4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Dasar Dasar Perpindahan Panas Penyerahan kalor atau perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain, kerap kali terjadi dalam industri proses kimia untuk berbagai macam bentuk perlakuan diperlukan pemasukan atau pengeluaran kalor, untuk mencapai keadaan yang dibutuhkan seperti harus dilakukan pada suhu tertentu dengan jalan memasukkan dan mengeluarkan kalor dalam melakukan proses produksi. Mempertahankan keadaan tersebut dibuthkan perpindahan panas dengan proses perubahan secara eksoterm (dengan cara mengeluarkan panas) atau endoterm (dengan cara penambahan / pendinginan). Suatu perpindahan panas fluida dari zat yang satu ke zat yang lain dalam menyerahkan kalor akan mengalir dari suhu yang tinggi ke suhu yang rendah. Sebab untuk memanaskan sesuatu kita harus memiliki sesuatu yang lebih panas dan begitu pula untuk mendinginkan sesuatu kita harus memiliki sesuatu yang lebih dingin. Di sini ternyata bahwa kita harus mengetahu berapa tinggi suhu yang dimiliki suatu fluida untuk melakukan perpindahan panas Di dalam alat penukar panas terdapat zat bantu yang dapat melakukan perpindahan panas. Biasanya ada tiga macam zat yang dapat membantu didalam proses perpindahan panas seperti : a. Air

Air merupakan zat bantu yang paling banyak dipergunakan untuk pengeluaran kalor. Air digunakan sebagai media pendingin atau dalam perpindahan panas dikarenakan air mudah untuk didapat, dan juga dalm hal kerapatan massa jenisnya, serta gampang di

5 dalam hal treatment masalah korosi dalam masalah korosinya. Perusahaan yang tidak begitu banyak membutuhkan air pendingin biasanya akan mempergunakan air sumur (air yang di pompakan). Suhu air sumur adalah sangat rendah sehingga gaya pergerakannya besar dan didapat suhu akhir pada proses perpindahan panas nantinya agak rendah. Akan tetapi suatu perusahaan membutuhkan air pendingin yang besar maka perusahaan tersebut akan berusaha mencari air dari permukaan bumi, seperti terdapat disungai, laut, danau dan kemudian air tersebut akan dikembalikan lagi ketempat semula. Dalam suatu pabrik air pendingin dapat mengambil kalor dan suhunya akan naik. Namun pada tempat lain dalam suatu jaringan kisi atau menara pendingin suhu akan dikembalikan lagi kepada suhu semula dengan jalan penguapan sebagian. b. Udara

Untuk persediaan air yang sedikit maka udara yang digunakan untuk melakukan pertukaran panas, juga terkadang disebabkan oleh karena air sedikit bila ditinjau menurut kejernihannya tidak memenuhi syarat. Pada siang hari udara yang ada pada sekitar alat pertukaran panas suhunya lebih tinggi bila dibandingkan dengan suhunya malam hari. Udara yang digunakan pada alat penukar panas terkadang memerlukan energi yang lebih besar dibandingkan dengan alat penukar panas lainnya. Alat penukar panas yang menggunakan udara sebagai zat bantu untuk melakukan perpindahan panas adalah cooling water. c. Zat cair yang mendidih pada suhu rendah.

Selama suhu akhir daru zat yang akan didinginkan masih lebih tinggi, yaitu sejumlah kalor yang pantas dari pada suhu air pendingin dan udara luar, maka air pendingin dan

6 udara luar itu dapat dipergunakan sebagai zat bantu untuk melakukan pengeluaran kalor. Bila suhu akhir dari zat yang didinginkan harus lebih rendahdaripada suhu zat bantu yang tersedia, maka kita harus melaksanakanya dengan sedikit menggunakan akal. Separti gas yang dimampatkan menjadi zat cair, dididihkan pada suhu yang sedemikian rupa sehingga pendidihan itu berlangsung pada suhu yang didinginkan. Dengan demikian kalor yang dibutuhkan untuk mendidihkan ini diambil dari lingkungan, yaitu pada tingkatan yang rendah. Zat bantu yang mendidih tetap tinggal dalam sirkulasi karena zat bantu tersebut akan dimampatkan lagi dan diembunkan lagi. Selain itu, lemari es juga bekerja menurut prinsip dimampatkan dan diembunkan dan dididihkan pada tekanan zat bantu yang lebih rendah. Pengeluaran kalor pada tingkat rendahini menggunakan zat zat serperti , Freon (CCLF), Dioksida Belerang (SO), Cholr- Metil (CHCL), Amonik (NH). Kesemua bahan ini adalah medium termal yang memiliki persyaratan sebagai berikut : 1. Sirkulasi yang lancar, tidak mudah membeku dan tidak menyumbat. 2. Sifat pendinginannya mempunyai effisiensi tinggi. 3. Tidak berbahaya. 4. Tidak mudah terbakar dan meledak. 5. sifat korosi dan karatnya rendah.

B. Tinjauan Umum Alat Penukar Panas

7 Istilah umum yang digunakan untuk alat penukar panas adalah Heat Exchanger. Hal ini disesuaikan dengan fungsinya sebagai pemindah panas antara cairan dengan cairan atau antara cairan dengan gas, melewati suatu dinding pemisah. Peralatan tersebut dapat dikatakan alat penukar panas. Fungsi alat penukar panas adalah untuk menaikkan suhu fluida dingin dan menurunkan suhu fluida panas. Adapun tujuan dari pertukaran panas didalam industri proses adalah: 1. Memanaskan atau mendinginkan fluida hingga mencapai temperatur tertentu yang didinginkan di dalam proses berikutnya. Misalnya pemanasan reaktan, pendinginan produk pada cooler. 2. Mengubah keadaan fasa fluida. Misalnya kondensasi, destilasi, evaporasi. Pada alat penukar panas, proses perpindahan panas tersebut dapat terjadi secara langsung maupun tidak langsung, yaitu : 1. Alat penukar panas yang langsung, ialah dimana fluida panas akan bercampur dengan fluida dingin secara langsung tanpa adanya pemisahan dalam suatu bejana atau ruangan tertentu. Contohnya: Jet condenser, pesawat desuperheater pada ketel (water injection desupheater), pesawat deaerator (yaitu antara air ketel dengan uap yang diinjeksikan). 2. Alat penukar panas yang tidak langsung, ialah dimana fluida panas tidak berhubungan langsung (indirect contact) dengan fluida dingin. Jadi proses perpindahan panasnya melalui media perantara, seperti pipa, pelat, atau perantara lainnya. C. Mekanisme Perpindahan Panas

8 Mekanisme perpindahan panas dapat berlangsung dengan tiga cara, yaitu: 1. Konduksi Konduksi adalah proses perpindahan panas yang terjadi melalui media benda padat, di mana molekul molekul benda tersebut tidak bergerak.Contohnya: rambatan panas melalui dinding tanur dan dinding pipa merupakan rambatan panas secara konduksi. 2. Konveksi Konveksi adalah proses perpindahan panas terjadi bila suatu fluida berkontak dengan permukaan zat padat pada temperatur berbeda, maka hasil dari proses pertukaran energi termis. Perpindahan panas konveksi dapat dibedakan atas dua macam yaitu konveksi alamiah (natural convection) dan konveksi paksa (forced convection). Konveksi alamiah ialah gerakan fluida secara keseluruhan dan tidak dipengaruhi oleh gaya dari luar merupakan hasil dari perbedaan density karena perbedaan temperatur. Sedangkan transfer panas secara konveksi paksa yaitu suatu gerakan yang dihasilkan oleh fluida secara mekanis dengan adanya bantuan gaya dari luar, misalnya oleh pengadukan, dan pompa agitator. Umumnya perpindahan panas akan berlangsung lebih cepat dengan konveksi yang dipaksakan. Melalui konveksi paksa kondisi yang diharapkan pada suatu proses akan lebih cepat dicapai, misalnya pada system pendinginan produksi bahan kimia dilakukan secara konveksi paksa akan menimbulkan perubahan temperatur dari produk yang didinginkan.

3. Radiasi

9 Radiasi adalah proses perpindahan panas yang tejadi apabila suatu zat padat memancarkan dan menyerap sinar. Dalam hal ini ruang hampa dapat ditembus oleh sinar dan meneruskannya, panas secara radiasi ini banyak dipakai pada dapur ketel.

D.

Klasifikasi Alat Penukar Panas Dalam pabrik pabrik kimia sering tejadi pemberian dan peneriman panas antara

dua cairan yang berbeda temperaturnya. Alat yang dipakai untuk maksud ini dinamakan alat penukar panas. Dalam alat penukar panas dapat digunakan aliran searah, aliran berlawanan arah dan aliran silang.

Jenis alat penukar panas yang banyak dipakai dapat diklasifikasikan menjadi: 1. Berdasarkan prinsip kerja Berdasarkan prinsip kerjanya dapat dibedakan atas : a. Surface Exchanger, yaitu perpindahan panas dilakukan melalui batas

pemisah dimana aliran fluidanya tidak bercampur. 1. Tipe Recuperating, panas yang dipindahkan melalui suatu dinding pemisah aliran fluida. Tipe ini digunakan pada ketel uap, heater dan kondensor. 2. Tipe Regenerative, panas disimpan dalam suatu alat disebut matrix, kemudian dipindahkan ke aliran fluida dingin yang melewatinya. Tipe ini digunakan sebagi pemanas udara pada dapur tinggi. b. Kontak langsung, yaitu perpindahan panas terjadi secara kontak langsung

antara kedua fluida. Sebagai contoh adalah menara pendingin. Keuntungan alat

10 pemindah panas jenis ini adalah koefisien perpindahan panas dan luas permukaan pemindahan panas lebih besar daripada surface exchanger. 2. Berdasarkan Arah Aliran Fluida Berdasarkan arah aliran fluidanya dapat dibedakan atas : a. Berlawanan arah (Counter flow), dimana arah aliran fluida panas dan fluida

dingin berlawanan. b. Sejajar (Paralel Flow), dimana arah aliran fluida panas dan fluida dingin

adalah sama. c. Melintang (Cross Flow), dimana arah aliran fluida panas dan fluida dingin

saling tegak lurus satu sama lain.

3. Berdasarkan Fungsi Alat Berdasarkan fungsi alatnya dapat dibedakan atas : a. Condensor, digunakan untuk mengembunkan uap dengan cara

memindahkan panas latennya ke media pendingin, media pendingin yang dipakai biasanya air, uap atau campuran uap. b. Cooler, digunakan untuk mendinginkan (menurunkan suhu) cairan atau gas

dengan mempergunakan air sebagai media pendingin. Pada umumnya tidak akan terjadi perubahan fase dari kedua fluida. c. Chiller, digunakan untuk mendinginkan fluida sampai pada temperatur

sangat rendah. Temperatur pendingin di dalam chiller jauh lebih rendah bila dibandingkan dengan pendingin yang dilakukan dengan pendingin air. Media pendingin yang digunakan pada pada chiller adalah amoniak dan Freon.

11 d. Heat Exchanger, berfungsi untuk memanfaatkan panas suatu aliran fluida

untuk pemanasan aliran fluida yang lain. Maka terjadi dua fungsi sekaligus yaitu memanaskan fluida yang dingin dan mendinginkan fluida yang panas. Suhu masuk dan keluar kedua jenis fluida diatur sesuai dengan kebutuhannya. e. Reboiler, alat penukar panas ini bertujuan untuk mendinginkan kembali

serta menguapakan sebagian cairan yang diproses. Adapun media pemanas yang sering digunakan adalah uap atau zat panas yang sedang diproses itu sendiri. f. Heater, alat penukar panas ini bertujuan memanaskan suatu fluida proses.

Umumnya zat pemanas yang digunakan adalah uap atau fluida panas lain. g. Evaporator, alat penukar panas ini digunakan untuk menguapkan cairan

yang ada pada larutan sehingga diperoleh larutan yang lebih pekat. h. Waste Haet Boiler, alat penukar panas ini digunakan untuk menghasilkan

uap dari air kondensat dengan cara memindahkan panas sensibel dari aliran gas bekas atau gas proses yang mempunyai temperatur tinggi. i. Superheater, alat penukar panas ini digunakan untuk mengubah uap basah

(saturated stem) pada pembangkit uap, menjadi uap kering (superheater steam). j. Steam Generator atau Pembangkit Uap, alat penukar panas ini lebih dikenal

dengan ketel uap, di mana terjadi pembentukan uap dalam unit pembangkit. Panas dari hasil pembakaran bahan bakar dalam ketel dipindahkan dengan cara konveksi, konduksi dan radiasi. k. Vaporizer, vaporizer sama dengan evaporator, bedanya jenis ini

dipergunakan untuk menguapkan cairan pelarut yang bukan air.

12 l. Ekonomizer, ekonomizer atau pemanas air pengisi ketel bertujuan untuk

menaikkan suhu air pengisi ketel (feed water). Sebelum air masuk ke dalam drum uap. 4. Berdasarkan Konstruksinya Berdasarkan konstruksinya dapat dibedakan atas : a. Penukar panas pipa ganda, dasarnya terdiri dari dua buah pipa. Pipa diatur

sedemikian rupa sehingga satu fluida dapat mengalir lewat pipa sebelah dalam (Tube), sedangkan fluida yang satu lagi melewati annulus (Shell). Alat tersebut hanya digunakan untuk panas yang rendah. b. Penukar panas shell and tube, dalam perusahaan industri kimia menengah,

alat penukar panas yang paling banyak dan sering digunakan adalah jenis alat penukar panas shell and tube. Alat penukar panas tipe shell and tube adalah penukar panas yang terdiri dari sejumlah pipa kecil yang dipasang secara parallel dan ujung ujungnya ditahan oleh lembaran besi (sheet) yang berlubang lubang yang besarnya sesuai dengan diameter tubenya. Kemudian pipa pipa tersebut dilingkari oleh tabung besi yang lebih besar yang disebut dengan shell. Untuk alat penukar panas yang digunakan sebagai pendingin, selalu memakai baffle yang dipasang dalam shell, berfungsi untuk membalikkan fluida sehingga kecepatannya bertambah besar dan air pendingin yang digunakan dapat melintasi seluruh ruangan dalam shell.

13 Adapun keunggulan alat penukar panas jenis Shell and Tube: 1. Mempunyai luas permukaan panas yang lebih besar dengan bentuk dan volume yang kecil jika dibandingkan dengan jenis alat penukar panas pipa ganda. 2. Mempunyai lay out mekanik yang baik, bentuknya cukup baik untuk operasi bertekanan. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Menggunakan teknik pabrikasi yang sudah mapan. Dapat dibuat dengan berbagai jenis material. Mudah membersihkannya. Prosedur perencanaannya sudah mapan. Konstruksinya sederhana, pemakaian ruangan relative kecil. Prosedur mengoperasikannya tidak berbelit belit, sangat mudah diketahui / dimengerti. 9. Konstruksinya dapat dipisah pisah satu sama lain, tidak merupakan satu kesatuan yang utuh. Alat penukar panas shell dan tube dibedakan atas tiga macam yaitu : 1. Fixed tube sheet exchanger. Keuntungannya : Mempunyai kontruksi yang lebih murah dan sederhana serta tidak menggunakan gasket dan packing. Kelemahannya : Shell tidak dapat dibuka karena kontruksinya dilas.

14 2. U-Tube exchanger.

Keuntungannya : Shell dapat dibuka karena kontruksinya dibaut sehingga shell bagian dalam dapat dikontrol. Kelemahannya : Sulit untuk membersihkan tabung yang berbentuk U dalam fluida yang digunakan harus benar benar bersih. 3. Floating heat exchanger. Keuntungannya : Mudah untuk dikontrol pada bagian tube bundle Kelemahannya : Tidak dapat dipakai untuk tekanan tinggi.

E.

Komponen Alat Penukar Panas Shell and Tube Kompressor yang digunakan di PT. INALUM mempunyai 3 buah cooler, yaitu

intercooler, aftercooler dan oilcooler. Adapun komponen utama yaitu : 1. Tube 2. Tube Sheet 3. Shell 4. Pass Devider 5. Baffle 6. Channel Cover 7. Nozzles

15

Gambar 1: Komponen Penyusun Alat Penukar Panas Shell and Tube Untuk tiap komponen tersebut diatas akan diterangkan secara tersendiri, yaitu : 1. Tube Tube merupakan komponen terpenting pada alat penukar panas. Komponen ini berfungsi sebagai penghantar panas yang dipindahkan fluida panas ke fluida dingin. Dalam hal ini persyaratan yang harus dimiliki oleh tube adalah: a. b. c. Daya tahan terhadap korosi. Daya tahan terhadap panas. Dapat digunakan untuk proses dingin maupun proses panas.

2. Tube Sheet Tube sheet adalah merupakan bagian dari alat penukar panas berupa pelat yang berbentuk lingkaran yang berfungsi sebagai pengikat tube. Pelat tersebut dilubangi

16 dengan diameter yang lebih besar daripada diameter luar tube kemudian tube ditempatkan pada lubang tersebut. Pengikatan tube pada sheet merupakan hal yang sangat penting, sebab apabila pengikatan tube ini tidak sempurna akan terjadi kebocoran yang mengakibatkan fluida shell bersatu dengan fluida tube. Untuk mencegah hal tersebut maka pengikatan tube dilakukan dengan pengecoran agar posisi tube tidak berubah dan kekuatannya terhadap tarikan akan semakin meningkat. 3. Shell Pada penukar panas shell and tube, shell merupakan selubung dari tube bundle yang mempunyai diameter besar. Dari segi pembuatannya, shell dapat dikelompokkan menjadi: a. b. besar). 4. Pass Devider Pass devider adalah merupakan pelat yang dipasang di dalam channel yang berfungsi untuk membagi aliran fluida tube bila didinginkan aliran tube yang lebih dari satu. 5. Baffle Baffle atau dinding pembalik yang dipasang pada alat penukar panas shell and tube mempunyai beberapa fungsi, yaitu: a. b. c. Sebagai penyangga atau penahan tube. Mencegah terjadinya getaran pada tube. Sebagai pengontrol dan mengarahkan aliran fluida yang mengalir diluar Shell yang dibuat dari pipa (untuk shell yang berukuran kecil). Shell yang dibuat dari pelat yang diroll dan dilas (untuk shell berukuran

tube (shell tube).

17

6. Channel Cover Channel cover adalah tutup yang dapat dibuka pada saat pemeriksaan. Dalam konstruksi alat penukar panas yang kecil biasanya digunakan bentuk bonnet sebagai pengganti dari channel cover. 7. Nozzles Nozzles merupakan aturan masuk fluida kedalam alat penukar panas. Minimal diperlukan 4 buah nozzles yaitu dua untuk fluida tube dan dua lagi untuk fluida shell. Penempatan nozzles ini dipengaruhi oleh jumlah lintasan aliran (pass).

F.

Udara Tekan Proses Pemakaian udara tekan pada pabrik peleburan Aluminium adalah sangat penting.

Udara tekan ini dapat dihasilkan oleh kompresor. Adapun compressor yang digunakan pada pabrik peleburan aluminium di PT. INALUM adalah kompresor screw dengan spesifik : 1.Kapasitas 2.Tekanan 3.Motor 1. Rotor Terdapat sepasang rotor yang berbentuk screw/sekrup. Dengan rotor inilah proses pengisapan, kompresi dan pengeluaran dilakukan secara berurutan. 2. 3. 4. 5. Filter, berfungsi sebagai penyaring udara yang akan diproses. Silincer, berupa ruangan yang berfungsi sebagai peredam suara. Intercooler dan aftercooler, berfungsi sebagai pendingin udara yang diproses. Separator, sebagai pemisah air dengan udara. : 3150 m3/ jam : 8 Kg / cm2 : 360 kW x 4 pole

Bagian bagian Utama Kompresor Screw

18 6. Alat-alat pengaman seperti pressure switch, solenoid valve, butterfly valve, by pass valve, yang bertujuan agar tekanan discharge tidak melebihi batas maksimum yaitu 8,6Kg/cm2 7. 8. Check valve, bertujuan untuk menghilangkan tekanan balik. Safety valve, yang bekerja pada tekanan 8,8 Kg/cm2.

G. Kompresor Kompresor adalah suatu mesin untuk memampatkan udara dan gas. Kompresor udara biasanya menghisap udara dari atmosfir. Namun ada pula yang menghisap udara atau gas yang bertekanan tinggi dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor bekerja dengan menghisap udara atau gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfir, kompresor ini disebut pompa vakum. Pada kompresor terdapat berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya. Sebutan kompresor di pakai untuk jenis yang bertekanan tinggi, sedangkan blower dipakai untuk jenis bertekanan rendah. Jadi pada dasarnya kompresor digerakkan dengan sumber tenaga motor listrik, mesin uap dan gas turbin. Pemilihan sumber tenaga ini bergantung pada ketentuan operasi dan sumber daya yang tersedia, sehingga dapat beroperasi secara efisien dan ekonomis. Dalam hal ini, penggunaan kompresor sebagai pemampatan udara atau gas untuk: a. Meneruskan daya (sistem udara tekan untuk peralatan yang menggunakan peneumatic system). b. Mensuplai udara udara pembakaran seperti ketel uap. c. Mengalirkan gas didalam suatu proses atau suatu sistem. d. Sebagai alat transportasi dan distribusi gas.

19 Pemampatan udara yang dialirkan oleh kompresor biasanya tidak segera dipakai sesudah kompresor. Udara mampat ini kadang kadang dialirkan melalui saluran panjang sampai pada tempat pemakaian bisa juga ketempat penyimpanan tempat udara itu diambil. Udara mampat yang dihasilkan kompresor ini digunakan untuk tujuan menggerakkan mesin mesin udara mampat atau perkakas perkakas udara mampat (system peneumatic) . Prinsip Kerja Kompresor Udara masuk melalui saluran air Filter. Pada air Filter udara dibersihkan dari debu debu. Seterusnya masuk pada Silencer dan melewati Butterfly valve yang bekerja secara otomatis dalam mengatur pemakaian udara. Selanjutnya udara memasuki kompresor tingkat pertama dengan tekanan (2 2,5 kg/cm2). Udara selanjutnya didinginkan pada Intercooler dan udara di kompres lagi pada kompresor tingkat kedua tekanan dinaikkan menjadi 7 - kg/cm2. setyerusnya udara melewati Check Valve (untuk menghilangkan tekanan balik). Apabila tekanan udara tidak melalui ketentuan, selanjutnya udara melewati Silencer kedua dari sisi memasuki Aftercooler memasuki Safety Valve. Pada Safety Valve tekanan di ukur dan apabila udara memenuhi standart, selanjutnya udara Discharge dan keluar disalurkan pada kebutuhan pabrik. Jenis Jenis Kompresor Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya. Sebutan kompresor dipakai untuk jenis tekanan tinggi, Blower (peniup) untuk tekanan agak rendah sedangkan fan (kipas) untuk tekanan yang sangat rendah.

20 Berdasarkan atas pemampatannya kompresor dapat dibagi atas dua jenis yaitu. 1. Kompresor pemindahan positif. (Positive Displacement Compressor) Kompresor pemindahan positif (Positive Dispalcement Compressor) adalah kompresor dengan prinsip kerja, menaikkan tekanan gas dengan menurunkan volume. Pada ruang tertutup, kapasitas yang dihasilkan berbanding lurus dengan kecepatan putaran, tetapi perbandingan tekanan (Pressure Ratio) ditentukan oleh tekanan dalam sistem itu sendiri. Kompresor pemindahn positif terbagi dalam dua kelompok yaitu : a. Reciprocating Compressor, yaitu kompresor ini dengan rotasi bolak balik. b. Rotary Compressor, yaitu kompresor ini dengan gerak putar. Contohnya : 1) Kompresor sudu luncur 2) Blower Roots 3) Kompresor Skrup Kompresor Skrup Kompresor skrup termaksud jenis perpindahan positif yang tergolong pada komresor putar (Rotasi). Kompresor akhir akhir ini mengalami perkembangan yang pesat, untuk tekanan antara 7 samapi 8,5 kg/cm2 kompresor skrup cembung untuk dipakai dibanding dengan kompresor torak. Adapun keuntungan keuntungan yang dimiliki kompresor skrup antara lain : 1. Fluida (udara) yang dihasilakn benar benar terjamin bebas minyak. 2. Jumlah bagian yang bergesakan lebih sedikit 3. Sedikit gangguan kebisingan 4. Sedikit pemeliharaan dan periode waktu kerja

21 5. Perbandingan kompresi yang tinggi Kerugian kerugian kompresor skrup antara lain : 1. Peka terhadap debu (kotoran) yang terdapat dalam udara luar (Atm) 2. Mempunyai efisiensi yang rendah, jadi memerlukan trenaga yang relatif besar Kompresor skrup mempunyai sepasang rotor yang berbentuk skrup, yang satu mempunyai alur permukaan cembung dan satu lagi permukaan cekung. Pasangan rotor ini berputar dalam arah saling berlawanan seperti sepasang roda gigi. Rotor dikurung dalam sebuah rumah, apabila rotor diputar maka ruang yang berbentuk antara bagian cekung dari rotor dan dinding rumah akan bergerak kearah aksial sehingga udara akan dimampatkan. Udara dikompersikan sampai tekanan menegah oleh kompresor tingkat pertama, kemudian didinginkan dipendinginan antara. Pada tingkat kedua udara dikompresikan lebih lanjut sampai tekanan keluar, dan didinginkan lagi dipendinginan akhir. Pada pipa keluar keluar dipasang katup cegah, untuk menghindari tekanan berlebih. Kompresor ini tidak dipergunakan minyak diantararotornya, sehingga udara yang dihasilkan akan bersih dan bebas minyak. Kompresor skrup ini juga dapat digolongkan dua jenis, yaitu : Kompresor skrup injeksi minyak Pada kompresor ini minyak dalam jumlah yang cukup besar diinjeksikan kedalam pasangan alur rotor yang saling terkait pada proses komposisi.

Adapun maksudnya adalah :

22 a. Untuk mendinginkan udara yang sedang mengalami

kompresi agar proses kompresinya berjalan secara isotermal. b. Untuk merapatkan celah antara alur alur yang

berkait dengan dinding rumah sehingga kebocoran dapat dikurangi. c. Untuk mengerakkan rotor beralur cekung oleh rotor

beralur cembung dengan memberikan pelumasan yang cukup. Kompresor skrup bebas minyak Kompresor jenis ini, disini ditunjukkan kompresor 2-tingkat dimana motor yang beralur cembung pada tingkat -1 dan tingkat -2 mempunyai empat gigi. Rotor ini digerakkan melalui roda gigi peningkat putaran. 2. Kompresor Dinamik (Dynamic Compresor) Kompresor dinamik mempunyai prinsip kerja, yaitu menebak kecepatan gas yang dibangkitkan oleh aksi/gerakan impelling elemen yang berputar kedalam tekanan. Variasi perubahan kapasitas dan pressure ratio keduanya sebagai fungsi kecepatan putaran, tetapi dibatasi dengan range tertentu sesuai dengan rancangan bangunan, dynamic kompresor terdiri dari dua kelompok, yaitu : 1) a. b. 2) a. b. Axial Compressor Arah aliran gas sejajar dengan sumbu poros Multi Stage Centrifugal Compressor Arah aliran mengelilingi sumber poros Single stage, Multi Stage

Kompresor dapat diklasifikasikan atas dasar konstruksinya seperti di bawah ini :

23 a. Klasifikasi berdasarkan jumlah tingkat beroperasi satu tingkat

(Single Stage), dua tingkat (Double Stage), dan banyak tingkat (Multy Stage). b. Klasifikasi berdasarkan langkah kerja (pada kompresor torak)

kerja tunggal, kerja ganda. c. Klasifikasi berdasarkan susunan silinder (untuk kompresor

torak);mendatar, tegak, bentuk-L, bentuk- w, bentuk bintang, lawan berimbang. d. Klasifikasi berdasarkan cara pendinginan: pendinginan air dan

pendinginan udara. e. dan roda gigi. f. Klasifikasi berdasarkan cara penempatannya: Permanen Klasifisikasi berdasarkan transmisi gerak: langsung, sabuk- V

(Stationery), dapat dipindahkan (Portable). g. tanpa minyak. Klasifikasi berdasarkan cara pelumasannya: pelumasan minyak,

H.

Proses Untuk Menghasilkan Udara Bertekanan Udara masuk melalui saluran filter. Pada air filter udara dibersihkan dari debu

debu, seterusnya masuk pada silencer dan melewati buterfly valve yang bekerja secara otomatis dalam mengatur pemakaian udara. Selanjutnya udara memasuki kompresor tingkat pertama dengan tekanan (2 2,5 kg/cm2). Udara selanjutnya didinginkan pada intercooler dan udara dikompres lagi pada kompresor tingkat kedua dan pada tingkat kedua tekanan dinaikkan menjadi 7 8 kg/cm2. Selanjutnya udara melewati check valve (untuk menghilangkan tekanan balik). Apabila tekanan udara tidak melewati ketentuan,

24 selanjutnya udara memasuki silencer kedua dan dari sini memasuki aftercooler memasuki safety valve. Pada safety valve tekanan diukur dan apabila udara memenuhi standartd, selanjutnya udara discharge dan keluar disalurkan pada kebutuhan pabrik. Apabila tekanan naik hingga 8,6 kg/cm2 udara pada check valve, aliran udara menuju by pass dan selanjutnya kembali ke silincer pertama dan selanjutnya keluar. Jalannya udara dapat dilihat pada diagran berikut.

UDARA

AIR FILTER

SILENCER

BUTTERFLY VALVE

KOMPRESOR TINGKAT I SILINCER II

INTERCOOLER

KOMPRESOR TINGKAT II

CHECKVALVE

AFTERCOOLER

SAFETYVALVE

DISCHARGE

BYPASS

SILINCER I

KELUAR

Gambar : Diagram Alir Untuk Menghasilkan Udara Bertekanan

Temperatur udara juga akan semakin tinggi. Bila kenaikan udara yang semakin tinggi ini diabaikan, maka hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada bagian bagian kompresor pada tingkat selanjutnya. Hal ini akan menggangu jalannya proses yang sedang berlangsung dan pada akhirnya akan mempengaruhi hasil yang diperoleh. Untuk menghindari hal tersebut, maka setiap tingkat kompresor dilengkapi dengan intercooler dan aftercooler yang berfungsi untuk mendinginkan udara proses.pendinginan udara berlangsung didalam intercooler dan aftercooler terdiri dari dua bagian pokok yaitu shell side dan tube side. Shell side adalah bagian yang panas dari intercooler dan aftercooler,

25 karena bagian ini disediakan untuk udara panas dari kompresor. Tube side adalah bagian dingin dari intercooler dan aftercooler karena bagian ini berasal dari cooling tower. Proses pendinginan akan berlangsung dengan adanya kontak fisik antara udara dengan air pendingin melalui tube tube dari intercooler dan aftercooler. Adapun maksud dari pendinginan udara ini adalah untuk mencegah temperatur udara yang cukup tinggi yang dapat merusak bagian bagian kompresor. Selain itu pendinginan dilakukan untuk mempercepat terjadinya proses kondensasi. Setelah udara keluar dari intercooler, udara proses yang panas tersebut dilewatkan melalui aftercooler yang gunanya untuk menghilangkan panas dengan cara mengontakkan air pendingin yang berasal dari cooling tower sehingga mendekati suhu kamar. Dalam hal ini penggunaan kompresor sebagai pemampatan udara / gas untuk: a. Meneruskan daya (sistem udara tekan untuk peralatan yang menggunakan peneumatic system) b. Mensuplai udara udara pembakaran seperti pada ketel uap. c. Mengalirkan gas didalam suatu proses atau suatu sistem d. Sebagai alat transportasi dan distribusi gas

Proses Jalannya Air Seal Setelah udara bertekanan dihasilkan oleh kompresor, tekanan udara naik dan untuk mencegah kebocoran pada kompresor maka udara dialirkan pada daerah yang mempunyai celah-celah berupa air seal.

26 Proses jalanya air seal adalah sebagai berikut: Sebelum safety valve dibuat suatu poros air seal dan diteruskan ke katub pelepas air seal suatu tempat istirahat air dan seterusnya dibuang. Setelah karub pelepas air seal tadi dimasukkan ke kompresor tingkat II yang dimasukkan dari sisi isapnya dan seterusnya dialirkan kekotak roda gigi menuju penampungan minyak. Dari kompresor tingkat I bisa saja air seal masuk dari sisi isap dan langsung menuju kotak roda gigi selanjutnya ke oil reservoir. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada diagram berikut:

SEBELUM SAFETY VALVE

RELIEF VALVE

KOMPRESOR TINGKAT I

DISCARGE SIDE SUCTION SIDE KOMPRESOR TINGKAT II

AIR BREATHER

KELUAR

SUCTION SIDE

GEARBOX

OIL RESERVOIR

Gamabar : Diagram Alir Proses Jalannya Air Seal

Proses Jalannya Minyak pelumas Minyak pelumas yang terdapat di reservoir dialirkan dengan pompa roda gigi (gear pump) dan alirkan kependingin minyak (oil cooler), sesuai dengan suhu yang diinginkan. Kemudian dialirkan ke katp pelepas (relief valve) lalu diadakan penyaringan (oil filter), selanjutnya dari oil filter dialirkan ke orifice dan dikumpulkan kepada oil leader dan dari sinilah dialirkan untuk pendingnan bantalan, rotor, dan roda gigi (semua dari pada bagian rodagii da reservoir). Atau dari solenaida valve diteruskan ke unloading piston dan

27 ke reservoir. Ini adalah adalah aliran yang timbal balik sampai pada magnetization. Sehingga dari solenoid valve menuju ke balance piston dan orifice, lalu mengikuti aliran diatas. Magnetization bekerja secara otomatis dimana berfungsi untuk membalikkan arah aliran secara magnet. Jalannya minyak pelumas dapat dilihat pada diagram berikutOIL RESERVOIR SELENOID VALVE GEAR PUMP OIL COOLER RELIEF VALVE OIL FILTER RESERVOIR

UNLOADING PISTON

BALANCE PISTON BEARING ORIFICE OIL HEADER

PENDINGIN ROTOR GEAR BOXGEAR

Gambar : Diagram Alir Proses Jalannya Minyak Pelumas

I.

Neraca Panas Untuk mendinginkan udara, PT. INALUM menggunakan alat penukar panas denga

tipe shell and tube. Dimana udara akan dialirkan di sebelah dalam shell dan air pendingin mengalir dibagian dalam tube. Laju perpindahan panas berlangsung antara udara dengan air pendingin melalui permukaan dinding tube yang memisahkannya.

28 Perpindahan panas cara ini dapat dinyatakan dengan suatu persamaan, yaitu Qu = Mu . Cp ( T1- T2) Qa = ma . cp ( t2 t1) Keterangan: Qu = Jumlah panas yang dilepas oleh udara (Kcal / hr) Qa = Jumlah panas yang diterima oleh air pendingin ( Kcal / hr) Mu = Laju aliran massa udara (Kg / hr) ma = Laju aliran massa air pendingin (Kg / hr) T = Temperatur Udara (oC) t = Temperatur air pendingin (oC)

Cp = Kapasitas panas udara (Kcal / Kg. oC) cp = Kapasitas panas air pendingin (Kcal / Kg. oC) Akibat dari perubahan temperatur dan panas yang terjadi antara kedua jenis fluida tersebut, maka jumlah panas yang dilepas oleh udara yang mengalir secara berlawanan arah dengan air pendingin tidak akan sama dengan jumlah panas yang diserap air pendingin tersebut. Bilamana beda rata rata suhu kedua fluida itu tm, maka jumlah panas yang ditransfer pada alat penukar panas (Qt) adalah : Qt = U . A . tm Untuk tm = t1 t2 ln t1 t2

Dimana: t1 = terminal panas T1 t2 t2 = terminal dingin T2 t1

29 U = Koefisien perpindahan panas total (Kcal / hr. m2. oC) A = Luas permukaan perpindahan panas (m2) Qt = Jumlah panas yang ditransfer pada alat penukar panas (Kcal / hr) Bilangan Reynold yang menyatakan bahwa aliran fluida itu laminar atau turbulen diperoleh dari : Re = D . Gt Dimana : D = Inside diameter (m) Gt = kecepatan massa (Kg / hr. m2) = viskositas fluida (Kg / hr. m) Sedangkan efisiensi transfer panas pada kompressor tersebut dapat diketahui dari jumlah panas yang diterima oleh air pendingin terhadap jumlah panas yang dilepas oleh udara adalah : eff () = Qa Qu x 100 %