ANALISA THERMAL PENDINGINAN PADA KOMPRESOR UDARA ULIR

ANALISA THERMAL PENDINGINAN PADA KOMPRESOR UDARA ULIR

TUGAS AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Meraih Gelar Sarjana S-1 Teknik Mesin

Disusun oleh : Nama : ADE YUSUF RAHMAT NIM : 01301 – 003

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008


LEMBAR PERNYATAAN

Saya yang bertandatangan dibawah ini : Nama

: ADE YUSUF

Nim

: 01301 – 003

Falkutas

: Teknologi Industri

Jurusan

: Teknik Mesin

Menyatakan dengan sungguh-sungguh bahwa Tugas Akhir yang saya buat ini merupakan hasil karya saya dan tidak menjiplak dari karya orang lain, kecuali kutipan-kutipan referensi yang telah disebutkan sumbernya.

Jakarta, Mei 2008

ADE YUSUF RAHMAT Penulis

i


LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR


Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjanah Strata -1 (S1) falkutas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, Universitas MercuBuana

Tugas ini telah diperiksa dan disetujui oleh :

Jakarta, Juni2008

Dosen Pembimbing

( Nanang Ruhyat. ST. MT )

ii


LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR


Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjanah Strata -1 (S1) falkutas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, Universitas MercuBuana

Tugas ini telah diperiksa dan disetujui oleh :

Jakarta, Juni 2008

Kordinator Tugas Akhir

(Nanang Ruhyat. ST. MT)

iii

Tugas Akhir

ABSTRAK Pada penyusunan karya tulis tugas Akhir ini penulis bermaksud untuk menjabarkan tugas akhir ini dengan menuangkan ide, keinginan dan kesungguhan untuk memilih konsentrasi pada bidang Pendingin Panas Pada Kompresor Udara Ulir yang didapat dari PT. Petrotec. dan menggabungkannya dengan ilmu-ilmu yang didapat didalam bangku perkuliahan. Pemakaian kompresor pada industri dewasa ini pada umumnya menggunakan jenis kompresor ulir dan kompresor sentifugal, sistem kerja dan karakteristik, kerja kedua mesin ini berbeda satu dengan yang lainnya, kompresor ulir merupakan jenis kompresor positif displacement, sedangkan kompresor sentrifugal merupakan jenis aliran dinamis. Pada jenis kompresor udara ulir tekan kerja akan tetap diperoleh laju rata-rata yang besarnya sama, sedangkan pada kompresor sentrifugal, laju rata-rata yang dihasilkan akan berpariasi pada tekanan yang berbeda-beda. (sehingga tergolong jenis dinamis). Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Kompresor udara baiasanya mengisap udara dari atmosfir. Namun ada pula yang mengisap udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari atmosfir. Dalam hal ini kompresor sebagai penguat, sebaliknya ada pula kompresor yang mengsap gas yang bertekanan lebih rendah dari pada tekanan atmosfir, dalam hal ini disebut kompresor pompa vakum.

Universitas Mercu Buana

Tugas Akhir

Jika suatu gas di dalam sebuah ruangan tertutup diperkecil volumenya, maka gas aknan mengalami kompresi. Kompresor yang menggunakan azas ini disebut kompresor perpindahan.


i

Tugas Akhir

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan hidayahnya sehingga Tugas Akhir yang berjudul “ANALISA THERMAL PENDINGINAN PADA KOMPRESOR UDARA ULIR” ini dapat diselesaikan. Tugas Akhir ini diharapkan dapat memberi informasi kepada semua pihak. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak mendapat dukungan, bimbingan, pengarahan dan bantuan baik moral dan material, oleh karena itu Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih sebesar – besarnya kepada : §

Kedua orang tua dan seluruh keluarga Penulis yang selalu memberikan doa dan restunya..

§

Bapak Nanang Ruhyat S.T,MT selaku dosen pembimbing atas bimbingannya dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

§

Henri karyawan PETROTEC Cikarang.

§

Teman – teman FTI khususnya jurusan Teknik Mesin UMB.

§

Semua pihak yang telah membantu penyusunan sehingga dapat menyelesaikan karya tulis ini. Penyusun menyadari bahwa karya tulis ini tidak luput dari kesalahan,

sehingga penyusun mengharapkan saran dan keritik yang membangun dari para pembaca sekalian agar penyusun dapat menyempurnakan karya tulis ini,dan sebagai pedoman dalam penyusunan Tugas Akhir berikutnya.


ii

Tugas Akhir

Akhir kata penulis selalu berusaha untuk selalu memanjatkan doa kehadirat Allah SWT, semoga dilimpahkan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis dan kepada semua pihak yang telah membantu Sekian dan terima kasih.

Jakarta, 19 Mei, 2008 Penyusun

Ade Yusuf Rahmat


DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN LEMBAR PERNYATAAN ABSTRAK KATA PENGANTAR ............................................................................................ i DAFTAR ISI ......................................................................................................... iii BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang .................................................................................. 1 1.2. Maksud dan Tujuan ........................................................................... 2 1.3. Pembatasan masalah ......................................................................... 2 1.4. Metode penulisan .............................................................................. 2 1.5. Sistematika Penulisan ....................................................................... 3 BAB II. LANDASAN TEORI DASAR KOMPRESSOR 2.1. Teori Dasar Analisa Pendingin Panas pada Kompersor..........................................................................………….5 2.2. Fungsi analisa Kompresor Udara Ulir……………..………….……6 2.3. Komponen utama .............................................................................. 6 2.3.1. Saringan Udara ........................................................................ 6 2.3.2. Katup Pengatur Tekanan Tinggi .............................................. 8 2.3.3. Rotor Ulir ................................................................................. 9 2.3.4. Separator ................................................................................ 11 2.3.5. Tangki Penyimpan ................................................................. 12 2.3.6. Saringan Udara ........................................................................ 13

TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA

18

2.3.7. Pengatur Tekanan ....................................................................... 14 2.3.8. Katup Pengimbang Tekanan ...................................................... 15 2.3.9. Tombol Pengatur Tekanan ......................................................... 15 2.3.10. Pendingin Air atau Pendingin Udara ....................................... 16

BAB III. PENGOLAHAN DATA THERMAL 3.1. Dasar Pelumasan ............................................................................. 18 3.2. Fungsi Pelumasan ........................................................................... 18 3.3. Pemilihan Oli yang Baik ................................................................. 22 3.4. Jenis Pelumasan .............................................................................. 24 3.5. Varnish atau Kerak ........................................................................ 25 3.6. Kelebihan Beban Oli ....................................................................... 26 3.7. Perbandingan oli berbahan dasar lain dengan Sullube.................... 28 3.8. Petunjuk untuk masalah oli pelumas untuk Kompresor udara ulir . 31 3.9. Alignment........................................................................................ 31 3.10. Bantalan ........................................................................................ 33 3.11. Penentuan jenis beban pada Anti Friction Bearing ....................... 35 3.12. Gear / Roda gigi ............................................................................ 40 3.13. Gas Ideal........................................................................................40 3.14. Perhitungan Kebutuhan Daya kompresor......................................41 3.15. Petunjuk kompresor……...………………………………………42 3.16. Pengatur Pengering Udara…………………………………….....43 3.17. Nilai Tekanan Embun/ PDP…………………………………......44 3.18. Studi Kasus PDP………………………………………………..45 TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA

19

BAB IV. ANALISA THERMAL 4.1. Perhitungan kebutuhan Daya Kompresor…………………………..48 4.2. Studi Kasus di Tang Mas Cikarang, Perbandingan Mesin Kompresor Kaeser BS 61 dengan Sullair LS 12- 50 HAC...............50

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ..................................................................................... 55 5.2. Saran................................................................................................ 56

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA

20

1

Tugas Akhir

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Tugas akhir ini, bagi penulis merupakan suatu penerapan terhadap ilmu pengetahuan yang telah diperoleh penulis selama dibangku perkuliahan, yang dibuat dalam suatu bentuk tugas yang memiliki nilai tambah bagi penulis pribadi, lingkungan dan orang lain. Maka dari harapan tersebut penulis bermaksud untuk menjabarkan tugas akhir ini dengan menuangkan ide, keinginan dan kesungguhan untuk memilih konsentrasi pada bidang konstruksi mesin Pendingin Panas Pada Kompresor Udara Ulir yang didapat dari PT. Petrotec. dan menggabungkannya dengan ilmu-ilmu yang didapat didalam bangku perkuliahan. 1

Pemakaian kompresor pada industri dewasa ini pada umumnya menggunakan jenis kompresor ulir dan kompresor sentrrifugal, sistem kerja dan karakteristik, kerja kedua mesin ini berbeda satu dengan yang lainnya, kompresor ulir merupakan jenis kompresor positif displacement, sedangkan kompresor sentrifugal merupakan jenis aliran dinamis. Pada jenis kompresor udara ulir tekan kerja akan tetap diperoleh aliran rata-rata yang Universitas Mercu Buana

2

Tugas Akhir

besarnya sama, sedangkan pada kompresor sentrifugal, aliran rata-rata yang dihasilkan akan bervariasi pada tekanan yang berbeda-beda. (sehingga tergolong jenis dinamis).

1.2

Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan dari analisa tugas akhir ini adalah : 1.

Untuk menganalisa thermal pada kompresor sullair udara ulir.

2.

Untuk menghitung perbandingan pemakaian arus listrik antara kompresor Sullair LS 12-50 HAC dan kaeser BS 61.

1.3

Pembatasan Masalah Masalah yang akan dibahas penulis pada tugas akhir ini adalah tentang Penganalisaan thermal pada kompresor sullair udara ulir, Batasan-batasan pembahasan tugas akhir ini diantaranya adalah sebagai berikut: a. Perhitungan daya kompresor b. Perbandingan Pemakaian listrik Pada Mesin Kompressor Kaeser BS 61 dengan Sullair LS 12-50 HAC

1.4

Metode Penulisan Metode penulisan yang digunakan oleh penulis dalam menyusun tugas akhir ini berguna untuk memperjelas pembahasan dari masing-masing masalah. Metode penulisan tersebut terdiri dari: a. Metode Kepustakaan Metode ini digunakan oleh penulis untuk mengumpulkan data-data sekunder, yaitu


3

Tugas Akhir

dengan cara membaca buku-buku dan mengambil inti sari yang berhubungan dengan tugas akhir ini. b. Metode Deduktif yaitu metode yang menguraikan bahasan dari hal yang umum kepada hal yang khusus sehingga dapat diambil suatu keputusan. c. Diskusi Metode ini dipakai penulis untuk mengumpulkan data-data primer dan data-data sekunder dengan mengadakan diskusi dengan teman-teman dan orang-orang yang memiliki wawasan tentang kompresor udara ulir ini.

1.6

Sistematika Penulisan Untuk memudahkan proses penulisan ini penulis membuat sistematika penulisan berdasarkan data yang didapat sebagai berikut: BAB I

PENDAHULUAN Pada bab ini akan menjelaskan latar belakang penulisan, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II

TEORI DASAR KOMPRESOR Berisikan tentang teori dasar analisa pendingin thermal pada komperesor udara ulir, dan menganalisa komponen-komponen serta fungsi dan cara kerjanya.

BAB III PENGOLAHAN DATA THERMAL Dari bab ini dibahas tentang analisa pendingin thermal pada komperesor udara ulir, yang didapat dari PT. PETROTEC. BAB IV ANALISA THERMAL Pada bab ini berisikan tentang perhitungan-perhitungan yang menyangkut Universitas Mercu Buana

4

Tugas Akhir pendingin thermal pada kompresor udara ulir. BAB V

PENUTUP Pada bab ini berisikan tentang kesimpulan-kesimpulan dari seluruh hasil bahasan tugas akhir ini dan disertai saran-saran pengembangan.


Tugas Akhir

5

BAB II TEORI DASAR KOMPRESOR Pada umumnya mesin kompresor udara ulir ini terdiri dari dua jenis, kompresor ulir dan kompresor sentrifugal, kerja kedua mesin ini berbeda satu dengan yang lainnya, compressor ulir merupakan jenis kompresor perpindahan positif, sedangkan kompresor sentrifugal merupakan jenis aliran dinamis. Pada jenis kompresor udara ulir tekan kerja akan tetap diperoleh aliran rata-rata yang besarnya sama, sedangkan pada kompresor sentrifugal , aliran ratarata yang dihasilkan akan berpariasi pada tekanan yang berbeda-beda. (sehingga tergolong jenis dinamis).

2.1 Teori Dasar Analisa Pendingin Dingin Pada Kompresor Analisa pendingin thermal pada kompresor udara ulir pada dasarnya termasuk jenis kompresor perpindahan positif yang tergolong macam kompresor putar (rotari), kompresor ulir mempunyai sepasang rotor berbentuk ulir yang satu mempunyai alur yang permukaannya cembung dan


Tugas Akhir

6

yang satu lagi permukaannya cekung, pasangan rotor ini berputar dalam arah saling berlawanan seperti sapasang roda gigi. Apa bila rotor berputar maka ruang yang terbentuk antara bagian cekung dari rotor dan dinding rumah akan bergerak kearah aksial sehingga udara akan dimanfaatkan.

2.2 Fungsi Analisa Kompresor Udara Ulir Fungsi dari analisa kompresor ini adalah : Untuk menghisap udara dari luar yang dikompresikan sehingga menghasilkan tekanan udara yang lebih tinggi dari tekanan atmosfir, untuk proses pendingin. Atau untuk memampaatkan udara atau gas yang dihisap melalui dua perputaran ulir.

2.3 Komponen Utama Komponen-komponen utama yang terdapat dalam analisa pendingin thermal pada kompresor udara ulir ini, merupakan bagian-bagian utama yang terpenting dari analisa kompresor udara ulir. Komponen utama dalam sistem ini terbagi dari berbagai bagian, yaitu:

2.3.1

Saringan Udara Fungsi dari saringan udara adalah untuk menyaring partikel yang ada di udara yang terhisap masuk kedalam kompresor, partikel yang melebihi ukuran 10 mm dikhawatirkan akan menimbulkan kerusakan


Tugas Akhir

7

yang berlebihan pada daerah pertautan antara betina dan jantan. Katup pengatur tekanan : fungsinya untuk membuang tekanan lebih yang ada didalam tangki penyimpanan ke atmosfir, sehingga tekanan yang ada didalam tangki penyimpanan akan turun cukup drastis.


Tugas Akhir

8

Gambar 2.3.1.1 Saringan Udara 2.3.2

Tombol Pengatur Tekanan Tinggi Katup pengatur tekanan terletak setelah saringan oli sebelum kompresor unit. Fungsinya untuk mencegah oli masuk ke rotor capity saat unit berhenti, sehingga tidak akan mengakibatkan ulir berputar berbalik arah akibat tekanan oli, selain itu berfungsi untuk menjaga ulir selalu terlumasi. Katup ini akan berkerja membuka sehingga melewatkan oli dari tangki penyimpanan masuk ke rotor capity melalui saringan oli bila mana ada sinyal udara dari rotor capity yang menekan piston didalamnya, bila terjadi kemacetan maka katup tidak bisa membuka, akibatnya ada injeksi oli pendingin dan pelumas yang masuk, unit tidak lama akan mengalami kelebihan panas dan tombol pengatur tekanan tinggi akan mematikan unit.


Tugas Akhir

9

Gambar 2.3.2.1 Katup Pengatur Tekanan

Gambar 2.3.2.2 Temperatur Tinggi Temperatur Tinggi berfungsi untuk mematikan unit bila mana temperatur udara bertekanan yang terdeteksi melebihi 235 0F/1130C. ini

penting

untuk

mencegah

kelebihan

panas

yang

bisa

mengakibatkan komponen-komponen yang berputar berekspansi dan macet atau lengket, pada suhu yang terdeteksi terbaca 2250F /1070C maka akan muncul alarm.

2.3.3

Rotor Ulir Pasangan kedua ulir ini bilamana diputar maka akan menghasilkan proses kompresi, keduanya hanya memiliki celah atau jarak yang kecil 0,003 hingga 0,005 sedangkan jarak pada seling stripnya sangat kecil.


Tugas Akhir

10

Gambar 2.3.3.1 Rotor Ulir (Jantan - Betina)

Selama oprasi tidak terjadi kontak langsung pada kedua ulir itu, karena mereka akan dilapisi oleh injected oil film.

Gambar 2.3.3.2 Rotor Betina dan Rotor Jantan Ulir jantan (Jantung) mempunyai bentuk permukaan ulir yang menonjol dan shaft yang lebih panjang tempat gigi penggerak diinstal, sedangkan ulir betina (Betina) mempunyai bentuk permukaan yang cekung. Proses kompresi yang terjadi pada kompresor ulir pada dasarnya mirip dengan gerak bolak-balik kompresor, hanya saja aliran udara bertekanan yang dihasilkan tidak sementara, tetapi


Tugas Akhir

11

kontinyu karena setiap sekian derajat rotasi ulir pasti ada bagian yang tertekan atau kompresi dan ada bagian yang mengisap atau suction.

2.3.4

Separator Berfungsi

untuk

memisahkan

oil

fluid

dengan

udara

bertekanan. Sehingga saat udara keluar dari separator tidak mengandung oli dan oli yang ada akan jatuh mengumpul didalam tangki penyimpan, sebagian kecil akan kembali ke rotor capity melalui return line.

Gambar 2.3.4.1 Bagian Pemisah Energi Separator diganti bila mana tekanan menurun yang terjadi melebihi 10 Psi atau telah beroprasi selama 8000 Jam, pada keadaan mana yang terjadi terlebih dahulu. Staplens metal yang terpasang pada paking pemisah element tidak boleh dilepas pada waktu mengganti separator, fungsinya menjaga static grunding selalu terhubung, bila dilanggar akan mengakibatkan kebakaran kebakaran.


Tugas Akhir

12

Gambar 2.3.4.2 Bagian-bagian Separator

2.3.5

Tangki Penyimpan Berfungsi untuk menampung oli yang ada dan tempat separator melekat, kontruksi sump tank itu dilengkapi dengan elbow yang berfungsi sebagai preliminary oil separation, karena adanya belokan yang tajam maka akan terjadi perubahan kecepatan aliran campuran oli dan udara, penurunan kecepatan yang ada tidak bisa menjamin olilagi untuk selalu terlarut didalam udara, sehingga ada sebagian oli yang jatuh, pada jenis-jenis sullair screw compressor yang bentuk sump tanknya seperti gambar dibawah ini.


Tugas Akhir

13

Gambar 2.3.5.1 Sump tank

2.3.6

Saringan Udara Berfungsi untuk menyaring partikel-partikel kecil yang ada didalam sistem, partikel yang berukuran lebih dari 10µm akan tertahan pada filter element sedangkan partikel yang berukuran lebih dari 10µm masih bisa lewat.

Gambar 2.3.6.1 Saringan Udara


Tugas Akhir

2.3.7

14

Pengatur Tekanan Fungsinya untuk mengatur aliran udara bertekanan biasa melalui pressure regulator bilamana tekanan udara itu telah melebihi setting yang ada.

Gambar 2.3.7.1 Pengatur Tekanan Alat ini digunakan untuk mengatur kerja dari sullicon control valve dan spiral valve, pressure regulator setting untuk sepiral valve seharusnya disetting pada 100 psi artinya begitu tekanan mencapai 101 psi, signal udara bertekanan biasa melewati pressure regulator dan mulai mengoprasikan spiral valve.

Gambar 2.3.7.2 Katup Pengatur Tekanan


Tugas Akhir

2.3.8

15

Katup Pengimbang Tekanan Berfungsi untuk membatasi tekanan maksimum yang ada di dalam sistem, valve ini merupakan alat pengaman terakhir dari kemungkinan terjadinya accident akibat over-pressurized. Katup ini seharusnya tidak beroprasi bilamana komponen pressure regulator, pressure switch, blow down valve, high pressure shutdown switch berfungsi.

Gambar 2.3.8.1 Katup Pengimbang Tekanan

2.3.9

Tombol Pengatur Tekanan Pressure switch ini berfungsi untuk membuka dan menutup jalur aliran listrik yang ada berdasarkan pada setting tekanan, setting tekanan bisa dilakukan dengan mengencangkan atau mengendurkan spring yang ada dengan memuter adjustabel screw yang ada. Selama tekan udara yang ada belum melebihi setting maka aliran listrik masih ada pada pressure switch, begitu tekanan melebihi setting maka aliran listrik yang ada akan terputus.


Tugas Akhir

16

Gambar 2.3.9.1 Tombol Pengatur Tekanan

2.3.10 Pendingin Air atau Pendingin Udara Berfungsi untuk mendinginkan oil fluid sehingga unit tidak mengalami operheating, alat ini juga sekaligus sebagai after cooler yang akan mendinginkan udara hasil kompresi untuk dibuang water contohnya: 1) Periksa dan bersihkan oil cooler setiap 8000 jam, agar pendinginan yang terjadi masih maksimum dan unit terhindar dari overheating. 2) Unit yang normal oprasinya seharusnya sanggup untuk membuang water conten, sebesar 2/3 dan sisanya harus dibuang dengan menggunakan pengering (desiccan dryer /refrigrant dryer).


Tugas Akhir

17

3) Untuk unit yang dilengkapi pendingin air kerja aliran water diatur katup pengatur air yang akan membuka atau menutup berdasarkan suhu yang keluar dari pendingin oli.


18

Tugas Akhir

BAB III PENGOLAHAN DATA THERMAL

3.1

Dasar Pelumasan Fungsi utama dari pelumasan yang ada didalam peralatan mesin hampir

sama dengan fungsi utama darah dalam tubuh manusia. Gambaran singkat akan pentingnya oli adalah sebagai berikut : Tanpa darah, manusia akan meninggal, Tanpa oli, mesin akan rusak total. Tanpa darah sehat, manusia akan jatuh sakit Tanpa oli yang sehat ( bersih dan berkualitas ), mesin akan rusak. 3.2

Fungsi-fungsi Pelumas 1. Mengurangi gesekan 2. Mengurangi keausan 3. Membantu menahan/meredam hantakan 4. mendinginkan elemen-elemen yang bergerak 5. Mencegah terjadinya karat 6. Penyekat ( Sealing )


19

Tugas Akhir

3.2.1

Mengurangi gesekan ( Reduce Friction ) Tujuan utama dari pelumasan adalah untuk menurunkan gesekan,

pelukasan itu sendiri berarti memisahkan dua permukaan yang bergerak dengan memberikan selaput pelumasan diantara dua permukaan tersebut.

Gambar 3-2 permukaan kering yang bersentuhan

Gambar 3-3 Pelumasan memisahkan permukaan dengan oil film

3.2.2

Menurunkan Keausan ( Reduce Wear ) Keausan bagian mesin biasanya disebabkan karena gesekan, jika gesekan

bisa dikurangi dengan pemberian pelumasan berarti proses keausan juga akan kurang.


20

Tugas Akhir

Gambar 3-4 gesekan perputaran rendah karena area kontak kecil

Gambar 3-5 Permukaan tak rata dalam gerakan

3.2.3 Membantu Menahan Hentakan Alasan lain pelumasan adalah membantu meredam hentakan. Suatu pelumasan bila membantu menterap hentakan antara dua metal yang bersentuhan ( Kontak ) langsung yang sering terjadi gerakan mekanis.

Gambar 3-6 Penyerapan hentakan pada sepasang gear 3.2.4

Mendinginkan Elemen-elemen yang Bergerak Panas yang dibutuhkan oleh gesekan dapat menyebabkan banyak masalah

pada mesin, beberapa komponen akan mengembangkan lebih capat dari yang


21

Tugas Akhir

lainnya, akan tetapi walaupun tingkat mengembangkan komponen tersebut rendah, tetap akan menjadi masalah jika temperatur naik cukup besar.

Gambar 3-7 sistim pelumasan bertekanan dengan pendinginan oli

3.2.5

Mencegah Karat Fungsi lain yang sangat penting dari pelumasan adalah untuk mencegah

karat atau menahan karat dan korosi. Pelumasan akan bekerja menahan karat pada waktu membentuk suatu lapisan pelindung pada bagian-bagian metal mesin. Lapisan pelumas akan membendung kontak langsung antara metal dengan Oxygen, sehingga metal tersebut tidak teroksidasi.

Gambar 3-8 Lapisan oli mengelilimgi seluruh dari masing-masing keliling ball pada pelumasan ball bearing.


Tugas Akhir

3.2.6

22

Sebagai Penyekat ( Sealing )

Pelumasan diperlukan atau bekerja sebagai penyekat pada mesin.

Gambar 3-9 Fungsi sealing yang harus dipenuhi lubricating oil pada Air Screw

Kompresor Salah satu fungsi pelumasan adalah penyekat yang terjadi pada pertautan ulir jantan dan ulir betina pada sullair kompresor. Dimana sealing layer yang terbentuk terbuat dari lubricant sehingga dibutuhkan lubricant yang bersih agar tidak sampai menggores rotor, mengingat rotor clearance yang hanya 0,003’’ hingga 0,005’’ Untuk menghindari adanya partikel yang masuk kedalam rotor clearance atau sealing strip maka kompresor unit dilengkapi dengan oil filter yang kemampuan penyaringnya mencapai 10 mikron ( 10 μm).

3.3 Pemilihan oil yang baik Viskositas yang sesuai pada kondisi operasional untuk centrifugal compressor, operating temperature hanya berkisar pada 490C sedangkan untuk air


Tugas Akhir

23

kompresor ulir, operating temperaturnya berkisar pada 900C hingga 980C ( keadaan normal ). Tidak mudah terbakar ( Memiliki flash point maupun fire point yang tinggi ) parameter ini bisa dipakai sebagai indikasi dari seberapa banyak carry over yang mungkin terjadi bilamana kita menggunakan separator yang sama tetapi dengan jenis lubricant oil yang berbeda. Bersih untuk menjaga hal ini terpenuhi dengan baik maka compressor unit selalu dilengkapi dengan oil filter. Original oil filter yang ( Baik untuk sullair maupun Elliot ) mempunyai kemampuan filtrasi sebesar 10 mikron / 10 μm. Oli yang VI / Viscousity index rendah akan mempunyai kestabilan yang rendah pula, dimana pada suhu operasi yang berfariasi maka kekentalannya akan berubah drastis, sedangkan oli yang mempunyai harga VI yang tinggi

akan

memiliki perubahan kekentalan pada variasi suhu yang berbeda-beda sedikit. Sullube dan 24 KT termasuk oli mempunyai harga VI yang tinggi sehingga sullube bisa dipakai untuk mengganti oli merk lain untuk pemakaian pada air screw compressor merk lain yang memilikitingkat viskositas 46 maupun 68 karena pada operating temperatur ( Viskositas sullube 6,8 cSt pada temperatur 98,80C atau 2100F ), kekentalan sullube akan hampir sama dengan oli merk lain yang berbahan dasar selain poly-glycol. Merk lain terpaksa harus dipasang pada tingkat kekentalan yang lebih tinggi agar pada temperatur operasi kekentalan yang tersisa masih cukup untuk pelumasan ( hal ini disebabkan oleh VI yang rendah ).


24

Tugas Akhir

3.4

Jenis Pelumasan

Pada dasarnya ada 3 jenis lubrikasi yang terjadi

3.4.1

Pelumasan Lapisan Menengah. Pelumasan jenis ini merupakan jenis campuran, dimana ada bagian yang tidak bersentuhan ada juga yang bersentuhan.

3.4.2

Pelumasan Batas Pada jenis ini kedua metal hampir bersentuhan, hanya dipisahkan oleh suatu lapisan tipis setebal beberapa molekul saja ( Kurang dari 1 mikron )

3.4.3

Pelumasan Lapisan Penuh Jenis ini merupakan jenis pelumasan yang paling ideal, dimana tidak terjadi

metal to metal contact, dimana bidang kontak yang terjadi ditanggung oleh lapisan hidro-dinamis/hidrodynamic layer yang terbentuk oleh oli seperti yang tampak pada gambar disamping.


25

Tugas Akhir

3.5 Varnish Varnish bisa dikatakan sebagai pembentukan kerak pada suatu komponen sebagai akibat proses oksidasi. Hasil test dilaboratorium pada berbagai macam jenis oli yang berbahan dasar PAO, Diester dan Polyglycol/polyol ester blen tampak pada foto disamping ini. Karena tidak mungkin bisa melihat dalam compressor pada saat running, maka test ini sengaja dilakukan didalam tabung kaca yang diisi dengan steel dan copper wire. Kedua logam ini sengaja dipilih karena logam-logam ini kadarnya paling banyak dalam air screw compressor manufacture. Oli yang ada dipanaskan sehingga 2300F selama 2500 jam sambil udara basah ditiupkan secara kontinyu kedalam tabung gelas. Tampak oli yang berbahan dasar polyglycol masih jernih, metal wiring yang adajuga masih berkilauan hal ini menunjukkan bahwa tidak ada varnish yang terbentuk, sedangkan pada oli yang berbahan dasar PAO, metal wiringnya tampak paling kusam, ini artinya varnish yang terjadi paling banyak, sedangkan pada diester lebih sedikit pembentukan vernish yang ada. Sifat lain yang ada pada sullube adalah memiliki kemampuan untuk mencuci varnish yang ada dan relatif kurang reaktif terhadap seal yang ada, sehingga tidak merusak bilamana dipergunakan untuk replacement oil pada screw compressor merk lain.


26

Tugas Akhir

Foto-foto berikut ini adalah bentuk varnish yang menimpa pada air screw compressor,

gear maupun bearing. Ini sebenarnya bias dihindari dengan menggunakan berbahan

lubricant

dasar

polyol

oil

yang

ester

/

polyglycol blend pada pemakaian di air screw compressor. Salah satu lubricant oil yang sesuai dan tersedia di pasaran adalah

3.6 Kelebihan Beban Oli Carry over pada air screw compressor adalah suatu peristiwa ikut terbawanya oli ke dalam pressure line, dimana secara teoritis diharapkan semua oli sudah terpisahkan di dalam separator sebelum masuk ke dalam pressure line. Carry over yang terjadi pada air screw compressor ikut menentukan besar biaya operasional yang harus ditanggung oleh customer. Diharapkan carry over yang terjadi serendah mungkin.


27

Tugas Akhir

Hal ini bisa dicapai tergantung kepada : 1. Kualitas Separator Sullair

genuine

separator

mempunyai sistem dual nested filtering

yang

dilengkapi

dengan optimizer, sehingga bisa

didapatkan

tingkat

penyaringan hingga maksimum 2 ppm, sedangkan pada merk lain karena

hanya

single

stage,

sehingga mereka hanya bisa claim bahwa low carry over mereka mencapai 5 ppm !!! (berbeda hingga 250%). Yang perlu diketahui adalah setiap 1 ppm carry over pada flow rate sebesar 1000 cfm maka menghasilkan kehilangan oli seberat 2 o.z. untuk setiap unit dioperasikan 24 jam. 2. Bahan Dasar Lubricant Oil yang Dipergunakan Bahan dasar oli yang dipergunakan juga akan menentukan besar volume oli yang hilang terbawa akibat carry over. Hal ini berkaitan dengan berat jenis oli maupun sifat flash point dan fire point-nya. Oli yang berbahan dasar petroleum berdasarkan test di laboratorium (pada suhu 1600C) mempunyai tingkat carry over yang terjadi mencapai 4


28

Tugas Akhir

kali lebih besar dibandingkan oli yang berbahan dasar polyglycol / polyol ester blend.

Harga Kekentalan Viscosity index yang dimiliki oleh oli pada dasarnya menyatakan seberapa besar perubahan viscositas / kekentalan yang terjadi bilamana oli itu terkena perubahan temperatur. Oli yang paling baik tentunya memiliki viscositas yang setinggi-tingginya sehingga performancenya tidak mengalami banyak perubahan. Sebagai bahan acuan adalah viscositas oli standar diukur pada suhu 400C sedangkan suhu operasi yang ada di dalam air screw compressor mencapai 900C980C sehingga tidak heran bilamana oli yang memiliki viscosity index / VI rendah bilamana hendak dipakai dalam operasi air screw compressor harus diberi yang VI-standardnya tinggi misalnya 46 atau 68, dengan harapan nantinya pada saat temperatur operasi nilai viscosity yang tertinggal masih cukup, tidak terlalu rendah. Viscosity bisa dipergunakan sebagai acuan kemampuan oli untuk menjalankan fungsi lubrikasi.

3.7.

Perbandingan Oli Berbahan Dasar Lain dengan Sullube 3.7.1. Sullube vs Petroleum Based Oil a.

Petroleum based oil merupakan oli yang memiliki harga/gallon termurah di pasaran, (sekitar 1/6 dari sullube) akan tetapi karena umur pakai rata-ratanya yang hanya sekitar 1000 jam, maka dalam satu tahun operasi biaya penggantian petroleum based oli menjadi


29

Tugas Akhir

33% lebih mahal dibandingkan sullube yang mempunyai life-time rata-rata 8000 jam. b.

Tingkat kehilangan oli / carry over petroleum based oli besarnya 400% lebih tinggi dibandingkan sullube. Tentunya biaya make up fluidnya lebih tinggi.

c.

Sullube mempunyai daya hantar panas/thermal conductivity 10% lebih tinggi dibandingkan petroleum based oil sehingga unit beroperasi lebih dingin, tentunya thermal efisiensinya lebih bagus.

d.

Sullube tidak menimbulkan varnish pada screw ataupun bearing, sedangkan petroleum base oil menimbulkan varnish. Bilamana screw rotor terkena varnish berat, mau tidak mau harus diganti dengan screw rotor yang baru, harganya sekitar 40% dari unit baru!!!.

e.

Biaya tak terduga akibat shutdown penggantian oli yang 800% lebih tinggi pada petroleum based oil dibandingkan sullube.

f.

Dengan berbagai keunggulan itu tunggul apalagi? Ganti petroleum based oil dengan sullube.

3.7.2. Sullube vs PAO / Polyalphaolefins Based Oil a.

PAO based oil masih membentuk varnish pada compressor, sehingga dalam jangka panjang penggantiannya akan menghasilkan saving sebesar 40% harga unit baru (6-8 tahun).

b.

Penumpukan varnish yang perlahan-lahan itu pada dinding-dinding tube metal akan meningkatkan hambatan perpindahan panas,


30

Tugas Akhir

akibatnya lama kelamaan unit akan semakin panas. Terjadi ketidak efisienan di dalam konsumsi energy. Thermal conductivity sullube juga 10% lebih tinggi dibandingkan Pao based oil. c.

Tingkat carry over PAO yang lebih tinggi dibandingkan dengan sullube sekitar 100% (sekitar 2 kali lipat carry over yang terjadi pada pemakaian sullube).

3.7.3. Sullube vs Diester Based Oil a.

Diester based oil akan mengalami degradasi dengan adanya air (water) menjadi alkohol dan asam. Padahal di dalam compressor selalu ada water, hal ini menimbulkan sludge / lumpur di dalam compressor sehingga cenderung terjadi blocking.

b.

Sifat di atas menyebabkan diester tidak cocok terhadap komponen yang ada, misalnya shaft seal, flexmaster coupling, sullicon diaphragm.

Swelling

Swelling

with sullube

with diester

Flexmaster coupling

2%

23%

Hose liner

-2%

51%

Sullicon diaphragm

15%

114%

Component

Dengan berbagai keunggulan yang ada itu, Sullair Corporation hanya akan memberikan warranty bagi penjualan unit selama 5 tahun selama Sullair compressor hanya diisi dengan Sullube, dan penggantian elemen yang ada sesuai dengan petunjuk yang ada. Edangkan untuk oli 24 KT kita mempunyai batas Universitas Mercu Buana

31

Tugas Akhir

pemakaian/unlimited, namun hanya cocok dipakai untuk jenis seal, hose tertentu, karena bahan dasar silicone.

3.8.

Petunjuk untuk masalah Oli pelumas untuk Kompresor Udara Ulir

1. Discharge temperature diatas 1000F/550C diatas ambient temperature akan mencegah terkumpulnya water didalam oli 2. Pada umumnya untuk setiap kenaikan operating temperature sebesar 180F/100C untuk suhu operasi diatas 2000F akan menurunkan umur pakai oli menjadi 50 % 3. Rekomendasi lama penggantian SSullube berdasarkan suhu operasi Suhu

Umur Pakai

1800F – 2150F

8000 jam

2200F

6000 jam

2250F

Dengan uji lab pada 4000 jam

4. Flash point oil yang dipakai didalam air screw compressor akan menurun sekitar 1000F atau lebih pada tekanan dan suhu operasi. 5. Injection Temperatur yang masuk kedalam compressor cavity dijaga pada range 700C-770C ( 1580F – 1700F ), ini untuk mencegah terjadinya kondensasi didalam rotor cavity, yang bisa merusak screw rotor. 6. Untuk oli yang viscosity indexnya rendah maka untuk pemakaian pada suhu jauh diatas 400C terpaksa diberi oli dengan viscosita tandar lebih tinggi dengan harapan nantinya akan memiliki viscosita yang memadai pada operasi suhu tinggi.

3.9. Alignment 3.9.1. Macam-macam Misalignment Dua buah shaft / poros bila hendak dihubungkan, maka hal kritikal yang harus diperhatikan adalah masalah alignment. Unit yang mis alignment akan


32

Tugas Akhir

menimbulkan vibrasi yang berlebihan, sehingga komponen unit itu akan overload dan rusak. Secara umum ada 3 jenis misalignment yaitu : 1. Parallel Misalignment

Misalignment jenis ini bisa diperbaiki dengan menggeser motor secara horizontal ke kanan atau ke kiri. 2. Angular Misalignment

Misalignment jenis ini bisa diperbaiki dengan menaikkan atau menurunkan motor dengan cara menambah shim atau mengurangi shim. 3. Mixed-Alignment Misalignment jenis ini merupakan gabungan dari kedua jenis yang ada di atas. Jenis

ini

pula

yang

paling

sering

dijumpai

di

lapangan.

Untuk

menyelesaikannya maka terlebih dahulu diperbaiki angular misalignment yang ada, kemudan tinggal parallel misalignment yang terjadi.


33

Tugas Akhir

3.9.2. Alignment Tolerances Dalam kenyataannya, jarang sekali bisa didapatkan kondisi fullyalignment, dimana kalau diukur dengan dial indicator didapatkan hasil seluruhnya 0 – 0. Besaran misalignment yang masih bisa dibenarkan secara umum adalah sebagai berikut : Speed, rpm

Amplitude, inches

Lebih dari 3000

0,001”

Antara 1500 hingga 3000

0,002”

Antara 1000 hingga 1500

0,0025”

Di bawah 1000

0,003”

Ukuran di atas bisa dipergunakan bilamana tidak ada rekomendasi dari manufaktur. Hal lain yang peril dipertimbangkan dalam pekerjaan alignment adalah masalah thermal growth bila pekerjaan itu dilakukan pada kondisi dingin. Untuk Elliot compressor umumnya dikehendaki motor 0,005” atau 0,010” di atas compressor (silakan dibaca pada compressor manual untuk mengetahui ukuran yang diminta) Untuk lebih detail silakan membaca file alignment.doc

3.10.

Bantalan Bearing adalah salah satu komponen mechanical yang berfungsi untuk menahan berbagai macam beban (aksial, punter ataupun torsi) dan mengurangi gesekan yang terjadi (tentunya dengan bantuan sistem lubrikasi yang memadai). Pada dasarnya ada 2 macam bearing : 1. Sliding Bearing / Plain Bearing / Bushing / Bantalan Luncur


34

Tugas Akhir

Bearing jenis ini mempunyai tingkat gesekan yang tinggi sehingga life – timenya sangat bergantung kepada sistem pelumasan yang diinginkan. Macam-macam pelumasan yang biasa dipakai pada sliding bearing ada tiga jenis : a. Full film lubrication, bearing pada kondisi ini hanya mempunyai koefisien gesekan antara 0,001 hingga 0,005 (0,1% hingga 0,5% loses) dan kecepatan linier yang bisa ditanggung lebih dari 25

feet

/menit (7,62

m

/menit).

b. Mixed film lubrication, bearing pada kondisi ini mempunyai koefisien gesekan antara 0,02 hingga 0,08 (2% hingga 8%) dan kecepatan linier yang bisa ditahan 10

feet

/menit hingga 25

feet

/menit (3,05 m/menit hingga

7,62 m/menit). c. Boundary lubrication, bearing pada kondisi ini mempunyai koefisien gesekan antara 0,08 hingga 0,14 (8% hingga 14%) dengan kecepatan linier maksimum yang bias ditanggung kurang dari 13,05 m/menit. d. Grafik di atas bisa dipakai sebagai pedoman umum untuk menentukan viskositas oli yang dibutuhkan untuk pelumasan sliding bearing / plain bearing yang ada berdasarkan putaran shaft yang harus ditanggung. e. Prinsip umum adalah untuk beban yang berat maka oli dengan viscosity yang tinggi akan dipilih sedangkan untuk kecepatan tinggi maka oli yang dikehendaki adalah oli yang viscositynya rendah. f. Pelumasan pada plain bearing yang menggunakan grease akan menghasilkan koefisien gesekan sebesar 0,08 hingga 0,16 (8% hingga 16% loses).


Tugas Akhir

35

g. Pada dasarnya plain bearing secara teoritis mempunyai life – service unlimited / tidak terbatas, selama kondisi full film lubricated terpenuhi. Selama kondisi itu terpenuhi maka tidak terjadi metal to metal contact.

2. Anti Friction Bearing / Bantalan Gelinding Anti friction bearing mempunyai batasan usia pakai, pedoman umum yang bisa dipergunakan untuk asumsi life – service bearing jenis ini bisa dilihat pada tabel di atas. Bearing yang terpasang pada air screw compressor (termasuk mesin yang continuous 24 hour service) sehingga bisa diasumsikan bahwa rebearing normal akan terjadi setiap 5 hingga 6 tahun sekali.

3.11.

Penentuan Jenis Beban Pada Anti Friction Bearing Jenis anti friction bearing begitu banyak, semuanya tentu ada tujuannya tersendiri. Pemilihan jenis anti friction bearing yang akan dipakai akan lebih banyak ditentukan oleh jenis beban yang akan dipakai. Macam-macam jenis beban yang ditanggung oleh bearing : 1. Radial Load / beban radial Beban yang mempunyai arah menuju ke pusat poros atau menjauhi pusat poros, atau boleh dikatakan beban yang arahnya tegak lurus terhadap poros. 2. Thrust Load / Axial Load Beban yang arahnya sejajar terhadap sumbu poros. 3. Momen Lentur Beban yang terjadi karena adanya gaya dari luar yang bekerja pada poros, sehingga cenderung menghasilkan lendutan / lenturan.


Tugas Akhir

36

4. Torsi / Torque Beban yang berbentuk putaran poros. Tentunya tidak semua beban yang ada itu harus ditanggung sekaligus oleh suatu bearing, ada yang hanya gabungan dari beberapa beban saja, untuk memenuhi kebutuhan ini maka di pasaran tersedia beberapa jenis bearing.

Bila dilihat dari bantalan yang dipakai mata anti friction bearing mempunyai 3 jenis : 1. Ball (biasanya dipakai untuk beban ringan hingga menengah) 2. Roller / cylindrical (biasanya dipakai untuk beban menengah hingga tinggi) 3. Needle (biasanya untuk beban tinggi dengan ruang yang tersedia sempit).

Dari bantalan yang ada anti friction bearing dikembangkan menjadi berbagai macam jenis antara lain : A. Shallow Groove Ball Bearing Bearing jenis ini hanya bisa menahan beban radial saja, bila dikenai beban axial


37

Tugas Akhir

yang cukup besar maka outer race / inner racenya akan rusak dan ball bearing yang ada akan tercerai berai. B. Deep Groove Ball Bearing Bearing jenis ini pada dasarnya masih didesign untuk menahan beban radial akan

tetapi

bila

dikehendaki

untuk

menahan sedikit gaya aksial masih bisa karena deep goove nya. Bearing jenis ini juga

dikenal

dengan

istilah

conrad

bearding. C. Spherical Race Ball Bearing Bearing jenis ini didesign untuk menahan beban radial dan sedikit beban axial, tujuan utama dari designnya adalah untuk mengatasi adanya sedikit misalignment pada poros. Bearing jenis ini dikenal juga dengan sebutan self aligning ball bearing. D. Angular Contact Bearing Bearing ini didesign untuk mengatasi beban radial dan beban axial sekaligus. Ciri utamanya adalah pada salah satu sisi inner race atau outer race ada tonjoloan melingkar yang letaknya berlawanan,


38

Tugas Akhir

tonjolan ini digunakan untuk menahan beban axial yang terjadi. E. Thrust Ball Bearing Bearing jenis ini memang didesign hanya untuk mengatasi beban axial, sehingga bearing ini tidak mempunyai outer atau inner race yang berfungsi untuk menahan beban radial. F. Separable Bearing Bearing ini memang sengaja didesign untuk memudahkan mengeluarkan poros dari

dudukannya

pada

pengerjaan

maintenance tanpa harus membongkar bearing keseluruhan. G. Taper Roller Bearing Bearing

jenis

ini

didesign

untuk

mengatasi beban gabungan radial dan axial dalam skala menengah. Bearing jenis inilah yang dipakai pada sullair air screw compressor sebagai thrust bearing. H. Needle Roller Bearing Bearing ini didesign untuk menahan beban

radial

yang


besar

terutama

39

Tugas Akhir

bilamana ruang yang tersedia cuma sempit. I. Split Tilting Pad Thrust Bearing Bearing

jenis

ini

didesign

untuk

mengatasi beban radial dan axial / kelas ringan hingga menengah. Merupakan pengembangan

dari

sliding

bearing

konvensional yang ada.

Posisi shaft sepenuhnya ditahan dari tirus yang terbentuk dari tilting pad, sedangkan gesekan yang terjadi akan kecil sekali bilamana tersedia tekanan dan aliran pelumas yang cukup.Jenis bearing ini dipakai di Elliot centrifugal compressor untuk menahan impleller shaft stage 1, 2 dan 3. Pada jenis bearing ini maka penetapan bearing mana yang fixed tidak ada. Pemasangan dua bearing atau lebih menahan sebuah shaft, akan memerlukan penanganan tersendiri pada instalasinya. Pasti ada satu bearing yang berfungsi sebagai fixed bearing dan sisanya sebagai floating bearing. Pada bearing yang jenis floating tidak dipasang spacer pada bearing housingnya sehingga bisa bergeser secara aksial secara bebas pada saat poros memuai atau menyusut sebagai akibat perubahan suhu operasional. Selain menggunakan spacer, snap ring ataupun set screw terkadang juga dipakai sebagai penjaga fixed bearing agar tetap pada posisi awalnya selama operasi.


Tugas Akhir

3.12.

40

Gear / Roda gigi Untuk mentransfer daya tanpa adanya kemungkinan selip, maka roda gigi adalah salah satu cara yang bisa diandalkan, karena bila transmisi daya itu menggunakan pulley atau vee-belt maka dipastikan pasti ada selip, umumnya maksimum 5%. Disamping mentransmisikan daya roda gigi juga bisa digunakan untuk mereduksi kecepatan untuk meningkatkan Torsi atau sebaliknya meningkatkan kecepatan dan mereduksi torsi. Dengan melihat keunggulan seperti ini maka gear dipakai pada Sullair air screw compressor, sedangkan competitor lain ada yang masih menggunakan Vbelt. Untuk putaran tinggi maka jenis gear yang sesuai adalah gear / roda gigi miring. Gambar di atas memperlihatkan apa yang terjadi bilamana kedua bearing penumpu semuanya dipasang sebagai fixed bearing. Selain menggunakan spacer, snap ring ataupun set screw terkadang juga dipakai sebagai penjaga fixed bearing agar tetap pada posisi awalnya selama operasi.

3.13.

Gas Ideal Semua zat pada keadaan gas secara teoritis akan memenuhi persamaan gas

ideal. P.V = n.R.T (sumber

Dimana P = tekanan (atm) V = Volume (liter) n = banyaknya atom (mol) R = tetapan gas ideal = 0,08205 (atm.liter/mol.K)


41

Tugas Akhir

T = suhu mutlak (kelvin) Dari rumusan diatas maka bisa disimpulkan secara matematis bahwa bila udara ditekan, maka pressure akan naik dengan efek sampingnya temperatur juga akan naik pula Proses kompresi yang terjadi didalam semua compresor secara teoritis bisa didekati sebagai proses adibiatis, dimana proses adibiatis adalah suatu proses yang sangat sempurna dimana tidak ada kerugian apa-apa baik kerugian mekanis akibat gesekan maupun kerugian thermal (mesin menjadi panas). Rumusan Proses Adibiatis P1 .V1 = P2 .V2 v

V

Pada kenyataan proses yang terjadi didalam compresor adalah proses polytropic, bisa dikatakan bahwa proses adiabiatis dengan ditambah total kerugian energi sebesar 15% akan mendekati proses yang terjadi sesungguhnya.

3.14.

Perhitungan Kebutuhan Daya Kompresor

Berikut ini tersajikan rumusan perhitungan kompresi udara pada tekanan udara P (Psi) untuk setiap 1 cfm udara ambient. Perhitungan konversi satuan yang bisa dijadikan sebagai acuan adalah sebagai berikut : Ø 1 m3/menit

= 35,31 cfm

Ø 1 atm

= 14,7 psi

Ø I bar

= 14,5 psi

Ø 1Hp

= 746 watt

= 550,22 foot-pound force/ second

For one – stage compresi :

HP = 0,015P1R0,29 – 1)

For two – stage compresi :

HP = 0,030 P(R0,145 -1)


42

Tugas Akhir

For three – stage compresi : HP = 0.045 P(R0,0975-1) For four –stage compresi :

HP = 0,060 P(R0,0725-1)

Perhitungan daya yang dibutuhkan untuk kompresi secara adibiatis untuk berbagai macam stage tertera pada rumusan diatas. Dimana : P

= tekanan barometer yang ada (Psi)

R

= ratio tekanan yang diinginkan Pdischarge/Pambient (dalam psi)

Rumusan diatas hanya untuk flow rate 1 cfm, sehingga bila dihendaki berapa banyak flow yang bisa dihasilkan maka tinggal dikalikan dengan flow rate yang diharapkan ditambah 15% akan didapatkan berapa HP power yang harus disediakan Dari rumusan diatas bisa dipahami bila : 1. semakin tinggi tekanan yang diminta maka semakin tinggi daya yang dibutuhkan, bila menggunakan motor maka arusnya akan semakin tinggi. 2. semakin tinggi flow rate yang dialirkan compresor maka semakin tinggi pula daya yang dibutuhkan, bila menggunakan motor maka arusnya juga akan semakin tinggi. 3.15.

Petunjuk Kompresor 1. untuk setiap penambahan tekanan sebesar 1 Psi maka daya yang dibutuhkan single stage compresor akan naik sebesar 0,5 % sedangkan untuk double stage compresor akan naik sebesar 0,4% 2. Pemakaian compressor secara bertingkat akan meningkatkan efisiensi pemakian daya, walaupun harga compresor akan


43

Tugas Akhir

semakin tinggi pula mengingat mesin menjadi semakin complicated. Ø Two stage compresor akan menghemat power sebesar 15% dibandingkan single stage. Ø Tandem compressor juga akan menghemat power sebesar 11%-13% dibanding single stage. Ø Three stage compresor akan menghemat power sebesar 19% dibandingkan single stage. 3. setiap penurunan suhu udara masuk ke dalam compressor screw sebesar 30C maka flow rate yang bisa dihasilkan screw compressor akan meningkat sebesar 1%, sedangkan pada centrifugal compressor setiap kenaikan suhu inlet 80C akan menurunkan kapasitas sebesar 10%. 4. berdasarkan data teknisi di atas bisa disimpulkan bahwa semakin rendah temperature inlet udara ;maka semakin besar flow rate yang bisa dihasilkan. hal ini udara yang masuk kedalam compressor makin rapat.sehingga semakin efektip prosses kompresi yang terjadi.

3.16. Petunjuk Pengering Udara 1

setiap kenaikan 1 0C suhu udara di sisi inlet pada mesin air dryer, maka kapasitas air dryer akan menurun hingga 27%.

2

setiap kenaikan tekanan kerja sebesar 1 bar pada mesin air dryer. Maka kapaasitas air dryer akan meningkat sebesar 3%.


44

Tugas Akhir

3

Kapasitas dryer akan meningkat 20% bila PDP yang dikehendaki hanya 70C Standar Hankison PDP 30C dan akan meningkat menjadi 30% bila PDP yang dikehendaki 100C

3.17. Nilai Tekanan Embun/ PDP Setiap kali membicarakan mesin dryer tentu akan dijumpai masalah kualitas pengeringan udara yang dihasilkan oleh mesin dryer itu. Kualitas kekerinngan udara yang ada dinyatakan dalam bentuk pdp .semskin rendah PDP yang terjadi maka udara yang diukur itu semakin kering. Cara untuk mengeluarkan air dari dalam udara maka dasarnya ada 2 yaitu absorbsi dan kondensasi. Absorbsi bergantung kepada sipat kimiawi material sehingga dibutuhkan material yang bersipat hydroskpopis (desiccant). Kondensasi bergantung pada media yang mempunyai sifat fisik mudah menguap pada ambient temperature reprigerant. Berikut ini table standar iso berdasarkan PDP . ISO CLASS

PDP

1

-1000F (-730C)

2

-400F (-400C)

3

-40F (-200C)

4

+380F (+30C)

Refrigerant Air dryer hanya mampu mencapai tingkat ISO Class 4, sehingga bila dikehendaki kualitas kekeringan udara yang lebih tinggi dari itu, mau tidak mau maka dryer yang dipakai haruslah jenis Desiccant Dryer. Jika udara bertekanan (compressed air) yang keluar dari compressor kemudian masuk dalam dryer mempunyai PDP sebesar 120C artinya adalah udara


Tugas Akhir

45

yang keluar dari dryer itu tidak akan menghasilkan kondensasi lagi selama suhu udara itu lebih dari 120C, bila suhu sekitar turun dibawah 120C, maka udara bertekanan itu akan didinginkan kembali sehingga kadar air yang masih ada didalamya akan dipaksa keluar lagi dari udara karena penyusutan volume udara, terjadilah kondensasi susulan. Grafik yang da di halaman sebelumnya bisa digunakan untuk menjelaskan proses yang terjadi, mengapa udara keluaran dari compresor bisa kondensasi, berapa banyak water drain yang harus dibuang agar dicapai tingkat kekeringan yang diminta. Kurva yang ada di kiri menunjukan keadaan udara ambient, sedangkan grafik yang ada dikanan menunjukan garis jenuh udara bertekanan (RH 100%) serta nilai absolute humidity/lembab mutlak udara itu. Lembab nisbi/ relative Humadity/ RH adalah banyaknya air yang terkandung didalam udara (satuannya %) bila dinyatakan 60% artinya udara itu masih bisa menampung lagi penguapan air karena masih tersisa kapasitas penampungan sebesar 40%. Lembab mutlak /absolute Humadity adalah banyaknya uap air maksimum yang bisa ditampung didalam udara (satuan gram/liter atau kg/m3) sehingga bila RH dikalikan dengan absolute Humadity akan diperoleh banyaknya air yang terkandung didalam udara itu sendiri. Studi Kasus PDP udara ambient disuatu tempat mempunyai RH 60% dan suhunya bila diukur dengan termometer = 300C kemudian dihisap ke dalam compresor hingga menghasilkan tekanan discharge sebesar 7 bar garis. Udara itu kemudian


Tugas Akhir

46

didinginkan didalam after cooler hingga suhu udara dijaga stabil pada 250C (PDP). Bila kapasitas compressor itu 1000 cfm, tentukan banyak water drain yang terjadi.

3.18. Analisa Studi Kasus PDP 1. Tarik garis lurus vertikal pada temperatur 300C (1-2) hingga memotong kurva lengkung grafik 60% (RH), garis ini menyatakan keadaan udara ambient yang ada 2. Tarik garis lurus horizontal hingga memotong kurva lengkung pada grafik sebelah kanan pada 7 bar garis ini menyatakan kondisi udara pada saat ditekan didalam compresor. 3. Tarik garis vertikal ke bawah dari titik 4, hingga memotong sumbu horizontal pada titik 5. didapat PDP sebesar 600C (RH 100%). Ini artinya selama udara keluaran dari compresor dijaga pada suhu diatas 600C maka dijamin tidak akan terjadi kondensasi di piping line. Padahal udara ambient = 300C sehingga bila after-cooler dilepas, maka disepanjang piping line akan terjadi kondensasi. Pada kondisi ini, absolute humidity udara didapatkan nilai 20,7 g/m3. 4. saat udara didinginkan melalui after cooler hingga menjadi 250C, geserlah penggaris yang ada ke dari titik 5 (600C) ke titik 6 (250C), kemudian tarik garis vertikal keatas hingga memotong kurva 7 bar garis dititik 7, akhirnya dari titik 7 ditarik garis lurus horizontal ke kiri hingga memotong sumbu vertikal didapatkan titik 8. nilai yang


Tugas Akhir

47

diperoleh 3,2 g/m3. ini adalah nilai absolute huridity udara bertekanan pada kondisi setelah keluar dari after cooler. 5. kemampuan udara setiap m3 untuk menampung uap air menurun dratis dari 20,7 g menjadi 3,2 g sehingga jumlah air yang harus dibuang untuk setiap m3 udara adalah sebesar 20,7 g – 3,2 g = 17,5 g =17,5 ml. 6. jadi water drain yang seharusnya terjadi pada after cooler compresor dengan kapasitas flow rate = 1000 cfm = 28,32 m3/menit pada tekanan kerja sebesar 7 bar garis = 100 Psi adalah 28,32 x 17,5 = 495,6 ml/menit atau 29,736 liter/jam atau 713,664 Liter/24 jam atau sekitar 3,5 drum minyak/hari.


48

Tugas Akhir

BAB IV ANALISA THERMAL Analisa thermal disini, akan dibahas perhitungan-perhitungan mengenai daya kompresor dan perbandingan sullair. Mesin kompresor disini ada dua jenis, yaitu : 1. Mesin Kompresor Kaeser BS 61 dan 2. Sullair 12-50 HAC

4.1.

Perhitungan kebutuhan Daya Kompresor Rumus perhitungan kompresor udara pada tekanan udara P (psi) untuk setiap 1 cfm udara ambinet, perhitungan konversi satuan yang bisa dijadikan sebagai acuan adalah sebagai berikut: Ø 1 m3 / menit

= 35.51 cfm

Ø 1 atm

= 14,7 psi

Ø 1 bar

= 14,5 psi

Ø 1 HP

= 746 watt = 550,22 foot pound force / second


49

Tugas Akhir

For one stage compression HP

= 0.015 P (R0.29 – 1)

For two stage compression HP

= 0.030 P (R0.148 – 1)

For three stage compression HP = 0.045 P (R0.0975 – 1) = 0.060 P (R0.0725 – 1)

For four stage compression HP

Perhitungan daya yang dibutuhkan untuk kompresi secara adiabatis untuk berbagai macam stage tertera pada rumusan di atas. Dimana : P1

= tekanan barometer yang ada (psi)

P2

= Tekanan udara keluar (psi)

T1

= Temperatur didalam kompresor air screw.

T2

= Temperatur diluar kompresor air screw

Rumusan di atas hanya untuk flow rate setiap 1 cfm, sehingga bila dikehendaki beberapa banyak flow yang bisa dihasilkan maka tinggal dikalikan dengan flow rate yang diharapkan ditambah 15% akan didapatkan beberap HP power yang harus disediakan.

P1 × T1

=

Dimana:

P2 × T2

1218 psi × 95C 0 = 116 psi × 43C 0 115710 psi / C

0

= 4988 psi / C 115710 = 4988 = 23,20 psi / C 0

P1

= 84bar

P2

= 8bar

T1

= 95Co

T2

= 43Co

0

Semuanya didapat dari hasil pengujian di PT. PETROTEC Dari Hukum Boyle dan Hukum Charles di atas bisa dipahami bila :


Tugas Akhir

50

1. Semakin tinggi tekanan yang diminta maka semakin tinggi daya yang dibutuhkan, bila menggunakan motor maka arusnya akan semakin tinggi. 2. Semakin tinggi flow rate yang dialirkan compressor maka semakin tinggi pula daya yang dibutuhkan, bila menggunakan motor maka arusnya juga akan semakin tinggi.

4.2. Studi Kasus di Tang Mas Cikarang, Perbandingan Mesin Kompresor Kaeser BS 61 dengan Sullair LS 12-50 HAC 1. Tentang hasil perhitungan yang dilakukan Kaeser teknisi terhadap Sullair LS 12 – 50 HAC dibandingkan Kaeser BS 61 yang mempunyai daya sebanding 50 HP, 3 phase, 380 V, tekanan kerja 100 psi / 7 bar, single stage. Total kebutuhan flow yang dibutuhkan Tang Mas = 24 m3 / menit Data yang diajukan adalah konsumsi arus pada Kaeser hanya 63 A sedangkan pada Sullair mencapai 73A. Klaim flow rate yang dihasilkan oleh Kaeser berdasarkan brosur yang ada mencapai 7 m3 / menit sedangkan berdasarkan claim sullair brosur hanya 5,9 m3 / menit. Perbandingan data yang ada menyatakan bahwa seolah-olah sullair boros sekali, konsumsi arusnya lebih tinggi dengan flow rate yang lebih rendah pula. Analisa yang dilakukan : Ø Menghitung kebutuhan power secara teoritis adiabatic single stage


51

Tugas Akhir

HP/cfm = 0,015 . 14.7 (114,7 / 14,7)0,29 – 1) = 0.18 HP/cfm = 4.74 KW/m3/menit. Cek ulang konsumsi arus yang terjadi, tegangan yang masuk ke dalam compressor, flow rate yang dihasilkan untuk memastikan mana yang benar/salah.

Tabel Perbandingan antara dua jenis mesin Sullair

Kaeser

73 A

63 A

360 V

365 V

Tegangan antar fase balance

Tegangan antar fase balance

Cos ϕ = 0,922

Cos ϕ = 0,84

Isi tekanan tanki hingga 7 bar Isi tanki + piping = 2,3 m3 Waktu isi tanki hingga 7 bar = 238,40”

Waktu isi tanki hingga 7 bar = 307,11”

Ø Perhitungan flow rate yang terjadi pada kedua compressor dilakukan secara sederhana dan cepat, hanya mengosongkan semua tanki dan jalur piping, kemudian dijalankan hanya 1 compressor satu persatu, sambil diukur waktu yang dibutuhkan untuk mencapai tekanan 7 bar pada tanki yang sama, sehingga didapatkan inlet flow pada barometric pressure adalah : •

Sullair = 2,3 x 7 m3 / (2 x 60 + 38,4) detik x 60 menit = 6.098 m3/menit

•

Kaeser = 2,3 x 7 m3 / (3 x 60 + 7,11) detik x 60 menit = 5.163 m3/menit


52

Tugas Akhir

Ø Perhitungan daya yang dibutuhkan dan yang harus dibayarkan kepada PLN untuk pengoperasian Kaeser BS 61 vs Sullair LS 12 – 50 HAC •

Sullair LS 12 – 50 HAC KW = 360 x 73 x 1,73 / (0,922 x 1000) = 49,31 KW KW / m3/menit = 49,31 / 6,098 = 8,086 KW

•

Kaeser BS 61 KW = 365 x 63 x 1,73 / (0,84 x 1000) = 47,36 KW KW /m3/menit = 47,36 / 5,163 = 9,173 KW

Ø Selisih daya yang terjadi antara Sullair vs Kaeser untuk setiap kebutuhan flow rate sebesar 1 m3 / menit adalah 9,173 – 8,086 = 1,087 KW Ø Kelebihan daya yang harus dibayar customer bila memakai Kaeser unit dalam setahun (8000 jam) dengan kebutuhan flow rate 24 m3/menit adalah : 1,87 x 24 x 8000 = 208704 KwH Ø Bila diperhitungkan ke nilai yang harus dibayar ke PLN besarnya : •

LWDP

= 79,2% x 208704 x 412 = Rp. 68.100.950,02

•

WBP

= 20,8% x 208704 x 576 = Rp. 25.004.408,83

Jadi total kelebihan biaya yang harus dibayarkan ke PLN untuk flow rate sebesar 24 m3/menit = Rp. 93.105.358,85/tahun. Kesimpulan-kesimpulan dari alat ini meliputi beberapa hal yaitu :


53

Tugas Akhir

Ø Kompresor berfungsi untuk menghisap udara dari luar

yang

dikompresikan sehingga menghasilkan tekanan udara yang lebih tinggi dari tekanan atmosfir, untuk proses pendingin. Ø Mesin kompresor yang digunakan di PT. PETROTEC ini mempunyai daya 50 Hp atau 37300 Watt, dan dilengkapi dengan Regulator, untuk mendapatkan tekanan yang diinginkan. Ø Kebutuhan power untuk menjalankan kompresor tergantung pada tekanan kerja dan flow yang dibutuhkan. Ø Untuk memenuhi kebutuhan itu diperlukan listrik yang akan menggerakkan motor dan kompresor, sehingga perlu diperiksa arus dan voltage yang ada serta balancing yang ada. Ø Mesin bisa dikatakan efisien tidak berdasarkan dari ukuran untuk menghasilkan flow rate sebesar bilangan tertentu misalnya 1 m3/menit diperlukan daya motor seberapa besar, semangkin kecil nilainya maka mesin itu semangkin efisien. Ø Kebutuhan power untuk menjalankan kompresor tergantung pada tekanan kerja dan flow yang dibutuhkan. Ø Untuk memenuhi kebutuhan itu diperlukan listrik yang akan menggerakkan motor dan kompresor, sehingga perlu diperiksa arus dan voltage yang ada serta balancing yang ada. Ø Kesimpulan perbandingan Kompressor Kaeser BS 61 dengan Sullair LS 12- 50 HAC •

Kebutuhan power untuk menjalankan kompresor tergantung pada tekanan kerja dan flow yang dibutuhkan.


54

Tugas Akhir

•

Untuk memenuhi kebutuhan itu diperlukan listrik yang akan menggerakkan motor dan kompresor, sehingga perlu diperiksa arus dan voltage yang ada serta balancing yang ada.

•

Mesin bisa dikatakan efisien tidak berdasarkan dari ukuran untuk menghasilkan flow rate sebesar bilangan tertentu misalnya 1 m3/menit diperlukan daya motor seberapa besar, semangkin kecil nilainya maka mesin itu semangkin efisien.


55

Tugas Akhir

BAB V PENUTUP

5.1 KESIMPULAN Dari hasil pembahasan pada bab sebelumnya bahwa kompersor Sullair udara ulir merupakan kompresor yang bekerja memampatkan udara atau gas, yang mengisap udara dari atmosfir yang disebut jenis kompresor perpindahan positif, yang tergolong macam kompresor putar. Dengan cara kerja: a.

Akhir isapan

b.

Awal kompresi

c.

Akhir kompresi

d.

Pengeluaran

1. Kompresor ulir mempunyai sepasang rotor yang berbentuk ulir, yang satu mempunyai permukaan yang cenbung dan yang satu


Tugas Akhir

56

permukaannya cekung, pasangan rotor ini berputar dalam arah saling berlawanan seperti sepasang roda gigi. 2. Kompresor ini banyak digunakan di pabrik-pabrik karena konstruksinya besar, dayanya besar dan sedikit getaran. 3. Kompresor Sullair lebih hemat pemakaian arus listriknya dibanding Kompresor Kaeser.

5.2 SARAN Dalam melakukan analisa pendingin panas kompresor Sullair ada beberapa hal yang perlu diperhatikan.

Ø Perlunya ketelitian pemeriksaan tekanan udara yang dihasilkan oleh mesin kompresor.

Ø Perlunya perbaikan atau pengecekan secara berkala. Ø Perlunya persiapan-persiapan mengenai suku cadang. Ø Penggantian oli dilakukan setiap 8000 jam dan penggantian saringan oli setiap 2000 jam.


Tugas Akhir

DAFTAR PUSTAKA . 1. Holman. J.P, “Perpindahan Panas” Erlangga, Jakarta, 1991 2. Sularso, “Pompa & Kompressor”, Pradnya Paratama, Jakarta, 2006. 3. Sumanto.. Dasar-dasar Mesin Pendingin. Yogyakarta: Anoi Offset. 1985. 4. Arismunandar & W. Heizo Saito..Penyegaran Udara. Pradnya Paramita, Jakarta. 2002. 5. Maleev, V.L.”Internal Combustion Engines”, McGraw Hill Book Company, Singapore, 1973.


Tugas Akhir

LAMPIRAN


ANALISA THERMAL PENDINGINAN PADA KOMPRESOR UDARA ULIR

Recommend Documents