udara pabrik dan udara instrument
Post on 11-Aug-2015
504 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
MAKALAH UTILITAS
UDARA PABRIK DAN UDARA INSTRUMENT
STEAM DAN LISTRIK
Disusun Oleh :
Boddhi Pratomo
Fischa Widyastuti
M. Farhan
Richa Amelia Ambari
Kelompok : 7
Kelas : 5 KB
Dosen Pembimbing :
Ir. Sofiah,M.T.
TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
PALEMBANG
2011
UDARA PABRIK DAN UDARA INSTRUMENT,
STEAM DAN LISTRIK
1. Pendahuluan
Dalam industri proses keberadaan unit penunjang (Utilitas) menjadi sangat penting.
Khusus untuk melayani berbagai kebutuhan proses antara lain udara instrument, steam dan
listrik. Udara instrument digunakan untuk menggerakkan berbagai instrument di pabrik.
2. Udara Pabrik dan Udara Instrument
Udara pabrik adalah udara bertekanan yang digunakan untuk berbagai keperluan di
pabrik. Udara instrument adalah udara bertekanan yang telah dikeringkan atau dihilangkan
kandungan airnya. Sebagai aplikasi pemakaian udara pabrik di PT Pupuk Sriwidjaja yang
digunakan sebagai udara purging, mesin pengantongan pupuk (bagging), udara pembersih
urea, dan pengadukan. Sumber udara pabrik secara normal adalah kompresor udara pabrik
ammonia dan sebagai cadangan adalah kompresor udara standby. Tekanan udara pabrik
adalah 5 kg/cm2 pada temperatur ambient. Udara instrument digunakan untuk menggerakkan
peralatan instrumentasi (pneumatic) seperti valve dan transmitter. Sumber utama instrument
adalah compresor amonia dan compresor udara stanby. Tekanan udara instrument adalah
kg/cm2 dengan temperatur ambient dan dew point -40°C.
3. Sistem Udara Tekan
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 2
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 sistem dapat
berkisar antara 20 sampai 50 persen atau lebih dari pemakaian listrik, menghasilkan ribuan
bahkan ratusan ribu dólar. Sistem udara tekan yang dikelola dengan benar dapat menghemat
energi, mengurangi perawatan, menurunkan waktu penghentian operasi, meningkatkan
produksi dan meningkatkan kualitas.
Sistem udara tekan terdiri dari bagian pemasokan, yang terdiri dari kompresor dan
perlakuan udara, dan bagian permintaan, yang terdiri dari sistem distribusi & 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.
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 3
3.1. Komponen Utama Sistem Udara Tekan
Sistem udara tekan terdiri dari komponen utama berikut : Penyaring udara masuk,
pendingin antar tahap, after-coolers, pengering udara, traps pengeluaran kadar air, penerima,
jaringan pemipaan, penyaring, pengatur dan pelumasan.
Filter Udara Masuk: Mencegah debu masuk kompresor. Debu menyebabkan
lengketnya katup/kran, merusak silinder dan pemakaian berlebihan.
Pendingin Antar Tahap: penurunan suhu udara sebelum masuk ke tahap
berikutnyauntuk mengurangi kerja kompresi dan meningkatkan efisiensi. Biasanya
digunakan pendingin air.
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.
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 4
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, dll.
Penerima: Penerima udara disediakan sebagai penyimpan dan penghalus denyut
keluaran udara mengurangi variasi tekanan dari Komputer.
4. Kompresor
Kompresor adalah alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida
mampu mampat, yaitu gas atau udara. tujuan meningkatkan tekanan dapat untuk mengalirkan
atau kebutuhan proses dalam suatu system proses yang lebih besar (dapat system fisika
maupun kimia contohnya pada pabrik-pabrik kimia untuk kebutuhan reaksi). Secara umum
kompresor dibagi menjadi dua jenis yaitu dinamik dan perpindahan positif.
4.1. 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. 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. Sistim ini lebih dikenal
dengan nama polytopic 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
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 5
keperluan lainya. Suhu yang dimiliki oleh tekanan udara dalam kompresor ini biasanya lebih
tinggi jika dibandingkan dengan suhu ruangan, dengan perbedaan suhu berkisar antara
10°Fahrenheit (sekitar -12°Celcius) sampai dengan 15°Fahrenheit (sekitar -9°Celcius).
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, 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.
4.2. Bagian Utama Kompresor dan Fungsinya
Kompresor terdiri dari beberapa bagian yang fungsinya satu dengan yang lain saling
berhubungan, diantaranya adalah :
A. Bagian Statis
1. Casing
Casing merupakan bagian paling luar kompresor yang berfungsi :
- Sebagai pelindung terhadap pengaruh mekanik dari luar.
- Sebagai pelindung dan penumpu/pendukung dari bagian-bagian yang bergerak.
- Sebagai tempat kedudukan nozel suction dan discharge serta bagian diam lainnya.
Berikut contoh gambar dari tipe radial split barrel dengan bentuk selongsong dan ditutup
bagian depan-belakang (rear-front cover).
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 6
2. Inlet Wall
Inlet wall adalah diafram (dinding penyekat) yang dipasang pada sisi suction sebagai inlet
channel dan berhubungan dengan inlet nozle. Karena berfungsi sebagai saluran gas masuk
pada stage pertama, maka meterialnya harus tahan terhadap abrasive dan erosi.
3. Guide Vane
Guide vane di tempatkan pada bagian depan eye impeller pertama pada bagian suction
(inlet channel). Fungsi utama guide vane adalah mengarahkan aliran agar gas dapat masuk
impeller dengan distribusi yang merata. Konstruksi vane ada yang fixed dan ada yang
dapat di atur (movable) posisi sudutnya dengan tujuan agar operasi kompresor dapat
bervariasi dan dicapai effisiensi dan stabilitas yang tinggi.
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 7
4. Eye Seal
Eye seal ditempatkan di sekeliling bagian luar eye impeller dan di tumpu oleh inlet wall.
Eye seal selalu berbentuk satu set ring logam yang mengelilingi wearing ring impeller
(lihat gambar 4). Berfungsi untuk mencegah aliran balik dari gas yang keluar dari
discharge impeller (tekanan tinggi) kembali masuk ke sisi suction (tekanan rendah).
5. Diffuser
Diffuser berfungsi untuk merubah energi kecepatan yang keluar dari discharge impeller
menjadi energi potensial (dinamis). Untuk multi stage dipasang diantara inter stage
impeller.
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 8
6. Labirinth Seal
Labirinth seal digunakan untuk menyekat pada daerah :
- Shaft dan diafragma sebagai shaft seal.
- Casing dan shaft sebagai casing seal.
7. Return Bend
Return bend sering juga disebut crossover yang berfungsi membelokan arah aliran gas dari
diffuser ke return channel untuk masuk pada stage/impeller berikutnya. Return bend di
bentuk oleh susunan diafragma yang dipasang dalam casing. Bentuk dan posisi dari return
bend ditunjukan pada gambar 7.
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 9
8. Return Channel
Return channel adalah saluran yang berfungsi memberi arah aliran gas dari return bend
masuk ke dalam impeller berikutnya. Return channel ada yang dilengkapi dengan fixed
vane dengan tujuan memperkecil swirl (olakan aliran gas) pada saat masuk stage
berikutnya sehingga dapat memperkecil vibrasi, lihat gambar 8.
9. Diafragma
Diafragma adalah komponen bagian dalam kompresor yang berfungsi sebagai penyekat
antar stage dan tempat kedudukan eye seal maupun inter stage seal. Dengan pemasangan
diafragma secara seri, akan terbentuk tiga bagian penting, yaitu diffuser, return bend, dan
return channel. Diafragma ditempatkan didalam casing dengan hubungan tongue-groove
sehingga mudah dibongkar pasang.
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 10
B. Bagian Dinamis
1. Shaft and Shaft Sleeve
Shaft atau poros transmisi digunakan untuk mendukung impeller dan meneruskan daya
dari pengerak ke impeller. Untuk penempatan impeller pada shaft di gunakan pasak (key)
dan pada multi stage, posisi pasak di buat selang-seling agar seimbang. Sedangkan jarak
antar stage dari impeller di gunakan shaft sleeve, yang berfungsi sebagai pelindung shaft
terhadap pengaruh korosi, erosi dan abrasi dari aliran dan sifat gas dan untuk penempatan
shaft seal diantara stage impeller.
2. Impeller
Impeller berfungsi untuk menaikan kecepatan gas dengan cara berputar, sehingga
menimbulkan gaya. Hal ini menyebabkan gas masuk/mengalir dari inlet tip (eye impeller)
ke discharge tip. Karena adanya perubahan jari-jari dari sumbu putar antara tip sudu
masuk dengan tip sudu keluar maka terjadi kenaikan energi kecepatan.
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 11
3. Bantalan (Bearing)
Bearing adalah bagian internal kompresor yang berfungsi untuk mendukung beban radial
dan aksial yang berputar dengan tujuan memperkecil gesekan dan mencegah kerusakan
pada komponen lainnya.
Pada kompresor sentrifugal terdapat dua jenis bearing, yaitu :
1. Journal bearing
Digunakan untuk mendukung beban dengan arah radial (tegak lurus poros).
2. Thrust bearing
Digunakan untuk mendukung beban kearah aksial (sejajar poros).
4. Oil Film Seal
Oil film seal merupakan salah satu jenis seal yang digunakan dalam kompresor. Oil film
seal terdiri dari satu atau dua seal ring. Pada seal jenis ini diinjeksikan minyak (oil)
sebagai penyekat/perapat (seal oil) antara kedua seal ring yang memiliki clearence
sangat kecil terhadap shaft. Tekanan masuk seal oil dikontrol secara proporsional
berdasarkan perbedaan tekanan sekitar 5 psi diatas tekanan internal gas dan perbedaan
tekanan oil-gas selalu dipertahankan.
Sehubungan dengan kondisi operasi tidak selalu konstan, maka untuk
mempertahankan perbedaan tekanan antar seal oil dan gas dapat sesuai dengan kondisi
operasi, digunakan overhead tank.
Sistim overhead tank adalah memasang tanki penampung seal oil dengan
ketinggian tertentu diatas kompresor dan level seal oil dalam tanki dikontrol melalui level
control operated valve, kemudian tekanan gas stream dimasukan kedalam tanki melalui
bagian atas (top) sehingga memberikan tekanan pada permukaan seal oil.
Dengan sistem overhead tank, maka head static seal oil secara otomatis dapat
menyesuaikan dengan kondisi operasi kompresor, sehingga perbedaan tekanan oil-gas
proses dapat dipertahankan konstan.
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 12
Gambar berikut menunjukan sistim overhead tank untuk seal oil pada oil film shaft
seal with cylindrical bushing.
4.3. Jenis Kompresor
Kompresor terdapat dua jenis dasar yaitu positive-displacement dan dinamik. Pada
jenis positive-displacement, sejumlah udara atau gas di-trap dalam ruang kompresi dan
volumenya secara mekanik menurun, menyebabkan peningkatan tekanan tertentu kemudian
dialirkan keluar. Pada kecepatan konstan, aliran udara tetap konstan dengan variasi pada
tekanan pengeluaran. Kompresor dinamik memberikan energi kecepatan untuk aliran udara
atau gas yang kontinyu menggunakan impeller yang berputar pada kecepatan yang sangat
tinggi. Energy kecepatan berubah menjadi energy tekanan karena pengaruh impeller dan
volute pengeluaran atau diffuser. Pada kompresor jenis dinamik sentrifugal, bentuk dari sudu-
sudu impeller menentukan hubungan antara aliran udara dan tekanan (atau head) yang
dibangkitkan.
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 13
1. Kompresor Positive Displacement
Kompresor ini tersedia dalam dua jenis : reciprocating dan rotary putar
a. Kompresor Reciprocating
Di dalam industri, 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. 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. Jenis kompresor reciprocating vertikal digunakan pada kapasitas antara
50-150 cfm. Kompresor horizontal balance opposed digunakan pada kapasitas antara 200-
5000 cfm untuk desain multi tahap dan sampai 10000 cfm untuk desain sayu tahap.
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 14
Kompresor udara reciprocating biasanya merupakan aksi tunggal dimana penekanan
dilakukan hanya menggunakan satu sisi piston. Kompresor yang bekerja menggunakan dua
sisi piston disebut sebagai aksi ganda.
Sebuah kompresor dianggap sebagai kompresor satu tahap jika keseluruhan
penekanan dilakukan menggunakan satu silinder atau beberapa silinder yang paralel.
Beberapa penerapan dilakukan pada kondisi kompresi satu tahap. Rasio kompresi yang
terlalu besar (tekanan keluar absolut/tekanan masuk absolut) dapat menyebabkan suhu
pengeluaran yang berlebihan atau masalah desain lainnya. Mesin dua tahap yang digunakan
untuk tekanan tinggi biasanya mempunyai suhu pengeluaran yang lebih rendah (140°C to
160°C), sedangkan pada mesin sayu tahap suhu lebih tinggi (205°C to 240°C).
Untuk keperluan praktis sebagian besar plant kompresor udara reciprocating diatas
100 horsepower/ Hp merupakan unit multi tahap dimana dua atau lebih tahap kompresor
dikelompokkan secara seri udara biasanya didinginkan diantara masing-masing tahap untuk
menurunkan suhu dan volum sebelum memasuki tahap berikutnya (Dewan Produktivitas
Nasional, 1993). Kompresor udara reciprocating tersedia untuk jenis pendingin udara maupun
pendingin air menggunakan pelumasan maupun tanpa pelumasan, mungkin dalam bentuk
paket, dengan berbagai pilihan kisaran tekanan dan kapasitas.
b. Kompresor Putar / rotary
kompresor rotary mempunyai rotor dalam suatu tempat dengan piston dan
memberikan pengeluaran kontinyu bebas denyutan. Kompresor beroperasi pada kecepatan
tinggi dan umumnya menghasilkan hasil keluaran yang lebih tinggi dibandingkan kompresor
reciprocating. Biaya investasinya rendah, bentuknya kompak, ringan dan mudah
perawatannya, sehingga kompresor ini sangat popular di industri. Biasanya digunakan ukuran
30-200 hp atau 22-150 kw.
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 15
Jenis dari kompresor putar adalah:
Kompresor lobe (root blower)
Kompresor ulir (ulir putar helical lobe, dimana rotor putar jantan dan betina bergerak
berlawanan arah dan menangkap udara sambil mengkompresi dan bergerak ke depan.
Jenis baling-baling putar / baling-baling luncur, ring cairan dan jenis gulungan.
Kompesor ulir putar menggunakan pendingin air. Jika pendinginan sudah dilakukan
pada bagian dalam kompresor, tidak akan terjadi suhu operasi yang ekstrim pada bagian-
bagian yang bekerja. Kompresor putar merupakan kompresor kontinyu, dengan paket yang
sudah termasuk pendingin udara atau pendingin air.
Karena desainnya yang sederhana dan hanya sedikit bagian-bagian yang bekerja,
kompresor udara nuklir putar mudah perawatannya, mudah operasinya dan fleksibel dalam
pemasangannya. Kompresor udara putar dapat dipasang pada permukaan apapun yang dapat
menyangga berat statiknya.
2. Kompresor Dinamis
Kompresor udara sentrifugal merupakan kompresor dinamis yang tergantung pada
transfer energi dari impeller berputar ke udara. Rotor melakukan pekerjaan ini dengan
mengubah momen dan tekanan udara. Momen ini dirubah menjadi tekanan tertentu dengan
penurunan udara secara perlahan dalam difusr statis. Kompresor udara sentrifugal adalah
kompresor yang dirancang bebas minyak pelumas. Gir yang diminyaki minyak pelumas
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 16
terletak terpisah dari udara dengan pemisah yang menggunakan sil pada poros dan ventilasi
atmosfir. Sentrifugal merupakan kompresor yang bekerja kontinyu, dengan sedikit bagian
yang bergerak, lebih sesuai digunakan pada volum yang besar dimana dibutuhkan bebas
minyak pada udaranya.
Kompresor udara sentrifugal menggunakan pendingin air dan dapat berbentuk paket,
khususnya paket yang termasuk after-cooler dan semua control. Kompresor ini dikenal
berbeda karakteristiknya jika dibandingkan dengan mesin reciprocating. Perubahan kecil
pada rasio kompresi menghasilkan perubahan besar pada hasil kompresi dan efisiensinya.
Mesin sentrifugal lebih sesuai diterapkan untuk kapasitas besar diatas 12.000 cfm.
Beberapa kriteria seleksi untuk berbagai jenis kompresor terlihat pada tabel dibawah ini.
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 17
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 18
5. Pengkajian Kompresor Dan Sistim Udara Tekan
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 volum aliran yang tercantum pada data alat, yang disebut
juga pengiriman udara bebas atau free air delivery (FAD) yaitu udara pada kondisi atmosfir
di lokasi tertentu. FAD tidak sama untuk setiap lokasi sebab ketinggian, barometer, dan suhu
dapat berbeda untuk lokasi dan waktu yang berbeda.
Pengkajian Kapasitas Kompresor
Kompresor yang sudah tua, walaupun 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 untuk waktu yang lebih lama, dengan
begitu memadai daya yang lebihdari yang sebenarnya dibutuhkan.
Pemborosan daya tergantung pada persentase penyimpangan kapasitas FAD. Sebagai
contoh, kran kompresor yang sudah rusak dapat menurunkan kapasitas kompresor sbanyak
20%. Pengkajian berkala terhadap kapasitas FAD untuk setiap kompresor harus dilakukan
untuk memeriksa kapasitas yang sebenarnya. Jika penyimpangan lebih dari 10%, 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 berdasrkan suhu udara, tekanan stabilisasi, konstanta orifice, dll.
Metode sederhana pengkajian kapasitas pada ruang kerja
Tutup semua aliran keluar kompresor yang menuju ke sistim pengguna dengan menutup
rapat kran pemisah untuk pengujian dari sistim udara tekan utama.
Buka kran penguras air dan kuras habis airnya dan kosongkan receiver dan pipa saluran.
Pastikan bahwa jalur water trap ditutup rapat sekali lagi untuk memulai pengujian.
Mulai nyalakan kompresor dan aktifkan stopwatch.
Catat waktu yang digunakan untuk mencapai tekanan operasi normal P2 (dalam receiver)
dari tekanan awalnya P1.
Hitung kapasitas dengan formula dibawah ini (Konfederasi Industri India):
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 19
Actual Free Air Discharge
Dimana, P2 = Tekanan akhir ( kg/cm2a) setelah filling
P1 = Tekanan awal ( kg/cm2a) sebelum bleeding
P0 = Tekanan atm
V = Volume penyimpanan (m3)
T = Waktu untuk mencapai P2 (menit)
Persamaan diatas relevan untuk suhu udara tekan sama dengan suhu udara ambien,
yaitu kompresi isothermal sempurna. Jika suhu udara tekan actual pada pengeluaran t2 (°C)
lebih tinggi dari suhu ambient t1 (C), FAD dikoreksi oleh factor
Efisiensi Kompresor
Beberapa pengukuran kompresor yang biasa digunakan adalah :
Efisiensi volumetric
Efisiensi adiabatic
Efisiensi termal, dan
Efisiensi mekanik
Efisiensi adiabatic dan efisiensi isothermal dihitung sebagai daya isothermal atau
adiabatic dibagi oleh konsumsi daya actual. Gambar yang diperoleh menunjukan efisiensi
keseluruhan kompresor dan motor penggerak.
Efisiensi isothermal
Efisiensi Isotermal = Daya masuk actual / Daya Isotermal
Daya Isotermal = P1 x Q1 x log ( r/36,7)
Dimana, P1 = Tekanan mutlak masuk ( kg/cm2)
Q1 = Udara bebas terkirim / FAD (m3/jam)
r = Perbandingan tekanan (P2/P1)
Perhitungan daya isothermal tidak menyertakan daya diperlukan untuk mengatasi gesekan
dan biasanya memberikan efisiensi yang dilaporkan yang lebih rendah dari efisiensi
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 20
adiabatic. Nilai efisiensi yang dilaporkan biasanya efisiensi isothermal. Hal ini merupakan
bahan pertimbangan dalam memilih kompresor berdasarkan nilai efisiensi yang dilaporkan.
Efisiensi Volumetrik
Kompresor Displacement = a x D2/4 x L x S x a x n
Dimana :
D = Diameter silinder, meter
L = jumlah langkah silinder, meter
S = Kecepatan kompresor rpm
a = 1 untuk silinder dengan aksi tunggal dan
2 untuk silinder dengan aksi ganda
n = Jumlah silinder
Dalam prakteknya, panduan yang paling efektif dalam membandingkan efisiensi
kompresor adalah konsumsi daya spesifik, yaitu kW/volume debit aliran, yang dapat
digunakan untuk berbagai kompresor.
6. SISTEM STEAM
Steam (uap bertekanan) dipabrik umumnya digunakan sebagai penggerak turbin-
turbin yang akan menggerakkan pompa atau kompresor, pemansa di heater atau reboiler,
media streping.
Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam
dialirkan melalui system pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan
steam diatur menggunakan krandan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar
adalah semua peralatanyang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang
dibutuhkan.Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan
bakar yangdigunakan pada sistem.Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air
umpan. Duasumber air umpan adalah: (1) Kondensat atau steam yang mengembun yang
kembali dariproses dan (2) Air make up (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari
luar ruang boiler dan plant proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi,
digunakan economizer untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada
gas buang.Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan,
temperatur,dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan.
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 21
Berdasarkan ketigahal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanan-temperatur rendah
(low pressure/LP) dantekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP), dengan perbedaan itu
pemanfaatan steam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam suatu proses untuk
memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin (commercial and industrial boilers), atau
membangkitkan energilistrik dengan merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian
memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boilers). Namun, ada juga
yang menggabungkankedua sistem boiler tersebut, yang memanfaatkan tekanan-temperatur
tinggi untuk membangkitkan energi listrik, kemudian sisa steam dari turbin dengan keadaan
tekanan-temperatur rendah dapat dimanfaatkan ke dalam proses industri dengan bantuan heat
recoveryboiler. Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, system steam dan sistem bahan
bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan
kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan dari
sistem air umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan untuk
mencegahterjadi kerusakan dari sistem steam. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol
produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna.
Padakeseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat
pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua perlatan yang digunakan
untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan
yangdiperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan
pada
Dengan meningkatnya suhu dan air mendekati kondisi didihnya, beberapa molekul
mendapatkan energi kinetik yang cukup untuk mencapai kecepatan yang
membuatnyasewaktu-waktu lepas dari cairan ke ruang diatas permukaan, sebelum jatuh
kembali ke cairan.Pemanasan lebih lanjut menyebabkan eksitasi lebih besar dan sejumlah
molekul dengan energicukup untuk meninggalkan cairan jadi meningkat. Dengan
mempertimbangkan struktur molekul cairan dan uap, masuk akal bahwa densitas steam lebih
kecil dari air, sebab molekul steam terpisah jauh satu dengan yang lainnya. Ruang yang
secara tiba-tiba terjadi diataspermukaan air menjadi terisi dengan molekul steam yang kurang
padat.Jika jumlah molekul yang meninggalkan permukaan cairan lebih besar dari yang
masuk kembali, maka air menguap dengan bebasnya. Pada titik ini air telah mencapai titik
didihnya atau suhu jenuhnya, yang dijenuhkan oleh energi panas. Jika tekananya tetap,
penambahan lebih banyak panas tidak mengakibatkan kenaikan suhu lebih lanjut namun
menyebabkan air membentuk steam jenuh. Suhu air mendidih dengan steam jenuh dalam sistim yang
sama adalah sama, akan tetapi energi panas per satuan massa nya lebih besar pada steam.Pada
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 22
tekanan atmosfir suhu jenuhnya adalah 100°C. Tetapi, jika tekanannya bertambah,maka akan
ada penambahan lebih banyak panas yang peningkatan suhu tanpa perubahan fase.Oleh
karena itu, kenaikan tekanan secara efektif akan meningkatkan entalpi air dan suhu
jenuh.Hubungan antara suhu jenuh dan tekanan dikenal sebagai kurva steam jenuhAir dan
steamdapat berada secara bersamaan pada berbagai tekanan pada kurva ini, keduanya akan
berada pada suhu jenuh. Steam pada kondisi diatas kurva jenuh dikenal dengan superheated
steam/ steam lewat jenuh:
Suhu diatas suhu jenuh disebut derajat steam lewat jenuh
Air pada kondisi dibawah kurva disebut air sub- jenuh.
Jika steam dapat mengalir dari boiler pada kecepatan yang sama dengan
yangdihasilkannya, penambahan panas lebih lanjut akan meningkatkan laju produksinya. Jika
steamyang sama tertahan tidak meninggalkan boiler, dan jumlah panas yang masuk dijaga
tetap,energi yang mengalir ke boiler akan lebih besar dari pada energi yang mengalir keluar. Energiberlebih
ini akan menaikan tekanan, yang pada gilirannya akan menyebabkan suhu jenuhmeningkat,
karena suhu steam jenuh berhubungan dengan tekanannya. Kualitas Steam yang dihasilkan harus:
Dalam jumlah yang benar untuk menjamin bahwa aliran panas yang memadai tersedia
untuk perpindahan panas
Pada suhu dan tekanan yang benar, atau akan mempengaruhi kinerja
Bebas dari udara dan gas yang dapat mengembun yang dapat menghambat
perpindahanpanas
Bersih, karena kerak (misal karat atau endapan karbonat) atau kotoran dapat
meningkatkanlaju erosi pada lengkungan pipa dan orifice kecil daristeam traps kran
Kering, dengan adanya tetesan air dalam steam akan menurunkan entalpi penguapan
aktual,dan juga akan mengakibatkan pembentukan kerak pada dinding pipa dan
permukaan perpindahan panas sistem
7. TENAGA LISTRIK
Untuk menunjang operational pabrik yang beroperasi 24 jam secara terus menerus
diperlukan suplay listrik yang handal, stabil dan kontinyu. Sumber listrik biasanya disediakan
PLN dan sebagai cadangan digunakan generator
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 23
DAFTAR PUSTAKA
Zulkarnain, dkk. 2010. Modul Utilitas. Politeknik Negeri Sriwijaya. Palembang.
http://www.agussuwasono.com/artikel/mechanical/182-teori-dasar-kompresor-
sentrifugal.html
http://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-%20Compressors
%20and%20Compressed%20Air%20Systems%20(Bahasa%20Ind.pdf
http://id.wikipedia.org/wiki/Kompresor
http://main-tenan.blogspot.com/2008/12/prinsip-kerja-kompresor.html
Udara Pabrik dan Udara Instrument | 24
top related