SlideShare a Scribd company logo
1 of 18
Download to read offline
Universitas Mercu Buana 5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Kompresor
Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Kompresor udara
biasanya mengisap udara dari atsmosfir. Namun ada pula yang mengisap udara atau
gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atsmosfir. Dalam hal ini kompresor
bekerja sebagai penguat (booster). Sebaliknya ada pula kompresor yang mengisap gas
yang bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini disebut pompa
vakum (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan,
Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4)
2.2. Azas Kerja Kompresor
Jika suatu gas didalam sebuah ruangan tertutup diperkecil volumenya, maka gas
akan mengalami kompresi. Kompresor yang menggunakan azas ini disebut kompresor
jenis perpindahan (displacement). Secara prinsip, kompresor ini dilukiskan seperti
gambar 2.1. dibawah ini :
Pada kompresor yang sesungguhnya torak tidak digerakkan dengan tangan
melainkan dengan motor melalui poros engkol seperti diperlihatkan pada gambar 2.2.
Gambar 2.1. Kompresi Fluida (Ref.4)
Universitas Mercu Buana 6
Dalam hal ini katup isap dan katup keluar dipasang pada kepala silinder. Adapun
sebagai penyimpan energi dipakai tangki udara. Kompresor semacam ini di mana
torak bergerak bolak-balik disebut kompresor bolak-balik (Sumber : Sularso,
HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan,
PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4).
2.3. Klasifikasi Kompresor
Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume
dan tekanannya. Atas dasar pemampatan 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 menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan
volume gas yang diisap kedalam silinder atau stator oleh torak atau sudu. Kompresor
jenis perpindahan ini dibagi atas jenis putar dan jenis bolak-balik. Kompresor putar
terdiri atas jenis roots, sudu luncur dan sekrup.
Kompresor juga diklasifikasikan atas dasar konstruksinya sebagai berikut ini :
Gambar 2.2. Unit Kompresor (7)
Universitas Mercu Buana 7
1) Klasifikasi berdasarkan jumlah tingkat kompresi : satu tingkat, dua tingkat, dan
banyak tingkat.
2) Klasifikasi berdasarkan langkah kerja (pada kompresor torak) : Kerja tunggal
(single acting) dan kerja ganda (double acting).
3) Klasifikasi berdasarkan susunan silinder (pada kompresor torak) : mendatar,
tegak, bentuk L, bentuk V, bentuk W, bentuk bintang dan lawan berimbang
(balans oposed).
4) Klasifikasi berdasarkan cara pendinginan : pendingin air dan pendingin udara.
5) Klasifikasi berdasarkan transmisi penggerak : langsung, sabuk V dan roda gigi.
6) Klasifikasi berdasarkan penempatannya : permanen (stationary) dan dapat
dipindahkan (portable).
7) Klasifikasi berdasarkan cara pelumasan : pelumasan minyak dan pelumasan
tanpa minyak.
(Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan,
Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4).
2.4. Teori Kompresi
2.4.1. Hubungan antara tekanan dan volume
Jika selama gas, temperatur gas dijaga tetap (tidak bertambah panas) maka
pengecilan volume menjadi 1/2 kali akan menaikkan tekanan menjadi dua kali lipat.
Demikian juga volume menjadi 1/3 kali, tekanan akan menjadi tiga kali lipat dst. Jadi
secara umum dapat dikatakan sebagai berikut “ jika gas dikompresikan (atau
diekspansikan) pada temperatur tetap, maka tekanannya akan berbanding terbalik
dengan volumenya “. Pernyataan ini disebut Hukum Boyle dan dapat dirumuskan
pula sebagai berikut: Jika suatu gas mempunyai volume V1 dan tekanan P1 dan
Universitas Mercu Buana 8
dimampatkan (atau diekspansikan) pada temperatur tetap hingga volumenya menjadi
V2 , maka tekanan akan menjadi P2 dimana :
𝐏𝟏. 𝐕𝟏 = 𝐏𝟐. 𝐕𝟐 = 𝐭𝐞𝐭𝐚𝐩 ............................................................................(2.1)
(Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian
dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4).
2.4.2. Hubungan antara temperatur dan volume
Seperti halnya pada zat padat dan zat cair . gas akan mengembang jika
dipanaskan pada pada tekanan tetap. Dibandingkan dengan zat padat dan zat cair ,
gas memiliki koefisien muai jauh lebih besar. Dari pengukuran Koefisien muai
berbagai gas diperoleh kesimpulan sebagai berikut : “Semua macam gas apabila
dinaikkan temperaturnya sebesar 1°C pada tekanan tetap, akan mengalami
pertambahan volume sebesar 1/273 dari volumenya pada 0°C. Sebaliknya apabila
diturunkan temperaturnya sebesar 1°C akan mengalami pengurangan volume dengan
jumlah yang sama “. Pernyataan diatas disebut Hukum Charles (Sumber : Sularso,
HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan,
PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4).
2.5. Proses Kompresi Gas
Kompresi gas dapat dilakukan menurut tiga cara yaitu proses isotermal,
adiabatik dan politropik. Adapun perilaku masing-masing proses ini dapat dilakukan
sebagai berikut.
2.5.1. Kompresi Isotermal
Bila suatu gas dikompresikan , maka ini ada energi mekanik yang diberikan dari
luar pada gas. Energi ini diubah menjadi energi panas sehingga temperatur gas akan
naik jika tekanan semakin tinggi. Namun jika proses kompresi ini dibarengi dengan
Universitas Mercu Buana 9
pendinginan untuk mengeluarkan panas yang terjadi, temperatur dapat dijaga tetap.
Kompresor secara ini disebut kompresor Isotermal (temperatur tetap). Hubungan
antara P dan v untuk T tetap dapat di peroleh dari persamaan:
𝐏 . 𝐯 = 𝐭𝐞𝐭𝐚𝐩 (4)
…………………………………………………….……(2.2)
Persamaan ini dapat ditulis sebagai,
P1. V1 = P2. V2 = tetap (4)
………………………………..……………….(2.3)
Kompresi isotermal merupakan suatu proses yang sangat berguna dalam analisa
teoritis, namun untuk perhitungan kompresor tidak banyak kegunaannya. Pada
kompresor yang sesungguhnya, meskipun silinder didinginkan sepenuhnya, adalah
tidak mungkin untuk menjaga temperatur udara yang tetap didalam silinder. Hal ini
disebabkan oleh cepatnya proses kompresi (beberapa ratus sampai seribu kali
permenit) di dalam silinder (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa &
Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta,
Ref.4).
2.5.2. Kompresi Adiabatik
Kompresi adiabatik adalah kompresi yang berlangsung dalam silinder yang
diisolasi secara sempurna terhadap panas sehingga tanpa ada panas yang keluar /
masuk dari gas. Dalam praktek proses adiabatik tidak pernah terjadi secara
sempurna karena isolasi didalam silinder tidak pernah dapat sempurna pula.
Hubungan antara tekanan dan volume dalam proses adiabatik dapat dinyatakan
dalam persamaan,
P .vk
= Tetap (4)
…………………………………………………………(2.4)
Atau
P1 .vk
= P2 .vk
2 = Tetap ………………………………………………….(2.5)
Universitas Mercu Buana 10
Dimana k adalah rasio panas jenis yaitu perbandingan antara panas jenis pada
tekanan tetap dengan panas jenis volume tetap. Dirumuskan sebagai berikut :
k = cp / cv
(2)
……………………………………………………………..(2.6)
dimana ;
cp = Panas jenis tekanan tetap,
untuk 1 kg udara cp = 0,24 kcal/(kgºC) = 1,005 kJ//(kgºC)
cv= Panas jenis volume tetap,
untuk 1 kg udara cp = 0,17 kcal/(kgºC) = 0,712 kJ//(kgºC)
sehingga, k = cp / cv
k = 1,005 kJ//(kgºC) / 0,712 kJ//(kgºC)
k = 1,411 dibulatkan menjadi 1,4
(Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian
dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4).
2.5.3. Kompresi Politropik
Kompresi pada kompresor yang sesungguhnya bukan merupakan proses
isotemal, karena ada kenaikan temperatur, namun juga proses adiabatik karena ada
panas yang dipancarkan keluar. Jadi proses kompresi yang sesungguhnya, ada
diantara keduanya dan disebut kompresi politropik. Hubungan antara p dan v proses
politropik ini dapat dirumuskan sebagai,
P .vn
= Tetap (4)
………………………………………………..……….(2.7)
Atau
P1 .vn
1 = P2 . vn
2 = Tetap ……………………………………………….(2.8)
Disini n disebut indeks politropik dan harganya terletak antara 1 (proses isothermal)
dan k (proses adiabatik). Jadi : 1 < n < k. Untuk kompresor biasa, n=1,25 ~ 1,35.
Universitas Mercu Buana 11
Dari rumus ini, dengan n=1,25, pengecilan volume sebesar v2/v1=1/2 misalnya,
akan menaikan tekanan menjadi 2,38 kali lipat. Harga ini terletak antara 2,0 untuk
kompresi isothermal dan 2,64 untuk kompresi adiabatik (Sumber : Sularso,
HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan,
PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4).
2.6. Efisiensi Volumetrik
Sebuah kompresor dengan silinder D (cm), langkah tolak S (cm), dan putaran n
(rpm) seperti terlihat pada gambar 2.3 dibawah ini.
Dengan ukuran seperti ini kompresor akan memampatkan volume gas sebesar
Vs = (π/4) D2
x S (cm3
). Untuk setiap langkah kompresor yang dikerjakan dalam setiap
putaran poros engkol. Jumlah volume gas yang dimampatkan per menit disebut
perpindahan tolak. Jadi jika poros kompresor mempunyai putaran n (rpm) maka,
Vs = (π/4) D2
x S (cm3
) (4)
......................................................................................(2.9)
Perpindahan torak (Qth) :
Vs x n = (π/4) D2
x S x n (cm3
/min) (4)
.................................................................(2.10)
Dimana, Vs .= Volume Gas ( cm3
)
D = Diameter Torak (cm)
S = Panjang Langkah Torak (cm)
n = Putaran Motor (rpm)
Gambar 2.3. Langkah torak kerja tunggal (7)
n (rpm)
Universitas Mercu Buana 12
Siklus thermodinamika atau diagram tekanan volume kompresor torak
diperlihatkan pada diagram P-V seperti pada gambar 2.4 dibawah ini..
Torak memulai langkah kompresinya pada titik (1) (dalam diagram P-V). Torak
bergerak ke kiri dan gas dimampatkan hingga tekanan naik ketitik (2) pada titik ini
tekanan di dalam silinder mencapai harga tekanan Pd yang lebih tinggi dari pada
tekanan di dalam pipa keluar (atau tangki tekan), sehingga katup keluar pada kepala
silinder akan terbuka. Jika torak terus bergerak ke kiri maka gas akan didorong keluar
silinder pada tekanan tetap sebesar Pd di titik (3) torak mencapai titik mati atas, yaitu
titik mati akhir gerakan torak pada langkah kompresi dan pengeluaran.
Pada waktu torak mencapai titik mati atas ini antara sisi atas torak dan kepala
silinder masih ada volume sisa yang besarnya Vc. Volume ini idealnya harus sama
dengan nol agar gas dapat didorong seluruhnya keluar silinder tanpa sisa. Namun
Gambar 2.4. Diagram P-V dari Kompresor (2)
Universitas Mercu Buana 13
dalam praktek harus ada jarak (Clearance) diatas torak agar torak tidak membentur
kepala silinder.
Adanya volume sisa ini ketika torak mengakhiri langkah kompresinya diatas
torak masih ada sejumlah gas dengan volume sebesar Vc, dan tekanan sebesar Pd, jika
kemudian torak memuai langkah isapnya (bergerak kekanan), katup isap tidak dapat
terbuka sebelum sisa gas diatas torak berekspansi sampai tekanannya turun dari Pd
menjadi Ps. Dalam gambar 2.4. katup isap baru mulai terbuka dititik (4) ketika tekanan
sudah mencapai tekanan isap PS Disini pemasukan gas baru mulai terjadi dan proses
pengisapan ini berlangsung sampai titik mati bawah.
Dari uraian di atas dapat dilihat bahwa volume gas yang diisap tidak sebesar
langkah torak sebesar VS melainkan lebih kecil, yaitu hanya sebesar volume isap antara
titik mati bawah (1) dan titik (4) (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa &
Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta,
Ref.4).
Adapun untuk nilai efisiensi volumetrik dapat kita lihat dari tabel 2.1 yang
terdapat di bawah ini.
Tabel 2.1. Tabel Efisiensi volumetrik (ηv) (3)
Perbandingan Putaran
Kompresi
P2/ P1
Tinggi
%
Rendah
%
2
4
6
8
10
12
92
86
84
78
75
72
85
80
76
71
66
60
Universitas Mercu Buana 14
Adapun harga ηv yang sesungguhnya adalah sedikit lebih kecil dari harga yang
diperoleh dari rumus diatas karena adanya kebocoran melalui cincin torak, katup serta
tahanan pada katup.
Untuk volume langkah torak (VL) adalah jumlah volume yang diisap dikurangi
dengan volume sisa. Maka rumus dari volume langkah torak dapat didefisinikan
sebagai berikut :
𝐕𝐋 =
𝛑
𝟒
. 𝐃 𝟐
. 𝑆 . N (3)
...................................................................(2.11)
Dimana, VL = Volume Langkah Torak (cm3
/detik)
D = Diameter Torak (cm)
S = Panjang Langkah Torak (cm)
N = Jumlah Silinder
Dengan diketahuinya volume langkah dari torak maka kita dapat mengetahui
volume yang diisap oleh kompresor (Va). Volume yang dihisap oleh kompresor (Va)
dirumuskan sebagai berikut,
𝐕𝐚 = 𝐕𝐋 . 𝛈𝐯 . 𝐧 (3)
......................................................................(2.12)
Dimana, VL = Volume Langkah (cm3
/detik)
ηv = Efisiensi Volumetrik (%)
n = Jumlah Putaran (Rpm)
(Sumber : Muhlasin. 2010, Analisa kinerja kompresor torak 1 hp dengan penggerak
motor bensin 4 tax 1 silinder STARKE GX 200 6,5 hp, Jurnal TA Teknik Mesin,
FakultasTeknik, Universitas Muhammadiyah Semarang, Ref.3).
2.7. Perhitungan Daya Kompresor
Besarnya daya motor penggerak kompresor secara teoritis dapat kita hitung
dengan menggunakan rumus :
Universitas Mercu Buana 15
Nth = 0,037 . P1 . Va .
k
k−1
P2
P1
k−1
k
− 1 (3)
…………….…….(2.13)
Keterangan :
Nth = Daya teoritis yang digunakan untuk menggerakkan Kompresor (HP)
P1 = Tekanan Gas awal (kg/cm2
)
P2 = Tekanan akhir kompresi (kg/cm2
)
k = Eksponen adiabatik
Diasumsikan untuk eksponen adiabatik udara adalah k: 1,4
( 1 TK = 1 HP dan 1 HP = 0,746 kW )
Dengan diketahuinya daya yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor (Wc), kita
dapat menghitung daya motor yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor
(Sumber : Muhlasin. 2010, Analisa kinerja kompresor torak 1 hp dengan penggerak
motor bensin 4 tax 1 silinder STARKE GX 200 6,5 hp, Jurnal TA Teknik Mesin,
FakultasTeknik, Universitas Muhammadiyah Semarang, Ref.3).
2.8. Jenis Penggerak Kompresor dan Transmisi Daya Poros
Sebagai penggerak kompresor umumnya dipakai motor listrik atau motor bakar
torak. Adapun macam, sifat dan penggunaan masing- masing jenis penggerak tersebut
adalah sebagai berikut :
2.8.1 Motor Listrik
Motor listrik adalah sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi
listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini yang digunakan untuk
menggerakan kompresor. Prinsip kerja pada motor listrik, yaitu tenaga listrik diubah
menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik
menjadi magnet yang disebut sebagai elektro magnet. Sebagaimana kita ketahui
Universitas Mercu Buana 16
bahwa: kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub
tidak senama akan tarik menarik. Maka kita dapat memeperoleh gerakan jika kita
menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan magnet
yang lain pada suatu kedudukan yang tetap.
Motor listrik dapat diklasifikasikan secara kasar atas motor induksi dan motor
sinkron. Motor induksi mempunyai faktor daya 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 ada dua jenis sangkar bajing (squirrel cage) dan jenis rotor lilit
(wound rotor). Akhir- akhir ini jenis motor sangkar bajing lebih banya 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.
2.8.2. Motor Bakar Torak
Motor bakar torak dipergunakan untuk penggerak kompresor bila tidak tersedia
sumber listrik ditempat pemasangannya atau bila kompresor tersebut merupakan
kompresor portable. Untuk daya kecil sampai 5.5 kW dapat dipakai motor bensin dan
untuk daya yang lebih besar dipakai motor diesel.
2.8.3 Transmisi Daya Poros
Untuk mentranmisikan daya dari poros motor penggerak ke poros kompresor ada
beberapa cara yaitu dengan cara sebagai berikut :
Universitas Mercu Buana 17
1. Sabuk - V
Keuntungan cara ini adalah pada putaran kompresor dapat lebih 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 adalah mahal. Karena itu, cara ini hanya
sesuai untuk kompresor berdaya antara 150 – 450 kW.
3. Rotor Terpadu (Direct Rotor)
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. Pemeliharaannyapun mudah.
4. Kopling Gesek
Cara ini dipakai untuk menggerakkan kompresor kecil dengan motor bahan
bakar torak. Disini motor dapat distart tanpa beban dengan membuka hubungan
kopling. Namun untuk kompresor dengan fluktuasi momen puter yang besar diperlukan
kopling yang dapat meneruskan momen putar yang besar pula.
Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian
dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4
Universitas Mercu Buana 18
2.9. Kapasitas
Pada kompresor torak, angka kapasitas yang tertulis didalam katalog
menyatakan perpindahan torak dan bukan laju volume yang dihasilkan. 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 menurun. Karena itu pemilihan kapasitas kompresor harus
dilakukan sedemikian rupa sehingga dalam pemakaianya nanti kompresor akan dapat
dioperasikan pada atau disekitar titik normalnya. Selain itu, apabila kebutuhan udara
atau gas sangat fluktuasi sebaiknya dipilih kompresor dengan kapasitas normal
sebesar puncak kebutuhan (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa &
Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta).
2.10. Konstruksi Kompresor Torak
Seperti diperlihatkan pada gambar 2.5 dibawah ini, kompresor torak atau
kompresor bolak- balik dengan kerja tunggal pada dasarnya dibuat sedemikian rupa
hingga gerakan putar dari penggerak mula menjadi gerak bolak- balik.
Gambar 2.5. Kerja kompresor bolak-balik tunggal (3)
Universitas Mercu Buana 19
- Isap
Bila proses engkol berputar dalam arah panah, torak bergerak ke bawah oleh
tarikan engkol. Maka terjadilah tekanan negatif (di bawah tekanan atmosfer) di
dalam silinder, dan katup isap terbuka oleh perbedaan tekanan, sehingga udara
terhisap.
- Kompresi
Bila torak bergerak dari titik mati bawah ketitik mati atas, katup isap tertutup dan
udara di dalam silinder dimampatkan.
- Keluar atau Buang
Bila torak bergerak keatas, tekanan didalam silinder akan naik, maka katup keluar
akan terbuka oleh tekanan udara atau gas, dan udara atau gas akan keluar.
Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian
dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4
2.11. Mekanisme Pengisian Udara Bertekanan Kedalam Tangki Kompresor
Udara dalam suatu benda yang berbentuk gas yang bisa disalurkan dan
dimampatkan kedalam sebuah benda atau bangun ruang. Seperti contoh nyata dari
kompresor pemindahan yang paling umum dan sederhana adalah pompa ban untuk
sepeda atau mobil seperti terlihat dalam gambar 2.6 dan 2.7 dibawah ini.
Gambar 2.6. Pompa dan sepeda (2)
Universitas Mercu Buana 20
Cara kerjanya seperti gambar 2.6 dan gambar 2.7 adalah sebagai berikut : jika
udara ditarik keatas, tekanan silinder pompa dibawah torak akan menjadi negatip (lebih
kecil dari tekanan atmosfer). Sehingga udara akan masuk melalui celah katup isap.
Katup ini terbuat dari kulit dipasang pada torak, yang sekaligus berfungsi juga sebagai
perapat torak. Kemudian jika torak ditekan kebawah, volume udara yang terkurung
dibawah torak akan mengecil sehingga tekanan akan naik. Katup isap akan menutup
dengan merapatkan torak dan dinding silinder. Jika torak ditekan terus, volume akan
semakin mengecil dan tekanan didalam silinder akan naik melebihi tekanan didalam
ban. Pada saat ini udara akan terdorong masuk kedalam dan melalui pentil (yang
berfungsi sebagai katup keluar), maka tekanan didalam ban akan semakin bertambah
besar.
Pada kompresor yang sesungguhnya torak tidak digerakkan dengan tangan
melainkan dengan motor melalui engkol. Dalam hal ini katup isap dan katup keluar
dipasang pada kepala silinder. Adapun sebagai penyimpan energi dipakai tangki udara.
Tangki ini dapat dipersamakan dengan ban pada pompa ban. Udara yang dimampatkan
oleh kompresor melalui putaran poros engkol torak ditarik kebawah kemudian didalam
Gambar 2.7. Prinsip kompresor adalah mirip dengan pompa ban (4)
Universitas Mercu Buana 21
silinder terjadi tekanan negatip (tekanan dibawah atmosfer) dan melalui katup isap
yang terbuka udara masuk kedalam. Kemudian saat torak bergerak dari titik mati
bawah (TMB) ketitik mati atas (TMA) katup isap tertutup dan udara didalam silinder
terjadi pemampatan kemudian katup keluar akan terbuka oleh tekanan udara atau gas
didalam silinder dan udara atau gas akan keluar masuk kedalam tangki kompresor
melaui saluran pipa sebagai penghantar udara / gas. Demikian proses tersebut terjadi
berulang- ulang dalam jangka waktu tertentu sampai udara didalam tangki kompresor
mencapai titik tekanan yang telah ditentukan, dan kompresor akan berhenti bekerja
(Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian
dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4).
Jumlah udara yang masuk dalam kompresor (Vu) dapat kita hitung dengan
menggunakan rumus :
Vu = V2 - Vc
(3)
............................................................................(2.14)
Dimana : Vc = Volume Clearance
Vc= 5% x VL …………………………………………….…...(2.15)
Dimana : VL = Volume Langkah (cm3
/detik)
Untuk mengetahui volume akhir ( V2 ) dapat menggunakan persamaan
( P1.V1 )k
= ( P2.V2 )k (1)
...........................................................(2.16)
Dimana : P1 = Tekanan Awal (kg/ cm2
)
P2 = Tekanan Akhir (kg/ cm2
)
V1 = Volume Awal (cm3
)
V2 = Volume Akhir (cm3
)
K = Eksponen adiabatik (dipakai = 1,4)
Universitas Mercu Buana 22
Bentuk tangki kompresor pada sisi samping sebenarnya mempunyai lengkung
invalut, akan tetapi karena diameter lengkung invalut tersebut terlalu besar maka
dianggap tidak ada lengkung sehingga bentuk tangki kompresor adalah silinder tangki.
Karena itu volume tangki dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
Vt = Luas penampang x Panjang Tangki (3)
Vt = π r2
x Lt ...........................................................................(2.17)
Dimana : Vt = Volume Tangki (cm2
)
r = Jari- jari Tangki (cm)
Lt = Panjang Tangki (cm)
kita juga dapat menghitung tebal tangki yang dibutuhkan dengan menggunakan rumus:
𝐒 =
𝐏 . 𝐝
𝟐𝛑
(3)
…………………………………………………(2.18)
Dimana : S = Tebal tangki (cm)
P = Tekanan dari dalam (kg/cm2
)
d = Diameter dalam tangki (cm)
τt = Tegangan tarik material yang diperbolehkan (N/m2
)
(Sumber : Muhlasin. 2010, Analisa kinerja kompresor torak 1 hp dengan penggerak
motor bensin 4 tax 1 silinder STARKE GX 200 6,5 hp, Jurnal TA Teknik Mesin,
FakultasTeknik, Universitas Muhammadiyah Semarang, Ref.3).

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

152059040 pompa jdbisnwknvdoikcnikjnheciknsknciksncin
152059040 pompa jdbisnwknvdoikcnikjnheciknsknciksncin152059040 pompa jdbisnwknvdoikcnikjnheciknsknciksncin
152059040 pompa jdbisnwknvdoikcnikjnheciknsknciksncin
 
Laporan praktikum waktu pencampuran
Laporan praktikum waktu pencampuranLaporan praktikum waktu pencampuran
Laporan praktikum waktu pencampuran
 
Ppt perpan shell and tube
Ppt perpan shell and tubePpt perpan shell and tube
Ppt perpan shell and tube
 
tangki berpengaduk
tangki berpengaduktangki berpengaduk
tangki berpengaduk
 
Pompa sentrifugal
Pompa sentrifugalPompa sentrifugal
Pompa sentrifugal
 
Pompa sentrifugal
Pompa sentrifugalPompa sentrifugal
Pompa sentrifugal
 
Modul Praktikum Shell-And-Tube Heat Exchanger
Modul Praktikum Shell-And-Tube Heat Exchanger Modul Praktikum Shell-And-Tube Heat Exchanger
Modul Praktikum Shell-And-Tube Heat Exchanger
 
32235908 prinsip-kerja-pompa-sentrifugal
32235908 prinsip-kerja-pompa-sentrifugal32235908 prinsip-kerja-pompa-sentrifugal
32235908 prinsip-kerja-pompa-sentrifugal
 
Teori dasar-pompa-sentrifugal
Teori dasar-pompa-sentrifugalTeori dasar-pompa-sentrifugal
Teori dasar-pompa-sentrifugal
 
Kerusakan impeller pada pompa Sentrifugal
Kerusakan impeller pada pompa SentrifugalKerusakan impeller pada pompa Sentrifugal
Kerusakan impeller pada pompa Sentrifugal
 
Makalah pompa
Makalah pompaMakalah pompa
Makalah pompa
 
Mesin 3 R
Mesin 3 RMesin 3 R
Mesin 3 R
 
alat-penukar-panas (Heat Exchanger)
alat-penukar-panas (Heat Exchanger)alat-penukar-panas (Heat Exchanger)
alat-penukar-panas (Heat Exchanger)
 
eksperimen fisika 2
eksperimen fisika 2eksperimen fisika 2
eksperimen fisika 2
 
Plat heat exchanger
Plat heat exchangerPlat heat exchanger
Plat heat exchanger
 
Double Pipe Heat Excanger
Double Pipe Heat ExcangerDouble Pipe Heat Excanger
Double Pipe Heat Excanger
 
Pompa sentrifugall
Pompa sentrifugallPompa sentrifugall
Pompa sentrifugall
 
Teori dasar pompa sebagai alat mesin fluida
Teori dasar pompa sebagai alat mesin fluidaTeori dasar pompa sebagai alat mesin fluida
Teori dasar pompa sebagai alat mesin fluida
 
Dasar teori
Dasar teoriDasar teori
Dasar teori
 
Makalah pompa
Makalah pompaMakalah pompa
Makalah pompa
 

Similar to Kompresi Gas Kompresor

Chapter compressors and compressed air systems (bahasa ind
Chapter   compressors and compressed air systems (bahasa indChapter   compressors and compressed air systems (bahasa ind
Chapter compressors and compressed air systems (bahasa ind'Purwanto' Magl
 
Chapter compressors and compressed air systems (bahasa ind
Chapter   compressors and compressed air systems (bahasa indChapter   compressors and compressed air systems (bahasa ind
Chapter compressors and compressed air systems (bahasa indzhool32
 
1. Kompresor PENDAHULUAN.pptx
1. Kompresor PENDAHULUAN.pptx1. Kompresor PENDAHULUAN.pptx
1. Kompresor PENDAHULUAN.pptxSyamsurRijal7
 
water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems
water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems
water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
 
KOMPRESSOR_DAN_SISTEM_UDARA_TEKAN.docx
KOMPRESSOR_DAN_SISTEM_UDARA_TEKAN.docxKOMPRESSOR_DAN_SISTEM_UDARA_TEKAN.docx
KOMPRESSOR_DAN_SISTEM_UDARA_TEKAN.docxirwankurniawan45
 
Materi pertemuan 2 Penerapan Sistem Robotik
Materi pertemuan 2   Penerapan Sistem RobotikMateri pertemuan 2   Penerapan Sistem Robotik
Materi pertemuan 2 Penerapan Sistem RobotikAhmad Nawawi, S.Kom
 
Jtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-a
Jtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-aJtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-a
Jtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-arianmitra
 
Komponen sistem refrigerasi pada freeze dryer
Komponen sistem refrigerasi pada freeze dryerKomponen sistem refrigerasi pada freeze dryer
Komponen sistem refrigerasi pada freeze dryerSyaiful Rahman
 
7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)
7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)
7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)Doni Rachman
 
Compresor ac belajar
Compresor ac   belajarCompresor ac   belajar
Compresor ac belajarDzikriAuzan
 
J4012 pneumatik dan hidraulik unit2
J4012 pneumatik dan hidraulik unit2J4012 pneumatik dan hidraulik unit2
J4012 pneumatik dan hidraulik unit2Asraf Malik
 

Similar to Kompresi Gas Kompresor (20)

Chapter compressors and compressed air systems (bahasa ind
Chapter   compressors and compressed air systems (bahasa indChapter   compressors and compressed air systems (bahasa ind
Chapter compressors and compressed air systems (bahasa ind
 
Screw compressor
Screw compressorScrew compressor
Screw compressor
 
Chapter compressors and compressed air systems (bahasa ind
Chapter   compressors and compressed air systems (bahasa indChapter   compressors and compressed air systems (bahasa ind
Chapter compressors and compressed air systems (bahasa ind
 
1. Kompresor PENDAHULUAN.pptx
1. Kompresor PENDAHULUAN.pptx1. Kompresor PENDAHULUAN.pptx
1. Kompresor PENDAHULUAN.pptx
 
water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems
water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems
water injection scroll compressor in automotive fuel cell systems
 
Kompresor 2
Kompresor 2Kompresor 2
Kompresor 2
 
KOMPRESSOR_DAN_SISTEM_UDARA_TEKAN.docx
KOMPRESSOR_DAN_SISTEM_UDARA_TEKAN.docxKOMPRESSOR_DAN_SISTEM_UDARA_TEKAN.docx
KOMPRESSOR_DAN_SISTEM_UDARA_TEKAN.docx
 
Resume Kompressor MKE_.pptx
Resume Kompressor MKE_.pptxResume Kompressor MKE_.pptx
Resume Kompressor MKE_.pptx
 
Materi pertemuan 2 Penerapan Sistem Robotik
Materi pertemuan 2   Penerapan Sistem RobotikMateri pertemuan 2   Penerapan Sistem Robotik
Materi pertemuan 2 Penerapan Sistem Robotik
 
Jtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-a
Jtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-aJtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-a
Jtptunimus gdl-s1-2008-dhonaelsap-978-ta+dona+-a
 
Komponen sistem refrigerasi pada freeze dryer
Komponen sistem refrigerasi pada freeze dryerKomponen sistem refrigerasi pada freeze dryer
Komponen sistem refrigerasi pada freeze dryer
 
7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)
7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)
7 muhammad hasan-basri-so-edit-peb-2009 (1)
 
Cara kerja kompresor
Cara kerja kompresorCara kerja kompresor
Cara kerja kompresor
 
Compresor ac belajar
Compresor ac   belajarCompresor ac   belajar
Compresor ac belajar
 
Refrijeran
RefrijeranRefrijeran
Refrijeran
 
Isi pneumatik
Isi pneumatikIsi pneumatik
Isi pneumatik
 
Makalah kompresor
Makalah kompresorMakalah kompresor
Makalah kompresor
 
Motor bakar
Motor bakarMotor bakar
Motor bakar
 
J4012 pneumatik dan hidraulik unit2
J4012 pneumatik dan hidraulik unit2J4012 pneumatik dan hidraulik unit2
J4012 pneumatik dan hidraulik unit2
 
2298 2859-1-sm
2298 2859-1-sm2298 2859-1-sm
2298 2859-1-sm
 

Kompresi Gas Kompresor

  • 1. Universitas Mercu Buana 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pengertian Kompresor Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Kompresor udara biasanya mengisap udara dari atsmosfir. Namun ada pula yang mengisap udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atsmosfir. Dalam hal ini kompresor bekerja sebagai penguat (booster). Sebaliknya ada pula kompresor yang mengisap gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini disebut pompa vakum (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4) 2.2. Azas Kerja Kompresor Jika suatu gas didalam sebuah ruangan tertutup diperkecil volumenya, maka gas akan mengalami kompresi. Kompresor yang menggunakan azas ini disebut kompresor jenis perpindahan (displacement). Secara prinsip, kompresor ini dilukiskan seperti gambar 2.1. dibawah ini : Pada kompresor yang sesungguhnya torak tidak digerakkan dengan tangan melainkan dengan motor melalui poros engkol seperti diperlihatkan pada gambar 2.2. Gambar 2.1. Kompresi Fluida (Ref.4)
  • 2. Universitas Mercu Buana 6 Dalam hal ini katup isap dan katup keluar dipasang pada kepala silinder. Adapun sebagai penyimpan energi dipakai tangki udara. Kompresor semacam ini di mana torak bergerak bolak-balik disebut kompresor bolak-balik (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4). 2.3. Klasifikasi Kompresor Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya. Atas dasar pemampatan 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 menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang diisap kedalam silinder atau stator oleh torak atau sudu. Kompresor jenis perpindahan ini dibagi atas jenis putar dan jenis bolak-balik. Kompresor putar terdiri atas jenis roots, sudu luncur dan sekrup. Kompresor juga diklasifikasikan atas dasar konstruksinya sebagai berikut ini : Gambar 2.2. Unit Kompresor (7)
  • 3. Universitas Mercu Buana 7 1) Klasifikasi berdasarkan jumlah tingkat kompresi : satu tingkat, dua tingkat, dan banyak tingkat. 2) Klasifikasi berdasarkan langkah kerja (pada kompresor torak) : Kerja tunggal (single acting) dan kerja ganda (double acting). 3) Klasifikasi berdasarkan susunan silinder (pada kompresor torak) : mendatar, tegak, bentuk L, bentuk V, bentuk W, bentuk bintang dan lawan berimbang (balans oposed). 4) Klasifikasi berdasarkan cara pendinginan : pendingin air dan pendingin udara. 5) Klasifikasi berdasarkan transmisi penggerak : langsung, sabuk V dan roda gigi. 6) Klasifikasi berdasarkan penempatannya : permanen (stationary) dan dapat dipindahkan (portable). 7) Klasifikasi berdasarkan cara pelumasan : pelumasan minyak dan pelumasan tanpa minyak. (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4). 2.4. Teori Kompresi 2.4.1. Hubungan antara tekanan dan volume Jika selama gas, temperatur gas dijaga tetap (tidak bertambah panas) maka pengecilan volume menjadi 1/2 kali akan menaikkan tekanan menjadi dua kali lipat. Demikian juga volume menjadi 1/3 kali, tekanan akan menjadi tiga kali lipat dst. Jadi secara umum dapat dikatakan sebagai berikut “ jika gas dikompresikan (atau diekspansikan) pada temperatur tetap, maka tekanannya akan berbanding terbalik dengan volumenya “. Pernyataan ini disebut Hukum Boyle dan dapat dirumuskan pula sebagai berikut: Jika suatu gas mempunyai volume V1 dan tekanan P1 dan
  • 4. Universitas Mercu Buana 8 dimampatkan (atau diekspansikan) pada temperatur tetap hingga volumenya menjadi V2 , maka tekanan akan menjadi P2 dimana : 𝐏𝟏. 𝐕𝟏 = 𝐏𝟐. 𝐕𝟐 = 𝐭𝐞𝐭𝐚𝐩 ............................................................................(2.1) (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4). 2.4.2. Hubungan antara temperatur dan volume Seperti halnya pada zat padat dan zat cair . gas akan mengembang jika dipanaskan pada pada tekanan tetap. Dibandingkan dengan zat padat dan zat cair , gas memiliki koefisien muai jauh lebih besar. Dari pengukuran Koefisien muai berbagai gas diperoleh kesimpulan sebagai berikut : “Semua macam gas apabila dinaikkan temperaturnya sebesar 1°C pada tekanan tetap, akan mengalami pertambahan volume sebesar 1/273 dari volumenya pada 0°C. Sebaliknya apabila diturunkan temperaturnya sebesar 1°C akan mengalami pengurangan volume dengan jumlah yang sama “. Pernyataan diatas disebut Hukum Charles (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4). 2.5. Proses Kompresi Gas Kompresi gas dapat dilakukan menurut tiga cara yaitu proses isotermal, adiabatik dan politropik. Adapun perilaku masing-masing proses ini dapat dilakukan sebagai berikut. 2.5.1. Kompresi Isotermal Bila suatu gas dikompresikan , maka ini ada energi mekanik yang diberikan dari luar pada gas. Energi ini diubah menjadi energi panas sehingga temperatur gas akan naik jika tekanan semakin tinggi. Namun jika proses kompresi ini dibarengi dengan
  • 5. Universitas Mercu Buana 9 pendinginan untuk mengeluarkan panas yang terjadi, temperatur dapat dijaga tetap. Kompresor secara ini disebut kompresor Isotermal (temperatur tetap). Hubungan antara P dan v untuk T tetap dapat di peroleh dari persamaan: 𝐏 . 𝐯 = 𝐭𝐞𝐭𝐚𝐩 (4) …………………………………………………….……(2.2) Persamaan ini dapat ditulis sebagai, P1. V1 = P2. V2 = tetap (4) ………………………………..……………….(2.3) Kompresi isotermal merupakan suatu proses yang sangat berguna dalam analisa teoritis, namun untuk perhitungan kompresor tidak banyak kegunaannya. Pada kompresor yang sesungguhnya, meskipun silinder didinginkan sepenuhnya, adalah tidak mungkin untuk menjaga temperatur udara yang tetap didalam silinder. Hal ini disebabkan oleh cepatnya proses kompresi (beberapa ratus sampai seribu kali permenit) di dalam silinder (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4). 2.5.2. Kompresi Adiabatik Kompresi adiabatik adalah kompresi yang berlangsung dalam silinder yang diisolasi secara sempurna terhadap panas sehingga tanpa ada panas yang keluar / masuk dari gas. Dalam praktek proses adiabatik tidak pernah terjadi secara sempurna karena isolasi didalam silinder tidak pernah dapat sempurna pula. Hubungan antara tekanan dan volume dalam proses adiabatik dapat dinyatakan dalam persamaan, P .vk = Tetap (4) …………………………………………………………(2.4) Atau P1 .vk = P2 .vk 2 = Tetap ………………………………………………….(2.5)
  • 6. Universitas Mercu Buana 10 Dimana k adalah rasio panas jenis yaitu perbandingan antara panas jenis pada tekanan tetap dengan panas jenis volume tetap. Dirumuskan sebagai berikut : k = cp / cv (2) ……………………………………………………………..(2.6) dimana ; cp = Panas jenis tekanan tetap, untuk 1 kg udara cp = 0,24 kcal/(kgºC) = 1,005 kJ//(kgºC) cv= Panas jenis volume tetap, untuk 1 kg udara cp = 0,17 kcal/(kgºC) = 0,712 kJ//(kgºC) sehingga, k = cp / cv k = 1,005 kJ//(kgºC) / 0,712 kJ//(kgºC) k = 1,411 dibulatkan menjadi 1,4 (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4). 2.5.3. Kompresi Politropik Kompresi pada kompresor yang sesungguhnya bukan merupakan proses isotemal, karena ada kenaikan temperatur, namun juga proses adiabatik karena ada panas yang dipancarkan keluar. Jadi proses kompresi yang sesungguhnya, ada diantara keduanya dan disebut kompresi politropik. Hubungan antara p dan v proses politropik ini dapat dirumuskan sebagai, P .vn = Tetap (4) ………………………………………………..……….(2.7) Atau P1 .vn 1 = P2 . vn 2 = Tetap ……………………………………………….(2.8) Disini n disebut indeks politropik dan harganya terletak antara 1 (proses isothermal) dan k (proses adiabatik). Jadi : 1 < n < k. Untuk kompresor biasa, n=1,25 ~ 1,35.
  • 7. Universitas Mercu Buana 11 Dari rumus ini, dengan n=1,25, pengecilan volume sebesar v2/v1=1/2 misalnya, akan menaikan tekanan menjadi 2,38 kali lipat. Harga ini terletak antara 2,0 untuk kompresi isothermal dan 2,64 untuk kompresi adiabatik (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4). 2.6. Efisiensi Volumetrik Sebuah kompresor dengan silinder D (cm), langkah tolak S (cm), dan putaran n (rpm) seperti terlihat pada gambar 2.3 dibawah ini. Dengan ukuran seperti ini kompresor akan memampatkan volume gas sebesar Vs = (π/4) D2 x S (cm3 ). Untuk setiap langkah kompresor yang dikerjakan dalam setiap putaran poros engkol. Jumlah volume gas yang dimampatkan per menit disebut perpindahan tolak. Jadi jika poros kompresor mempunyai putaran n (rpm) maka, Vs = (π/4) D2 x S (cm3 ) (4) ......................................................................................(2.9) Perpindahan torak (Qth) : Vs x n = (π/4) D2 x S x n (cm3 /min) (4) .................................................................(2.10) Dimana, Vs .= Volume Gas ( cm3 ) D = Diameter Torak (cm) S = Panjang Langkah Torak (cm) n = Putaran Motor (rpm) Gambar 2.3. Langkah torak kerja tunggal (7) n (rpm)
  • 8. Universitas Mercu Buana 12 Siklus thermodinamika atau diagram tekanan volume kompresor torak diperlihatkan pada diagram P-V seperti pada gambar 2.4 dibawah ini.. Torak memulai langkah kompresinya pada titik (1) (dalam diagram P-V). Torak bergerak ke kiri dan gas dimampatkan hingga tekanan naik ketitik (2) pada titik ini tekanan di dalam silinder mencapai harga tekanan Pd yang lebih tinggi dari pada tekanan di dalam pipa keluar (atau tangki tekan), sehingga katup keluar pada kepala silinder akan terbuka. Jika torak terus bergerak ke kiri maka gas akan didorong keluar silinder pada tekanan tetap sebesar Pd di titik (3) torak mencapai titik mati atas, yaitu titik mati akhir gerakan torak pada langkah kompresi dan pengeluaran. Pada waktu torak mencapai titik mati atas ini antara sisi atas torak dan kepala silinder masih ada volume sisa yang besarnya Vc. Volume ini idealnya harus sama dengan nol agar gas dapat didorong seluruhnya keluar silinder tanpa sisa. Namun Gambar 2.4. Diagram P-V dari Kompresor (2)
  • 9. Universitas Mercu Buana 13 dalam praktek harus ada jarak (Clearance) diatas torak agar torak tidak membentur kepala silinder. Adanya volume sisa ini ketika torak mengakhiri langkah kompresinya diatas torak masih ada sejumlah gas dengan volume sebesar Vc, dan tekanan sebesar Pd, jika kemudian torak memuai langkah isapnya (bergerak kekanan), katup isap tidak dapat terbuka sebelum sisa gas diatas torak berekspansi sampai tekanannya turun dari Pd menjadi Ps. Dalam gambar 2.4. katup isap baru mulai terbuka dititik (4) ketika tekanan sudah mencapai tekanan isap PS Disini pemasukan gas baru mulai terjadi dan proses pengisapan ini berlangsung sampai titik mati bawah. Dari uraian di atas dapat dilihat bahwa volume gas yang diisap tidak sebesar langkah torak sebesar VS melainkan lebih kecil, yaitu hanya sebesar volume isap antara titik mati bawah (1) dan titik (4) (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4). Adapun untuk nilai efisiensi volumetrik dapat kita lihat dari tabel 2.1 yang terdapat di bawah ini. Tabel 2.1. Tabel Efisiensi volumetrik (ηv) (3) Perbandingan Putaran Kompresi P2/ P1 Tinggi % Rendah % 2 4 6 8 10 12 92 86 84 78 75 72 85 80 76 71 66 60
  • 10. Universitas Mercu Buana 14 Adapun harga ηv yang sesungguhnya adalah sedikit lebih kecil dari harga yang diperoleh dari rumus diatas karena adanya kebocoran melalui cincin torak, katup serta tahanan pada katup. Untuk volume langkah torak (VL) adalah jumlah volume yang diisap dikurangi dengan volume sisa. Maka rumus dari volume langkah torak dapat didefisinikan sebagai berikut : 𝐕𝐋 = 𝛑 𝟒 . 𝐃 𝟐 . 𝑆 . N (3) ...................................................................(2.11) Dimana, VL = Volume Langkah Torak (cm3 /detik) D = Diameter Torak (cm) S = Panjang Langkah Torak (cm) N = Jumlah Silinder Dengan diketahuinya volume langkah dari torak maka kita dapat mengetahui volume yang diisap oleh kompresor (Va). Volume yang dihisap oleh kompresor (Va) dirumuskan sebagai berikut, 𝐕𝐚 = 𝐕𝐋 . 𝛈𝐯 . 𝐧 (3) ......................................................................(2.12) Dimana, VL = Volume Langkah (cm3 /detik) ηv = Efisiensi Volumetrik (%) n = Jumlah Putaran (Rpm) (Sumber : Muhlasin. 2010, Analisa kinerja kompresor torak 1 hp dengan penggerak motor bensin 4 tax 1 silinder STARKE GX 200 6,5 hp, Jurnal TA Teknik Mesin, FakultasTeknik, Universitas Muhammadiyah Semarang, Ref.3). 2.7. Perhitungan Daya Kompresor Besarnya daya motor penggerak kompresor secara teoritis dapat kita hitung dengan menggunakan rumus :
  • 11. Universitas Mercu Buana 15 Nth = 0,037 . P1 . Va . k k−1 P2 P1 k−1 k − 1 (3) …………….…….(2.13) Keterangan : Nth = Daya teoritis yang digunakan untuk menggerakkan Kompresor (HP) P1 = Tekanan Gas awal (kg/cm2 ) P2 = Tekanan akhir kompresi (kg/cm2 ) k = Eksponen adiabatik Diasumsikan untuk eksponen adiabatik udara adalah k: 1,4 ( 1 TK = 1 HP dan 1 HP = 0,746 kW ) Dengan diketahuinya daya yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor (Wc), kita dapat menghitung daya motor yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor (Sumber : Muhlasin. 2010, Analisa kinerja kompresor torak 1 hp dengan penggerak motor bensin 4 tax 1 silinder STARKE GX 200 6,5 hp, Jurnal TA Teknik Mesin, FakultasTeknik, Universitas Muhammadiyah Semarang, Ref.3). 2.8. Jenis Penggerak Kompresor dan Transmisi Daya Poros Sebagai penggerak kompresor umumnya dipakai motor listrik atau motor bakar torak. Adapun macam, sifat dan penggunaan masing- masing jenis penggerak tersebut adalah sebagai berikut : 2.8.1 Motor Listrik Motor listrik adalah sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini yang digunakan untuk menggerakan kompresor. Prinsip kerja pada motor listrik, yaitu tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektro magnet. Sebagaimana kita ketahui
  • 12. Universitas Mercu Buana 16 bahwa: kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub tidak senama akan tarik menarik. Maka kita dapat memeperoleh gerakan jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap. Motor listrik dapat diklasifikasikan secara kasar atas motor induksi dan motor sinkron. Motor induksi mempunyai faktor daya 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 ada dua jenis sangkar bajing (squirrel cage) dan jenis rotor lilit (wound rotor). Akhir- akhir ini jenis motor sangkar bajing lebih banya 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. 2.8.2. Motor Bakar Torak Motor bakar torak dipergunakan untuk penggerak kompresor bila tidak tersedia sumber listrik ditempat pemasangannya atau bila kompresor tersebut merupakan kompresor portable. Untuk daya kecil sampai 5.5 kW dapat dipakai motor bensin dan untuk daya yang lebih besar dipakai motor diesel. 2.8.3 Transmisi Daya Poros Untuk mentranmisikan daya dari poros motor penggerak ke poros kompresor ada beberapa cara yaitu dengan cara sebagai berikut :
  • 13. Universitas Mercu Buana 17 1. Sabuk - V Keuntungan cara ini adalah pada putaran kompresor dapat lebih 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 adalah mahal. Karena itu, cara ini hanya sesuai untuk kompresor berdaya antara 150 – 450 kW. 3. Rotor Terpadu (Direct Rotor) 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. Pemeliharaannyapun mudah. 4. Kopling Gesek Cara ini dipakai untuk menggerakkan kompresor kecil dengan motor bahan bakar torak. Disini motor dapat distart tanpa beban dengan membuka hubungan kopling. Namun untuk kompresor dengan fluktuasi momen puter yang besar diperlukan kopling yang dapat meneruskan momen putar yang besar pula. Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4
  • 14. Universitas Mercu Buana 18 2.9. Kapasitas Pada kompresor torak, angka kapasitas yang tertulis didalam katalog menyatakan perpindahan torak dan bukan laju volume yang dihasilkan. 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 menurun. Karena itu pemilihan kapasitas kompresor harus dilakukan sedemikian rupa sehingga dalam pemakaianya nanti kompresor akan dapat dioperasikan pada atau disekitar titik normalnya. Selain itu, apabila kebutuhan udara atau gas sangat fluktuasi sebaiknya dipilih kompresor dengan kapasitas normal sebesar puncak kebutuhan (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta). 2.10. Konstruksi Kompresor Torak Seperti diperlihatkan pada gambar 2.5 dibawah ini, kompresor torak atau kompresor bolak- balik dengan kerja tunggal pada dasarnya dibuat sedemikian rupa hingga gerakan putar dari penggerak mula menjadi gerak bolak- balik. Gambar 2.5. Kerja kompresor bolak-balik tunggal (3)
  • 15. Universitas Mercu Buana 19 - Isap Bila proses engkol berputar dalam arah panah, torak bergerak ke bawah oleh tarikan engkol. Maka terjadilah tekanan negatif (di bawah tekanan atmosfer) di dalam silinder, dan katup isap terbuka oleh perbedaan tekanan, sehingga udara terhisap. - Kompresi Bila torak bergerak dari titik mati bawah ketitik mati atas, katup isap tertutup dan udara di dalam silinder dimampatkan. - Keluar atau Buang Bila torak bergerak keatas, tekanan didalam silinder akan naik, maka katup keluar akan terbuka oleh tekanan udara atau gas, dan udara atau gas akan keluar. Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4 2.11. Mekanisme Pengisian Udara Bertekanan Kedalam Tangki Kompresor Udara dalam suatu benda yang berbentuk gas yang bisa disalurkan dan dimampatkan kedalam sebuah benda atau bangun ruang. Seperti contoh nyata dari kompresor pemindahan yang paling umum dan sederhana adalah pompa ban untuk sepeda atau mobil seperti terlihat dalam gambar 2.6 dan 2.7 dibawah ini. Gambar 2.6. Pompa dan sepeda (2)
  • 16. Universitas Mercu Buana 20 Cara kerjanya seperti gambar 2.6 dan gambar 2.7 adalah sebagai berikut : jika udara ditarik keatas, tekanan silinder pompa dibawah torak akan menjadi negatip (lebih kecil dari tekanan atmosfer). Sehingga udara akan masuk melalui celah katup isap. Katup ini terbuat dari kulit dipasang pada torak, yang sekaligus berfungsi juga sebagai perapat torak. Kemudian jika torak ditekan kebawah, volume udara yang terkurung dibawah torak akan mengecil sehingga tekanan akan naik. Katup isap akan menutup dengan merapatkan torak dan dinding silinder. Jika torak ditekan terus, volume akan semakin mengecil dan tekanan didalam silinder akan naik melebihi tekanan didalam ban. Pada saat ini udara akan terdorong masuk kedalam dan melalui pentil (yang berfungsi sebagai katup keluar), maka tekanan didalam ban akan semakin bertambah besar. Pada kompresor yang sesungguhnya torak tidak digerakkan dengan tangan melainkan dengan motor melalui engkol. Dalam hal ini katup isap dan katup keluar dipasang pada kepala silinder. Adapun sebagai penyimpan energi dipakai tangki udara. Tangki ini dapat dipersamakan dengan ban pada pompa ban. Udara yang dimampatkan oleh kompresor melalui putaran poros engkol torak ditarik kebawah kemudian didalam Gambar 2.7. Prinsip kompresor adalah mirip dengan pompa ban (4)
  • 17. Universitas Mercu Buana 21 silinder terjadi tekanan negatip (tekanan dibawah atmosfer) dan melalui katup isap yang terbuka udara masuk kedalam. Kemudian saat torak bergerak dari titik mati bawah (TMB) ketitik mati atas (TMA) katup isap tertutup dan udara didalam silinder terjadi pemampatan kemudian katup keluar akan terbuka oleh tekanan udara atau gas didalam silinder dan udara atau gas akan keluar masuk kedalam tangki kompresor melaui saluran pipa sebagai penghantar udara / gas. Demikian proses tersebut terjadi berulang- ulang dalam jangka waktu tertentu sampai udara didalam tangki kompresor mencapai titik tekanan yang telah ditentukan, dan kompresor akan berhenti bekerja (Sumber : Sularso, HaruoTahara, 2006, Pompa & Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, PT Pradnya Paramita, Jakarta, Ref.4). Jumlah udara yang masuk dalam kompresor (Vu) dapat kita hitung dengan menggunakan rumus : Vu = V2 - Vc (3) ............................................................................(2.14) Dimana : Vc = Volume Clearance Vc= 5% x VL …………………………………………….…...(2.15) Dimana : VL = Volume Langkah (cm3 /detik) Untuk mengetahui volume akhir ( V2 ) dapat menggunakan persamaan ( P1.V1 )k = ( P2.V2 )k (1) ...........................................................(2.16) Dimana : P1 = Tekanan Awal (kg/ cm2 ) P2 = Tekanan Akhir (kg/ cm2 ) V1 = Volume Awal (cm3 ) V2 = Volume Akhir (cm3 ) K = Eksponen adiabatik (dipakai = 1,4)
  • 18. Universitas Mercu Buana 22 Bentuk tangki kompresor pada sisi samping sebenarnya mempunyai lengkung invalut, akan tetapi karena diameter lengkung invalut tersebut terlalu besar maka dianggap tidak ada lengkung sehingga bentuk tangki kompresor adalah silinder tangki. Karena itu volume tangki dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Vt = Luas penampang x Panjang Tangki (3) Vt = π r2 x Lt ...........................................................................(2.17) Dimana : Vt = Volume Tangki (cm2 ) r = Jari- jari Tangki (cm) Lt = Panjang Tangki (cm) kita juga dapat menghitung tebal tangki yang dibutuhkan dengan menggunakan rumus: 𝐒 = 𝐏 . 𝐝 𝟐𝛑 (3) …………………………………………………(2.18) Dimana : S = Tebal tangki (cm) P = Tekanan dari dalam (kg/cm2 ) d = Diameter dalam tangki (cm) τt = Tegangan tarik material yang diperbolehkan (N/m2 ) (Sumber : Muhlasin. 2010, Analisa kinerja kompresor torak 1 hp dengan penggerak motor bensin 4 tax 1 silinder STARKE GX 200 6,5 hp, Jurnal TA Teknik Mesin, FakultasTeknik, Universitas Muhammadiyah Semarang, Ref.3).