BAB IPENDAHULUAN

1.1Latar Belakang Praktikum Kompresor TorakMeningkatnya teknologi dengan berbagai inovasi terbaru seiring dengan kebutuhan manusia yang terus meningkat. Seorang teknisilah yang harusnya berperan dalam merancang suatu produk pemesinan agar produk yang dihasilkan memenuhi kriteria-kriteria kebutuhan. Suatu alat yang aman, nyaman dan mampu untuk mempermudah pekerjaan manusia adalah beberapa hal yang harus terpenuhi dalam suatu perancangan.Salah satu mesin yang sering dijumpai adalah kompresor. Kompresor adalah suatu alat yang berfungsi untuk memampatkan udara sehingga udara tersebut bertekanan tinggi. Kompresor merupakan mesin fluida yang mengubah uap refrigerant yang masuk pada suhu dan tekanan yang rendah menjadi udara bertekanan tinggi.Penggunaan udara bertekanan tinggi sangat dibutuhkan pada beberapa proses pengoperasian, baik dalam skala kecil di kehidupan sehari-hari maupun dalam skala besar yang biasanya terdapat di industri. Sebagai mahasiswa teknik mesin pengetahuan tentang prinsip kerja dan karakteristik kompresor merupakan hal yang harus untuk dipahami. Oleh karena itu praktikum tentang kompresor merupakan salah satu upaya untuk mencapai tujuan tersebut.1.2Rumusan MasalahPada praktikum ini dirumuskan beberapa permasalahan yang harus dikaji, antara lain :1. Bagaimana prinsip kerja dari kompresor torak?2. Bagaimana karakteristik kompresor jika dioperasikan pada berbagai kecepatan putaran?

1.3 Tujuan PraktikumDalam praktikum kompresor torak ini, tujuan yang akan dicapai antara lain:a. Mengetahui prinsip kerja dari kompresor torak.b. Mencari karakteristik kompresor pada berbagai kecepatan putaran yang berbeda beda.c. Menunjukan grafik hubungan antara : Kapasitas aliran udara di silinder (Qth) VS Frekuensi (F) Daya masukan (Ninp) VS Frekuensi (F) Effisiensi adiabatic kompresor (ad) VS Frekuensi (F) Daya kompresi (Nad) VS Frekuensi (F) Tekanan di saluran isap (P1) VS Frekuensi (F)

1.4Sistematika Penulisan LaporanSistematika penulisan pada laporan ini adalah sebagai berikut:BAB I:Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang praktikum kompresor torak, rumusan masalah, tujuan praktikum, serta sistematika penulisan yang berguna untuk memberikan gambaran tentang isi laporan.BAB II:Landasan teori, berisi tinjauan pustaka yang menjelaskan tentang kompresor torak dan hal-hal penting yang berkaitan dengan praktikum kompresor torak.BAB III:Metodologi penelitian, menjelaskan tentang langkah-langkah yang dilakukan dalam praktikum, prosedur pengujian, alat dan bahan yang digunakan.BAB IV: Pembahasan, menjelaskan perhitungan data percobaan, tabel dan grafik yang menjelaskan hasil dari perhitungan.BAB V:Penutup, berisikan tentang kesimpulan dari praktikum yang telah dilakukan serta saran-saran yang membangun untuk praktikum ataupun secara umum.BAB IILANDASAN TEORI

2.1Sejarah dan Perkembangan KompresorSejarah perkembangan kompresor, sampai abad ke-19 orang hanya mengenal sejarah kompresor bolak-balik. Kompresor sentrifugal bam dikenal pada tahun 1899 ketika RETEAU untuk pertama kalinya membuat kompresor sentrifugal yang pertama. yang merupakan suatu blower (kompresor sentrifugal tekanan rendah) satu tingkat dengan aliran sekitar 2000 meter kubik per jam, penaikan tekanan sebesar -5,8 m kolom air pada putaran 20.000 rpm. Reteau menbuat kompresor bertingkat pertama kali pada tahun 1909, yaitu suatu kompresor lima tingkat yang menghasilkan kapasitas aliran 2500 meter kubik per jam dengan tekanan 4 meter kolom air pada putaran 4-500 rpm. Plant industri menggunakan udara tekan untuk seluruh operasi produksinya, yang dihasilkan oleh unit udara tekan yang berkisar dari 5 horsepower (hp) sampai lebih 50.000 hp. Departemen Energi Amerika Serikat (2003) melaporkan bahwa 70 sampai 90 persen udara tekan hilang dalam bentuk panas yang tidak dapat digunakan, gesekan, salah penggunaan dan kebisingan (lihat gambar 1). Sehingga, kompresor dan sistim udara tekan menjadi area penting untuk meningkatkan efisiensi energi pada plant industri.

2.2Prinsip Kerja KompresorKompressor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Secara umum biasanya mengisap udara dari atmosfer, yang secara fisika merupakan campuran beberapa gas dengan susunan 78% Nitrogren, 21% Oksigen dan 1% Campuran Argon, Carbon Dioksida, Uap Air, Minyak, dan lainnya. Namun ada juga kompressor yang mengisap udara/ gas dengan tekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfer dan biasa disebut penguat (booster). Sebaliknya ada pula kompressor yang menghisap udara/ gas bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfer dan biasanya disebut pompa vakum.Jika suatu gas/ udara didalam sebuah ruangan tertutup diperkecil volumenya, maka gas/ udara tersebut akan mengalami kompresi. Kompressor yang menggunakan azas ini disebut kompressor jenis displacement dan prinsip kerjanya dapat dilukiskan seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.1Kompresi fluida

Disini digunakan torak yang bergerak bolak balik oleh sebuah penggerak mula (prime mover) didalam sebuah silinder untuk menghisap, menekan dan mengeluarkan udara secara berulang-ulang. Dalam hal ini udara tidak boleh bocor melalui celah antara dinding torak dengan dinding silinder yang saling bergesekan. Untuk itu digunakan cincin torak sebagai perapat.Jika torak ditarik keatas, tekanan dalam silinder dibawah torak akan menjadi negatif (kecil dari tekanan atmosfer) sehingga udara akan masuk melalui celah katup isap. Kemudian bila torak ditekan kebawah, volume udara yang terkurung dibawah torak akan mengecil sehingga tekanan akan naik. Berdasarkan prinsip kerjanya, kompressor terdiri dari 2 (dua) jenis yaitu Displacement (torak) seperti dijelaskan diatas dan Dynamic (rotary) yang mengalirkan udara melalui putaran sudu berkecepatan tinggi.A. Proses Kompresi UdaraProses kompresi udara yang terjadi pada kompressor torak dapat dijelaskan dengan menggunakan pendekatan seperti terlihat pada gambar 2.2. Torak memulai langkah kompresinya pada titik (1) diagram P-V, kemudian bergerak ke kiri dan udara dimampatkan hingga tekanan naik ke titik (2). Pada titik ini tekanan dalam silinder mencapai harga tekanan Pd yang lebih tinggi dari pada tekanan dalam pipa keluar (atau tangki tekan) sehingga katup keluar pada kepala silinder akan terbuka. Jika torak terus bergerak ke kiri, udara akan didorong keluar silinder pada tekanan tetap sebesar Pd. Di titik (3) torak mencapai titik mati atas, yaitu titik akhir gerakan torak pada langkah kompresi dan pengeluaran.

Gambar 2.2Diagram P-V dari kompresor

Susunan konstruksi kompressor menjelaskan secara visual bahwa udara masuk melalui air intake filter diisap oleh torak sampai ke titik maksimum bawah. Sebelum masuk ke torak udara didalam kartel bersamaan diisap melalui pipa vacum, sehingga tidak terjadinya vacum di dalam kartel. Kemudian udara yang vacum di silinder keluar melalui pipa vacum.B. Kondensasi Uap AirUdara yang dihisap dan dimampatkan didalam kompressor akan mengandung uap air dalam jumlah cukup besar. Jika uap ini didinginkan udara yang keluar dari kompressor maka uap akan mengembun menjadi air. Air ini akan terbawa ke mesin/ peralatan yang menggunakannya dan mengakibatkan gangguan pada pelumasan, korosi dan peristiwa water hammer pada piping system.Aftercooler adalah heat-exchanger yang berguna untuk mendinginkan udara/ gas keluaran kompresor untuk membuang uap air yang tidak diinginkan sebelum dikirim ke alat lain. Uap air dipisahkan dari udara dengan cara pendinginan dengan air atau oli pendingin. Sumber Ingersoll-Rand [--].Dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.3Aftercooler kompresor multi stage

C. Condensate Drain ValveCondensate drain valve ialah bagian dari kompressor yang berfungsi membuang kondensat (uap air) yang terjadi saat kompressor bekerja dengan mengambil udara dari luar, sehingga udara yang masuk ke dalam sistem udara tekan menjadi bersih dantidak menimbulkanadanya endapan air. Manfaat lainnya pada sistem hidrolik adalah, oli tetap bersih karena kontaminasi dari air telah dibuang melalui Condensate Drain Valve.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.

Gambar 2.4 Contoh kompresor sederhana

Tekanan menjadi naik terus sampai melebihi tekanan di dalam ban, sehingga udara mampat dapat masuk ban melalui katup (pentil). Karena diisi udara mampat terusmenerus, 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.

Gambar 2.5 Kompresor

Kompresor yang terlihat pada gambar 2.5 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.Proses kerja dari kompresor kerja tunggal dan ganda. Adapun urutan proses lengkap adalah sebagai berikut. Langkah pertama adalah langkah hisap, torak bergerak ke bawah olehtarikan 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 2.6 Kompresor torak kerja ganda

Gambar 2.6 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.

2.3Klasifikasi dan Jenis-jenis Kompresor a. Klasifikasi kompresor tergantung metode kompresi :1. Kompresor torak, bolak- balik (metode kompresi positif)2. Kompresor torak tingkat ganda (metode kompresi positif)3. Kompresor putar (metode kompresi positif)4. Kompresor sekrup (metode kompresi positif)5. Kompresor sentrifugal satu tingkat (metode kompresi sentrifugal)6. Kompresor sentrifugal tingkat ganda (metode kompresi centrifugal)b. Klasifikasi menurut bentuk :1. Jenis vertikal2. Jenis horizontal3. Jenis silinder banyak (jenis V, jenis W, jenis VV)c. Klasifikasi menurut kecepatan putar1. Jenis kecepatan tinggi2. Jenis kecepatan rendahd. Klasifikasi menurut gas refrigeran1. Kompresor ammonia2. Kmpresor Freon3. Kompresor CO2e. Klasifikasi menurut konstruksi1. Jenis terbuka2. Jenis hermatik3. Jenis semi hermatik

2.4 Bagian-bagian Kompresor dan Fungsinya1. Kerangka (frame)Fungsi utama adalah untuk mendukung seluruh beban dan berfungsi juga sebagai tempat kedudukan bantalan, poros engkol, silinder dan tempat penampungan minyak pelumas.

Gambar 2.7 Kerangka (frame)2. Poros engkol (crank shaft) Berfungsi mengubah gerak berputar (rotasi) menjadi gerak lurus bolak balik (translasi).

Gambar 2.8 Poros engkol (crank shaft)

3. Batang penghubung (connecting rod) Berfungsi meneruskan gaya dari poros engkol ke batang torak melalui kepala silang, batang penghubung harus kuat dan tahan bengkok sehingga mampu menahan beban pada saat kompresi.

Gambar 2.9 Batang penghubung (connecting rod)

4. Kepala silang (cross head) Berfungsi meneruskan gaya dari batang penghubung ke batang torak. Kepala silang dapat meluncur pada bantalan luncurnya.

Gambar 2.10 Kepala silang (cross head)

5. Silinder (cylinder) Berfungsi sebagai tempat kedudukan liner silinder dan water jacket.

Gambar 2.11 Silinder (cylinder)

6. Liner silinder (cylinder liner) Berfungsi sebagai lintasan gerakan piston torak saat melakukan proses ekspansi, pemasukan, kompresi, dan pengeluaran. 7. Front and rear cylinder cover. Adalah tutup silinder bagian head end/front cover dan bagian crank end/rear cover yang berfungsi untuk menahan gas/udara supaya tidak keluar silinder.8. Water Jacket Adalah ruangan dalam silinder untuk bersirkulasi air sebagai pendingin.9. Torak (piston) Sebagai elemen yang menghandel gas/udara pada proses pemasukan (suction), kompresi (compression) dan pengeluaran (discharge).

Gambar 2.12 Torak (piston)

10. Cincin torak (piston rings) Berfungsi mengurangi kebocoran gas/udara antara permukaan torak dengan dinding liner silinder. 11. Batang Torak (piston rod) Berfungsi meneruskan gaya dari kepala silang ke torak. 12. Cincin Penahan Gas (packing rod) Berfungsi menahan kebocoran gas akibat adanya celah (clearance) antara bagian yang bergerak (batang torak) dengan bagian yang diam (silinder). Cincin penahan gas ini terdiri dari beberapa ring segment. 13. Ring Oil Scraper Berfungsi untuk mencegah kebocoran minyak pelumas pada frame.14. Katup kompresor (compressor valve) Berfungsi untuk mengatur pemasukan dan pengeluaran gas/udara, kedalam atau keluar silinder. Katup ini dapat bekerja membuka dan menutup sendiri akibat adanya perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dengan bagian luar silinder.

2.5Aplikasi dalam Kehidupan Sehari-hariKompressor merupakan alat yang berguna untuk mengalirkan udara atau gas. Dimana fungsi ini sangat diperlukan dalam berbagai bidang. Beberapa aplikasi kompressor antara lain:A. Pada Bidang Otomotif1. Pengkompressian udara untuk dimasukkan dalam reservoir yang akan digunakan untuk pengisian ban kendaraan.2. Untuk pengecatan semprot (dyco) pada dinding mobil, kapal laut, pesawat dll.3. Sebagai pengering dan pembersih dalm perbengkelan.B. Pada Bidang Industri1. Dalam industri minuman botol dimana udara dalam botol dihampakan dengan daya isap kompresor.2. Industri pertambangan gas, gas akan diisap dengan kompressor untuk ditampung dalam reservoir dan untuk dilanjutkan pada aplikasi lainnya.3. Dalam pertambangan juga digunakan dalam pengeboran hidrolik dengan menggunakan gas yang bertekanan dari kompressor yang menekan mata bor.C. Aplikasi Lainnya1. Digunakan dalam sistem pengkondisian udara untuk menaikkan temperature dan tekanannya.2. Digunakan dalam mekanisme turbo charge untuk memperbesar udara yangmasuk ke silinder.3. Digunakan dalam sistem pembangkitan listrik seperti pada PLTU dan PLTG.

2.6Rumus yang Digunakan1. Tekanan uap air actuala. Tekanan pada saluran isapPv1= . Psw1..(Pa)b. Tekanan pada saluran buang/keluarPv2= . Psw2..(Pa)Dengan:= persentase kelembaban udara di dalam ruanganPsw1= tekanan uap air bola kering pada saluran isap (kg/m2)Psw2= tekanan uap air bola kering pada saluran keluar (kg/m2)

2. Densitas udara1 cmHg= 27,85 Psf1 Psf= 47,88 Pa1 atm= 101325 Pa

P1 = P3 + Pa. Saluran isapa1 = .(Pa)b. Saluran keluara2 = ..(Pa)

3. Laju aliran massa di orificem = . . A . [ 2. g. a2 . (Patm P1) ] x 60 ..(kg/min)4. Kapasitas udara di saluran isapQs = .(m3/min)5. Tekanan isap absolutePs = Pd [ Tdb / Tdeliv] k/k-1

6. Efisiensi adiabaticNad = x 100%

Ninp = V motor x I motor ..(watt)

7. Kapasitas aliran udara di silinderQth= . n .(m3/min)

8. Efisiensi volume metric kompresorv = . 100%

BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN

3.1Diagram Alir PercobaanMULAI

Membaca dan memahami prosedur penggunaan. Memeriksa keadaaan komponen-komponen. Memeriksa sambungan kelistrikan. Memeriksa keadaan oli.

PERSIAPAN

Menyalakan switch utama Menyalakan mode switch Inverter dalam posisi On Menekan mode sebanyak 2x Menekan tombol FWD Menentukan frekuensi

PENGERJAAN

Memeriksa kelayakan setiap komponen mesin. Membersihkan alat dan meja praktikum setelah penggunaan. Memeriksa kondisi oli dalam kondisi cukup. Membuang angin dalam kompresor setelah praktik selesai Memeriksa kondisi sambungan kelistrikan selalu dalam kondisi baik tidak terkena air.

PERAWATAN

SELESAI

Gambar 3.1 Diagram alir percobaan3.2Prosedur Pengujian1. Langkah Persiapana. Membaca dan memahami prosedur penggunaan mesin kompresor torak.b. Memeriksa keadaaan komponen-komponen pada mesin kompresor torak.c. Memeriksa sambungan kelistrikan pada mesin kompresor torak.d. Memeriksa keadaan oli kompresor torak pada indikator terisi / standar operasional2.Langkah pengrjaana. Menyalakan switch utama ( switch 1) hingga lampu indikator switch menyala.b. Menyalakan mode switch Inverter dalam posisi On (awitch 2 dan 3). Dan switch 4 dan 5 dalam posisi Off untuk menghindari arus balik.c. Untuk menyalakan motor, menekan mode sebanyak 2x, hingga display menunjukan tulisan opnd.d. Menekan tombol hingga display menampilkan Pu.e. Menekan tombol FWD hingga display menunjukkan angka o.oodengan titik kedip di sebelah kanan angka.f. Inverter siap digunakan. Menentukan frekuensi yang diinginkan dengan memutar knop inverter. (max 30 Hz)g. Untuk mengoperasikan motor pada frekuensi 50 Hz maka dengan menekan tombol stop / reset. Matikan switch 2 dan 3. Menyalakan switch 4 dan 5.3. Langkah Perawatana. Memeriksa kelayakan setiap komponen mesin.b. Membersihkan alat dan meja praktikum setelah penggunaan.c. Memeriksa kondisi oli dalam kondisi cukup.d. Membuang angin dalam kompresor setelah praktik selesaie. Memeriksa kondisi sambungan kelistrikan selalu dalam kondisi baik tidak terkena air.

3.3Alat dan Bahan yang Digunakan1. Pressure Gauge2. Amperemeter3. Inverter

Gambar 3.2 Tabung manometer, pressure gauge, switch, amperemeter, inverter4. Tangki udara

Gambar 3.3 Tangki udara

5. Thermometer

Gambar 3.4 Themometer6. Motor

Gambar 3.5 Motor7. Kompresor

Gambar 3.6 Kompresor5