BAB II

DASAR TEORI

2.1 Sejarah Perkembangan Kompresor

Sampai akhir abad ke-19 orang hanya mengenal kompresor bolak balik. Kompresor

sentrifugal baru dikenal tahun 1899 ketika Rateau untuk pertama kali membuat kompresor

sentrifugal, yang berupa suatu blower (kompresor sentrifugal tekanan rendah) satu tingkat

dengan kapasitas aliran sekitar 2000 m3/h, penaikan tekanan sebesar 5,8 m kolom air pada

putaran 20.000 rpm.

Rateau membuat kompresor betingkat pertama kali tahun 1905 yaitu satu kompresor

lima tingkat yang menghasilkan kapasitas aliran 2.500 m3/h tekanan 4 m kolom air pada

putaran 4.500 rpm.

Kompresor aksial dikembangkan pertama kali oleh Persons pada awal abad ke-20.

Pada tahun 1909 sebuah pabrik di Frankfurt berhasil membuat kompresor yang dapat

menaikan tekanan dari 1 ata (atmosfir absolut) menjadi tekanan 7 ata dengan kapasitas 7.000

m3/h. Kompresor tersebut berupa kompresor bertingkat duabelas dan mempunyai dua rumah.

Diantara kedua rumah tersebut dipasang pengdingin antar tingkat (intercooler).

(Gambar 2.1 Kompresor)

2.2 Pengertian 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).

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

Kompresor torak merupakan salah satu positive displacement compressor dengan prinsip

kerja memampatkan dan mengeluarkan gas secara intermitten (berselang) dari dalam silinder.

Pemampatan gas dilakukan didalam silinder. Elemen mekanik yang digunakan untuk

memampatkan gas dinamakan torak. Tekanan gas yang keluar merupakan tekanan discharge

yang dihasilkan oleh kompresor reciprocating.

Sesuai dengan namanya, kompresor ini menggunakan torak atau piston yang diletakan di

dalam suatu tabung silinder. Torak dapat bergerak bebas turun naik untuk menimbulkan efek

penurunan volume gas yang berada di bagian atas piston. Di bagian atas silinder diletakan

katub yang dapat membuka dan menutup karena mendapat tekanan dari gas.

2.3 Definisi Kompresor

Kompresor adalah peralatan/mesin yang digunakan untuk menaikkan energi yang

dikandung oleh gas/uap.

Kenaikan energi gas/uap dapat berupa:

Kenaikan tekanan,

Kenaikan head,

Kenaikan kecepatan,

Kenaikan temperatur, dll.

Di industri, kompresor banyak digunakan sebagai alat untuk mentransportasikan atau

mengalirkan bahan baku atau produk yang berbentuk gas dari suatu peralatan ke peralatan

lainnya dan sebagai penyedia udara/gas bertekanan.

2.4 Klasifikasi Kompresor

(Gambar 2.2 Klasifikasi Kompresor)

Kompresor terdapat dalam beberapa jenis dan model, tergantung pada volume dan

tekanannya. Berdasarkan cara pemampatannya, dibagi atas dua jenis, seperti terlihat pada

gambar 2.4 :

1. Kompresor Turbo

Kompresor ini menaikkan tekanan dan kecepatan udara dengan hanya sentrifugal yang

ditimbulkan oleh impeller dan dengan gaya angkat (lift) yang ditimbulkan oleh sudu.

Kompresor turbo ini dibagi atas kompresor aksial dan kompresor sentrifugal.

2. Kompresor Perpindahan Positif (Positiv Displacement) Kompresor ini menaikkan tekanan

dan kecepatan udara dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang dihisap

kedalam silinder atau stator oleh torak atau sudu. Kompresor ini juga dibagi atas

kompresor bolak-balik (reciprocating) dan kompresor putar (rotary)

Berdasarkan konstruksinya, maka dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Berdasarkan jumlah tingkat kompresi :

a. Satu tingkat

b. Dua tingkat

c. Sampai banyak tingkat.

2. Berdasarkan langkah kerja (pada kompresor torak) :

a. Kerja tunggal

b. Kerja ganda.

3. Berdasarkan susunan silinder (pada kompresor torak) :

a. Mendatar

b. Tegak

c. Bentuk L

d. Bentuk V

e. Bentuk W

f. Bentuk bintang

g. Bentuk lawan berimbang.

4. Berdasarkan media pendinginan :

a. Pendinginan air

b. Pendinginan udara.

5. Berdasarkan transmisi penggerak :

a. Langsung

b. Sabuk

c. Roda gigi.

6. Berdasarkan penempatannya :

a. Permanen

b. Dapat dipindahkan

(http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/27446/4/Chapter%20II.pdf )

2.4.1 Berdasarkan prinsip kerjanya, kompresor dapat dibagi menjadi:

a) Kompresor perpindahan positif (positive displacement compressor) adalah

kompresor dimana kenaikan tekanan diperoleh dengan cara penekanan langsung

yaitu dengan memperkecil volume ruang tertutup.

b) Kompresor dinamik (Dynamic comprssor) adalah kompresor dimana kenikan

tekanan diperoleh dengan pemberian energi kinetik (mempercepat).

2.4.2 Kompresor perpindahan positif.

• Kompresor perpindahan positif dapat dibedakan menjadi:

1. Kompresor bolak-balik (reciprocating compressor),

2. Kompresor rotari (rotary compressor).

• Termasuk kedalam kompresor bolak-balik adalah:

1. Kompresor torak,

2. Kompresor diafragma, dll.

• Termasuk kedalam kompresor rotari:

1. Kompresor kipas (vane compressor),

2. Kompresor ulir (screw compressor),

3. Kompresor lobe (lobe compressor),

4. Kompresor torak cair (liquid piston compressor)

2.4.3 Kompresor Dinamik.

• Kompresor dinamik dapat dibedakan menjadi:

1. Kompresor aksial: aliran gas/udara sejajar sumbu poros.

2. Kompresor sentrifugal/radial: aliran gas/udara tegak lurus sumbu poros.

3. Ejektor (ejector).

2.5 Komponen Kompresor Beserta Fungsinya

1.Kerangka (frame) .

Fungsi utama adalah untuk mendukung seluruh beban dan berfungsi juga sebagai tempat

kedudukan bantalan, poros engkol, silinder dan tempat penampungan minyak pelumas.

Gambar 2.3 Kerangka

2.Poros engkol (crank shaft).

Berfungsi mengubah gerak berputar (rotasi) menjadi gerak lurus bolak balik (translasi).

Gambar 2.4 Poros Engkol

3.Batang penghubung (connecting rod).

Berfungsi meneruskan gaya dari poros engkol ke batang torak melalui kepala silang, batang

penghubung harus kuat dan tahan bengkok sehingga mampu menahan beban pada saat

kompresi.

Gambar 2.5 Batang Penghubung.

4. Kepala silang (cross head) .

Berfungsi meneruskan gaya dari batang penghubung ke batang torak. Kepala silang dapat

meluncur pada bantalan luncurnya.

Gambar 2.6 Kepala Silang.

5. Silinder (cylinder)

Berfungsi sebagai tempat kedudukan liner silinder dan water jacket

Gambar 2.7 Silinder.

6. Liner silinder (cylinder liner).

Berfungsi sebagai lintasan gerakan piston torak saat melakukan proses ekspansi,

pemasukan, kompresi, dan pengeluaran.

7. Front and rear cylinder cover.

Adalah tutup silinder bagian head end/front cover dan bagian crank end/rear cover yang

berfungsi untuk menahan gas/udara supaya tidak keluar silinder.

8. Water Jacket.

Adalah ruangan dalam silinder untuk bersirkulasi air sebagai pendingin

9. Torak (piston) .

Sebagai elemen yang menghandel gas/udara pada proses pemasukan (suction), kompresi

(compression) dan pengeluaran (discharge).

Gambar 2.8 Torak

10. Cincin torak ( piston rings)

Berfungsi mengurangi kebocoran gas/udara antara permukaan torak dengan dinding liner

silinder.

11. Batang Torak (piston rod)

Berfungsi meneruskan gaya dari kepala silang ke torak.

12. Cincin Penahan Gas (packing rod)

Berfungsi menahan kebocoran gas akibat adanya celah (clearance) antara bagian yang

bergerak (batang torak) dengan bagian yang diam (silinder). Cincin penahan gas ini terdiri

dari beberapa ring segment.

13. Ring Oil Scraper

Berfungsi untuk mencegah kebocoran minyak pelumas pada frame

14. Katup kompresor (compressor valve)

Berfungsi untuk mengatur pemasukan dan pengeluaran gas/udara, kedalam atau keluar

silinder. Katup ini dapat bekerja membuka dan menutup sendiri akibat adanya perbedaan

tekanan yang terjadi antara bagian dalam dengan bagian luar silinder.

http://maintenance-group.blogspot.com/2010/09/komponen-utama-compressor-dan-

fungsinya.html

2.6 Definisi Kompresor Torak

Merupakan salah satu positive displacement compressor dengan prinsip kerja

memampatkan dan mengeluarkan udara atau gas secara intermitten (berselang) dari dalam

silinder. Pemampatan udara atau gas dilakukan didalam silinder. Elemen mekanik yang

digunakan untuk memampatkan udara atau gas dinamakan piston atau torak. Tekanan udara

atau gas yang keluar merupakan tekanan discharge yang dihasilkan oleh

kompresor reciprocating.

2.7 Bagian-Bagian Dari Kompresor Torak

Berikut ini akan diuraikan beberapa bagian utama dari kompresor torak :

a. Silinder dan Kepala Silinder

Silinder mempunyai bentuk silindris dan merupakan bejana kedap udara dimana torak

bergerak bolak-balik untuk mengisap dan memampatkan udara.

b. Torak dan cincin torak

Torak merupakan komponen yang betugas untuk melakukan kompresi terhadap udara/

gas, sehingga torak harus kuat menahan tekanan dan panas.

c. Katup-Katup

Katup-katup pada kompresor membuka dan menutup secara otomatis tanpa mekanisme

penggerak katup. Pembukaan dan penutupan katup tergantung dari perbedaan tekanan yang

terjadi antara bagian dalam dan bagian luar silinder.

d. Poros Engkol dan Batang Torak

Poros engkol dan batang torak mempunyai fungsi utama untuk mengubah gerakan putar

menjadi gerak bolak-balik. Secara konstruksi, poros engkol dan batang torak kompresor

hampir sama dengan yang terdapat pada motor bakar.

e. Kotak Engkol

Kotak engkol adalah sebagai blok mesinnya kompresor yang berfungsi sebagai dudukan

bantalan engkol yang bekerja menahan beban inersia dari masa yang bergerak bolak-balik

serta gaya pada torak.

f. Pengatur Kapasitas

Volume udara yang dihasilkan kompresor harus sesuai dengan kebutuhan. Jika kompresor

terus bekerja maka tekanan dan volume udara akan terus meningkat melebihi kebutuhan dan

berbahaya terhadap peralatan. Untuk mengatur batas volume dan tekanan yang dihasilkan

kompresor digunakan alat yang biasa disebut pembebas beban ( unloader ).

g. Pelumasan

Bagian-bagian kompresor torak yang memerlukan pelumasan adalah bagian-bagian yang

saling meluncur seperti silinder, torak, kepala silang, metal -metal bantalan batang

penggerak dan bantalan utama. Tujuan pelumasan adalah untuk mencegah keausan,

merapatkan cincin torak dan paking, mendinginkan bagian-bagian yang saling bergesek, dan

mencegah pengkaratan.

h. Peralatan Pembantu

Untuk dapat bekerja dengan sempurna, kompresor diperlengkapi dengan beberapa

peralatan pembantu yang antara lain adalah sebagai berikut :

1. Saringan udara

Jika udara yang diisap kompresor mengandung banyak debu maka silinder dan cincin

torak akan cepat aus bahkan dapat terbakar. Karena itu kompresor harus diperlengkapi

dengan saringan udara yang dipasang pada sisi isapnya.

2. Katup pengaman

Katup pengaman harus dipasang pada pipa keluar dari setiap tingkat kompresor. Katup

ini harus membuka dan membuang udara ke luar jika tekanan melebihi 1,2 kali tekanan

normal maksimum dari kompresor.

3. Tangki udara

Tangki udara dipakai untuk menyimpan udara tekan agar apabila ada kebutuhan udara

tekan yang berubah-ubah jumlahnya dapat dilayani dengan lancar.

4. Peralatan Pembantu

Kompresor untuk keperluan-keperluan khusus sering dilengkapi peralatan bantu antara

lain : peredam bunyi, pendingin akhir, pengering, menara pendingin dan sebagainya

sesuai dengan kebutuhan spesifik yang dibutuhkan sistem.

5. Peralatan pengaman yang lain

Kompresor juga memiliki alat-alat pengaman berikut ini untuk menghindari dari

kecelakaan :

a. alat penunjuk tekanan, rele tekanan udara dan rele tekanan minyak.

b. alat penunjuk temperatur dan rele thermal, temperatur udara keluar, temperatur udara

masuk, temperatur air pendingin, temperatur minyak dan temperatur bantalan.

c. Rele aliran air (mendeteksi aliran yang berkurang/ berhenti).

http://muzafar-mesin06.blogspot.com/2010/12/perawatan-pada-kompresor-torak.html

2.8 Langkah Kerja Kompresor Torak

1. Langkah Hisap

Gambar 2.7. Langkah Hisap

Langkah isap adalah bila poros engkol berputar searah putaran jarum jam, torak

bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB). Tekanan negatif terjadi pada

ruangan di dalam silinder yang ditinggalkan torak sehingga katup isap terbuka oleh

perbedaaan tekanan dan udara terisap masuk ke silinder.

(http://bayukiki.wordpress.com/hidraulik/tentang-kopresor/)

2. Langkah Kompresi

Gambar 2.8. Langkah Kompresi

Langkah kompresi terjadi saat torak bergerak dari TMB ke TMA, katup isap dan katup

buang tertutup sehingga udara dimampatkan dalam silinder

(http://bayukiki.wordpress.com/hidraulik/tentang-kopresor/)

3. Langkah Keluar

Bila torak meneruskan gerakannya ke TMA, tekanan di dalam silinder akan naik sehingga

katup keluar akan terbuka oleh tekanan udara sehingga udara akan keluar.

Gambar 2.9. Langkah Keluar

(http://bayukiki.wordpress.com/hidraulik/tentang-kopresor/)

2.9 Prinsip Kerja Kompresor Torak

Prinsip kerja kompresor torak adalah sebagai berikut:

 Tenaga mekanik dari penggerak mula ditransmisikan melalui poros engkol dalam bentuk

gerak rotasi dan diteruskan ke kepala silang (cross head) dengan perantaraan batang

penghubung (connecting rod).

 Pada kepala silang gerakan rotasi diubah menjadi gerak translasi yang diteruskan ke torak

melalui batang torak (piston rod).

 Gerakan torak bolak balik dalam silinder mengakibatkan perubahan volume dan tekanan

sehingga terjadi proses pemasukan, kompresi, dan pengeluaran.

Secara sederhana prinsip kerja, perubahan tekanan dan volume dalam suatu kompresor

torak Simplex Single Acting dapat diuraikan dalam bentuk diagram P-V.

Torak memulai langkah kompresi pada titik (1), torak bergerak kekiri dan gas

dimampatkan sehingga tekanannya naik ketitik (2). Pada titik ini tekanan di dalam silinder

mencapai harga tekanan Pd yang lebih tinggi dari pada tekanan di dalam pipa keluar,

sehingga katup keluar pada kepala silinder akan terbuka. Jika torak bergerak terus kekiri, gas

akan didorong keluar silinder pada tekanan tetap sebesar Pd. Dititik (3) torak mencapai titik

mati atas, yaitu titik 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 dalam praktiknya harus ada

jarak (clearance) di atas torak agar tidak membentur kepala silinder. Selain itu juga harus ada

lubang-lubang laluan pada katup-katup. Karena adanya volume sisa ini ketika torak

mengakhiri langkah kompresinya, di atas torak masih ada sejumlah gas dengan volume

sebesar Vc dan tekanan sebesar Pd. Jika kemudian torak memulai langkah isapnya (bergerak

kekanan), katup isap tidak dapat terbuka sebelum sisa gas di atas torak berekspansi sampai

tekanannya turun dari Pd menjadi Ps. Katup isap baru mulai terbuka dititik (4) ketika

tekanannya sudah mencapai tekanan isap Ps. Disini pemasukan gas baru mulai terjadi dan

proses pengisapan ini berlangsung sampai titik mati bawah (1). Dari uraian di atas dapat

dilihat bahwa volume gas yang diisap tidak sebesar volume langkah torak sebesar Vs

melainkan lebih kecil, yaitu hanya sebesar volume isap antara titik mati bawah (1) dan titik

(4).

(http://maintenance-group.blogspot.com/2010/08/kompresor-torak.html)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kompresor secara sederhana bisa diartikan sebagai alat untuk memasukkan udara dan

atau mengirim udara dengan tekanan tinggi. Kompresor bisa kita temukan pada alat

pengungkit, kendaraan roda empat, pendingin ruangan, lemari es serta alat-alat

mengengkat beban yang menggunakan tekanan untuk mengangkatnya.

Sekalipun sama-sama sebagai alat untuk memasukkan dan menggiring udara dengan

tekanan tinggi, pada masing-masing peralatan yang berbeda, cara kerja kompresor pun

bisa berbeda pula.

Secara umum kompresor digunakan atau berfungsi menyediakan udara dengan 

tekanan tinggi. Prinsip kerja kompresor seperti ini biasa kita temukan pada mesin

otomotif. Fungsi kedua dari kompresor adalah untuk membantu reaksi kimia dengan

cara meningkatkan sistem tekanan.

Sebuah kompresor apabila dilihat dari cara kerjanya, maka akan ada dua jenis

kompresor yang masing-masing metode kerjanya berbeda. Jenis pertama adalah

kompresor dengan metode kerja positif displacement dan yang kedua adalah kompresor

dengan metode kerja dynamic.

Di mana letak perbedaan metode kera dari kedua jenis kompresor ini? Yang pertama,

kompresor jenis positif displacement. Kompresor model ini bekerja dengan cara

memasukkan udara ke dalam ruang tertutup, lalu pada saat yang sama volume ruangnya

diperkecil, dengan demikian tekanan di dalam dengan sendirinya akan naik.

Tekanan yang tinggi inilah yang digunakan untuk berbagai keperluan sesuai dengan

peruntukkan kompresor tadi. Kompresor model positif displacement ini digunakan

dalam reciprocating compressor dan rotary.

Sementara itu pada kompresor model dinamik, volume ruangnya tetap tapi udara yang

ada didalam ruang tersebut diberi kecepatan. Kemudian pada saat yang sama kecepatan

tersebut diubah menjadi tekanan. Hal ini bisa terjadi karena udara pada ruang yang

volumenya tetap mengalami tekanan. Kompresor yang menggunakan model dynamic

ini biasanya pada alat turbo axial flow.

1.2 Tujuan

Mengetahui karakteristik kompresor melalui grafik hubungan sebagai berikut.

1. Daya kompresor – rasio tekanan pada beberapa putaran

2. Efisiensi isotermal – rasio tekanan pada beberapa putaran

3. Efisiensi volumetrik – rasi tekanan pada beberapa putaran.

1.3 Prosedur Pengujian

1. Buka katup pengontrol aliran udara.

2. Pastikan pengatur putaran motor pada posisi nol.

3. Hidupkan motor penggerak kompresor.

4. Tutup katup pengatur aliran udara untuk menaikkan tekanan tangki penampung.

1.4 Alat yang Digunakan

1. Kompresor

2. Orificemeter

3. Dinamometer

4. Termomter bola basah dan termometer bola kering

1.5 Sistematika Penulisan

BAB I-PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

1.2. Tujuan

1.3. Prosedur Pengujian

1.4. Alat Yang Digunakan

1.5. Sistematika Penulisan

BAB II-DASAR TEORI

1.1. Sejarah Perkembangan Kompresor

1.2. Pengertian Kompresor

1.3. Definisi Kompresor

1.4. Klasifikasi Kompresor

2.4.1 Prinsip Kerja Kompresor

2.4.2 Kompresor Perpindahan Positif

2.4.3 Kompresor Dinamik

1.5. Komponen Kompresor Beserta Fungsinya

1.6. Definisi Kompresor Torak

1.7. Bagian-Bagian Dari Kompresor Torak

1.8. Langkah Kerja Kompresor Torak

1.9. Prinsip Kerja Kompresor Torak

BAB III TUGAS PENDAHULUAN

3.1. Soal

3.2. Jawaban

DAFTAR PUSTAKA

Daftar Pustaka

(http://id.wikipedia.org/wiki/Kompresor) 18 Maret 2014. Pukul 16.40

(http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/27446/4/Chapter%20II.pdf )

18 Maret 2014. Pukul 17.05

http://maintenance-group.blogspot.com/2010/09/komponen-utama-compressor-dan-

fungsinya.html . 18 Maret 2014. Pukul 18.01

(http://bayukiki.wordpress.com/hidraulik/tentang-kopresor/)

18 Maret 2014. Pukul 18.40

(http://bayukiki.wordpress.com/hidraulik/tentang-kopresor/)

18 Maret 2014. Pukul 19.20