kompresor torak

Download Kompresor Torak

Post on 28-Oct-2015

782 views

Category:

Documents

5 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Cara kerja kompresor torak, bagian - bagian kompresor torak, perhitungan kompresor torak dan pengaplikasian kompresor torak

TRANSCRIPT

  • 1

    Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

    KOMPRESOR TORAK

    Oleh : Sidiq Adhi Darmawan

    A. PENDAHULUAN

    Kompresor adalah mesin yang digunakan untuk memampatkan udara atau gas.

    Kompresor udara biasanya menghisap udara dari atmosfir. Namun ada pula yang menghisap

    udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi daripada tekanan atmosfir. Karena berfungsi sebagai

    pemampat, maka fluida kerja dari kompresor harus bersifat compressible. Di sinilah yang

    membedakan antara kompresor dengan pompa. Kompresor bekerja dengan fluida yang

    compressibel , sedangkan pompa bekerja dengan fluida incompressible.

    Fluida compressible setelah melewati kompresor maka sifatnya akan berubah yaitu

    volumenya kecil, tekanan besar, kelembaban naik dan suhu naik. Sedangkan fluida compressible

    setelah melewati pompa maka sifatnya tidak berubah.

    Kompresor mempunyai kegunaan yang sangat lua hampir segala bidang baik di bidang

    industri, pertanian, rumah tangga, dan sebagainya. Selain itu jenis dan ukurannya pun beraneka

    ragam sesuai dengan pemakaiannya. Sebagai contoh penggunaan kompresor untuk

    menggerakkan mesin pneumatik di suatu pabrik.

    Secara umum kompresor dibedakan menjadi dua yaitu :

    1. Kompresor Kerja Positif ( Positive Displacement Compressor )

    Kompresor kerja posistif adalah kompresor yang mengkompresi energi dari energi

    mekanik berupa gerakan piston / torak menjadi energi tekanan pada udara. Contoh

    kompresor kerja positif adalah kompresor torak. Kompresor kerja positif dibagi menjadi :

    a. Kompresor Kerja Bolak Balik ( Reciprocating Compressor )

    Kompresor ini disebut juga kompresor torak, karena dilengkapi dengan torak yang

    bekerja bolak balik. Pemasukan udara diatur oleh katub masuk dan dihisap oleh torak

    yang gerakannya menjauhi katub, prinsip kerja dari kompresor ini menyerupai mesin 4

    langkah dimanan terdapat katub hisap dan katub buang. Pada saat terjadi pengisapan,

    tekanan udara di dalam silinder mengecil, sehingga udara luar akan masuk ke dalam

    silinder secara alami. Pada saat gerak kompresi, torak bergerak dari titik mati bawah ke

  • 2

    Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

    titik mati atas sehingga udara di atas torak akan ditekan sampai udara tersebut memiliki

    tekanan yang tinggi, selanjutnya udara bertekanan tersebut dimasukkan ke dalam

    tabung penyimpan udara

    Gambar 1. Prinsip Kerja Kompresor Torak

    b. Kompresor Rotary

    Kompresor rotary merupakan salah satu jenis kompresor yang beroperasi yang beroperasi

    pada kecepatan tinggi dan umumnya menghasilkan keluaran (tekanan) yang lebih tinggi

    dibandingkan kompresor kerja bolak balik ( reciprocating compresor ).

    2. Kompresor Dinamik ( Non Positive Displacement Compressor)

    Kompresor dinamik adalah kompresor yang mengkonversi energi dari energi potensial

    fluida ( udara ) menjadi energi kinetik berupa putaran impeller lalu menjadi energi tekan

    udara. Contoh kompresor dinamik adalah kompresor sentrifugal dan kompresor aksial.

    1. Kompresor Sentrifugal

    Kompresor sentrifugal merupakan kompresor dinamis yang bergantung pada transfer

    energi dari impeler yang berputar. Kompresor serntrifugal memiliki elemen berputar

    yang sederhana, terpasang pada poros yang dihubungkan ke motor penggerak. Prinsip

    kerja kompresor sentrifugal hampir sama dengan pompa sentrifugal.

  • 3

    Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

    Mula mula impeler berputar sehingga menaikkan kecepatan udara / gas, kemudian

    udara dengan kecepatan yang tinggi itu akan masuk ke diffuser. Pada diffuser udara

    mengalamai perubahan energi kinetik menjadi energi tekan. Pada kompresor sentrifugal

    satu tingkat kenaikan tekanan yang dihasilkan kecil, agar lebih besar kemudian

    digunakan kompresor sentrifugal bertingkat dengan pendinginan. Proses kompresi untuk

    kompresor bertingkat banyak sama seperti kompresor torak.

    Gambar 2. Kompresor Sentrifugal

    2. Kompresor Axial

    Pada kompresor aliran axial, udara akan mendapat percepatan oleh sudu yang

    terdapat pada rotor dan arah alirannya ke arah axial yaitu searah (sejajar) dengan sumbu

    rotor. Jadi pengisapan dan penekanan udara terjadi saat rangkaian sudu sudu pada rotor

    itu berputar secara cepat. Putaran cepat ini mutlak diperlukan untuk mendapatkan aliran

    udara yang mempunyai tekanan yang diinginkan.

  • 4

    Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

    B. PRINSIP KERJA KOMPRESOR TORAK

    1. Prinsip kerja kompresor torak adalah sebagai berikut:

    Tenaga mekanik dari penggerak mulai 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.

    Gambar 3. Diagram P-V Kompresor Torak

    Torak 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.

  • 5

    Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

    Pada waktu torak mencapai titik mati atas ini, anatara 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).

    Atau secara riil dapat dijelaskan sebagai berikut cara kerja kompresor torak :

    Langkah pertama adalah langkah hisap, torak bergerak ke bawah oleh tarikan engkol. Di dalam

    ruang silinder tekanan menjadi negatif di bawah 1 atm ( dibawah tekanan atmosfer), 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, dan udara akan keluar.

    ( i ) Isap :

    Bila poros engkol berputar dalam arah panah,

    sehingga torak bergerak ke bawah oleh tarikan

    engkol. Maka terjadilah tekanan negatif ( di

    bawah tekanan atmosfir ) di dalam silinder, dan

    katup isap terbuka oleh perbedaan tekanan,

    sehingga udara terhisap.

    ( i )

  • 6

    Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

    Gambar 4. Kerja Kompresor Kerja Tunggal

    Untuk sistem kerja kompresor kerja ganda sebagai berikut :

    Proses kerja kompresor kerja ganda tidak berbeda jauh dengan kerja tunggal. Pada kerja ganda,

    setiap gerakan terjadi sekaligus langkah penghisapan dan pengkompresian. Dengan kerja ganda,

    kerja kompresor menjadi lebih efisien.

    Gambar 5. Kompresor Kerja Ganda

    ( ii ) Kompresi :

    Bila torak bergerak dari titik mati bawah ke titik

    mati atas, maka katup isap akan menutup dan udara

    di dalam silinder dimampatkan.

    ( ii )

    ( iii ) Kompresi :

    Bila torak bergerak ke atas, tekanan di dalam

    silinder akan naik. Maka katup keluar akan terbuka

    oleh tekanan udara, dan udara akan keluar

    ( iii )

  • 7

    Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

    2. Proses Kompresi Gas

    Proses kompresi gas pada kompresor torak dapat dilakukan menurut tiga cara yaitu dengan

    proses isotermal, adiabatik reversible, dan politropolik.

    2.1 Kompresi Isotermal

    Bila suatu gas dikompresikan. Maka ini berarti ada energi mekanik yang diberikan dari luar

    kepada gas. Energi ini diubah menjadi energi pannas sehingga temperatur gas akan naik jika

    tekananan 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:

    P . v = tetap

    Atau

    P1 . v1 = P2 . v2

    Dimana :

    P : Tekanan absolut

    v