TUGAS KULIAH POMPA DAN KOMPRESOR

KOMPRESOR DIAFRAGMA

(Membrane Compressor)

Dosen Pengampu : Ir. Sugijarto PS

Penyusun :

ANANG DIANTO

09/285335/TK/35742

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN DAN INDUSTRI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

2013

KOMPRESOR DIAFRAGMA

I. PRINSIP KERJA

Kompresor Diafrgama termasuk ke dalam jenis kompresor torak atau piston.

Perbedaan dengan jenis kompresor torak yang lain adalah pada kompresor

diafragma ini torak dipisahkan dengan ruang penghisap udara denngan sebuah

membran, membran yang memungkinkan untuk dilewati udara tapi tidak

memungkinkan dilewati partikel-partikel.

Tujuannya adalah untuk menjaga agar udara bersih dari unsur apapun,

terutama terbebas dari pelumas (oli). Dan memang, kompresor diafragma ini

dirancang khusus untuk industri-industri yang memerlukan kesterilan tinggi

udara seperti industri makanan, obat, dan lain-lain.

Makanya kompresor diafragma ini sering juga dikenal dengan nama

membrane compressor. Kompresor ini melakukan kompresi udara dengan

menggunakan membran yang bergerak berputar, untuk menarik udara masuk

ke daerah kompresi dan memberinya tekanan untuk selanjutnya disimpan pada

bagian tabung penyimpanan.

Dalam kompresor diafragma, piston bertindak secara tidak langsung dengan

memberi tekanan kepada hidrolik oil, yang flexes diafragma logam tipis untuk

kompres gas. Hal ini digunakan untuk laju aliran kecil, di bawah jangkauan

untuk kompresor reciprocating, dan dibatasi oleh pembangunan diafragma.

Keuntungan dari kompresor diafragma yaitu baik kebocoran gas atau minyak

ke gas bisa dicegah. Dengan demikian, kompresor diafragma sangat ideal

untuk mengompresi gas yang mudah terbakar, korosif, atau beracun pada

tekanan tinggi. Kerugiannya adalah biaya pemeliharaan yang tinggi, terutama

karena diafragma harus diganti setelah sekitar 2000 jam operasi

Kompresor Diafragma terdiri dari 2 sistem, sistem hidrolik dan system

tekanan udara. Metal diafragma adalah komponen pelindung diantara 2

sistem itu. Sistem tekanan udara terdiri dari 3 piringan metal diafragma yang

mana diapit diantara dua rongga plat, proses masukan dan keluaran udara.

Sistem hidrolik pengendali motor poros engkol yang memindahkan piston

dalam tekanan rendah. Pemindahan piston ini mengatur cairan hidrolik

berlawanan untuk merendahkan bagian samping dari diafragma,ayunan

rongga menyebabkan pergantian proses udara.beberapa komponen dari sistim

hidrolik dapat secara otomatis mengisi pompa, katup cairan hidrolik dan

katup hidrolik udara yang memompa udara berlebih.

Untuk memastikan system hidrolik selalu memenuhi untuk putaran tekanan,

pompa pengisian otomatis mengirim untuk pemancing cepat dalam system

hidrolik setelah kompresor mati. Saat ada gaya tekan pada piston utama,

katup pengecek melindungi system hidrolik dari pompa pengisi otomatis,

karena itu peningkat tekanan dapat dihasilkan dalam system yang melawan

katup pompa hidrolik.

II. BAGIAN-BAGIAN

Bagian-bagian kompresor diafragma:

1) Check valves

2) Hydraulic inlet check valve

3) Hydraulic pistons

4) Hydraulic overpump valves

5) Overpump sight glass

6) Hydraulic injection pump

7) Frames

8) Piston rods

9) Crossheads

10) Crosshead pin

11) Connecting rods

12) Main and crankpin bearings

13) Crankshafts

A. Bagian-bagian kompresor yang statis serta fungsinya :

1. 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.

2. 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 erosi.

3. Guide Vane

Guide vane di tempatkan pada bagian depan eye impeller 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.

4. 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).

5. Diffuser

Diffuser berfungsi untuk merubah energi kecepatan yang keluar dari

discharge impeller menjadi energi potensial (dinamis). Untuk multi stage

dipasang diantara inter stage impeller.

6. Labirinth Seal

Labirinth seal digunakan untuk menyekat pada daerah :

- Shaft dan diafragma sebagai shaft seal.

- Casing dan shaft sebagai casing seal.

7. Return Bend

Return bend sering juga disebut crossover yang berfungsi membelokan

arah aliran gas dari diffuser ke return channel untuk masuk pada

stage/impeller berikutnya. Return bend di bentuk oleh susunan diafragma

yang dipasang dalam casing.

8. Return Channel

Return channel adalah saluran yang berfungsi memberi arah aliran gas dari

return bend masuk ke dalam impeller 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.

9. 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.

B. Bagian-bagian kompresor yang statis serta fungsinya :

1. Shaft and Shaft Sleeve

Shaft atau poros transmisi digunakan untuk mendukung impeller dan

meneruskan daya dari pengerak ke impeller. Untuk penempatan

impeller pada shaft di gunakan pasak (key) dan pada multi stage, posisi

pasak di buat selang-seling agar seimbang. Sedangkan jarak antar stage

dari impeller 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 impeller.

2. Impeller 

Impeller berfungsi untuk menaikan kecepatan gas dengan cara

berputar, sehingga menimbulkan gaya. Hal ini menyebabkan gas

masuk/mengalir dari inlet tip (eye impeller) ke discharge tip. Karena

adanya perubahan jari-jari dari sumbu putar antara tip sudu masuk

dengan tip sudu keluar maka terjadi kenaikan energi kecepatan.

3. Bantalan (Bearing)

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.

Pada kompresor sentrifugal terdapat dua jenis bearing, yaitu :

• Journal bearing

Digunakan untuk mendukung beban dengan arah radial (tegak lurus

poros).

• Thrust bearing

Digunakan untuk mendukung beban kearah aksial (sejajar poros).

4. Oil Film Seal

Oil film seal merupakan salah satu jenis seal yang digunakan dalam

kompresor. Oil film seal terdiri dari satu atau dua seal ring. Pada seal

jenis ini diinjeksikan minyak (oil) sebagai penyekat/perapat (seal oil)

antara kedua seal ring yang memiliki clearence sangat kecil terhadap

shaft. Tekanan masuk seal oil dikontrol secara proporsional

berdasarkan perbedaan tekanan sekitar 5 psi diatas tekanan internal gas

dan perbedaan tekanan oil-gas selalu dipertahankan.

C. CARA KERJA

1. 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).

2. Pada kepala silang gerakan rotasi diubah menjadi gerak translasi

yang diteruskan ke torak melalui batang torak (piston rod).

3. Gerakan torak bolak balik dalam silinder mengakibatkan

perubahan volume dan tekanan sehingga terjadi proses pemasukan.

4. Torak pada kompresor diafragma tidak seperti pada kompresor

torak yang lain, di mana pada kompresor torak ini menggerakkan

diafragma secara kembang kempis, itulah yang akan menghisap

dan menekan udara ke tabung penyimpanan.

D. CARA PERHITUNGAN

Debit kompresor

Debit kompresor atau kapasitas adalah jumlah udara yang harus dialirkan

kedalam silinder pneumatik dan dinyatakan dalam m3/s atau m3/menit, dapat

dihitung dengan cara:

Qs =

π4(d s)

2

( N )L (Hartono,1998)

Dimana:

Qs = Debit kompresor (l/min)

ds = diameter silinder

N = kecapatan putar piston (rpm)

L= Panjang stroke

Grafik tekanan kapasitas kompresor

Daya Kompresor

Jika kompresi mengikuti hukum PVn=konstan,

Maka :

Jika kompresi adalah adiabatis,

Maka :

Jika kompresi adalah isothermal,

Maka :

Daya poros dapat dicari dengan menggunakan rumus:

P = W x N

P = Daya (Kw)

W = Kerja (Nm )

N = Putaran (rpm)

Daya kompresor adalah daya poros yang digunakan untuk memampatkan gas dalam silinder,

yang dirumuskan : Daya = Kerja tiap satuan waktu.

Disini daya gas kompresor dihitung dengan proses politropik, yaitu pemampatan gas yang

berlangsung pada keadaan dimana seluruh parameter berubah. (mendekati kondisi actual).

Daya kompresor reciprocating satu tingkat (Single Stage) dihitung dengan rumus sebagai

berikut :

Referensi

Sularso dan Tahara, Haruo. 1983. Pompa dan Kompresor. Jakarta. PT. Pradnya Paramita

Chlumsky, Vladimir.1964. Reciprocating and Rotary Ccompressors. London. E&F Ltd

Yospianta. 2012. Kompresor Torak. http://yospianta.blogspot.com/2012/05/kompresor-

torak.html

1st information. 2011. Komponen Sistem Pneumatik.

http://1stinformation.blogspot.com/2011/05/komponen-sistem-pneumatik.html

http://machine-expertstech.blogspot.com/2012/09/kompresor-centrifugal.html

http://teknikkimia86.blogspot.com/2011/05/compresor.html

http://maintenance-group.blogspot.com/2010/08/perhitungan-unjuk-kerja-kompresor-

torak.html

http://ft.unsada.ac.id/wp-content/uploads/2012/06/bab9-mke.pdf