JENIS – JENIS KOMPRESOR

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.