KOMPRESOR SENTRIFUGAL

KOMPRESOR SENTRIFUGAL

Merupakan suatu kompresor dimana kecepatan dan tekanan diberikan kepada udara dengan arah radial terhadap shaft vane atau impeler oleh satu atau banyak kombinasi antara impeler dan difuser. Kompresor sentrifiigal meningkatkan energi fluida dengan meningkatkan kecepatan tangensial gas. Prinsip kerja kompresor sentrifugal sangat mirip dengan prinsip operasi pompa sentrifugal. fluida memasuki kompresor melalui nozzle inlet yang proporsional sehingga gas memasuki impeller dengan minimal shock atau turbulensi. Impeller, yang terdiri dari hub dan blade, dipasang pada poros berputar.

Adapun keuntungan dan kerugian penggunaan Kompresor Sentrifugal dapat dilihat pada tabel berikut

Advantages	Disadvantage
Highly efficiency approaching two stages reciprocating compressor	High initial cost
Can reach pressure up to 1200 psi	Complicated monitoring and control systems
Designed to give lubricant free air	High rational speed require special bearings and sophisticated vibration and clearance monitoring
Does not require special foundations	Specialized maintenance consideration

Kompresor sentrifugal memiliki konfigurasi yang berbeda-bedaberdasarkan aplikasinya dan dapat dipilih berdasarkan kebutuhan, berikut adalah  dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

1.     Compressors with Horizontally-split Casings

Horizontally-split casings yang terdiri dari setengah casing yang menyatu di tengah secara horizontal digunakan untuk tekanan operasi di bawah60 bar. Horizontally-split casing compressors dapat diidentifikasi lebih lanjut sesuai dengan jumlah tahapannya

2.   Compressors with Vertical-split Casings

Vertical Split Casing dibentuk oleh sebuah silinder yang ditutup oleh dua penutup di bagian ujungnya seperti “barrel”. Kompresor inisecara umum merupakan kompresor jenis multistage yang digunakan untuk kondisi tekanan tinggi (up to 700 kg / cm 2). Dibagian dalam casing, rotor dan diafragma pada dasarnya sama seperti horizontal split casing.

3.     Compressor with Bell Casings

Kompresor dengan Bell Casing juga merupakan kompresor berjenis barel untuk tekanan tinggi yang memiliki casing berbentuk lonceng dan ditutup/dikunci dengan shear ring.

4.     Pipeline Compressors

Berbentuk seperti lonceng dengan penutup vertikal tunggal. Tipe ini umumnya digunakan untuk transportasi gas alam.

5.   SR Compressors

Kompresor ini cocok untuk tekanan rendah. Mereka memiliki fitur beberapa shaft dengan overhung impellers

Prinsip Kerja Kompresor

Secara garis besar prinsip kerja pada kompresor gas, khususnya kompresor berjenis single stage dapat dijabarkan sebagai berikut :

1.     Fluida yang diangkut masuk ke dalam kompresor dan mengalir melalui Saluran Impeller (Inlet).

2.     Impeller terbuat dari dua buah pelat yang dipisahkan oleh rangkaian sudu. Pada saat impeller berputar, sudu akan mendorong udara didalam impeller untuk bergerak.Karena tidak ada gaya sentrifugal yang bekerja, putaran akan mendorong fluida untuk terlempar keluar dari titik pusat impeller. Kecenderungan udara atau gas untuk bergerak keluar dari pusat impeller merupakan kecenderungan dari gaya sentrifugal.

3.     Pada saat impeller berputar, ia akan menggerakkan gas menuju bagian terluar dari impeller melalui celah pada blade atau Refrigerant Passagesdan mengakibatkan kecepatan gas tersebut bertambah. Bertambahnya kecepatan untuk menjauhi titik pusat impeller akan menciptakan daerah yang bertekanan rendah pada pusat impeller tersebut, dan pada akhirnya akan menyebabkan lebih banyak gas memasuki impeller. Impeller melakukan kerja terhadap gas. Kerja akan dikonversikan kedalam energi yang gas akan dapatkan dalam bentuk tekanan dan kecepatan.

4.     Pada saat meninggalkan impeller, gas akan diarahkan melalui jalur yang disebut Diffuser. Radius/jari-jari diffuser lebih besar daripada radius impeller dimana pola aliran gas yang melalui diffuser akan berbentuk spiral yang besar.Karena pola aliran menjadi lebih besar dan tidak ada pengaruh langsung yang dilakukan oleh sudu impeller, kecepatan gas akan berkurang sementara tekanan gas menjadi bertambah.

5.     Gas yang telah melewati diffuser selanjutnya akan memasuki Volute. Didalam volute, pengkonversian kecepatan menjadi tekanan terus berlanjut.

Komponen Kompresor

Terdapat banyak jenis Kompresor Sentrifugal yang bisa dikelompokan berdasarkan konfigurasi dan aplikasinya, hal ini akan membuat komponen yang terdapat dalam satu kompresor dan kompresor lainnya akan memiliki perbedaan. Bila ditelaah berdasarkan prinsip kerja kompresor secara umum (poin 2.6.1) maka komponen utama pada kompresor sentrifugal adalah sebagai berikut:

1.     Saluran Impeller (inlet)

Saluran dimana fluida masuk ke dalam kompresor dan menuju ke impeller.

2.     Impeller

Komponen pada kompresor sentrifugal yang berfungsi untuk meningkatkan energi fluida dengan meningkatkan kecepatan tangensial gas.

3.     Refrigerant Passages

Passages atau jalur fluida yang bebentuk sudu dan blade pada impeller menjadi jalur fluida gas untuk bergerak ke komponen selanjutnya yaitu difusser.

4.     Diffuser

Diffuser merupakan saluran fluida yang berfungsi merubah pola aliran menjadi lebih besar, sehingga menyebabkan kecepatan gas berkurang dan tekanan gas bertambah.

5.     Volute

Pada bagian volute yang merupakan saluran lanjutan dari diffuser proses pengkonversian kecepatan menjadi tekanan terus berlanjut hingga fluida keluar dari bagian discharge.

PERHITUNGAN PADA KOMPRESOR SENTRIFUGAL

Unjuk kerja pada kompresor sentrifugal berkaitan dengan beberapa parameter utama diantaranya Head, Efisiensi, Kapasitas dan Daya. Untuk dapat mengetahui harga masing-masing parameter berdasarkan kondisi operasi, maka digunakan berbagai rumus perhitungan dan proses pendekatan. Kompresor sentrifugal didalam proses kerjanya dapat ditinjau dengan menggunakan dua pendekatan :

1.     Proses adiabatic (isentropic), yaitu proses dengan menggunakan asumsi ideal, dimana proses berlangsung pada entropi konstan (tidak ada panas yang masuk dan keluar) meskipun pada kenyataannya energi panas tidak bisa dirubah secara keseluruhan menjadi kerja, karena ada kerugian.

2.     Proses Politropik adalah proses kerja aktual yang dihasilkan oleh kompresor itu sendiri.

Head Isentropik

Merupakan energi per satuan massa yang diperlukan oleh kompresor pada kondisi tanpa adanya perpindahan panas pada sistem. Head isentropik mengabaikan kerugian-kerugian yang terjadi selama proses untuk mencapai rasio tekanan tertentu. Persamaan Head Isentropik :

Dimana :

H_isen           : Head Isentropik (ft.lbf/lbm)

T₁             : Temperatur masuk (^oF)

Z_avg                      : Faktor kompresibilitas rata-rata saat masuk dan keluar

P₁              : Tekanan masuk (Psia)

P₂             : Tekanan keluar (Psia)

SG            : Specific Gravity

Γ              : Rasio Panas Spesifik

Head Politropik

Merupakan energi per satuan massa yang diperlukan oleh kompresor pada proses politropik dengan kondisi gas saat masuk dan saat keluar kompresor sama. Head politropik merupakan head yang telah mempertimbangkan kerugian-kerugian yang terjadi selama proses penambahan energi pada aliran gas. Head yang lebih besar dibutuhkan untuk mengkompensasikan kerugian yang terjadi selama proses kompresi untuk mencapai suatu rasio tekanan tertentu. Persamaan Head Politropik:

Dimana :

H_isen           : Head Isentropik (ft.lbf/lbm)

T₁             : Temperatur masuk (^oF)

Z_avg                      : Faktor kompresibilitas rata-rata saat masuk dan keluar

P₁              : Tekanan masuk (Psia)

P₂             : Tekanan keluar (Psia)

SG            : Specific Gravity

Γ              : Rasio Panas Spesifik

Nilai n merupakan kondisi gas selama kompresi. Nilai n membandingkan antara kondisi tekanan dan temperatur saat masuk dan keluar kompresor. Penurunan nilai n menyebabkan penurunan nilai perbandingan antara rasio temperatur dan rasio tekanan, sehingga head yang dibutuhkan pun semakin kecil. Persamaan yang digunakan untuk mencari nilai n:

Efisiensi

Efisiensi didefinisikan sebgai perbandingan antara head pada kondisi isentropik dengan head yang terjadi selama proses di lapangan. Efisiensi menggambarkan kondisi yang dapat diraih oleh suatu kerja kompresor agar dapat mencapai suatu rasio tekanan tertentu. Efisiensi dapat dihitung dengan persamaan:

Daya

Daya merupakan faktor penting pada kinerja kompresor sentrifugal karena berkaitan dengan aliran massa yang dapat dialirkan pada kompresor dan head yang dihasilkan selama proses kompresi. Daya pada kompresor sentrifugal terbagi dua :

1.     Daya Poros Kompresor

Dimana :

W_cc                 : Daya penggerak poros (HP)

Q_std                                 : Laju std gas (mmscfd)

SG                  : Specific Gravity

n                     : Efisiensi (%)

2.     Daya Gas

Daya gas merupakan fungsi antara daya penggerak kompresor dengan efisiensi mekanis. Selama proses kompresi, kompresor sentrifugal mengalami kehilangan daya (intenal losses) yang terjadi friksi pada kompresor.

W_gas = W_cc + n_mech

Dimana :

W_gas = Daya yang dibutuhkan untuk mengalirkan gas (HP)

n_mech = Efisiensi mekanis

Makalah Disusun oleh :

Iqbal Muhammad Irfan   

Edwin Widiatmaja                      

Madinah Fhp                               

Alfie Putri Rachmasari   

DAFTAR PUSTAKA

Viska.,Mulyandasari.,Compressor Selectin and Sizing.,KLM Technology Group.,Johor,2011.

NPTEL.,Centrifugal Compressors.,ITT Kharagpur.,Kharagpur

*Ilmu tanpa amal, bagaikan pohon tanpa Buah.. maka berbagilah.. 😊