor.

Alat tersebut adalah fluid cooler. Selain mengendalikan suhu mesin

kompresor, alat ini juga dapat mendinginkan dan mengontrol suhu tekanan

udara yang dihasilkan oleh kompresor.

c. Hose

Untuk menggunakan udara bertekanan yang telah terisimpan dalam

tabung penyimpanan kompresor, kita membutuhkan selang khusus. Selang

ini digunakan untuk mengalirkan udara bertekanan tersebut sehingga

dapat digunakan setiap saat. Biasanya selang ini mempunyai kemampuan

untuk menahan tekanan yang terdapat pada udara tersebut. Selang ini

pada umumnya terbuat dari karet dengan panjang yang bervariasi. Selang

karet ini ada yang berbentuk spiral, namun ada juga yang berbentuk lurus,

yang digulung pada gulungan khusus untuk selang kompresor.

d. Hose Fitting

Untuk menghubungkan hose dengan mesin kompresor, digunakan

sebuah alat yang terpasang pada pangkal dari hose yang kita gunakan.

Alat tersebut lazim disebut hose fitting. Alat ini menghubungkan hose

dengan Ball valve yang terpasang pada kompresor. Hose fitting ini

terpasang pada hose dengan menggunakan pressure tools, sehingga tidak

mudah terlepas walaupun diberikan tekanan yang tinggi. Untuk

menghubungkan hose fitting dengan ball valve, pada hose fitting ini

terdapat draft dalam yang sesuai dengan draft yang ada pada ball valve.

Selain terpasang pada bagian pangkal, untuk menghubungkan hose dengan

ball valve, hose fitting juga terdapat pada bagian ujung dari hose. Fungsi

hose fitting yang terpasang pada bagian ujung ini adalah untuk

menghubungkan hose dengan perangkat lain yang kita gunakan, seperti

pistol angin maupun alat sejenis lainnya.

e. Ball Valve

Untuk menghubungkan kompresor dengan hose melalui hose fitting,

diperlukan alat khusus. Alat tersebut adalah ball valve. Selain untuk

menghubungkan kompresor dengan hose maupun hose fitting, ball valve

juga berfungsi untuk mengatur pengeluaran udara bertekanan dari dalam

kompresor. Pada ball valve terdapat bola yang berlubang di tengahnya.

Bola ini dapat diputar dengan menggunakan tuas yang terdapat pada

bagian atas ball valve. Apabila posisi lubang bola searah dengan arah ball

valve (terbuka), maka udara akan keluar menuju hose. Namun apabila

lubang pada bola dalam ball valve ini mempunyai posisi yang tidak searah

(tertutup), maka udara bertekanan yang terdapat pada kompresor tidak

akan keluar menuju hose.

f. Filters

Setiap mesin mempunyai satu bagian yang mempunyai fungsi

sebagai penyaring. Pada kompresor, filter yang digunakan terdiri dari dua

jenis, yaitu filter udara dan filter oli. Filter udara mempunyai fungsi untuk

menyaring udara yang masuk ke dalam intake kompresor. Seperti kita

ketahui bahwa udara disekitar kita sebenarnya tercampur dengan debu dan

kotoran lain. Filter ini mempunyai fungsi untuk mencegah debu dan

kotoran tersebut masuk ke dalam kompresor. Biasanya filter ini dipasang

pada bagian yang menghubungkan intake kompresor dengan ’dunia luar’.

Filter udara ini harus sering dibersihkan untuk mendapatkan hasil kerja

yang maksimal pada kompresor. Filter oli pada dasarnya mempunyai sistim

kerja yang sama dengan filter udara. Fungsi dari filter oli ini adalah untuk

menyaring minyak pelumas yang digunakan untuk melumasi bagian dari

mesin kompresor. Hal ini akan semakin menambah kinerja dari kompresor

dalam melakukan kompresi udara.

g. Pressure Gauge

Seringkali kita ingin mengetahui berapa tekanan udara yang

terdapat pada tabung penyimpanan kompresor. Namun kita tidak mungkin

mengetahuinya tanpa ada alat bantu yang memudahkan kita mengetahui

berapa tekanan udara yang tersimpan dalam tabung kompresor. Alat

tersebut dikenal dengan nama pressurre gauge. Pada pressure gauge

terdapat angka-angka yang menunjukkan jumlah tekanan dalam tabung

penyimpanan. Satuan yang terdapat pada pressure gauge ini ada dua

macam, yaitu psi dan bar. Kedua ukuran tekanan udara ini mempunyai

perbandingan angka masing- masing, tergantung satuan tekanan yang

mana yang biasa kita gunakan.

h. Pressure Switch

Untuk menghubungkan pressure gauge dengan kompresor, terdapat

sebuah alat lain yang bernama pressure switch. Selain berfungsi sebagai

penghubung antara kompresor dengan pressure gauge, pressure switch

juga mempunyai fungsi sebagai pemutus tenaga yang digunakan

kompresor apabila kapasitas tabung penyimpanan telah mencapai batas

yang sudah ditentukan. Hal ini lebih ditujukan untuk menghindari

terjadinya overloaded pada tabung penyimpanan. Selain untuk memutus

arus listrik, pressure switch juga berfungsi sebagai sensor untuk

menyalakan kembali kompresor apabila jumlah tekanan udara dalam

tabung penyimpanan sudah mencapai titik minimum tekanan yang

ditentukan. Dalam alat ini juga terdapat pengatur tekanan, baik itu tekanan

maksimal maupun tekanan minimal, yang tersimpan dalam tabung sesuai

keinginan kita.

i. Safety Valve

Adakalanya kita menginginkan tekanan kompresor yang cukup

tinggi, tanpa memperhitungkan kapasitas dari tabung pengaman. Pada saat

tekanan dalam kompresor sudah melebihi batas maksimal, maka akan ada

alat yang secara otomatis mengeluarkan kembali tekanan udara tersebut,

hingga ke titik aman. Alat ini biasa disebut safety valve. Dengan adanya

safety valve ini, maka kemungkinan terjadinya ledakan tabung

penyimpanan kompresor dapat dihindari. Titik maksimal pada safety valve

ini juga dapat diatur sesuai dengan keinginan kita, melalui pressure

switch.

j. Receiver Tank

Untuk menyimpan udara yang sudah dikompresi oleh mesin kompresor,

diperlukan sebuah tempat yang mampu menahan besarnya tekanan dari udara

tersebut. Tempat penyimpanan ini biasa dikenal dengan nama receiver tank.

Model dari receiver tank biasanya berbentuk tabung dengan ukuran yang

bervariasi, tergantung dari kapasitas yang mampu ditampungnya. Sedangkan

posisi receiver tank pada kompresor ada yang vertikal, dan ada juga yang

dipasang secara horisontal. Biasanya receiver tank ini terbuat dari pelat baja yang

dilapisi dengan lapisan khusus anti karat, dan dicat dengan warna yang sesuai

dengan kompresornya. Pada receiver tank biasanya terdapat juga drain valve.

Drain valve ini berfungsi sebagai pembuang air yang terdapat dalam receiver tank

sebagai akibat dari kompresi udara yang dilakukan oleh kompresor. Kapasitas dari

receiver tank berkisar antara 80 galon sampai dengan 8000 galon, tergantung

model dari kompresor yang menyertainya.

2.6 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:

1. 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.

2. 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).

3. 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.

4. 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.

2.7 Kapasitas Kompresor

Kapasitas refrigeransi dari sebuah mesin refrigeransi tergantung pada

kemampuan kompresor memenuhi jumlah gas refrigeran yang perlu

disirkulasikan. 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/ free air

del ivery (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.

Kompresor yang sudah tua, walupun 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 dengan waktu yang lebih lama, dengan begitu memakai

daya yang lebih dari yang sebenarnya dibutuhkan. Pemborosan daya tergantung

pada persentase penyimpangan kapasitas FAD. Sebagai contoh, kran kompresor

yang sudah rusak dapat menurunkan kapasitas kompresor sebanyak 20 persen.

Pengkajian berkala terhadap kapasitas FAD untuk setiap kompresor harus

dilakukan untuk memeriksa kapasitas yang sebenarnya. Jika penyimpangannya

lebih dari 10 persen, harus dilakukan perbaikan.

Metoda ideal pengkajian kapasitas kompresor adalah melalui uji nosel

dimana nosel yang sudah dikalibrasi digunakan sebagai beban, untuk membuang

udara tekan yang dihasilkan. Alirannya dikaji berdasarkan suhu udara, tekanan

stabilisasi, konstanta orifice, dll. Kapasitas kompresor biasanya dinyatakan

dengan volum gas yang diisap per satuan waktu (m3/jam).

1. Untuk kompresor torak, secara teori kapasitas kompresor dapat dinyatakan

sebagai :

V = (π/4) x D2 x L x z x n x 60 (m3/jam)

dimana,

D = diameter silinder (m)

L = panjang langkah torak (m)

z = jumlah silinder

n = jumlah putaran poros per menit

2. Untuk kompresor putar (positif) lihat juga gambar 1.7

Gambar 2.7 Volume langkah torak dari kompresor putar

dimana,

D = diameter dalam dari silinder rumah (m)

d = diameter luar dari silinder torak berputar (m)

t = tebal silinder (m)

z = jumlah silinder

n = jumlah putaran rotor per menit

2.8 Efisiensi Kompresor

Beberapa pengukuran kompresor yang biasa digunakan adalah: efisiensi

volumetrik, efisiensi adiabatik, efisiensi isotermal, dan efisiensi mekanik. Efisiensi

adiabatik dan isotermal dihitung sebagai daya isotermal atau adiabatik dibagi oleh

konsumsi daya aktual. Gambar yang diperoleh menunjukan efisiensi keseluruhan

kompresor dan motor penggerak.

1.3.1 Efisiensi isotermal

Efisiensi isotermal = Daya masuk aktual terukur / Daya Isotermal. Daya

isotermal (kW) = P1 x Q1 x loger/36,7. dimana,

P1= Tekanan mutlak masuk kg/ cm2

Q1= Udara bebas terkirim/ FAD, m3/jam.

r = Perbandingan tekanan P2/P1

Perhitungan daya isotermal tidak menyertakan daya yang diperlukan untuk

mengatasi gesekan dan biasanya memberikan efisiensi yang lebih rendah dari

efisiensi adiabatis. Nilai efisiensi yang dilaporkan biasanya efisiensi isotermal.

Hal ini merupakan bahan pertimbangan yang penting dalam memilih kompresor

berdasarkan nilai efisiensi yang dilaporkan.

1.3.2 Efisiensi Volumetrik

Dalam prakteknya, panduan yang paling efektif dalam membandingkan

efisiensi kompresor adalah konsumsi daya spesifik, yaitu kW/volum debit aliran,

yang dapat digunakan untuk berbagai kompresor.

2.9 Analisa Termodinamika Pada Kompresor

Kerja spesifik ideal adalah kalor spesifik yang dibutuhkan untuk

menggerakkan kompresor ideal (Wk 1-2). Sedangkan kerja kompresor aktual

adalah kalor spesifik yang dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor dengan

memperhatikan efisiensi kompresor karena pada dasarnya kompresor tidak pernah

bekerja secara isentropis. Effisiensi kompresor merupakan perbandingan antara

kerja kompresor pada siklus ideal dengan kerja kompresor sebenarnya, yaitu :

Dengan menentukan effiensi kompresor menurut [lit 13, hal 198] untuk

kompresor aksial berharga 0,85 – 0,90 dan untuk kompresor sentrifugal 0,80.