Udara Kering

Kompresor Udara

3. Kegiatan Belajar 3Distribusi Udara Bertekanan a. Tujuan Pembelajaran

3.1 KONDISI UDARA BERTEKANAN

3.1.1 Udara Kering

Udara yang dihisap kompresor selalu mengandung uap air. Kadar air ini harus ditekan serendah mungkin. Suhu dan tekanan udara menentukan kadar kelembaban udara. Makin tinggi suhu udara, makin banyak kadar uap air yang dapat diserap. Apabila titik jenuh dari kelembaban udara mencapai 100%, meneteslah air. Gambar grafik 1 menunjukkan hubungan antara kandungan air dalam udara dengan temperatur pada kelembaban 100 %.

Contoh :

 Pada temperatur 20฀ C , udara mengandung air sebesar 17 gram/m3.

Kan du ng an ai r Temperatur

Gambar 3.1 Grafik Titik Pengembunan (Dew Point)

Contoh Perhitungan:

Sebuah kompresor berdaya hisap 10 m³/h memampatkan udara bebas (20฀C, kelembaban

relatif 50%) pada tekanan absolut 7 bar (1,43 m³/h). Sebelum pemampatan, kadar air sebesar

8,5 g/m³. Hasilnya adalah massa air 85 g/h. Setelah pemampatan, suhu naik menjadi 40฀C.

Udara yang dijenuhkan pada lubang-keluar kompresor, mempunyai kadar air sebesar 51 g/m³.

Pada massa udara yang dimampatkan 1,43 m³/h, massa airnya adalah:

1,43 m³/h . 51 g/m³ = 72,93 g/h

Dengan demikian massa air yang dikeluarkan dari kompresor adalah: 85 g/h - 72,93 g/h = 12,07 g/h

Jika kondensasi tidak dibuang semua, maka sisanya akan masuk ke dalam sistem dan dapat mengakibatkan kerusakan-kerusakan sebagai berikut:

 Korosi dalam pipa, katup, silinder, dan elemen-elemen lainnya. Ini akan menambah

biaya pemakaian dan perawatan.

 Mencuci pelumas asli pada elemen yang bergerak.

 Mengganggu fungsi kontak dari katup

 Mencemarkan dan merusak hal tertentu misalnya pada industri makanan, dan

pengecatan.

Oleh karena itu, kandungan air harus dikeluarkan dari udara bertekanan sebelum

menyebabkan gangguan; udara harus benar-benar kering.

3.1.1.1 Pengeringan Udara Bertekanan

Air menyebabkan seal keras, korosi dan lubrikasi asli silinder tercuci. Minyak dan air menyebabkan seal dan membran sobek. Pada pekerjaan pengecatan, air dan debu menyebabkan pengotoran, daya rekat cat rendah dan melepuh. Di dalam industri makanan, obat-obatan, dan kimia; minyak, kotoran, bakteri, dan kuman merusak produksi.

Umur sistem pneumatik berkurang jika embun yang berlebihan dibawa masuk ke dalam sistem ke elemen-elemen kontrol. Oleh karena itu, penting memasang peralatan penyaring udara untuk mengurangi kandungan embun sampai ke tingkat yang sesuai dengan yang digunakan pada elemen-elemen pemakai. Ada 3 cara untuk mengurangi kandungan air di dalam udara:

 Pengering temperatur rendah (dengan sistem pendingin)

 Pengering adsorbsi

 Pengering absorbsi

Penambahan biaya untuk pengadaan peralatan pengering udara dikompensasi dengan turunnya biaya pemeliharaan dan menambah keandalan sistem.

Satuan penghitungan untuk pengeringan udara bertekanan adalah dew point (titik

Titik Pengembunan adalah :

 temperatur di mana udara dijenuhkan dengan uap air (100 % kelem-baban udara).

Setiap penurunan temperatur udara akan mengakibatkan pengembunan uap air Semakin rendah titik pengembunannya, makin sedikit air yang diserap dari udara. Kapasitas udara untuk menyerap uap air tergantung dari volume udara dan temperaturnya , tidak tergantung pada tekanannya.

Berbagai metode digunakan untuk mengeringkan udara bertekanan . Masing-masing metode memiliki karakteristik khusus sendiri dan akan menghasilkan hasil yang optimum hanya jika

digunakan secara benar. Yang paling umum adalah Pengering dengan Sistem Pendingin

(Refrigeration Drying) karena metode ini adalah metode yang paling penting dalam industri. Pengeringan udara bertekanan dipasang langsung dari tangki seperti pada gambar berikut ini .

Keterangan : 1. Kompresor

2. Pendingin air ( After - Cooler ) 3. Pemisah kondensat

4. Tangki udara bertekanan V. Filter kasar N Filter halus Pengering sistem pendingin Pengering Absorbsi Pengering Adsorbsi V N N V 1 2 3 4

Gambar 3.2 Pemasangan Pengering Udara

Pneumatic Control, Vogel-Buchverlag

3.1.1.2 Pengering Dengan Pendingin

Jenis pengering yang paling banyak digunakan adalah pengering dingin. Unit ini beroperasi secara ekonomis dan handal serta biaya perawatannya rendah. Dengan pengering dingin, udara bertekanan masuk melalui sistem penukar panas, terus mengalir melalui unit pendingin. Tujuannya adalah menurunkan temperatur udara sampai ke titik pengembunan dan air kondensasi akan jatuh dalam jumlah yang dibutuhkan.

Makin tinggi perbedaan suhu untuk titik pengembunan, makin banyak air yang dikondensasi.

Melalui pengering dingin, dapat dicapai suhu cair antara 2฀C sampai 5฀C. Jika titik

Diagram skema pengering pendingin adalah sebagai berikut :

Gambar 3.3 : Pengering Sistem Pendingin

Pneumatics, Textbook, Festo Didactic

Cara Kerja Pengering Pendingin

Mesin Pengering terdiri dari unit pendingin dan alat penukar panas (Heat Exchanger). Udara bertekanan yang hangat dari kompresor atau tangki didinginkan sampai titik pengembunan yang diinginkan. Udara bertekanan yang didinginkan kemudian disaring untuk menghilangkan partikel-partikel padat yang masih ada dan uap minyak yang terkandung dalam udara bertekanan. Pengering pendingin menghilangkan kira-kira 80 - 90 % minyak dari pelumas kompresor yang terkandung dalam udara bertekanan. Udara yang didinginkan tersebut kemudian diteruskan ke dalam alat penukar panas.

Di dalam alat penukar panas udara hangat dan lembab (temperatur udara masuk boleh

mencapai + 60฀C) masuk unit pendingin mengeluarkan sebagian panasnya dan didinginkan.

Sebaliknya udara bertekanan dingin yang keluar unit pendingin dihangatkan kembali . Karena adanya alat penukar panas ini unit pendingin perlu menyuplai hanya 40 % dari kebutuhan energi total.

Sistem kontrol tertutup dalam rangkaian pendingin menghasilkan titik pengembunan pada tekanan operasi yang konstan pada pengering pendingin tersebut

3.1.1.3 Pengering Absorbsi

Pengering absorbsi dipakai untuk aplikasi-aplikasi di luar bidang teknik seperti dalam pemaketan kamera-kamera dan peralatan lain yang sensitif terhadap uap air dan perlindungan peralatan dalam daerah sub-tropis.

Cara Kerja Pengering Absorpsi :

Mesin Pengering Absorbsi terdiri dari 2 tangki yang sama yang saling terhubung dengan diisi elemen pengering . Elemen pengeringnya adalah bahan berupa butiran-butiran dengan bentuk tepi runcing atau bentuk manik-manik. Elemen pengering ini berisi hampir seluruhnya silikon dioksida.

Tangki pertama digunakan untuk mengeringkan udara bertekanan yang melaluinya sedangkan tangki yang lain elemen pengering dibangkitkan kembali dengan menggunakan udara hangat atau dingin.

Di dalam proses ini, udara bertekanan dialirkan melalui gel, dan air diserap pada permukaan; (absorb adalah air diserap pada permukaan padat) sehingga udara yang keluar kering. Jika gel dalam satu tangki telah jenuh, maka aliran udara dipindah ke tangki kedua dan tangki pertama diregenerasi oleh pengering udara-panas.Temperatur terendah yang dapat dicapai sistem ini

sampai -90฀C.

Udara bertekanan yang masuk mesin ini mengandung minyak dan zat-zat lain yang dapat menyebabkan kontaminasi pada elemen pengering tersebut . Oleh karena itu elemen pengering harus diganti secara berkala tergantung tingkat kontaminasinya.

Gambar 3.4 Pengering Absorbsi

Pneumatics, Textbook, Festo Didactic

3.1.1.4 Pengering Absorbsi

Pengering absorpsi adalah proses kimia murni. Embun di dalam udara bertekanan bersenyawa dengan elemen pengering di dalam tangki. Hal ini akan menyebabkan elemen pengering menjadi rusak. Persenyawaan ini akan masuk ke dalam dasar tangki. Pengering absorpsi tidak pernah dipergunakan dalam industri, karena biaya operasinya yang tinggi dan efisiensi yang rendah.

Partikel-partikel oli juga dipisah di dalam sistem ini. Jumlah minyak yang masuk mempengaruhi efisiensi pengering absorpsi. Maka perlu dipasang penyaring halus di depan pengering.

Proses absorpsi mempunyai ciri-ciri:

 Pemasangan instalasi sederhana

 Keausan mekanik rendah karena tidak ada gesekan dalam pengering ini.

 Tidak dibutuhkan energi dari luar.

Gambar 3.5 Pengering Absorbsi

Pneumatics, Textbook, Festo Didactic