3.7 Memahami Prinsip Kerja Mesin Tenaga Fluida
4.7 Mengidentifikasi Kerja Mesin Tenaga Fluida
MATERI :
MESIN TENAGA FLUIDA
Apersepsi
Mesin fluida merupakan mesin yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi potensial dan sebaliknya, mengubah energi mekanik dalam bentuk fluida di mana fluida yang dimaksud adalah air uap dan gas.
Pasti tidak asing lagi dengan alat kompresor dan pompa pada teknik pemesinan, kedua alat tersebut merupakan mesin tenaga fluida. Kompresor adalah mesin atau alat untuk memampatkan udara atau gas. Sedangkan pompa adalah salah satu mesin fluida yang termasuk dalam golongan mesin kerja. Pompa berfungsi untuk memindahkan zat cair dari tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi karena adanya perbedaan tekanan titik untuk memahami mesin tenaga fluida simaklah pada bab berikut ini :
A. MACAM-MACAM DAN KOMPONEN MESIN TENAGA FLUIDA
Mesin fluida adalah mesin yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi potensial dan sebaliknya mengubah energi mekanik dalam bentuk fluida di mana fluida yang dimaksud adalah air uap dan gas. Berdasarkan pengertian di atas maka secara umum mesin mesin fluida dapat dibagi dalam dua golongan yaitu golongan mesin-mesin kerja pompa blower kompresor dan golongan mesin mesin tenaga yang berfungsi untuk mengubah energi fluida menjadi energi mekanis seperti turbin air, turbin uap kincir angin dan lain-lain.
1. Macam-macam Mesin Tenaga Fluida
Mesin fluida yang akan kita bahas difokuskan pada kompresor dan pompa saja karena kedua alat ini yang paling sering digunakan dalam dunia teknik.
a. Kompresor
Kompresor adalah mesin atau alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan atau memampatkan fluida gas atau udara. Kompresor biasanya menggunakan motor listrik, mesin diesel atau mesin bensin sebagai tenaga penggeraknya. Udara bertekanan hasil dari kompresor biasanya diaplikasikan atau digunakan pada pengecatan dengan teknik spray (air brush), untuk mengisi angin ban, pembersihan, gerinda udara (air grinder) dan lain sebagainya.
Prinsip kerja kompresor dapat dilihat mirip dengan paru-paru manusia, misalnya ketika seseorang mengambil nafas dalam-dalam untuk meniup api lilin, maka ia akan meningkatkan tekanan udara didalam paru-paru sehingga menghasilkan udara bertekanan yang kemudian digunakan atau di hembuskan untuk meniup api lilin tersebut.
Secara umum kompresor dibedakan menjadi beberapa jenis, diantaranya :
1) Kompresor Aliran Radial
 |
| Gambar 1.2 Kompresor aliran Radial |
Prinsip kerja kompresor Radial akan mengisap udara luar melalui sudu-sudu rotor, udara akan terhisap masuk ke dalam ruangan isap lalu dikompresi dan akan ditampung pada tangki penyimpanan udara bertekanan hingga tekanannya sesuai dengan kebutuhan.
2) Kompresor aksial
Pada kompresor aliran aksial, udara akan mendapatkan percepatan oleh sudu yang terdapat pada rotor dan arah alirannya ke arah aksial, yaitu searah (sejajar) dengan sumbu rotor. Jadi, pengisapan dan penekanan udara terjadi saat rangkaian sudu-sudu pada rotor itu berputar secara cepat. Putaran cepat ini mutlak diperlukan untuk mendapatkan aliran udara yang mempunyai tekanan yang diinginkan. |
3) Kompresor Screw
 |
| Gambar 1.4 Kompresor screw |
Kompresor Screw merupakan jenis kompresor dengan mekanisme putaran perpindahan positif yang umumnya digunakan untuk menggantikan kompresor piston, bila diperlukan udara bertekanan tinggi dengan volume yang lebih besar. Kompresor sekrup memiliki dua rotor yang saling berpasangan atau bertautan (engage), yang satu mempunyai bentuk cekung sedangkan lainnya berbentuk cembung, sehingga dapat memindahkan udara secara aksial ke sisi lainnya. Kedua rotor itu identik dengan sepasang roda gigi helix yang saling bertautan. Jika roda-roda gigi tersebut berbentuk lurus, maka kompresor ini dapat digunakan sebagai pompa hidrolik pada pesawat-pesawat hidrolik. Roda-roda gigi kompresor sekrup harus diletakkan pada rumah-rumah roda gigi dengan benar, sehingga betul-betul dapat mengisap dan menekan fluida.
4) Kompresor Reciprocating
 |
| Gambar 1.5 Kompresor Reciprocating |
Kompresor reciprocating merupakan salah satu jenis kompresor yang telah digunakan untuk aplikasi yang sangat luas detik kecepatan alir masuknya dapat mencapai 100 hingga 1000 cfm (cubic feet per meter). Kompresor ini terdiri dari serangkaian penggerak mekanik seperti dalam rangkaian mekanis motor bakar. Terdapat kesamaan komponen-komponen utama antara kompresor torak dengan motor bakar di antaranya piston, batang penggerak, silinder piston, Frank shaft, dan sebagainya.
b. Pompa
Pompa adalah mesin fluida yang digunakan untuk mengalirkan fluida incompressible (tidak mampu memompa) dari suatu tempat ke tempat yang lain, dari suatu tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang rendah ke tekanan yang lebih tinggi. Dalam hal ini pembahasan pompa tidak terlepas dari pembahasan pipa isap (suction pipe) dan pipa tekan (discharge) yang secara keseluruhan juga tentang pemompaan (pumping system).
Macam-macam pompa dan penjelasannya sebagai berikut :
1) Pompa Aliran Radial
 |
| Gambar 1.6 Pom PP a Radial/Sentrifugal |
2) Pompa Aliran Aksial
 |
| Gambar 1.7 Pompa aliran aksial |
Arah aliran dalam sudu gerak pada pompa aliran aksial terletak pada bidang yang sejajar dengan sumbu poros dan head yang timbul akibat dari besarnya gaya angkat dari sudu-sudu geraknya. Pompa aliran aksial mempunyai head yang lebih rendah tetapi kapasitasnya lebih besar.
Pompa Screw memiliki satu atau lebih screw. Untuk pompa screw dengan screw tunggal, screw berputar di dalam screw housing dan fluida akan akan terbawa ke depan sesuai putaran screw. Pompa screw dengan lebih dari satu masing-masing saling bertemu. Ulir dari kedua screw dibuat presisi sehingga terjadi Perapatan antara kedua screw tersebut maupun terhadap housing. Gerakan screw mengakibatkan fluida dari sisi isap masuk ke dalam ruang diantara ulir dari masing-masing screw dan housing. Pertemuan ulir dari masing-masing screw yang berputar mengakibatkan fluida terdorong ke sisi tekan (discharge). Pompa jenis ini digunakan untuk memompa sampai tekanan 50 kg/cm² dengan putaran mencapai 3500 Rpm, namun umumnya hanya pada putaran 1750 Rpm. Pengaturan jumlah aliran dilakukan dengan mengubah putaran atau mengembalikan ke sisi isap /reservoir.
4) Pompa Reciprocating
Reciprocating pump adalah suatu jenis dari positive displacement pump dengan menggunakan aksi displacement. Pompa reciprocating jika perpindahan dilakukan oleh maju mundurnya jarum piston. Pompa reciprocating merupakan pompa bolak-balik yang dirancang untuk menghasilkan kapasitas yang cukup besar dan merupakan pompa yang mengubah energi mekanis pergerakannya menjadi energi aliran aliran fluida dengan menggunakan bagian pompa yang bergerak bolak-balik di dalam silinder.
Lanjutan editing materi Daring :
Selasa, 6 Oktober 2020
Oleh Ida Farida Anwar, S.Pd
2. Kontruksi pada Mesin Kompresor
Berikut ini kontruksi pada macam-macam kompresor :
a. Kontruksi Kompresor Radial
Kompresor Radial terdiri dari komponen statis dan dinamis. Komponen-komponen tersebut terdiri dari beberapa bagian yang fungsinya saling berhubungan. Komponen statis disebut stator dan komponen dinamis disebut juga rotor. Berikut akan dijelaskan komponen statis dan dinamis.
1) Komponen Statis
a) Casing
Casing merupakan bagian terluar kompresor yang berfungsi untuk :
(1) Pelindung terhadap pengaruh mekanik dari luar.
(2) pelindung dan penumpu dari bagian yang bergerak.
(3) Tempat kedudukan suction port dan discharge port serta bagian diam lainnya.
 |
| Gambar 1.6 Tipe Radial split barrel dengan bentuk selongsong dan ditutup bagian depan-belakang (rear-front cover) |
b) Inler Wall
Merupakan diafragma atau dinding penyekat yang dipasang pada sisi masukkan sebagai inlet channel dan berhubungan dengan in network. Material inlet wall harus tahan terhadap abrasi dan erosi karena berfungsi sebagai saluran gas masuk pada stage pertama.
c) Guide Van
Guide Van ditempatkan pada bagian depan eye impeller pertama pada bagian inlet channel. Fungsi utamanya adalah mengarahkan aliran agar gas dapat masuk impeller dengan distribusi merata. Konstruksi vane terbagi menjadi dua yaitu fixed dan movable posisi sudutnya dengan tujuan agar operasi kompresor dapat bervariasi dan dicapai efisiensi dan stabilitas yang tinggi.
d) Eye Seal
Ditempatkan di sekeliling bagian luar eye impeller dan ditumpu oleh inlet wall. Eye seal memiliki fungsi mencegah aliran balik dari gas yang keluar dari discharge impeller kembali ke sisi suction. Berfungsi untuk mencegah aliran balik dari gas yang keluar dari discharge impeller (tekanan tinggi) kembali masuk ke sisi suction (tekanan rendah).
e) Diffuser
berfungsi untuk mengubah energi kecepatan yang keluar dari discharge impeller menjadi energi potensial. Untuk multistage dipasang diantara inter stage impeller.
f) Return Bend
berfungsi untuk membelokkan arah aliran gas dari diffuser ke return channel untuk masuk pada stage berikutnya. Return Bend dibentuk oleh susunan diafragma yang dipasang dalam casing.
g) Return Channel
merupakan saluran berfungsi untuk memberikan arah aliran gas dari return bend masuk kedalam impeller berikutnya. Return channel dilengkapi dengan fixed vane dengan tujuan memperkecil turbulensi aliran gas pada saat masuk stage berikutnya sehingga dapat memperkecil vibrasi.
h) Diafragma
merupakan bagian dalam kompresor yang berfungsi sebagai penyekat antara stage dan tempat kedudukan eye seal maupun interstage seal. Dengan pemasangan diafragma secara seri, maka akan terbentuk tiga bagian penting, yaitu diffuser, return bend dan return channel.
2) Komponen Dinamis
a) Shaft and Shaft Sleeve
 |
| Gambar 1.7 Shaft and Shaft Sleeve |
b) Impeller
 |
| Gambar 1.8 Impeller |
Impeller berfungsi untuk menaikkan tekanan dan menaikkan kecepatan tangensial gas dengan mekanisme perputaran, sehingga menimbulkan gaya inersia pada gas. Hal ini menyebabkan gas mengalir dari eye impeller ke discharge tip. Akibat adanya perubahan jari-jari pada sumbu putar antara tip sudu masuk dengan sudu keluar, maka terjadi kenaikan energi kinetik.
c) Bearing
Merupakan bagian internal kompresor yang berfungsi untuk mendukung beban Radial dan aksial yang berputar dengan tujuan memperkecil gesekan dan mencegah kerusakan pada komponen lainnya.
Kompresor Radial terdapat dua jenis bearing, yaitu :
(1) journal bearing
Digunakan untuk mendukung beban dengan arah Radial (tegak lurus poros).
(2) Thrush bearing
Digunakan untuk mendukung beban ke arah aksial (sejajar poros).
b. Konstruksi Kompresor Aksial
kompresor aksial dapat menghasilkan laju aliran massa udara yang tinggi pada bidang frontal yang kecil. kompresor aksial terdiri dari beberapa tingkat (dapat sampai 30), di mana masing-masing tingkat terdiri dari sebaris sudu gerak pada rotor dan sebaris sudu tetap pada stator. Rotor dan stator inilah yang menjadi bagian utama dari sebuah kompresor aksial.
c. Kontruksi Kompresor Screw
Kompresor sekrup termasuk jenis kompresor perpindahan positif yang tergolong dalam kompresor putar (rotary). Untuk tekanan antara 7 sampai 8 kgf/cm² (0,69 sampai 0,83 Mpa). Kompresor sekrup memiliki sepasang rotor berbentuk sekrup. Kompresor ini memanfaatkan fluida dengan putaran serempak, rotor jantan (male rotor) memiliki alur permukaan cembung dan rotor betina (famale rotor) memiliki alur permukaan cekung. Pasangan rotor ini berputar dalam arah saling berlawanan. apabila rotor berputar, maka ruang yang terbentuk antara bagian cekung dari rotor dan dinding rumah akan bergerak ke arah aksial sehingga udara akan dimampatkan.
 |
| Gambar 1.9 Rotor jantan dan betina |
 |
| Gambar 1.10 Komponen utama kompresor screw |
Komponen utama kompresor sekrup (screw) :
(1) Rangka (Frame)
Berfungsi untuk mendukung bagian kompresor di atas pondasi rame harus kuat menahan seluruh beban dan getaran yang ditimbulkan kompresor.
(2) Rumah (Casing)
bagian paling luar kompresor berfungsi sebagai pelindung bagian-bagian didalamnya juga sebagai kedudukan rotor.
(3) Rotor
merupakan elemen utama dari kompresor sekrup yang berfungsi sebagai media pemampat udara.
(4) Bantalan Poros (Bearing)
berfungsi untuk menahan gaya aksial karena perbedaan tekanan antara discharge dan suction kompresor. Selain itu, bantalan poros juga berfungsi sebagai peredam getaran karena putaran tinggi dan juga untuk mengurangi keausan poros akibat gesekan.
(5) Mechanical Seal
berfungsi untuk mencegah kebocoran dimana terdapat celah celah poros yang keluar dari casing (poros yang dihubungkan dengan penggerak).
(6) Poros (Shaft)
Merupakan tempat kedudukan dari rotor sehingga dapat berputar.
(7) Katup Geser
Berfungsi untuk mengatur kapasitas kompresor dari 0%- sampai 100% atau sebaliknya. Katup ini digerakkan oleh unloader valve.
(8) Unloader Valve
berfungsi untuk menggerakkan katup kapasitas, unloader piston bergerak otomatis setelah tekanan discharger mencapai kurang lebih 5,9 bar tekanan akan turun sampai 4,4 kemudian setelah kurang lebih 7 detik kompresor akan secara otomatis.
(9) Piston Keseimbangan
berfungsi untuk menahan gaya aksial dari rotor (mengurangi beban dari thrust bearing).
(10) Lubang Minyak Pelumas
berfungsi sebagai tempat masuknya minyak pelumas kompresor, minyak pelumas digunakan untuk melumasi rotor, bearing, balance piston dan unloader valve.
(11) Katup Hisap
Berfungsi untuk mengatur udara masuk ke kompresor.
(12) Sisi Keluar
Berfungsi sebagai saluran udara keluar dari kompresor.
 |
| Gambar 1.11 Bagian-bagian utama kompresor reciprocating |
Bagian-bagian utama kompresor reciprocating terdiri dari :
1) Bagian Statis (Tidak Bergerak)
a) Frame
b) Cross Head Guide
c) Silinder dan Perlengkapan
d) Stuffing box
2) Bagian Dinamis (Bergerak)
a) Crankshaft Shaft
b) Connecting Road
c) Cross Head
d) Piston roda cross head connecting
e) Piston dan ring piston
f) Compressor Valve
e) Bearing
3. Karakteristik Mesin Tenaga Fluida
( Bersambung ke bagian 2)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar