JENIS – JENIS KOMPRESOR
Kompresor
adalah alat yang
biasa digunakan untuk memompa bahan pending refrigerant agar tertap bersikulasi
didalam system adalah kompresor.
Kompresor
ini berfungsi untuk menaikan tekanan
dari uap refrigeran menjadikan tekanan pada kondensor,itu lebih tinggi
dari evaporator yang bisa menaikan suhu temperature dari refrigerant.
Alat ini dirancang oleh perusahaan dengan begitu rapi agar
penggunaannya bisa dalam jangka panjang dan tahan lama, karena kompresor ini
adalah alat utama dari system refrigrasi kompresi uap dan juga
kapasitas refrigrasi.
Semua mesin refrigrasi
tergantung pada kemampuan kompresor
untuk bisa memenuhi jumlah gas refrigerant yang harus disirkulasikan. Fungsi
dari pada alat kompresor
ini adalah untuk menghisap uap refrigerant yang berasal dari evaporator dan
menekannya ke kondensor menjadikan tekanan serta temperaturnya akan meningkat
ke suatu tempat dimana titik uap akan membangun pada temperature media
pengembun.
Berdasarkan
cara kompresi, ada lima jenis kompresor
yang biasa digunakan pada sistem refrigerasi kompresi uap, yaitu:
1. Kompresor Torak (Reciprocating Compressor)
Bekerja secara resiprokasi
(piston selalu bergerak bolak-balik dari
titik mati atas ke titik mati bawah setiap saat). Kompresor ini cocok untuk
menangani siklus
refrigerant dimana refrigerant yang
digunakan mempunyai berat
jenis tinggi sehingga menyebabkan tekanan kondensingnya juga tinggi, misalnya
R12, R22 dan R500. Kompresor dibuat dengan berbagai desain, yaitu hermetik,
semi hermetik dan open type.
Desain kapasitas kompresor
hermetik dapat mencapai 100 ton refrigerasi. Sedang
untuk kompresor semi hermetik dapat mencapai 150 ton refrigerasi. Kompresor
hermetik tidak serviceable sedangkan kompresor semi hermetik serviceable.
Keuntungan menggunakan kompresor hermetik adalah dapat terbebas dari
kebocoran dan sistem pelumasannya lebih sederhana. Kerugiannya adalah
disamping tidak mudah untuk direparasi juga terbatasnya kapasitas terpasang dan
putaran motor penggeraknya. Kompresor ini mempunyai dua jenis katub (valve)
yaitu Suction valve yang bertekanan rendah dan discharge valve lebih tinggi.
Pendinginan
kompresor dilakukan dengan dua cara
yaitu untuk
kompresor berkapasitas besar maka pendinginan piston dan silinder
dilakukan dengan menggunakan air. Air pendingin disirkulasikan di dalam suatu
jaket sekitar silinder dan kepala silinder. Sedang pelumasannya menggunakan dua
cara yaitu simple splash untuk kompresor kecil dan dengan menggunakan pompa oli
untuk kompresor berkapasitas besar.
Tekanan dan suhu operasi
kompresor ditentukan oleh 3 faktor, yaitu:
(I) suhu yang diinginkan di evaporator,
(ii) jenis refrigeran yang digunakan
dan
(iii) suhu media pendingin kondensor yang digunakan ( air atau udara). Biasanya
suhu evaporator berkisar antara 34o F sampai 45o F tanpa memperhatikan cara
yang digunakannya apakah langsung dengan menggunakan cooling coil atau secara
tak langsung dengan menggunakan chilled water. Pengoperasian evaporator kurang
dari 34o F dapat menyebabkan timbulnya lapisan bunga es (frosting) di permukaan
cooling coil atau pembekuan bila menggunakan chilled water.
2. Kompresor Rotari (Rotary Compressor)
Kompresor rotari pada umumnya digunakan untuk perbandingan
kompresi rendah dan kapasitas kecil hingga medium.
Keuntungan
:
1.Dapat
berputar pada putaran tinggi, sehingga dimensinya relatif lebih kecil
2.Getaran
mekanisnya lebih kecil.
3.Perawatannya lebih sederhana karena jumlah bagiannya lebih
sedikit, misal tanpa katup dan mekanisme lain.
4.Dapat memberikan debit yang lebih kontinyu dibandingkan
dengan kompresor resiprokating.
Kerugian :
1.Tidak dapat memberikan tekanan akhir yang tinggi. Bila
diperlukan tekanan akhir tinggi harus dibuat bertingkat.
2.Efisiensi volumetrisnya rendah bilabagian-bagiannya kurang
presisi.
3. Kompresor Sentrifugal (Centrifugal
Compressor)
kompresor sentrifugal, termasuk dalam kelompok kompresor
dinamik adalah kompresor dengan prinsip kerja mengkonversikan energi kecepatan
gas/udara yang dibangkitkan oleh aksi/gerakan impeller yang berputar dari
energi mekanik unit penggerak menjadi energi potensial (tekanan) di dalam
diffuser.
2. Karakteristik
Karakteristik kompresor sentrifugal secara umum sebagai berikut :
- Aliran discharge uniform.
- Kapasitas tersedia dari kecil sampai besar.
- Tekanan discharge dipengaruhi oleh density gas/udara.
- Mampu memberikan unjuk kerja pada efisiensi yang tinggi dengan beroperasi
pada range tekanan dan kapasitas yang besar.
3.
Bagian Utama Dan Fungsinya
Kompresor terdiri dari beberapa bagian yang fungsinya satu dengan yang lain
saling berhubungan, diantaranya adalah :
3.1. 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
Diafram 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.
3.2. 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).
3. 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. Kompresor Screw
Screw Compressor
Didalam casing kompresor terdapat sepasang rotor, sering
disebut dengan female dan male. Kedua rotor berputar pada arah yang berlawanan.
Kompresor jenis ini dapat beroperasi lebih halus pada putaran tinggi. Gas yang
dihandle mengalami pengisapan, transportasi sepanjang batang ulir, penekanan
dan pengeluaran. Efektivitas mekanisme ini tergantung pada kerapatan celah
antara rotor dan casing. Banyak digunakan untuk menghasilkan udara bertekanan
di industri, misalnya pada aplikasi pmeumatik. Prinsip kerja kompresor sekrup
dapat dijelaskan dengan gambar berikut.
Kompresor ini terdiri atas jenis oil flooded dan oil free. Pada
jenis oil flooded, minyak pelumas membentuk seal yang akan menutup celah antara
rotor dan casing. Kemudian minyak pelumas yang bercampur dengan gas akan
didinginkan, dipisahkan pada separator atau filter dan kemudian dipergunakan lagi.
Sedangkan pada jenis oil free tidak diinjeksikan minyak pelumas.
Biasanya memiliki tekanan keluar yang lebih rendah dibanding jenis oil flooded.
Misalnya dipergunakan pada bidang medis atau industri semikonduktor.
5. Kompresor Scroll
Dasar kompresi:
Prinsip dasar kompresi kompresor scroll adalah
interaksi antara fixed scroll (scroll yang tidak bergerak) dengan orbiting
scroll (scroll yang bergerak). Kedua scroll ini saling bersinggungan identik
satu sama lain tetapi berbeda sudut 180 derajat. Orbit dari scroll yang
bergerak akan mengikuti path/jalur yang dibentuk oleh scroll yang tidak
bergerak. Keduanya bersinggungan berdasarkan gaya sentrifugal. Ruang kompresi
terbentuk dari mulai bagian luar sampai ke bagian dalam dimana volume ruang
kompresi semakin diperkecil, akibatnya tekanan menjadi naik dan pada akhir
kompresi, refrigeran keluar dari bagian tengah kedua scroll tersebut.
Cara kerja:
Refrigeran gas bertemperatur rendah dan bertekanan
rendah (warna biru) masuk dari bagian suction ke ruang kompresor. Refrigeran
ini kemudian bersinggungan dgn motor kompresor yang temperaturnya lebih tinggi
sehingga terjadi aliran kalor dari motor ke refrigeran (gas refrigeran juga
berfungsi untuk mendinginkan motor kompresor). Refrigeran ini kemudian masuk ke
intake kompresor untuk memulai proses kompresi. Refrigeran yang terperangkap di
ruang scroll kemudian dikompresikan untuk kemudian dikeluarkan dari bagian
tengah scroll.
Pada saat proses kompresi, tekanan dan temperatur
refrigeran berangsur-angsur naik karena volume ruang kompresi semakin
diperkecil. Refrigeran yang sudah
bertekanan dan bertemperatur tinggi ini (warna merah) kemudian keluar dari
kompresor melalui pipa discharge. Di bagian discharge terdapat valve disc yang
berfungsi untuk mencegah tekanan balik dari discharge/condenser pada saat
kompresor mati. Valve disc berfungsi seperti check valve/katup satu arah.
Diantara ruang discharge dan suction terdapat
pressure relief valve yang berfungsi untuk membuang tekanan dari bagian
discharge ke bagian suction jika terjadi tekanan yang berlebihan. Pelumas yang berada dibagian bawah berdasarkan gaya
centrifugal naik ke bagian atas untuk melumasi bagian-bagian yang bergerak
melalui saluran yang ada dibagian shaft compressor.
Sedangkan
berdasarkan konstruksinya, ada tiga jenis kompresor yang biasa digunakan pada
system refrigerasi kompresi uap, yaitu:
1. Kompresor
hermetik.
Adalah kompresor
dimana motor penggerak kompresornya berada dalam satu tempat atau rumah yang
tertutup, bersatu dengan kompresor. Motor penggerak langsung memutarkan poros
kompresor, sehingga jumlah putaran kompresor sama dengan jumlah putaran
motornya. Kompresor hermetik dapat terdiri dari kompresor torak atau kompresor
rotari.
Gbr. Kompresor Hermetic
Keuntungan
kompresor hermetik :
a. Tidak memakai
sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran bahan Refrijerasi;
b. Bentuknya
kecil, kompak dan harganya lebih murah;
c. Tidak memakai
tenaga penggerak dari luar, suaranya lebih tenang, getaranya kecil. Kerugian
kompresor hermetik :
a. Bagian yang
rusak di dalam rumah kompresor tidak dapat diperbaiki sebelum rumah kompresor
dipotong;
b. Minyak
pelumas di dalam kompresor hermetic susah diperiksa.
2. Kompresor
semi hermetik.
Adalah kompresor
dimana motor serta kompresornya berada di dalam satu tempat atau rumah, akan
tetapi motor penggeraknya terpisah dari kompresor. Kompresor digerakan oleh
motor penggerak melalui sebuah poros penggerak. Kompresor ini sering pula disebut
kompresor jenis baut atau “Bolted type Hermetic”.
Gbr. Kompresor semi hermetic
3. Kompresor
open type.
Adalah kompresor
dimana motor penggeraknya terpisah dengan kompresor. Kompresor digerakan oleh
motor penggerak melalui hubungan sabuk/tali kipas. Kompresor jenis ini pada
umumnya lebih banyak digunakan pada unit-unit yang besar kapasitasnya serta pemeliharaan
yang lebih mudah dan sederhana. Kompresor jenis ini bisa memakai motor bensin
dan motor diesel sebagai tenaga penggeraknya. Keuntungan kompresor open type :
a. Jika pada
motornya rusak, kita dapat memperbaiki motornya saja tanpa mengganggu kompresor
dan bahan refrijerasipada sistem;
b. Dengan
mengubah diameter puli pada motor atau kompresor, kita sudah dapat mengubah dan
mengatur jumlah putaran kompresor;
c. Minyak
pelumas di dalam kompresor mudah diperiksa melalui gelas pemeriksa;
d. Pada daerah
yang tidak ada listrik, kompresor open unit dapat dijalankan dengan tenaga penggerak
diesel atau motor bensin. Kerugian kompresor open type :
a. Bentuknya
lebih besar, lebih berat;
b. Harganya
mahal;
c. Sil dari
kompresor pada poros engkol sering rusak, sehingga minyak pelumas dan bahan
refrijerasibocor.