Tentang Kompresor

KOMPRESOR

 

1.      Pengertian Kompresor

Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Kompresor udara boasanya mengisap udara dari atmosfir. Namun ada pula yang mengisap udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfer. Dalam hal ini kompresor bekerja sebagai penguat (booster). Sebaliknya ada pula kompresor yang mengisap gas yang bertekanan lebih rendah dari pada tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum.

2.      Klasifikasi kompresor dan Jenis kompresor

Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya. Atas dasar cara pemampatannya kompresor dibagi atas jenis turbo dan jenis perpindahan. Jenis  turbo menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh impeller, atau dengan gaya angkat (lift) yang ditimbulkan oleh sudu. Jenis perpindahan yaitu menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang diisap ke dalam silinder atau stator oleh torak atau sudu.

Kompresor jenis perpindahan dapat dibagi atas jenis putar dan jenis bolak-balik. Kompresor putar dapat dibagi lebih lanjut atas jenis roots, sudu luncur dan sekrup. Kompresor juga dapat diklasifikasikan atas dasar konstruksinya seperti di bawah ini :

a)      Klasifikasi berdasarkan jumlah tingkat kompresi : satu tingkat, dua tingkat, banyak tingkat.

b)      Klasifikasi berdasarkan langkah kerja (pada kompresor torak) : kerja tunggal (single acting) dan kerja ganda (double acting).

c)      Klasifikasi berdasarkan susunan silinder (untuk kompresor torak) : mendatar, tegak, bentuk L, bentuk V, bentuk W, bentuk bintang, lawan berimbang.

d)     Klasifikasi berdasarkan cara pendinginan : pendinginan air, pendinginan udara.

e)      Klasifikasi berdasarkan transmisi penggerak : langsung, sabuk V, roda gigi.

f)       Klasifikasi berdasarkan penempatannya : permanen (stationary), dapat dipindah (portable).

g)      Klasifikasi berdasarkan cara pelumasan : pelumasan minyak, dan pelumasan tanpa minyak.

Kompresor terdiri dari berbagai jenis sesuai dengan kebutuhan yang berbeda-beda dari setiap pengguna. Berikut di bawah ini adalah dua jenis utama dari kompresor :

a)      Positive displacement compressor

Positive displacement compressor memindahkan gas atau udara menggunakan energi tekanan yang mengurangi volume udara atau gas, sehingga tekanan gas meningkat. Positive displacement compressor ini dibagi menjadi dua, yaitu reciprocating compressor dan rotary (vane dan screw) compressor. Pada reciprocating compressor, ada perpindahan piston di dalam silinder compressor dan juga jenisnya ada tipe low speed dan high speed compressor. Sedangkan pada vane dan screw compressor lebih cocok untuk mengalirkan gas pada pipa-pipa yang panjang. Vane dan srew compressor ini biasanya digunakan sebagai vapor recovery unit atau vacuum pumps.

b)      Kinetic compressor

Compressor jenis ini menggunakan energy kecepatan untuk memindahkan fluida kerjanya, untuk meningkatkan energy pada fluida kerja, kinetic compressor menggunakan impeller dengan kecepatan yang sangat tinggi (20.000 hingga 30.000 rpm). Contoh dari compressor ini adalah centrifugal dan axial compressor. Centrifugal compressor sangat cocok digunakan di daerah offshore pada pengeboran sumur gas karena easily automated for remote operations dan juga biasa digunakan pada turbin gas. Kelebihan dari centrifugal compressor ini adalah low maintenance dan low operating cost, tetapi kekurangannya emiliki efficiency yang rendah. 

3.      Jenis penggerak dan transmisi daya poros

Sebagai penggerak kompresor umumnya dipakai motor listrik atau motor bakar torak. Adapun macam, sifat-sifat, dan penggunaan masing-masing jenis penggerak tersebut dapat diuraikan seperti di bawah ini.

a)         Motor Listrik

Motor listrik dapat diklasifikasikan secara kasar atas motor induksi dan motor sinkron. Motor induksi mempunyai faktor daya dan efisiensi yang lebih rendah dari pada motor sinkron. Arus awal motor induksi juga sangat besar. Namun motor induksi sampai 600 kW banyak dipakai karena harganya relative murah dan pemeliharaannya mudah. Motor induksi terdapat dalam dua jenis sangkar-bajing (squirrel-cage) dan jenis rotor lilit (wound rotor). Akhir–akhir ini motor jenis sangkar bajing lebih banyak dipakai karena mudah pemeliharaannya. Meskipun motor sinkron mempunyai faktor daya dan efisiensi yang tinggi namun harganya mahal. Dengan demikian motor ini hanya dipakai bila diperlukan daya besar dimana pemakaian daya merupakan faktor yang sangat menentukan.

b)      Motor bakar torak

Motor bakar torak dipergunakan sebagai penggerak kompresor bila tidak tersedia sumber listrik di tempat pemasangannya. Atau bila kompresor tersebut merupakan kompresor portabel. Untuk daya kecil sampai 5,5 kW dapat dipakai motor berbahan bakar bensin, dan untuk daya yang lebih besar dapat dipakai motor yang berbahan bakar diesel.  

c)      Transmisi daya poros

Untuk mentransmisikan daya dari poros motor penggerak ke poros kompresor, ada beberapa cara yang sekarang banyak dipakai. Bila dipakai motor listrik sebagai penggerak maka transmisinya dapat menggunakan sabuk-V, kopling tetap, dan rotor terpadu. Bila dipakai motor torak dapat digunakan sabuk-V, kopling tetap, atau kopling gesek.

(1). Sabuk- V

            Keuntungan cara transmisi ini adalah pada putaran kompresor yang dapat dipilih bebas sehingga dapat dipakai motor putaran tinggi. Namun kerugiannya adalah pada kerugian daya yang disebabkan oleh slip antara puli dan sabuk, serta kebutuhan ruangan yang lebih besar untuk pemasangan. Cara transmisi ini sering dipergunakan untuk kompresor kecil dengan daya kurang dari 75 kW.

(2) Kopling tetap

            Hubungan dengan kopling tetap memberikan efisiensi keseluruhan yang tinggi serta pemeliharaan yang mudah. Namun cara ini memerlukan motor dengan putaran rendah, dan motor dengan putaran rendah dari sisi harga relatif mahal. Oleh karena itu cara ini hanya sesuai untuk kompresor berdaya antara 150 sampai 450 kW.

(3) Rotor terpadu (direct motor)

            Pada cara ini poros engkol kompresor menjadi satu dengan poros motor. Dengan cara ini ukuran mesin dapat menjadi lebih ringkas sehingga tidak memerlukan banyak ruang. Dari segi pemeliharaan, lebih mudah, namun untuk ini di perlukan motor yang dibuat secara khusus.

(4) Kopling gesek

            Cara ini dipakai untuk menggerakkan kompresor kecil dengan motor bakar torak. Dengan cara ini motor dapat di start tanpa beban dengan membuka hubungan kopling. Namun untuk kompresor dengan fluktuasi momen punter yang besar diperlukan kopling yang dapat meneruskan momen punter yang besar pula.

4.      Penentuan spesifikasi kompresor

Dalam spesifikasi kompresor, angka yang terpenting adalah laju volume gas yang dikeluarkan serta tekanan kerjanya. Jika kedua hal ini sudah ditetapkan, daya kompresor dapat dihitung. Oleh karena itu, untuk dapat memilih sebuah kompresor udara bagi suatu keperluan misalnya, harus terlebih dahulu diketahui jumlah udara dan tekanan yang diperlukan oleh peralatan yang akan menerima udara dari kompresor. Jika kebutuhan tersebut tidak ditentukan dengan benar, maka kompresor yang dibeli dapat terlalu kecil sehingga tidak berguna, atau mungkin terlalu besar sehingga menimbulkan pemborosan.

a)         Persyaratan dalam pembelian kompresor

Dalam pembelian sebuah kompresor, perlu dikemukakan dengan jelas persyaratan berikut ini kepada pabrik/perusahaan pembuat kompresor.

1.      Maksud penggunaan kompresor

2.      Tekanan isap

3.      Tekanan keluar

4.      Jenis dan sifat-sifat gas yang ditangani

5.      Temperature dan kelembapan gas

6.      Kapasitas aliran volume gas yang diperlukan

7.      Kondisi dan lingkungan tempat instalasi

8.      Jenis kompresor (pelumasan minyak atau bebas minyak, kompresor torak atau putar, jumlah tingkat kompresi, permanen atau portabel)

9.      Jenis penggerak (motor listrik atau motor bakar torak)

10.  Jumlah kompresor.

b)      Kapasitas

Pada kompresor torak angka kapasitas atau volume yang tertulis di dalam katalog menyatakan perpindahan torak dan bukan laju volume yang dihasilkan. Hal ini sering menimbulkan salah pengertian, sehingga perlu penjelasan. Adapun untuk kompresor putar, yang tertulis dalam katalog pada umumnya menyatakan volume yang sesungguhnya dihasilkan.

Pada kapasitas normal, kompresor mempunyai efisiensi adiabatik keseluruhan yang maksimum. Apabila kompresor dioperasikan pada kapasitas atau beban yang lebih rendah, maka efisiensinya akan menurun. Oleh karena itu, pemilihan kapasitas kompresor harus dilakukan sedemikian rupa hingga dalam pemakaiannya nanti kompresor akan dapat dioperasikan pada atau disekitar titik normalnya. Selain itu, apabila kebutuhan udara atau gas sangat berfluktuasi, sebaiknya dipilih kompresor dengan kapasitas normal sebesar puncak kebutuhan.

c)      Tekanan

Dalam menentukan tekanan kompresor yang diperlukan harus diingat bahwa gas atau udara harus disalurkan ke tangki tekan dan peralatan yang diperlukan. Oleh karena itu, besarnya tekanan kompresor harus diambil sama dengan tekanan yang diperlukan oleh peralatan yang bersangkutan ditambah dengan kerugian tekanan di pendingin akhir dan pipa-pipa penyalur. Sebagai contoh, sebuah instalasi atau peralatan meemrlukan tekanan 5,5 kgf/cm². Kerugian tekanan di pendingin akhir 0,2 kgf/cm² dan di dalam pipa 0,5 kgf/cm². Maka kompresor yang harus dipilih harus dapat memberikan tekanan yang lebih besar dari : 5,5 + 0,2 + 0,5 = 6,2 kgf/cm². dari perhitungan ini kemudian dapat dicari (dari dalam katalog) kompresor yang mempunyai tekanan normal sedikit lebih tinggi dari 6,2 kgf/cm² . Tekanan normal komprsor yang diambil tidak boleh jauh melebihi tekanan kerja system. Apabila kompresor bekerja dengan tekanan jauh di bawah tekanan normalnya maka efisiensi adiabatis keseluruhannya akan menjadi terlalu rendah. Variasi tekanan yang masih dapat dianggap tidak merugikan adalah tidak lebih dari 20% di bawah tekanan spesifikasi kompresor. Dengan variasi sebesar ini efisiensi kompresor tidak terlalu banyak berkurang dari harga maksimumnya.

d)      Performansi

Apabila kapasitas dan tekanan udara atau gas yang diperlukan sudah ditetapkan, maka kompresor yang sesuai harus dipilih. Apabila terdapat beberapa kompresor yang dapat memenuhi persyaratan yang ditetapkan, maka untuk menentukan mana yang akan dipilih perlu dilakukan pertimbangan ekonomis. Kompresor yang mempunyai efisiensi tinggi akan memberikan biaya operasi yang ekonomis. Namun kompresor yang efisiensinya tinggi, harga dari kompresor juga tinggi atau mahal.

Beberapa hal lain yang perlu diperhatikan dalam pemilihan kompresor adalah seperti berikut.

1.      Biaya investasi : harga kompresor, motor penggerak, peralatan dan instalasi listrik, peralatan pembantu, biaya pembangunan gedung, pondasi, dan lain-lain.

2.      Biaya operasi: biaya tenaga listrik, bahan bakar (untuk penggerak dengan motor bakar), minyak pelumas dan air pendingin.

3.      Biaya pemeliharaan: biaya penggantian suku cadang, perbaikan, overhaul.

Besarnya kompresor berdaya 300 kW atau kurang, dibuat secara produksi masa menurut model-model standar. Kompresor semacam ini harganya lebih murah, dapat dipesan dalam waktu yang singkat. Suku cadang mudah didapat, sehingga sangat ekonomis. Oleh karena itu, jika tekanan dan kapasitas dari kompresor agak berbeda dengan yang diperlukan, seringkali masih dapat menguntungkan secara keseluruhan. 

5.      Pemilihan Bahan

a)      Bahan untuk bagian-bagian yang bersinggungan dengan gas

Logam yang dipakai untuk membuat kompresor dapat mengalami korosi oleh beberapa jenis gas setelah dipakai untuk jangka waktu lama. Jadi bahan yang dipilih untuk bagian-bagian yang bersentuhan dengan gas yang korosiv (misalnya pipa pendingin, sirip, paking, dll) harus tahan korosi..

b)      Bahan untuk pipa pendingin

Untuk mendinginkan kompresor yang berukuran sedang dan besar biasanya dipergunakan air. Air yang dipakai biasanya bukan air murni melainkan mengandung berbagai zat lain, kandungan zat-zat lain ini dapat menimbulkan berbagai akibat buruk seperti korosi dan pembentukan lapisan kerak pada pipa-pipa dll. Bagian-bagian badan kompresor sendiri yang bersentuhan dengan air biasanya tidak mengalami masalah korosi karena umumnya terbuat dari besi cor. Namun bahan untuk pipa-pipa harus sesuai dengan mutu air pendingin yang akan dipakai. Untuk air tawar yang bersih biasa dipakai pipa baja galvanis, pipa tembaga atau pipa tembaga nikel. Untuk air tawar yang kotor atau air laut, pipa tembaga nikel yang dipakai.

                   (Sumber : Pompa dan Kompresor Book, Sularso dan Haruo Tahara)