udara pabrik dan udara instrument

MAKALAH UTILITAS

UDARA PABRIK DAN UDARA INSTRUMENT

STEAM DAN LISTRIK

Disusun Oleh :

Boddhi Pratomo

Fischa Widyastuti

M. Farhan

Richa Amelia Ambari

Kelompok : 7

Kelas : 5 KB

Dosen Pembimbing :

Ir. Sofiah,M.T.

TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2011

UDARA PABRIK DAN UDARA INSTRUMENT,

STEAM DAN LISTRIK

1. Pendahuluan

Dalam industri proses keberadaan unit penunjang (Utilitas) menjadi sangat penting.

Khusus untuk melayani berbagai kebutuhan proses antara lain udara instrument, steam dan

listrik. Udara instrument digunakan untuk menggerakkan berbagai instrument di pabrik.

2. Udara Pabrik dan Udara Instrument

Udara pabrik adalah udara bertekanan yang digunakan untuk berbagai keperluan di

pabrik. Udara instrument adalah udara bertekanan yang telah dikeringkan atau dihilangkan

kandungan airnya. Sebagai aplikasi pemakaian udara pabrik di PT Pupuk Sriwidjaja yang

digunakan sebagai udara purging, mesin pengantongan pupuk (bagging), udara pembersih

urea, dan pengadukan. Sumber udara pabrik secara normal adalah kompresor udara pabrik

ammonia dan sebagai cadangan adalah kompresor udara standby. Tekanan udara pabrik

adalah 5 kg/cm2 pada temperatur ambient. Udara instrument digunakan untuk menggerakkan

peralatan instrumentasi (pneumatic) seperti valve dan transmitter. Sumber utama instrument

adalah compresor amonia dan compresor udara stanby. Tekanan udara instrument adalah

kg/cm2 dengan temperatur ambient dan dew point -40°C.

3. Sistem Udara Tekan

Udara Pabrik dan Udara Instrument | 2

Kompresor merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengatur besar kecilnya

tekanan yang dihasilkan. Plant industri menggunakan udara tekan untuk seluruh operasi

produksinya, yang dihasilkan oleh unit udara tekan yang berkisar dari 5 horsepower (hp)

sampai lebih dari 50.000 hp. Departemen energi Amerika Serikat (2003) melaporkan bahwa

70 sampai 90 persen udara tekan hilang dalam bentuk panas yang tidak dapat digunakan,

gesekan, salah penggunaan dan kebisingan. Sehingga kompresor dan sistem udara tekan

menjadi area penting untuk meningkatkan efisiensi energi pada plant industri. Merupakan

catatan yang berharga bahwa biaya untuk menjalankan sistem udara tekan jauh lebih tinggi

dari pada harga kompresor itu sendiri. Penghematan energi dari perbaikan sistem dapat

berkisar antara 20 sampai 50 persen atau lebih dari pemakaian listrik, menghasilkan ribuan

bahkan ratusan ribu dólar. Sistem udara tekan yang dikelola dengan benar dapat menghemat

energi, mengurangi perawatan, menurunkan waktu penghentian operasi, meningkatkan

produksi dan meningkatkan kualitas.

Sistem udara tekan terdiri dari bagian pemasokan, yang terdiri dari kompresor dan

perlakuan udara, dan bagian permintaan, yang terdiri dari sistem distribusi & penyimpanan

dan peralatan pemakaian akhir. Bagian pemasokan yang dikelola dengan benar akan

menghasilkan udara bersih, kering, stabil yang dikirimkan pada tekanan yang dibutuhkan

dengan biaya yang efektif. Bagian permintaan yang dikelola dengan benar akan

meminimalkan udara terbuang dan penggunaan udara tekan untuk penerapan yang tepat.

Perbaikan dan pencapaian puncak kinerja sistem udara tekan memerlukan bagian sistem

pemasokan dan permintaan dan interaksi diantara keduanya.


3.1. Komponen Utama Sistem Udara Tekan

Sistem udara tekan terdiri dari komponen utama berikut : Penyaring udara masuk,

pendingin antar tahap, after-coolers, pengering udara, traps pengeluaran kadar air, penerima,

jaringan pemipaan, penyaring, pengatur dan pelumasan.

Filter Udara Masuk: Mencegah debu masuk kompresor. Debu menyebabkan

lengketnya katup/kran, merusak silinder dan pemakaian berlebihan.

Pendingin Antar Tahap: penurunan suhu udara sebelum masuk ke tahap

berikutnyauntuk mengurangi kerja kompresi dan meningkatkan efisiensi. Biasanya

digunakan pendingin air.

After-Coolers: Tujuannya adalah membuang kadar air dalam udara dengan penurunan

suhu dalam penukar panas berpendingin air.

Pengering Udara: Sisa-sisa kadar air setelah after-coolers dihilangkan dengan

menggunakan pengering udara, karena udara tekan untuk keperluan instrumen dan

peralatan pneumatic harus bebas dari kadar air. Kadar air dihilangkan dengan

menggunakan adsorben seperti gel silika/karbon aktif atau pengering refrigeran atau

panas dari pengering kompresor itu sendiri.


Traps Pengeluaran Kadar Air: Trap pengeluaran kadar air digunakan untuk

membuang kadar air dalam udara tekan. Trap tersebut menyerupai steam trap.

Berbagai jenis trap yang digunakan adalah kran pengeluaran manual, klep

pengeluaran otomatis atau yang berdasarkan waktu, dll.

Penerima: Penerima udara disediakan sebagai penyimpan dan penghalus denyut

keluaran udara mengurangi variasi tekanan dari Komputer.

4. Kompresor

Kompresor adalah alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida

mampu mampat, yaitu gas atau udara. tujuan meningkatkan tekanan dapat untuk mengalirkan

atau kebutuhan proses dalam suatu system proses yang lebih besar (dapat system fisika

maupun kimia contohnya pada pabrik-pabrik kimia untuk kebutuhan reaksi). Secara umum

kompresor dibagi menjadi dua jenis yaitu dinamik dan perpindahan positif.

4.1. Prinsip Kerja Kompresor

Mesin kompresor udara memiliki prinsip kerja yang sudah terorganisir dengan baik. Prinsip

kerja kompresor merupakan satu kesatuan yang saling mendukung, sehingga kompresor

dapat bekerja dengan maksimal. Prinsip kerja dari sebuah kompresor biasanya terbagi

menjadi empat prinsip utama, yaitu:

Staging

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

sesuai dengan tekanan yang terdapat dalam kompresor tersebut. Sistim ini lebih dikenal

dengan nama polytopic compression. Jumlah tekanan yang terdapat pada kompresor juga

meningkat seiring dengan peningkatan dari suhu kompresor itu sendiri. Kompresor

mempunyai kemampuan untuk menurunkan suhu tekanan udara dan meningkatkan efisiensi

tekanan udara. Tekanan udara yang dihasilkan oleh kompresor mampu mengendalikan suhu

dari kompresor untuk melanjutkan proses berikutnya.

Intercooling

Pengendali panas, atau yang lebih dikenal dengan intercooler merupakan salah satu langkah

penting dalam proses kompresi udara. Intercooler mempunyai fungsi untuk mendinginkan

tekanan udara yang terdapat dalam tabung kompresor, sehingga mampu digunakan untuk


keperluan lainya. Suhu yang dimiliki oleh tekanan udara dalam kompresor ini biasanya lebih

tinggi jika dibandingkan dengan suhu ruangan, dengan perbedaan suhu berkisar antara

10°Fahrenheit (sekitar -12°Celcius) sampai dengan 15°Fahrenheit (sekitar -9°Celcius).

Compressor Displacement and Volumetric Efficiency

Secara teori, kapasitas kompresor adalah sama dengan jumlah tekanan udara yang dapat

ditampung oleh tabung penyimpanan kompresor. Kapasitas sesungguhnya dari kompresor

dapat mengalami penurunan kapasitas. Penurunan ini dapat diakibatkan oleh penurunan

tekanan pada intake, pemanasan dini pada udara yang masuk ke kompresor, kebocoran, dan

ekspansi volume udara. Sedangkan yang dimaksud dengan volumetric efficiency adalah rasio

antara kapasitas kompresor dengan compressor displacement.

Specific Energy Consumption

Yang dimaksud dengan specific energy consumption pada kompresor adalah tenaga yang

digunakan oleh kompresor untuk melakukan kompresi udara dalam setiap unit kapasitas

kompresor. Biasanya specific energy consumption pada kompresor ini dilambangkan dengan

satuan bhp/100 cfm.

4.2. Bagian Utama Kompresor dan Fungsinya

Kompresor terdiri dari beberapa bagian yang fungsinya satu dengan yang lain saling

berhubungan, diantaranya adalah :

A. Bagian Statis

1. Casing

Casing merupakan bagian paling luar kompresor yang berfungsi :

- Sebagai pelindung terhadap pengaruh mekanik dari luar.

- Sebagai pelindung dan penumpu/pendukung dari bagian-bagian yang bergerak.

- Sebagai tempat kedudukan nozel suction dan discharge serta bagian diam lainnya.

Berikut contoh gambar dari tipe radial split barrel dengan bentuk selongsong dan ditutup

bagian depan-belakang (rear-front cover).


2. Inlet Wall

Inlet wall adalah diafram (dinding penyekat) yang dipasang pada sisi suction sebagai inlet

channel dan berhubungan dengan inlet nozle. Karena berfungsi sebagai saluran gas masuk

pada stage pertama, maka meterialnya harus tahan terhadap abrasive dan erosi.

3. Guide Vane

Guide vane di tempatkan pada bagian depan eye impeller pertama pada bagian suction

(inlet channel). Fungsi utama guide vane adalah mengarahkan aliran agar gas dapat masuk

impeller dengan distribusi yang merata. Konstruksi vane ada yang fixed dan ada yang

dapat di atur (movable) posisi sudutnya dengan tujuan agar operasi kompresor dapat

bervariasi dan dicapai effisiensi dan stabilitas yang tinggi.


4. Eye Seal

Eye seal ditempatkan di sekeliling bagian luar eye impeller dan di tumpu oleh inlet wall.

Eye seal selalu berbentuk satu set ring logam yang mengelilingi wearing ring impeller

(lihat gambar 4). Berfungsi untuk mencegah aliran balik dari gas yang keluar dari

discharge impeller (tekanan tinggi) kembali masuk ke sisi suction (tekanan rendah).

5. Diffuser

Diffuser berfungsi untuk merubah energi kecepatan yang keluar dari discharge impeller

menjadi energi potensial (dinamis). Untuk multi stage dipasang diantara inter stage

impeller.


6. Labirinth Seal

Labirinth seal digunakan untuk menyekat pada daerah :

- Shaft dan diafragma sebagai shaft seal.

- Casing dan shaft sebagai casing seal.

7. Return Bend

Return bend sering juga disebut crossover yang berfungsi membelokan arah aliran gas dari

diffuser ke return channel untuk masuk pada stage/impeller berikutnya. Return bend di

bentuk oleh susunan diafragma yang dipasang dalam casing. Bentuk dan posisi dari return

bend ditunjukan pada gambar 7.


8. Return Channel

Return channel adalah saluran yang berfungsi memberi arah aliran gas dari return bend

masuk ke dalam impeller berikutnya. Return channel ada yang dilengkapi dengan fixed

vane dengan tujuan memperkecil swirl (olakan aliran gas) pada saat masuk stage

berikutnya sehingga dapat memperkecil vibrasi, lihat gambar 8.

9. Diafragma

Diafragma adalah komponen bagian dalam kompresor yang berfungsi sebagai penyekat

antar stage dan tempat kedudukan eye seal maupun inter stage seal. Dengan pemasangan

diafragma secara seri, akan terbentuk tiga bagian penting, yaitu diffuser, return bend, dan

return channel. Diafragma ditempatkan didalam casing dengan hubungan tongue-groove

sehingga mudah dibongkar pasang.


B. Bagian Dinamis

1. Shaft and Shaft Sleeve

Shaft atau poros transmisi digunakan untuk mendukung impeller dan meneruskan daya

dari pengerak ke impeller. Untuk penempatan impeller pada shaft di gunakan pasak (key)

dan pada multi stage, posisi pasak di buat selang-seling agar seimbang. Sedangkan jarak

antar stage dari impeller di gunakan shaft sleeve, yang berfungsi sebagai pelindung shaft

terhadap pengaruh korosi, erosi dan abrasi dari aliran dan sifat gas dan untuk penempatan

shaft seal diantara stage impeller.

2. Impeller

Impeller berfungsi untuk menaikan kecepatan gas dengan cara berputar, sehingga

menimbulkan gaya. Hal ini menyebabkan gas masuk/mengalir dari inlet tip (eye impeller)

ke discharge tip. Karena adanya perubahan jari-jari dari sumbu putar antara tip sudu

masuk dengan tip sudu keluar maka terjadi kenaikan energi kecepatan.


3. Bantalan (Bearing)

Bearing adalah bagian internal kompresor yang berfungsi untuk mendukung beban radial

dan aksial yang berputar dengan tujuan memperkecil gesekan dan mencegah kerusakan

pada komponen lainnya.

Pada kompresor sentrifugal terdapat dua jenis bearing, yaitu :

1. Journal bearing

Digunakan untuk mendukung beban dengan arah radial (tegak lurus poros).

2. Thrust bearing

Digunakan untuk mendukung beban kearah aksial (sejajar poros).

4. Oil Film Seal

Oil film seal merupakan salah satu jenis seal yang digunakan dalam kompresor. Oil film

seal terdiri dari satu atau dua seal ring. Pada seal jenis ini diinjeksikan minyak (oil)

sebagai penyekat/perapat (seal oil) antara kedua seal ring yang memiliki clearence

sangat kecil terhadap shaft. Tekanan masuk seal oil dikontrol secara proporsional

berdasarkan perbedaan tekanan sekitar 5 psi diatas tekanan internal gas dan perbedaan

tekanan oil-gas selalu dipertahankan.

Sehubungan dengan kondisi operasi tidak selalu konstan, maka untuk

mempertahankan perbedaan tekanan antar seal oil dan gas dapat sesuai dengan kondisi

operasi, digunakan overhead tank.

Sistim overhead tank adalah memasang tanki penampung seal oil dengan

ketinggian tertentu diatas kompresor dan level seal oil dalam tanki dikontrol melalui level

control operated valve, kemudian tekanan gas stream dimasukan kedalam tanki melalui

bagian atas (top) sehingga memberikan tekanan pada permukaan seal oil.

Dengan sistem overhead tank, maka head static seal oil secara otomatis dapat

menyesuaikan dengan kondisi operasi kompresor, sehingga perbedaan tekanan oil-gas

proses dapat dipertahankan konstan.


Gambar berikut menunjukan sistim overhead tank untuk seal oil pada oil film shaft

seal with cylindrical bushing.

4.3. Jenis Kompresor

Kompresor terdapat dua jenis dasar yaitu positive-displacement dan dinamik. Pada

jenis positive-displacement, sejumlah udara atau gas di-trap dalam ruang kompresi dan

volumenya secara mekanik menurun, menyebabkan peningkatan tekanan tertentu kemudian

dialirkan keluar. Pada kecepatan konstan, aliran udara tetap konstan dengan variasi pada

tekanan pengeluaran. Kompresor dinamik memberikan energi kecepatan untuk aliran udara

atau gas yang kontinyu menggunakan impeller yang berputar pada kecepatan yang sangat

tinggi. Energy kecepatan berubah menjadi energy tekanan karena pengaruh impeller dan

volute pengeluaran atau diffuser. Pada kompresor jenis dinamik sentrifugal, bentuk dari sudu-

sudu impeller menentukan hubungan antara aliran udara dan tekanan (atau head) yang

dibangkitkan.


1. Kompresor Positive Displacement

Kompresor ini tersedia dalam dua jenis : reciprocating dan rotary putar

a. Kompresor Reciprocating

Di dalam industri, kompresor reciprocating paling banyak digunakan untuk

mengkompresi baik udara maupun refrigerant. Prinsip kerjanya seperti pompa sepeda dengan

karakteristik dimana aliran keluar tetap hampir konstan pada kisaran tekanan pengeluaran

tertentu. Juga kapasitas kompresor proporsional langsung terhadap kecepatan. Keluarannya

seperti denyutan. Kompresor reciprocating tersedia dalam berbagai konfigurasi; terdapat

empat jenis yang paling banyak digunakan yaitu horizontal, vertikal, horizontal balance-

opposed dan tandem. Jenis kompresor reciprocating vertikal digunakan pada kapasitas antara

50-150 cfm. Kompresor horizontal balance opposed digunakan pada kapasitas antara 200-

5000 cfm untuk desain multi tahap dan sampai 10000 cfm untuk desain sayu tahap.


Kompresor udara reciprocating biasanya merupakan aksi tunggal dimana penekanan

dilakukan hanya menggunakan satu sisi piston. Kompresor yang bekerja menggunakan dua

sisi piston disebut sebagai aksi ganda.

Sebuah kompresor dianggap sebagai kompresor satu tahap jika keseluruhan

penekanan dilakukan menggunakan satu silinder atau beberapa silinder yang paralel.

Beberapa penerapan dilakukan pada kondisi kompresi satu tahap. Rasio kompresi yang

terlalu besar (tekanan keluar absolut/tekanan masuk absolut) dapat menyebabkan suhu

pengeluaran yang berlebihan atau masalah desain lainnya. Mesin dua tahap yang digunakan

untuk tekanan tinggi biasanya mempunyai suhu pengeluaran yang lebih rendah (140°C to

160°C), sedangkan pada mesin sayu tahap suhu lebih tinggi (205°C to 240°C).

Untuk keperluan praktis sebagian besar plant kompresor udara reciprocating diatas

100 horsepower/ Hp merupakan unit multi tahap dimana dua atau lebih tahap kompresor

dikelompokkan secara seri udara biasanya didinginkan diantara masing-masing tahap untuk

menurunkan suhu dan volum sebelum memasuki tahap berikutnya (Dewan Produktivitas

Nasional, 1993). Kompresor udara reciprocating tersedia untuk jenis pendingin udara maupun

pendingin air menggunakan pelumasan maupun tanpa pelumasan, mungkin dalam bentuk

paket, dengan berbagai pilihan kisaran tekanan dan kapasitas.

b. Kompresor Putar / rotary

kompresor rotary mempunyai rotor dalam suatu tempat dengan piston dan

memberikan pengeluaran kontinyu bebas denyutan. Kompresor beroperasi pada kecepatan

tinggi dan umumnya menghasilkan hasil keluaran yang lebih tinggi dibandingkan kompresor

reciprocating. Biaya investasinya rendah, bentuknya kompak, ringan dan mudah

perawatannya, sehingga kompresor ini sangat popular di industri. Biasanya digunakan ukuran

30-200 hp atau 22-150 kw.


Jenis dari kompresor putar adalah:

Kompresor lobe (root blower)

Kompresor ulir (ulir putar helical lobe, dimana rotor putar jantan dan betina bergerak

berlawanan arah dan menangkap udara sambil mengkompresi dan bergerak ke depan.

Jenis baling-baling putar / baling-baling luncur, ring cairan dan jenis gulungan.

Kompesor ulir putar menggunakan pendingin air. Jika pendinginan sudah dilakukan

pada bagian dalam kompresor, tidak akan terjadi suhu operasi yang ekstrim pada bagian-

bagian yang bekerja. Kompresor putar merupakan kompresor kontinyu, dengan paket yang

sudah termasuk pendingin udara atau pendingin air.

Karena desainnya yang sederhana dan hanya sedikit bagian-bagian yang bekerja,

kompresor udara nuklir putar mudah perawatannya, mudah operasinya dan fleksibel dalam

pemasangannya. Kompresor udara putar dapat dipasang pada permukaan apapun yang dapat

menyangga berat statiknya.

2. Kompresor Dinamis

Kompresor udara sentrifugal merupakan kompresor dinamis yang tergantung pada

transfer energi dari impeller berputar ke udara. Rotor melakukan pekerjaan ini dengan

mengubah momen dan tekanan udara. Momen ini dirubah menjadi tekanan tertentu dengan

penurunan udara secara perlahan dalam difusr statis. Kompresor udara sentrifugal adalah

kompresor yang dirancang bebas minyak pelumas. Gir yang diminyaki minyak pelumas


terletak terpisah dari udara dengan pemisah yang menggunakan sil pada poros dan ventilasi

atmosfir. Sentrifugal merupakan kompresor yang bekerja kontinyu, dengan sedikit bagian

yang bergerak, lebih sesuai digunakan pada volum yang besar dimana dibutuhkan bebas

minyak pada udaranya.

Kompresor udara sentrifugal menggunakan pendingin air dan dapat berbentuk paket,

khususnya paket yang termasuk after-cooler dan semua control. Kompresor ini dikenal

berbeda karakteristiknya jika dibandingkan dengan mesin reciprocating. Perubahan kecil

pada rasio kompresi menghasilkan perubahan besar pada hasil kompresi dan efisiensinya.

Mesin sentrifugal lebih sesuai diterapkan untuk kapasitas besar diatas 12.000 cfm.

Beberapa kriteria seleksi untuk berbagai jenis kompresor terlihat pada tabel dibawah ini.


5. Pengkajian Kompresor Dan Sistim Udara Tekan

Kapasitas Kompresor

Kapasitas kompresor adalah debit penuh aliran gas yang ditekan dan dialirkan pada

kondisi suhu total, tekanan total, dan diatur pada saluran masuk kompresor. Debit aliran yang

sebenarnya, bukan merupakan nilai volum aliran yang tercantum pada data alat, yang disebut

juga pengiriman udara bebas atau free air delivery (FAD) yaitu udara pada kondisi atmosfir

di lokasi tertentu. FAD tidak sama untuk setiap lokasi sebab ketinggian, barometer, dan suhu

dapat berbeda untuk lokasi dan waktu yang berbeda.

Pengkajian Kapasitas Kompresor

Kompresor yang sudah tua, walaupun perawatannya baik komponen bagian dalamnya

sudah tidak efisien dan FAD nya kemungkinan lebih kecil dari nilai rancangan. Kadangkala,

faktor lain seperti perawatan yang buruk, alat penukar panas yang kotor dan pengaruh

ketinggian juga cenderung mengurangi FAD nya. Untuk memenuhi kebutuhan udara,

kompresor yang tidak efisien mungkin harus bekerja untuk waktu yang lebih lama, dengan

begitu memadai daya yang lebihdari yang sebenarnya dibutuhkan.

Pemborosan daya tergantung pada persentase penyimpangan kapasitas FAD. Sebagai

contoh, kran kompresor yang sudah rusak dapat menurunkan kapasitas kompresor sbanyak

20%. Pengkajian berkala terhadap kapasitas FAD untuk setiap kompresor harus dilakukan

untuk memeriksa kapasitas yang sebenarnya. Jika penyimpangan lebih dari 10%, harus

dilakukan perbaikan.

Metode ideal pengkajian kapasitas kompresor adalah melalui uji nosel dimana nosel

yang sudah dikalibrasi digunakan sebagai beban. Untuk membuang udara tekan yang

dihasilkan, alirannya dikaji berdasrkan suhu udara, tekanan stabilisasi, konstanta orifice, dll.

Metode sederhana pengkajian kapasitas pada ruang kerja

Tutup semua aliran keluar kompresor yang menuju ke sistim pengguna dengan menutup

rapat kran pemisah untuk pengujian dari sistim udara tekan utama.

Buka kran penguras air dan kuras habis airnya dan kosongkan receiver dan pipa saluran.

Pastikan bahwa jalur water trap ditutup rapat sekali lagi untuk memulai pengujian.

Mulai nyalakan kompresor dan aktifkan stopwatch.

Catat waktu yang digunakan untuk mencapai tekanan operasi normal P2 (dalam receiver)

dari tekanan awalnya P1.

Hitung kapasitas dengan formula dibawah ini (Konfederasi Industri India):


Actual Free Air Discharge

Dimana, P2 = Tekanan akhir ( kg/cm2a) setelah filling

P1 = Tekanan awal ( kg/cm2a) sebelum bleeding

P0 = Tekanan atm

V = Volume penyimpanan (m3)

T = Waktu untuk mencapai P2 (menit)

Persamaan diatas relevan untuk suhu udara tekan sama dengan suhu udara ambien,

yaitu kompresi isothermal sempurna. Jika suhu udara tekan actual pada pengeluaran t2 (°C)

lebih tinggi dari suhu ambient t1 (C), FAD dikoreksi oleh factor

Efisiensi Kompresor

Beberapa pengukuran kompresor yang biasa digunakan adalah :

Efisiensi volumetric

Efisiensi adiabatic

Efisiensi termal, dan

Efisiensi mekanik

Efisiensi adiabatic dan efisiensi isothermal dihitung sebagai daya isothermal atau

adiabatic dibagi oleh konsumsi daya actual. Gambar yang diperoleh menunjukan efisiensi

keseluruhan kompresor dan motor penggerak.

Efisiensi isothermal

Efisiensi Isotermal = Daya masuk actual / Daya Isotermal

Daya Isotermal = P1 x Q1 x log ( r/36,7)

Dimana, P1 = Tekanan mutlak masuk ( kg/cm2)

Q1 = Udara bebas terkirim / FAD (m3/jam)

r = Perbandingan tekanan (P2/P1)

Perhitungan daya isothermal tidak menyertakan daya diperlukan untuk mengatasi gesekan

dan biasanya memberikan efisiensi yang dilaporkan yang lebih rendah dari efisiensi


adiabatic. Nilai efisiensi yang dilaporkan biasanya efisiensi isothermal. Hal ini merupakan

bahan pertimbangan dalam memilih kompresor berdasarkan nilai efisiensi yang dilaporkan.

Efisiensi Volumetrik

Kompresor Displacement = a x D2/4 x L x S x a x n

Dimana :

D = Diameter silinder, meter

L = jumlah langkah silinder, meter

S = Kecepatan kompresor rpm

a = 1 untuk silinder dengan aksi tunggal dan

2 untuk silinder dengan aksi ganda

n = Jumlah silinder

Dalam prakteknya, panduan yang paling efektif dalam membandingkan efisiensi

kompresor adalah konsumsi daya spesifik, yaitu kW/volume debit aliran, yang dapat

digunakan untuk berbagai kompresor.

6. SISTEM STEAM

Steam (uap bertekanan) dipabrik umumnya digunakan sebagai penggerak turbin-

turbin yang akan menggerakkan pompa atau kompresor, pemansa di heater atau reboiler,

media streping.

Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam

dialirkan melalui system pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan

steam diatur menggunakan krandan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar

adalah semua peralatanyang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang

dibutuhkan.Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan

bakar yangdigunakan pada sistem.Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air

umpan. Duasumber air umpan adalah: (1) Kondensat atau steam yang mengembun yang

kembali dariproses dan (2) Air make up (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari

luar ruang boiler dan plant proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi,

digunakan economizer untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada

gas buang.Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan,

temperatur,dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan.


Berdasarkan ketigahal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanan-temperatur rendah

(low pressure/LP) dantekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP), dengan perbedaan itu

pemanfaatan steam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam suatu proses untuk

memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin (commercial and industrial boilers), atau

membangkitkan energilistrik dengan merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian

memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boilers). Namun, ada juga

yang menggabungkankedua sistem boiler tersebut, yang memanfaatkan tekanan-temperatur

tinggi untuk membangkitkan energi listrik, kemudian sisa steam dari turbin dengan keadaan

tekanan-temperatur rendah dapat dimanfaatkan ke dalam proses industri dengan bantuan heat

recoveryboiler. Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, system steam dan sistem bahan

bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan

kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan dari

sistem air umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan untuk

mencegahterjadi kerusakan dari sistem steam. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol

produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna.

Padakeseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat

pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua perlatan yang digunakan

untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan

yangdiperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan

pada

Dengan meningkatnya suhu dan air mendekati kondisi didihnya, beberapa molekul

mendapatkan energi kinetik yang cukup untuk mencapai kecepatan yang

membuatnyasewaktu-waktu lepas dari cairan ke ruang diatas permukaan, sebelum jatuh

kembali ke cairan.Pemanasan lebih lanjut menyebabkan eksitasi lebih besar dan sejumlah

molekul dengan energicukup untuk meninggalkan cairan jadi meningkat. Dengan

mempertimbangkan struktur molekul cairan dan uap, masuk akal bahwa densitas steam lebih

kecil dari air, sebab molekul steam terpisah jauh satu dengan yang lainnya. Ruang yang

secara tiba-tiba terjadi diataspermukaan air menjadi terisi dengan molekul steam yang kurang

padat.Jika jumlah molekul yang meninggalkan permukaan cairan lebih besar dari yang

masuk kembali, maka air menguap dengan bebasnya. Pada titik ini air telah mencapai titik

didihnya atau suhu jenuhnya, yang dijenuhkan oleh energi panas. Jika tekananya tetap,

penambahan lebih banyak panas tidak mengakibatkan kenaikan suhu lebih lanjut namun

menyebabkan air membentuk steam jenuh. Suhu air mendidih dengan steam jenuh dalam sistim yang

sama adalah sama, akan tetapi energi panas per satuan massa nya lebih besar pada steam.Pada


tekanan atmosfir suhu jenuhnya adalah 100°C. Tetapi, jika tekanannya bertambah,maka akan

ada penambahan lebih banyak panas yang peningkatan suhu tanpa perubahan fase.Oleh

karena itu, kenaikan tekanan secara efektif akan meningkatkan entalpi air dan suhu

jenuh.Hubungan antara suhu jenuh dan tekanan dikenal sebagai kurva steam jenuhAir dan

steamdapat berada secara bersamaan pada berbagai tekanan pada kurva ini, keduanya akan

berada pada suhu jenuh. Steam pada kondisi diatas kurva jenuh dikenal dengan superheated

steam/ steam lewat jenuh:

Suhu diatas suhu jenuh disebut derajat steam lewat jenuh

Air pada kondisi dibawah kurva disebut air sub- jenuh.

Jika steam dapat mengalir dari boiler pada kecepatan yang sama dengan

yangdihasilkannya, penambahan panas lebih lanjut akan meningkatkan laju produksinya. Jika

steamyang sama tertahan tidak meninggalkan boiler, dan jumlah panas yang masuk dijaga

tetap,energi yang mengalir ke boiler akan lebih besar dari pada energi yang mengalir keluar. Energiberlebih

ini akan menaikan tekanan, yang pada gilirannya akan menyebabkan suhu jenuhmeningkat,

karena suhu steam jenuh berhubungan dengan tekanannya. Kualitas Steam yang dihasilkan harus:

Dalam jumlah yang benar untuk menjamin bahwa aliran panas yang memadai tersedia

untuk perpindahan panas

Pada suhu dan tekanan yang benar, atau akan mempengaruhi kinerja

Bebas dari udara dan gas yang dapat mengembun yang dapat menghambat

perpindahanpanas

Bersih, karena kerak (misal karat atau endapan karbonat) atau kotoran dapat

meningkatkanlaju erosi pada lengkungan pipa dan orifice kecil daristeam traps kran

Kering, dengan adanya tetesan air dalam steam akan menurunkan entalpi penguapan

aktual,dan juga akan mengakibatkan pembentukan kerak pada dinding pipa dan

permukaan perpindahan panas sistem

7. TENAGA LISTRIK

Untuk menunjang operational pabrik yang beroperasi 24 jam secara terus menerus

diperlukan suplay listrik yang handal, stabil dan kontinyu. Sumber listrik biasanya disediakan

PLN dan sebagai cadangan digunakan generator


DAFTAR PUSTAKA

Zulkarnain, dkk. 2010. Modul Utilitas. Politeknik Negeri Sriwijaya. Palembang.

http://www.agussuwasono.com/artikel/mechanical/182-teori-dasar-kompresor-

sentrifugal.html

http://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-%20Compressors

%20and%20Compressed%20Air%20Systems%20(Bahasa%20Ind.pdf

http://id.wikipedia.org/wiki/Kompresor

http://main-tenan.blogspot.com/2008/12/prinsip-kerja-kompresor.html


http://main-tenan.blogspot.com/2008/12/prinsip-kerja-kompresor.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Kompresor

http://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-%20Compressors%20and%20Compressed%20Air%20Systems%20(Bahasa%20Ind.pdf

http://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-%20Compressors%20and%20Compressed%20Air%20Systems%20(Bahasa%20Ind.pdf

http://www.agussuwasono.com/artikel/mechanical/182-teori-dasar-kompresor-sentrifugal.html

http://www.agussuwasono.com/artikel/mechanical/182-teori-dasar-kompresor-sentrifugal.html

udara pabrik dan udara instrument

Documents