Udara Tekan - Utilitas A (Senin) [PDF]

Citation preview

UDARA TEKAN Disusun Oleh :



Kelompok 5 M. Novindra Bagas



NIM. 21030114120041



Wahyu Satyo Triadi



NIM. 21030114130126



Sonya Hakim R Ratih



NIM. 21030114120075



Estu Nugraheni Ilham



NIM. 21030114130142



Satria Perdana F.



NIM. 21030114120034



Fathir Mahmud F



NIM. 21030114140173



Rangga Pratama P



NIM. 21030114120007



Assalaam Umar A Via



NIM. 21030114130200



Dolorossa Dea Aliftia



NIM. 21030114130143



F M. Miftahul Masaro



NIM. 21030114120070



Sekar Ayu Septianis



NIM. 21030114130183



Jessica Wibisono



NIM. 21030114120025



Ernisa Ismirani K



NIM. 21030114130181



Faishal Kalbuadi



NIM. 21030114130202



Aditya Widiyadi Inga



NIM. 21030114130141



Laira



NIM. 21030114140161 NIM. 21030114120074



JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2016



2



KATA PENGANTAR



Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan karunia- Nya, makalah utilitas yang berjudul “Udara Tekan” ini dapat terselesaikan dengan baik. Meskipun banyak hambatan yang dialami dalam proses pengerjaannya, namun makalah ini dapat selesai tepat pada waktunya. Ucapan terima kasih disampaikan kepada banyak pihak terutama keluarga dan teman-teman yang telah memberikan bantuan, baik materi maupun non materi demi kelancaran penyusunan tugas makalah ini. Makalah utilitas yang berjudul “Udara Tekan” ini disusun untuk memenuhi tugas dari mata kuliah Utilitas yang diampu oleh Bapak Ir. Slamet Priyanto, M.S. Diharapkan makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan tentang udara tekan. Tiada hal yang sempurna di dunia ini, hanyalah Tuhan Yang Maha Esa yang memiliki segala kesempurnaan. Disadari bahwa makalah ini masih memiliki banyak kekurangan. Untuk itu diharapkan kritik dan saran yang membangun demi perbaikannya di masa yang akan datang.



Semarang, 24 April 2016



Penyusun



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR..............................................................................................................3 DAFTAR ISI...........................................................................................................................4 BAB I PENDAHULUAN.......................................................................................................5 1.1 Latar B elakang..........................................................................................................5 1.2 Rumusan Masalah......................................................................................................5 1.3 Tujuan........................................................................................................................5 1.4 Manfaat......................................................................................................................6 BAB II PEMBAHASAN.........................................................................................................7 2.1 Pengertian dan Sistem Udara Tekan...........................................................................7 2.1.1



Definisi Udara Tekan.......................................................................................7



2.1.2



Sistem Udara Tekan.........................................................................................8



2.1.3



Komponen Utama Sistem Udara Tekan...........................................................9



2.2 Aplikasi Udara Tekan...............................................................................................11 2.2.1



Kompresor.....................................................................................................13



2.2.2



Prinsip Kerja Kompresor................................................................................18



2.2.3



Pengkajian Kompresor dan Sistem Udara Tekan............................................19



2.2.4



Pengkajian Kinerja terhadap Kebocoran Distribusi........................................20



2.3 Peran Udara Tekan....................................................................................................22 2.3.1



Peran Udara Tekan dalam Industri Kimia.......................................................22



2.3.2



Peran Udara Tekan pada Siklus Pendinginan dan Siklus Carnot....................24



2.3.3



Peran Udara Tekan Pada Alat Pengendalian Proses........................................28



2.3.4



Peran Udara Tekan Pada Alat Transportasi Padatan.......................................31



BAB III PENUTUP...............................................................................................................38 3.1 Kesimpulan...............................................................................................................38 3.2 Saran.........................................................................................................................38 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................39



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam dunia industri terutama industri kimia, perlu adanya suatu pengkondisian sistem agar sesuai dengan spesifikasi reaktor. Pengkondisian sistem tersebut dikaji pada suatu unit khusus yaitu Unit Operasi. Salah satu variabel yang perlu dikondisikan dalam industri adalah tekanan. Pada fase gas, tekanan gas dapat dinaikkan dengan compressor, sedangkan untuk menurunkan tekanan gas dapat menggunakan expander. Pengkondisian tekanan gas penting dilakukan karena ada beberapa reaksi yang cenderung membutuhkan tekanan tinggi karena sifat reaksi yang reversible. Sangatlah jarang ditemui reaksi yang menggunakan tekanan atmosferik untuk skala industri. Mengingat sebuah industri berusaha menghasilkan produk sebanyak-banyaknya, tekanan sistem mutlak dikondisikan untuk meningkatkan konversi. Udara tekan tidak hanya digunakan untuk proses reaksi kimia. Namun juga merupakan masalah pokok dalam Utility Plant. Biasanya udara tekan berhubungan dengan pembangkit listrik dalam unit ini. Sehingga akan dibahas bagaimana operasi kompresi gas dan penerapannya di industri. 1.2 Rumusan Masalah 1. Pengertian dan sistem udara tekan. 2. Aplikasi dan pemakaian udara tekan. 3. Peralatan yang berhubungan dengan peran udara tekan dalam industri kimia.



1.3 Tujuan 1. Mahasiswa diharapkan dapat memahami sistem udara tekan. 2. Mahasiwa diharapkan dapat mengetahui aplikasi dan pemakaian udara tekan. 3. Mahasiswa diharapkan dapat mengetahui peralatan-peralatan berhubungan dengan peran udara tekan dalam industri kimia. 1.4 Manfaat



1. Mahasiswa mampu memahami sistem udara tekan. 2. Mahasiwa mampu mengetahui aplikasi dan pemakaian udara tekan. 3. Mahasiswa mampu mengetahui peralatan-peralatan berhubungan dengan peran udara tekan dalam industri kimia.



BAB II PEMBAHASAN



2.1 Pengertian dan Sistem Udara Tekan 2.1.1



Definisi Udara Tekan Compressed air, dalam bahasa Indonesia yang menggunakan terminologi



“udara tekan” atau bisa juga “udara bertekanan” dibandingkan istilah “angin”, adalah salah satu cara untuk mengkonversi energi dengan cara memampatkan udara sekitar untuk berbagai keperluan manusia (KKPP, 2011). Paling sederhana dan mudah ditemui seharihari adalah digunakan untuk mengisi ban kendaraan. Selain itu, masih banyak aplikasi lainnya yang menggunakan udara tekan. Pada aplikasi spray, udara tekan digunakan untuk menyemprotkan anti serangga dan untuk pengecatan/'airbrush. Contoh dalam kehidupan sehari-hari dapat dilihat dari gambar berikut, balon akan mengembang karena berisi udara tekan. Pada saat ujung balon dibuka, maka balon akan bergerak melawan arah keluarnya udara tekan ke udara bebas. Konsep dasar udara tekan dijelaskan dalam gambar berikut.



Gambar 1. Konsep Dasar Udara Tekan (Sumber : www.Chemistry.org) Sebagai salah satu cara mengkonversi energi, aplikasi udara tekan ini banyak digunakan di industri. 90% industri menggunakan udara tekan untuk berbagai keperluan. Mulai dari udara proses, misalkan pada industri pemisahan gas (separation gases) serta industri fermentasi sebagaimana pada industri MSG. Udara tekan sebagian besar juga digunakan untuk udara instrumentasi yaitu pada industri yang sudah menerapkan otomatisasi dengan menggunakan peralatan pneumatik (Abditunggal, 2011). Pada industri rokok misalnya, saat sebuah pabrik memutuskan berpindah dari industri sigaret kretek tangan (SKT) menjadi industri sigaret kretek mesin (SKM), maka kehadiran buruh-buruh terampil penggulung rokok digantikan dengan kehadiran mesin penggulung rokok yang 7



menggunakan kompresor. Demikian halnya di industri packing, pengisian botol, percetakan, tekstil, pulp & paper, dan lain sebagainya. Udara tekan digunakan seiring terpinggirkannya kerja manual beratasnamakan produktivitas dan efisiensi. Sebagai udara instrumentasi, udara tekan juga digunakan untuk membuka katup pada daerah yang berbahaya jika dioperasikan langsung oleh manusia, misalkan karena berdekatan dengan panas, berkaitan dengan bahan kimia berbahaya dan tegangan listrik tinggi. Udara tekan juga digunakan untuk memindahkan partikel padat dari satu tempat ke tempat yang lain. Misalkan untuk memindahkan semen, tepung, batubara ataupun pasir. Dengan pemindahan cara ini, partikel yang dipindahkan bisa dalam jumlah besar dan waktu singkat, tetapi memerlukan saluran tersendiri agar partikel padat tersebut tidak kemana-mana. Pada penggunaan tools, misalnya impact, hammer, ratchet, winch, ada yang menggunakan udara tekan untuk memudahkan kerja manusia. Penggunaan udara tekan memungkinkan lebih kecilnya daya yang dikeluarkan manusia juga mempersingkat waktu pengerjaan. Umumnya, sumber penggerak udara tekan, yang disebut juga dengan air tool, digunakan pada daerah operasi yang rawan percikan api. Alasan safety inilah yang menyebabkan air tool mempunyai nilai lebih dibandingkan dengan electrical tool. Alasan kedua adalah masalah efisiensi. Karena penggunaan air tool lebih murah dibandingkan listrik yang terpakai untuk electrical tool. Di Indonesia, penggunaan udara tekan sebagai air tool masih sebatas industri-industri tertentu. Sedangkan di bengkelbengkel, masih banyak yang menggunakan handtool. Kehadiran kompresor di bengkelbengkel tersebut baru sebatas untuk mengisi ban dan bersih-bersih ( general services).



2.1.2



Sistem Udara Tekan Untuk mendapatkan udara yang diinginkan pada pabrik maka digunakan alat



yaitu kompresor. Kompresor merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengatur besar kecilnya tekanan yang dihasilkan. Plant industri menggunakan udara tekan untuk seluruh operasi produksinya, yang dihasilkan oleh unit udara tekan yang berkisar dari 5



horsepower (hp) sampai lebih dari 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. Sehingga kompresor dan sistem udara tekan menjadi area penting untuk meningkatkan efisiensi energi pada plant industri. Merupakan catatan yang berharga bahwa biaya untuk menjalankan sistem udara tekan jauh lebih tinggi dari pada harga kompresor itu sendiri. Penghematan energi dari perbaikan 8



sistem dapat berkisar antara 20 sampai 50 persen atau lebih dari pemakaian listrik, menghasilkan ribuan bahkan ratusan ribu dollar. Sistem udara tekan yang dikelola dengan benar dapat menghemat energi, mengurangi perawatan, menurunkan waktu penghentian operasi, meningkatkan produksi dan meningkatkan kualitas.



Gambar 2. Komponen Biaya Dalam Sistem Udara Tekan (Sumber : www.chemistry.org) Sistem udara tekan terdiri dari bagian pemasokan, yang terdiri dari kompresor dan perlakuan udara, dan bagian permintaan, yang terdiri dari sistem distribusi dan penyimpanan, dan peralatan pemakaian akhir. Bagian pemasokan yang dikelola dengan benar akan menghasilkan udara bersih, kering, stabil yang dikirimkan pada tekanan yang dibutuhkan dengan biaya yang efektif. Bagian permintaan yang dikelola dengan benar akan meminimalkan udara terbuang dan penggunaan udara tekan untuk penerapan yang tepat. Perbaikan dan pencapaian puncak kinerja sistem udara tekan memerlukan bagian sistem pemasokan dan permintaan dan interaksi diantara keduanya.



2.1.3



Komponen Utama Sistem Udara Tekan Sistem udara tekan terdiri dari komponen utama berikut yaitu penyaring udara



masuk, pendingin antar tahap, after-coolers, pengering udara, traps pengeluaran kadar air, penerima, jaringan pemipaan, penyaring, pengatur dan pelumasan. Kompresor



reciprocating paling banyak digunakan untuk mengkompresi baik udara maupun refrigerant. Prinsip kerjanya seperti pompa sepeda dengan karakteristik dimana aliran keluar tetap hampir konstan pada kisaran tekanan pengeluaran tertentu dan juga kapasitas kompresor proporsional langsung terhadap kecepatan. Keluarannya seperti denyutan. Kompresor reciprocating tersedia dalam berbagai konfigurasi, terdapat empat jenis yang paling banyak digunakan yaitu horizontal, vertikal, horizontal balance-opposed dan tandem. 9



•



Filter



Mencegah debu masuk kompresor. Debu menyebabkan mampatnya katup/kran, merusak silinder dan pemakaian energi yang berlebihan. Filter akan dibersihkan atau diganti secara berkala •



Pendingin Antar Tahap



Penurunan suhu udara sebelum masuk ke tahap berikutnya untuk mengurangi kerja kompresi dan meningkatkan efisiensi. Biasanya digunakan air cooler. •



After-Coolers



Tujuannya adalah membuang kadar air dalam udara dengan penurunan suhu dalam penukar panas berpendingin air. •



Pengering Udara



Sisa-sisa kadar air setelah after-coolers dihilangkan dengan menggunakan pengering udara, karena udara tekan untuk keperluan instrumen dan peralatan pneumatic harus bebas dari kadar air. Kadar air dihilangkan dengan menggunakan adsorben seperti gel silika/karbon aktif atau pengering refrigeran atau panas dari pengering kompresor itu sendiri. •



Traps Pengeluaran Kadar Air



Trap pengeluaran kadar air digunakan untuk membuang kadar air dalam udara tekan. Trap tersebut menyerupai steam trap. Berbagai jenis trap yang digunakan adalah kran pengeluaran manual, klep pengeluaran otomatis atau yang berdasarkan waktu, dan lain-lain. •



Penerima Udara



Penerima udara disediakan sebagai penyimpan dan penghalus denyut keluaran udara mengurangi variasi tekanan dari komputer.



1 0



Gambar 3. Komponen Unit Kompresi (Sumber : www.achrnews.com)



2.2 Aplikasi Udara Tekan Udara tekan mempunyai penggunaan yang luas sebagai sumber tenaga. Jadi dapat disamakan dengan tenaga listrik, tenaga air, dan tenaga hidrolik yang banyak digunakan dalam industri modern. Beberapa pemakaian yang kita kenal dalam kehidupan sehari-hari di antaranya adalah : 1. Rem pada bis dan kereta api, serta pembuka/penutup katupnya. 2. Udara tekan untuk pengecatan. 3. Penggerak bor gigi pada peralatan dokter gigi. 4. Pemberi udara pada akuarium. 5. Pompa air panas pada sumber air panas. 6. Pembotolan minuman soda. Udara tekan dipakai hampir di semua industri termasuk industri pembuatan, tambang, keramik, kimia, makanan, perikanan, pekerjaan sipil dan pembangunan gedung. Udara tekan yang dihasilkan dengan kompresor mempunyai kelebihan dibandingkan dengan listrik dan tenaga hidrolik dalam hal-hal berikut ini.



1. Konstruksi dan operasi mesin serta fasilitasnya adalah sangat sederhana 2. Pemeliharaan dan pemeriksaan mesin dan peralatan dapat dilakukan dengan mudah.



3. Energi dapat disimpan. 4. Kerja dapat dilakukan dengan cepat. 5. Harga mesin dan peralatan relatif murah. 6. Kebocoran udara yang dapat terjadi tidak membahayakan dan tidak menimbulkan 1 1



pencemaran. Pemakaian-pemakaian udara tekan menurut gaya dan akibat yang ditimbulkannya : 1. Gaya Injeksi a. Untuk meniupkan, terbagi menjadi dua : -



Penyemprot zat cair



•



Pengecatan



•



Penyemprotan bahan kimia dan desinfektan



•



Penyemprotan minyak pelumas



•



Penyemprotan cairan pembersih



-



Penyemprotan bubuk dan butiran



•



Penyemprotan pasir (sand blasting)



•



Penyemprotan bubuk untuk percetakan



•



Penyemprotan aduk (mortar)



•



Menghias kaca



b. Untuk menggerakan -



Turbin udara



•



Penggerak bor gigi



•



Penggerak perkakas (bor,gerinda)



•



Penggerak mesin-mesin berkecepatan sangat tinggi



-



Tiupan



•



Pembersih debu dan tatal



•



Peniup latal logam las



•



Peniup potongan hasil mesin pres



•



Membersihkan zat cair dari permukaan



2. Gaya Ekspansi a. Untuk memberi gaya dorong • •



Penggerak perkakas numatik (mesin bor, mesin keling) Penggetar (cetakan cor, beton)



•



Mesin las titik



•



Rem udara tekan



•



Pembuka pintu dan hopper



•



Alat pengangkat



•



Mesin press 1 2



•



Pembentukan kaca dan resin sintetik



b. Untuk memberi tekanan •



Pengisi ban, perahu karet, bola, pegas udara untuk kendaraan



•



Lift mobil untuk bengkel



•



Member tekanan pada tangki minyak



•



Pengujian terhadap kebocoran dan kekuatan terhadap tekanan



c. Transportasi dan mengaduk zat cair •



Pompa lift udara



•



Transportasi zat cair dengan tekanan, dan pencsmpursn zat cair



•



Menghilangkan gas dari zat cair



d. Pemberian oksigen Pemberian oksigen pada pembakar, kolam ikan, penyelam, dan pekerja di ruang tambang e. Penerusan panas -



Pemanasan



•



Penyambungan vinil dan nilon dengan udara panas



-



Pendinginan



•



Pencegahan pemanasan yang berlebihan pada logam dan mesin



f. Pengubah aliran •



Mikrometer udara



•



Pengendali otomatik



g. Penurunan kelembaban Menghilangkan kelembaban dengan kompresi



2.2.1



Kompresor Kompresor adalah alat mekanik yang berfungsi untuk membangkitkan atau



menghasilkan udara bertekanan dengan cara menghisap dan memampatkan udara tersebut, kemudian disimpan di dalam tangki udara kempa untuk disuplai kepada pemakai (sistem pneumatik). Kompresor dilengkapi dengan tabung untuk menyimpan udara bertekanan, sehingga udara dapat mencapai jumlah dan tekanan yang diperlukan (Aditya, 2011). Tabung udara bertekanan pada kompresor dilengkapi dengan katup pengaman, bila tekanan udaranya melebihi ketentuan, maka katup pengaman akan terbuka secara otomatis. Pemilihan jenis kompresor yang digunakan tergantung dari syarat-syarat pemakaian yang harus dipenuhi misalnya dengan tekanan kerja dan volume udara yang akan diperlukan 1 3



dalam sistim peralatan (katup dan silinder pneumatik). Secara garis besar kompresor dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian, yaitu



Positive Displacement Compressor dan Dynamic Compressor (Turbo). Positive Displacement Compressor terdiri dari Reciprocating dan Rotary, sedangkan Dynamic Compressor (Turbo) terdiri dari Centrifugal, Axial dan Ejector, secara lengkap dapat dilihat dari klasifikasi di bawah ini :



Gambar 4. Klasifikasi Kompresor (Sumber: www.scribd.com) a. Kompresor Torak Resiprokal (Reciprocating Compressor) Kompresor ini dikenal juga dengan kompresor torak atau kompresor piston, karena dilengkapi dengan torak (piston) yang bekerja bolak-balik atau gerak resiprokal. Pemasukan udara diatur oleh katup masuk dan dihisap oleh torak yang gerakannya menjauhi katup. 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 ke titik mati bawah ke titik mati atas, sehingga udara di atas torak bertekanan tinggi, selanjutnya di masukkan ke dalam tabung penyimpan udara. Tabung penyimpanan dilengkapi dengan katup satu arah, sehingga udara yang ada dalam tangki tidak akan kembali ke silinder. Proses tersebut berlangsung terus- menerus hingga diperoleh tekanan udara yang diperlukan. Gerakan menghisap dan mengkompresi ke tabung penampung ini berlangsung secara terus menerus, Pada umumnya bila tekanan dalam tabung telah melebihi kapasitas, maka katup pengaman akan terbuka, atau mesin penggerak akan mati secara otomatis.



1 4



Gambar 5. Kompresor Torak Resiprokal (Sumber: www.scribd.com) b. Kompresor Torak Dua Tingkat Sistem Pendingin Udara Kompresor udara bertingkat digunakan untuk menghasilkan tekanan udara yang lebih tinggi. Udara masuk akan dikompresi oleh torak pertama, kemudian didinginkan, selanjutnya dimasukkan dalam silinder kedua untuk dikompresi oleh torak kedua sampai pada tekanan yang diinginkan. Pemampatan (pengompresian) udara tahap kedua lebih besar, temperatur udara akan naik selama terjadi kompresi, sehingga perlu mengalami proses pendinginan dengan memasang sistem pendingin. Metode pendinginan yang sering digunakan misalnya dengan sistem udara atau dengan system air bersirkulasi. Batas tekanan maksimum untuk jenis kompresor torak resiprokal antara lain, untuk kompresor satu tingkat tekanan hingga 4 bar, sedangkan dua tingkat atau lebih tekanannya hingga 15 bar.



1 5



t



Gambar 6. Kompresor Torak Dua Tingkat Sistem Pendingin Udara (Sumber : www.scribd.com) c. Kompresor Diafragma (Diaphragma Compressor) Jenis kompresor ini termasuk dalam kelompok kompresor torak. Namun letak torak dipisahkan melalui sebuah membran diafragma. Udara yang masuk dan keluar tidak langsung berhubungan dengan bagian-bagian yang bergerak secara resiprokal. Adanya pemisahan ruangan ini udara akan lebih terjaga dan bebas dari uap air dan pelumas/oli. Oleh karena itu, kompresor diafragma banyak digunakan pada industri bahan makanan, farmasi, obat-obatan dan kimia. Prinsip kerjanya hampir sama dengan kompresor torak. Perbedaannya terdapat pada sistem kompresi udara yang akan masuk ke dalam tangki penyimpanan udara bertekanan. Torak pada kompresor diafragma tidak secara langsung menghisap dan menekan udara, tetapi menggerakkan sebuah membran (diafragma) dulu. Dari gerakan diafragma yang kembang kempis itulah yang akan menghisap dan menekan udara ke tabung penyimpan. Gambar 7. Kompresor Diafragma (Sumber : www.scribd.com)



1 6



d. Kompresor Putar (Rotary Compressor) Kompresor rotary baling-baling luncur secara eksentrik rotor dipasang berputar dalam rumah yang berbentuk silindris, mempunyai lubang-lubang masuk dan keluar. Keuntungan dari kompresor jenis ini adalah mempunyai bentuk yang pendek dan kecil, sehingga menghemat ruangan. Bahkan suaranya tidak berisik dan halus dalam, dapat menghantarkan dan menghasilkan udara secara terus menerus dengan mantap. Balingbaling luncur dimasukkan ke dalam lubang yang tergabung dalam rotor dan ruangan dengan bentuk dinding silindris. Ketika rotor mulai berputar, energi gaya sentrifugal baling-balingnya akan melawan dinding. Karena bentuk dari rumah baling-baling itu sendiri yang tidak sepusat dengan rotornya maka ukuran ruangan dapat diperbesar atau diperkecil menurut arah masuknya (mengalirnya) udara.



Gambar 8. Kompresor Rotary Baling-Baling Luncur (Sumber : www.scribd.com) e. Kompresor Root Blower (Sayap Kupu-Kupu) Kompresor jenis ini akan menghisap udara luar dari satu sisi ke sisi yang lain tanpa ada perubahan volume. Torak membuat penguncian pada bagian sisi yang bertekanan. Prinsip kompresor ini ternyata dapat disamakan dengan pompa pelumas model kupu-kupu pada sebuah motor bakar. Beberapa kelemahannya adalah tingkat kebocoran yang tinggi. Kebocoran terjadi karena antara balingbaling dan rumahnya tidak dapat saling rapat betul. Berbeda jika dibandingkan dengan pompa pelumas pada motor bakar, karena fluidanya adalah minyak pelumas maka film-film minyak sendiri sudah menjadi bahan perapat antara dinding rumah dan sayap-sayap kupu itu. Dilihat dari konstruksinya, sayap kupu-kupu di dalam rumah pompa digerakan oleh sepasang roda gigi yang saling bertautan juga, sehingga dapat berputar tepat pada dinding.



1 7



Gambar 9. Kompresor Model Root Blower (Sumber : www.scribd.com)



2.2.2



Prinsip Kerja Kompresor Mesin kompresor udara memiliki prinsip kerja yang sudah terorganisir dengan



baik. Prinsip kerja kompresor merupakan satu kesatuan yang saling mendukung, sehingga kompresor dapat bekerja dengan maksimal (Sularso, 2006). Prinsip kerja dari sebuah kompresor biasanya terbagi menjadi empat prinsip utama, yaitu : •



Staging Selama proses kerja kompresor, suhu dari mesin kompresor menjadi tinggi dan



meningkat sesuai dengan tekanan yang terdapat dalam kompresor tersebut. Sistem ini lebih dikenal dengan namapolytopic compression. Jumlah tekanan yang terdapat pada kompresor juga meningkat seiring dengan peningkatan dari suhu kompresor itu sendiri. Kompresor mempunyai kemampuan untuk menurunkan suhu tekanan udara dan meningkatkan efisiensi tekanan udara. Tekanan udara yang dihasilkan oleh kompresor mampu mengendalikan suhu dari kompresor untuk melanjutkan proses berikutnya. •



Intercooling Pengendali panas atau yang lebih dikenal dengan intercooler merupakan salah



satu langkah penting dalam proses kompresi udara. Intercooler mempunyai fungsi untuk mendinginkan tekanan udara yang terdapat dalam tabung kompresor, sehingga mampu digunakan untuk keperluan lainnya. Suhu yang dimiliki oleh tekanan udara dalam kompresor ini biasanya lebih tinggi jika dibandingkan dengan suhu ruangan, dengan perbedaan suhu berkisar antara 10°F (sekitar -12°C) sampai dengan 15°F (sekitar -9°C). •



Compressor Displacement and Volumetric Efficiency Secara teori, kapasitas kompresor adalah sama dengan jumlah tekanan udara



yang dapat ditampung oleh tabung penyimpanan kompresor. Kapasitas sesungguhnya dari kompresor dapat mengalami penurunan kapasitas. Penurunan ini dapat diakibatkan oleh penurunan tekanan pada intake, pemanasan dini pada udara yang masuk ke kompresor, 1 8



kebocoran, dan ekspansi volume udara. Sedangkan yang dimaksud dengan volumetric



efficiency adalah rasio antara kapasitas kompresor dengan compressor displacement. •



Specific Energy Consumption Yang dimaksud dengan specific energy consumption pada kompresor adalah



tenaga yang digunakan oleh kompresor untuk melakukan kompresi udara dalam setiap unit kapasitas kompresor. Biasanya specific energy consumption pada kompresor ini dilambangkan dengan satuan bhp/100 cfm.



2.2.3



Pengkajian Kompresor dan Sistem Udara Tekan



a. Kapasitas Kompresor Kapasitas kompresor adalah debit penuh aliran gas yang ditekan dan dialirkan pada kondisi suhu total, tekanan total, dan diatur pada saluran masuk kompresor. Debit aliran yang sebenarnya bukan merupakan nilai volume aliran yang tercantum pada data alat, yang disebut juga pengiriman udara bebas/ free air delivery (FAD) yaitu udara pada kondisi atmosfer di lokasi tertentu. FAD tidak sama untuk setiap lokasi sebab ketinggian, barometer, dan suhu dapat berbeda untuk lokasi dan waktu yang berbeda. b. Pengkajian Kapasitas Kompresor Kompresor yang sudah tua, walupun perawatannya baik, komponen bagian dalamnya sudah tidak efisien dan FAD nya kemungkinan lebih kecil dari nilai rancangan. Kadangkala, faktor lain seperti perawatan yang buruk, alat penukar panas yang kotor dan pengaruh ketinggian juga cenderung mengurangi FAD nya. Untuk memenuhi kebutuhan udara, kompresor yang tidak efisien mungkin harus bekerja dengan waktu yang lebih lama, dengan begitu memakai daya yanglebih dari yang sebenarnya dibutuhkan. Pemborosan daya tergantung pada persentase penyimpangan kapasitas FAD. Sebagai contoh, kran kompresor yang sudah rusak dapat menurunkan kapasitas kompresor sebanyak 20 persen. Pengkajian berkala terhadap kapasitas FAD untuk setiap kompresor harus dilakukan untukmemeriksa kapasitas yang sebenarnya. Jika penyimpangannya lebih dari 10 persen, harus dilakukan perbaikan. Metode ideal pengkajian kapasitas kompresor adalah melalui uji nosel dimana nosel yang sudah dikalibrasi digunakan sebagai beban, untuk membuang udara tekan yang dihasilkan. Alirannya dikaji berdasarkan suhu udara, tekanan stabilisasi, konstanta orifice, dan lain-lain.



1 9



2.2.4



Pengkajian Kinerja terhadap Kebocoran Distribusi



a. Kebocoran dan Akibatnya Sistem pipa dan pengatur distribusi membawa udara tekan dari plant pusat kompresor ke area proses. Sistem ini terdiri dari berbagai kran pemisah,



traps fluida, tangki penyimpanan sementara, dan juga pemanasan pada pipa dalam jumlah kecil untuk mencegah terjadinya pengembunan atau pembekuan pada jalur yang terbuka ke udara luar. Kehilangan tekanan pada distribusi biasanya dikompensasikan dengan tekanan yang lebih tinggi di bagian pengeluaran kompresor. Pada titik penggunaan udara tekan, sebuah pipa pengumpan dilengkapi dengan kran pemisah aliran, saringan, dan regulator, mengalirkan udara tekan ke pipa untuk memasok ke peralatan proses atau pneumatik. Kebocoran dapat menjadi sumber yang signifikan dari energi yang terbuang dalam sistem udara tekan di industri, kadang-kadang memboroskan 2030% dari keluaran kompresor. Sebuah plant yang tidak terawat dengan baik mungkin akan memiliki laju kebocoran setara 20% dari kapasitas produksi udara tekan total. Pendeteksian dan perbaikan kebocoran secara pro-aktif dapat mengurangi kebocoran kurang dari 10% dari keluaran kompresor. Disamping sebagai sumber pemborosan energi, kebocoran dapat juga berkontribusi terhadap kehilangan operasi lainnya. Kebocoran menyebabkan penurunan tekanan sistem, yang dapat membuat fungsi peralatan udara jadi kurang efisien, memberi pengaruh yang merugikan terhadap produksi. Lagipula, dengan memaksakan peralatan bekerja lebih lama, kebocoran akan memperpendek umur hampir seluruh peralatan sistem (termasuk paket kompresor itu sendiri). Meningkatnya waktu operasi dapat juga menyebabkan permintaan perawatan tambahan dan meningkatkan waktu penghentian operasi yang tidak terjadwal. Akhirnya, kebocoran dapat menyebabkan bertambahnya kapasitas kompresor yang tidak diperlukan. Kebocoran dapat berasal dari berbagai bagian dari sistem, tetapi area permasalahan yang paling umum adalah : •



Kopling, pipa, tabung, dan sambungan



•



Pengatur tekanan



•



Traps kondensat terbuka dan kran untuk memastikan



•



Sambungan pipa, pemutus, dan sil karet Laju kebocoran merupakan fungsi tekanan terpasok dalam sistem yang tidak 2 0



terkendali dan meningkat dengan tekanan sistem yang lebih tinggi. Laju kebocoran yang diidentifikasikan dalam feet kubik per menit (cfm) juga berbanding lurus terhadap kuadrat diameter orifice. b. Penentuan Jumlah Kebocoran Untuk kompresor yang memiliki pengendali start/stop atau load/unload, terdapat suatu cara yang mudah untuk memperkirakan jumlah kebocoran dalam sistem. Metode ini meliputi penyalaan kompresor pada saat tidak ada kebutuhan pada sistem (seluruh peralatan pengguna akhir yang dioperasikan dengan udara dimatikan). Sejumlah pengukuran dilakukan untuk menentukan waktu rata-rata yang digunakan pada saat load dan unload pada kompresor; kompresor akan menyala pada saat load, kemudian akan mati pada saat unload. Kompresor akan load dan unload karena adanya kebocoran udara akan menyebabkan terjadinya siklus menyala dan mati pada kompresor, karena kompresor akan menyala ketika tekanannya turun karena lolosnya udara melalui kebocoran. Kebocoran total dapat dihitung sebagai berikut : Leakage (%) = [(T x 100)/(T+t)] dimana : T = on-load time (minutes) t = off-load time (minutes) Kebocoran akan dinyatakan dalam istilah persentase kehilangan dari kapasitas kompresor. Persentase kehilangan kebocoran harus kurang dari 10% dalam sistem yang terawat dengan baik. Sistem yang perawatannya buruk dapat



2.3 Peran Udara Tekan 2.3.1



Peran Udara Tekan dalam Industri Kimia



a. Kompresor dalam Industri Semen Pada dunia industri pabrik semen, udara tekan memiliki pengaplikasian yang sangat luas, contoh yang pertama pada pabrik semen dimana terdapat kompresor pada bagian raw mill, yang memiliki saringan debu atau bag filter. Dalam proses ini kompresor digunakan untuk menembak debu yang tidak lolos dari saringan agar rontok ke bawah dan kembali ke kiln.



2 1



Gambar 10. Raw Mill (sumber : www.cemnet.com) Setelah bahan baku telah tercampur lebih homogen, maka bahan akan masuk ke dalam mesin rawmill. Mesin ini terdiri dari mesin penghancur dan juga cyclone separator. Pertama bahan akan masuk mesin penghancur yang akan menghancurkan bahan yang berdiameter beberapa cm tadi menjadi dalam satuan mikron atau berbentuk debu. Mesin ini bergerak seperti mesin gilas namun secara



2 2



vertikal. Dibawah mesin ini juga dilengkapi dengan aliran udara panas dari kiln agar membuat bahan dari bin menjadi kering dan dapat dihisap. Jika ada partikel yang masih berat, akan digilas, namun jika sudah berbentuk debu, maka akan dihisap oleh separator. Didalam separator akan terjadi pemisahan antara benda partikel padat dan juga udara. Dengan teknik memberi udara cyclone atau berputar didalam mesin, maka partikel akan jatuh kebawah sedangkan udara akan naik ke atas, maka dengan begitu akan terpisah udara dengan bahan. Udara tekan juga digunakan untuk memindahkan partikel padat dari satu tempat ke tempat yang lain. Misalkan untuk memindahkan bahan-bahan dasar seperti tanah liat dan batu kapur pembuatan semen. Dengan pemindahan cara ini, partikel yang dipindahkan bisa dalam jumlah besar dan waktu singkat, tetapi memerlukan saluran tersendiri agar partikel padat tersebut tidak kemana-mana. Pada penggunaan tools, misalnya impact,



hammer, ratchet, winch, ada yang menggunakan udara tekan untuk memudahkan kerja manusia. Penggunaan udara tekan memungkinkan lebih kecilnya daya yang dikeluarkan manusia juga mempersingkat waktu pengerjaan (Rostaman, 2012). b. Industri Sodium Klorat Pada pabrik sodium klorat, unit penyediaan udara tekan digunakan untuk menjalankan instrumentasi dan udara plant di peralatan proses, seperti untuk menggerakkan control valve serta untuk pembersihan peralatan pabrik. Udara instrumen mempunyai sumber yang sama dengan udara pabrik yaitu bersumber dari udara di lingkungan pabrik, hanya saja udara bertekanan tersebut harus dikeringkan (dew point rendah = -40oC) menggunakan dryer dengan media pengering silicagel (kandungan air < 100 ppm). Jika silica gel telah mendekati kondisi jenuh dan pemisahan yang dikehendaki tidak dapat lagi berlangsung maka dilakukan regenerasi dengan menggunakan gas panas atau dipasang pemanas listrik di dalam hamparan silica gel untuk memberikan panas. Untuk memenuhi kebutuhan digunakan compressor dan didistribusikan melalui pipapipa. Selain bersifat kering, udara tekan yang dihasilkan harus bebas minyak dan tidak mengandung partikel- partikel lainnya. Selain itu dalam proses kimia udara tekan dalam kompresor juga sering dimanfaatkan untuk membantu reaksi kimia dengan cara meningkatkan sistem tekanan. c. Industri Baja dan Plastik Di dunia konstruksi baja, baik gedung-gedung, industri manufakturing, serta galangan kapal, umumnya juga menggunakan aplikasi udara tekan. Ada dua pekerjaan utama yang menggunakan udara tekan yaitu sandblasting dan pengecatan. Meski berbeda



tujuan, udara tekan mempunyai fungsi yang hampir mirip. Pada sandblasting, udara tekan meniup butiran pasir untuk mengelupas pengotor dan karat pada permukaan baja. Proses ini dimaksudkan agar proses pengecatan berlangsung dengan baik. Sedangkan pada pengecatan, udara tekan digunakan untuk meniup cairan cat. Udara tekan juga digunakan untuk meniup plastik ataupun alumunium agar mengikuti bentuk cetakannya. Misalnya pada industri botol plastik. Pada aplikasi ini, udara tekan yang digunakan berkategori tekanan tinggi. Kompresor seperti ini bisa ditemukan pada industri kimia atau yang berhubungan Kompresor juga bertugas untuk membagi-bagikan gas dan bahan bakar cair melalui instalasi pipa-pipa gas. Selain itu, dalam peralatan pengangkat berat yang bekerja secara pneumatik, kompresor digunakan dalam fungsinya sebagai pengisi udara untuk sumber tenaga alat-alat pengangkat beban yang menggunakan tekanan untuk mengangkatnya.



2.3.2



Peran Udara Tekan pada Siklus Pendinginan dan Siklus Carnot



a. Siklus Pendinginan (Refrigeration Cycle) Refrigerasi adalah proses pemindahan panas dari temperatur rendah ke temperatur tinggi dengan menjaga temperatur tetap berada di bawah temperatur lingkungan. Siklus refrigerasi ini pada dasarnya adalah kebalikan dari siklus mesin panas (siklus Carnot). Efek dari siklus seperti itu adalah adanya absorbsi energi kerja dan transfer energi panas dari heat reservoir temperatur rendah ke heat reservoir temperatur tinggi.



Gambar 11. Perbedaan Siklus Refrigerasi dan Siklus Carnot (Sumber : www.wikipedia.com) Sistem refrigerasi ini sering dimanfaatkan untuk mengkondisikan keadaan udara dalam suatu ruang tertentu, seperti ruang kantor, atau ruang penyimpanan barang. Selain berfungsi sebagai pengkondisi udara manfaat lain bisa dirasakan selama bertahun - tahun pada berbagai bidang industri seperti industri manufaktur, industri perminyakan, industri kimia, dan industri pangan. Contoh aplikasi sistem refrigerasi untuk industri manufaktur



adalah dalam proses pendinginan baja. Aplikasi sistem refrigerasi utama pada industri kimia yaitu proses pencairan atau likuefaksi gas alam sedangkan refrigerasi dalam bidang pangan antara lain untuk pengawetan makanan (food preserving) seperti daging, telur, es krim, atau pengawetan makanan di dalam storage maupun pengawetan makanan ketika makanan didistribusi atau ditransportasikan di dalam sebuah truk atau trailer. Siklus refrigerasi ini dapat dilihat pada gambar berikut.



Gambar 12. Siklus Refrigerasi dalam P-H Diagram (sumber : Jordan R.C dan Priester) Keterangan Proses : Proses A - B : Refrigeran dikompresi secara isentropik dan fasa berubah dari saturated vapor menjadi superheated vapor. Proses B - C : Energi panas dikeluarkan dari siklus dengan mengkondensasi refrigerant. Fasa berubah menjadi saturated liquid. Proses C - D : Ekspansi isentalpi pada refrigerant yang menyebabkan fasa berubah menjadi campuran liquid - vapor. Proses D - A : Pemasukan energi panas ke dalam siklus dengan mengevaporasi refrigerant. Fasa berubah menjadi saturated vapor. Waktu kompresor sedang bekerja suhu dan tekanan refrigeran yang



tekan (discharge valve) menjadi terbuka dan klep hisap (sunction tube) menutup, dengan terbukanya klep tekan uap yang dipompa oleh kompresor keluar melalui celah-celah klep tersebut dan masuk kedalam saluran tekan. Refrigeran yang masuk kedalam pipa kondensor panasnya akan diserap oleh udara yang mengalir melalui sela-sela pipa. Kondensor akan melepaskan panas dan mengubah refrigeran yang bersuhu tinggi menjadi cairan bertekanan tinggi. Uap yang berada dalam kondensor akan turun suhunya dengan tekanan yang tinggi dan menjadi cairan. Cairan tersebut mengalir kedalam dryer dan capillary tube yang mempunyai lubang diameter yang kecil sehingga tekanan diturunkan menjadi rendah sesuai temperatur pada evaporator. b. Siklus Carnot Mesin Carnot adalah mesin kalor hipotetis yang beroperasi dalam suatu siklus reversibel yang disebut siklus Carnot. Siklus Carnot terdiri dari proses isotermis dan proses adiabatis. Proses a-b : ekspansi isotermal pada temperatur Th (temperatur tinggi). Gas dalam keadaan kontak dengan reservoir temperatur tinggi. Dalam proses ini gas menyerap kalor Th dari reservoir dan melakukan usaha Wab menggerakkan piston. Proses b-c : ekspansi adiabatik. Tidak ada kalor yang diserap maupun keluar sistem. Selama proses temperatur gas turun dari Th ke Tc (temperatur rendah) dan melakukan usaha Wab . Proses c-d : kompresi isotermal pada temperatur Tc (temperatur tinggi). Gas dalam keadaan kontak dengan reservoir temperatur rendah. Dalam proses ini gas melepas kalor Qc dari reservoir dan mendapat usaha dari luar Wcd. Proses d-a : kompresi adiabatik. Tidak ada kalor yang diserap maupun keluar sistem. Selama proses temperatur gas naik dari Tc ke Th dan mendapat usaha Wda.



Mula-mula kalor diserap selama pemuaian isotermal (a-b). Selama pemuaian isotermal, suhu gas dalam silinder dijaga agar selalu konstan. Selanjutnya gas memuai secara adiabatik sehingga suhunya turun dari TH menjadi TL (b-c). TH = suhu tinggi (high temperature), TL = suhu rendah (low temperature). Selama pemuaian adiabatik, tidak ada kalor yang masuk atau 2 6



keluar dari silinder. Setelah itu gas ditekan secara isotermal (c-d). Selama penekanan isotermal, suhu gas dijaga agar selalu konstan. Selama pemuaian isotermal dan penekanan isotermal, suhu gas dijaga agar selalu konstan. Tujuannya adalah menghindari adanya perbedaan suhu. Adanya perbedaan suhu bisa menyebabkan terjadi perpindahan kalor (proses ireversibel). Agar proses isotermal bisa terjadi (suhu gas selalu konstan) maka gas harus dimuaikan atau ditekan secara perlahan-lahan. Dalam kenyataannya, pemuaian atau penekanan gas terjadi lebih cepat. Hal ini diakibatkan oleh adanya turbulensi, gesekan, viskositas (kekentalan). Akibatnya, proses isotermal yang sempurna tidak akan pernah ada. Sebaliknya, pemuaian dan penekanan adiabatik dilakukan dengan cepat. Tujuannya adalah menjaga agar kalor tidak mengalir menuju silinder atau kabur dari silinder. Adanya gesekan, viskositas (kekentalan) menyebabkan pemuaian dan penekanan adiabatik sempurna tidak akan pernah ada. Dengan demikian, hanya sebagian energi panas hasil pembakaran bahan bakar yang diubah ke energi mekanik. Contoh lain adalah dalam mesin pembangkit tenaga listrik, batu bara atau bahan bakar lain dibakar dan energi panas yang dihasilkan digunakan untuk mengubah wujud air ke uap.



2.3.3 Peran Udara Tekan Pada Alat Pengendalian Proses Sistem udara tekan dalam industri diaplikasikan pada peralatan pengendali pneumatic. Pengendali pneumatic adalah semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja. Udara yang dimampatkan adalah udara yang diambil dari udara lingkungan yang kemudian ditiupkan secara paksa ke dalam tempat yang ukurannya relatif kecil. Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri merupakan ilmu pengetahuan dari semua proses mekanis dimana udara memindahkan suatu gaya atau suatu gerakan. Dalam pengertian yang lebih sempit pneumatik dapat diartikan sebagai teknik udara mampat (compressed air technology). Sedangkan dalam pengertian teknik pneumatik meliputi alat-alat penggerakan, pengukuran, pengaturan, pengendalian, penghubungan dan perentangan yang meminjam gaya dan penggeraknya dari udara mampat. Dalam penggunaan sistem pneumatik semuanya menggunakan udara sebagai fluida kerja dalam arti udara mampat sebagai pendukung, pengangkut, dan pemberi tenaga. Adapun ciri-ciri dari para perangkat sistem pneumatik yang tidak dipunyai oleh sistem alat yang lain, adalah sebagai berikut : 1. Sistem pengempaan, yaitu udara disedot atau diisap dari atmosfer kemudian dimampatkan (dikompresi) sampai batas tekanan kerja tertentu (sesuai dengan yang 2 7



diinginkan). Dimana selama terjadinya kompresi ini suhu udara menjadi naik. 2. Pendinginan dan penyimpanan, yaitu udara hasil kempaan yang naik suhunya harus didinginkan dan disimpan dalam keadaan bertekanan sampai ke obyek yang diperlukan. 3. Ekspansi (pengembangan), yaitu udara diperbolehkan untuk berekspansi dan melakukan kerja ketika diperlukan. 4. Pembuangan, yaitu udara hasil ekspansi kemudian dibebaskan lagi ke atmosphere (dibuang). Sistem pneumatik adalah suatu sistem yang menggunakan udara sebagai media kerjanya, dimana untuk menghasilkan kerja tersebut udara dimampatkan terlebih dahulu. Sistemsistem pneumatik terutama terdiri dari suatu kompresor udara atau perapat udara (sumber udara mampat), motor-motor udara mampat (pemakai-pemakai udara mampat) ditambah dengan bagian-bagian pengatur dan pengendali. Untuk lebih jelasnya berikut adalah gambar sistem pneumatik secara rinci (Fidianto, 2014).



Gambar 16. Sistem Pneumatik (Sumber : www.academia.edu) Keterangan gambar : 1. Kompresor adalah peralatan yang dipergunakan untuk menghasilkan udara kempa, udara akan diserap dan dimampatkan oleh kompresor yang digerakkan oleh motor listrik. 2. After Cooler, salah satu alat yang digunakan untuk mendinginkan udara kempa dengan menggunaka air atau media lain yang dapat berfungsi sebagai pendingin udara kempa. 3. Main Line Air Filter, peralatan yang berfungsi untuk mengeleminir debu dan air serta kandungan minyak pada udara kempa. 4. Refrigerated Air Dryer, alat ini berfungsi untuk mengeringkan udara basah atau udara yang masih mengandung embun atau titk air, sehingga dapat menghasilkan udara kempa yang benar-benar kering. 5. Air Filter, alat ini dipergunakan untuk menyaring debu yang terbawa oleh air. 2 8



6. Air Pressure Reducing Valve, berfungsi untuk mereduksi udara kempa pada batas yang dikehendaki dan menjaga agar tetap konstan pada saat digunakan. 7. Air Lubricator, alat ini berfungsi untuk mensuplai pelumas kedalam udara kempa dengan menggunakan aliran udara sehingga peralatan dapat bekerja dengan halus dan bisa digunakan dalam jangka waktu yang panj ang. 8. Air Silencer, berfungsi untuk mereduksi nozel yang timbul sampai pada batas yang aman. 9. Air Flow (Change Selenoide Valve), berfungsi untuk merubah aliran langsung dari kompresor dengan cara membuka atau menutup katup yang menerima signal elektrik. 10.Speed Control Valve, berfungsi mengontrol kecepatan silinder dengan mengatur valve aliran dari udara kempa. 11.Air Cylinder, berfungsi untuk merubah energi udara kempa menjadi gaya yang efektif dan gerakan.



Gambar 17. Instalasi Pneumatik Sebagai Perubah Energi (Sumber : www.academia.edu)



2.3.4



Peran Udara Tekan Pada Alat Transportasi Padatan Pneumatic conveyor merupakan suatu alat yang digunakan untuk



transportasi material. Material yang umum diangkut oleh pneumatic conveyor adalah bahan yang berbentuk powder ataupun granular. Setiap sistem pneumatik, yang menggunakan pipa atau saluran yang disebut jalur transportasi yang membawa campuran bahan dan aliran udara. Bahanbahan ini seperti bahan bubuk mengalir ditumbuk seperti semen, fly ash, dll Bahan-bahan ini dapat diangkut dengan mudah ke berbagai tujuan dengan menggunakan aliran udara kecepatan tinggi melalui jalur pipa. Produk dipindahkan melalui berbagai tabung melalui tekanan udara,



2 9



Gambar 9. Pneumatic Conveyor (sumber : www.academia.edu)



Contoh Soal dan penyelesaian



1. Hitung tenaga yang diperlukan (dalam hp) untuk operasi kompresi udara dari tekanan 1 atm dan suhu 30oC ke dalam tangki bertekanan 4 atm, menggunakan kompresor reciprocating dengan kapasitas 5 ton/ jam. Jika diketahui y udara= 1,359 dan Mr udara=28,84 gr/mol. Jawab: Menghitung kerj a kompresor reciprocating - y-l



RT



(T 2. Pada perancangan alat, suhu udara keluar dari kompresor perlu diperhatikan agar tidak 1 ,359-1



1,359



X 8,314^-: X 303ftT



1,359-1



■



-



mol.K



= 4217 J/m ol Menghitung kapasitas 5 ton 1 jam 106gr Q =



4A



1,3 59



x



x■



jam 3600 s = 48,158 m ol/s Menghitung hp



1



x



1 ton 28,84 gr/m ol



J mol W = W f x Q = 42 1 7 mol X 48,158-------= 203083 W 1 = 272,33 hp hp h p = 203083 W X 745,7 W



terjadi pelengkungan logam. Hitunglah suhu udara yang keluar dari kompresor dengan rasio kompresi 1:3 jika suhu masuk udara 30oC dengan asumsi udara adalah gas ideal dengan yudara= 1,359! Jawab: Dianggap proses kompresi adalah adiabatis (tak ada panas yang masuk keluar sistem) 1 -i 1 3591 (P2\ y



T2=T1X (y)



( 3\



= 30 3K X (-)



!'



^



n



= 405,02 K = 1 32,020 C



3. Sebuah sistem refrigerasi menggunakan sebuah kompresor dengan daya 2 kW untuk 3 0



mengkompresi 72 kg/jam karbon dioksida dari 1 MPa, -20°C menjadi 6 MPa. Estimasikan temperatur keluaran kompresor (Gunakan tabel B.3.2). Diketahui : Kompresor karbon dioksida P1 = 1 Mpa T1 = -20 °C



3 1



m = 72 kg/jam = 0.02 kg/s Ditanyakan : T2 = ? •



Asumsi : Kompresor bekerja secara steady state (dE/dt = 0)



•



Kehilangan panas dari kompresor ke lingkungan sangat kecil dan bisa diabaikan (Q = 0)



•



Pada umumnya perbedaan elevasi inlet dan outlet kompresor tidak signifikan (Az = 0)



•



2 Perubahan energi kinetik dianggap tidak signifikan (AV /2 = 0)



Temp. ( C)



r (ni'tg)



«f



(kik*) 1000 kPa