KONSERVASI ENERGI PADA KOMPRESSOR OLEH IR. PARLINDUNGAN MARPAUNG HIMPUNAN AHLI KONSERVASI ENERGI (HAKE)

(1)

KONSERVASI ENERGI PADA

KOMPRESSOR

1

OLEH

IR. PARLINDUNGAN MARPAUNG

(2)

KOMPRESSOR

• Kompressor berfungsi untuk

menaikkan tekanan

udara atau gas dari level rendah menjadi lebih

tinggi - sama atau sedikit di atas tekanan yang

dibutuhkan oleh pengguna/konsumen.

• Input daya kompressor mulai dari 5 horsepower

(hp) hingga lebih dari 50,000 hp.

• Kompressor pada system udara tekan yang

menghasilkan tekanan > 20 psi.

• Kompressor adalah salah satu pemanfaat listrik

yang cukup besar di industri.

(3)

POTENSI PENGHEMATAN ENERGI

 Dari hasil survei Departemen Energi Amerika (2003)

bahwa : 70 - 90 % dari energi kompressor mejadi rugi-rugi energi dalam bentuk : panas, gesekan, salah penggunaan dan kebisingan.

 Sistem kompressors

merupakan area konservasi energi penting di industri.

 Penghematan Energi dapat mencapai 20 hingga 50 %, atau senilai puluhan/ratusan juta rupiah per tahun.

3

SHANKY DIAGRAM SYSTEM UDARA TEKAN (McKane and Medaris, 2003)

(4)

BIAYA OPERASI

4



U

mumnya biaya operasi (listrik) kompressor jauh lebih mahal dari harga kompressor itu sendiri.

 Pengelolaan sistem kompressor yang benar dapat menghemat energi, pemeliharaan, mengurangi downtime dan meningkatkan produktifitas.

(5)

KOMPONEN UTAMA SISTEM KOMPRESSOR

(US DOE, 2003)

Sistem kompressor terdiri atas :



Intake air filters,



Inter-stage coolers,



After-coolers,



Air-dryers,



Moisture drain traps,



Receivers,



Piping network,

(6)

TYPE KOMPRESSOR

(US DOE, 2003)

(7)

TYPE KOMPRESSOR

7

(8)

KRITERIA UMUM PEMILIHAN KOMPRESSOR

(Confederation of Indian Industries)

(9)

PERBANDINGAN MASING-MASING KOMPRESSOR

(10)

10

KOMPRESOR TORAK

Tingkat pertama

Tingkat dua

Motor Penggerak

Pada kompressor tipe torak, sejumlah gas atau udara dikurung dalam suatu ruangan dan volumenya secara mekanik dikurangi sehingga menyebabkan tekananya naik sebelum kemudian dialirkan.

Tipe kompressor ini tersedia dengan berbagai konfigurasi dan paling sering adalah horizontal, vertikal. Tipe Kompressor Vertical digunakan untuk kapasitas : 50 – 150 cfm. Horizontal balance opposed compressors digunakan untuk kapasitas : 200 – 5000 cfm dengan disain multi-stage dan sampai dengan 10,000 cfm dengan disain single stage.

(11)

SENTRIFUGAL KOMPRESSOR

(King, Julie)

11

Sentrifugal kompressor adalah kompressor dinamis. Energi dari impeller yang berputar dengan kecepatan tinggi ditransfer ke udara dengan cara merubah kecepatan dan tekanan.

Kecepatan udara yang tinggi dirubah menjadi tekanan dengan cara mengurangi kecepatan pada difuser stasioner.

Tipe kompressor ini cocok untuk kapasitas besar yaitu di atas 12.000 cfm.

(12)

HIGH SPEED SINGLE STAGE COMPRESSOR

(13)

13

KOMPRESOR ULIR

Kompressor ulir adalah mesin positif displacement dengan

menggunakan sepasang rotor yang bersesuaian sebagai pengganti piston untuk menghasilkan tekanan.

(14)

14

(15)

15 90 KW 15 Nm3_/min T engki Pe nampun g 6.2 Bar s Compressor - 8 Unit. 4 on during rolling 2 on during non-rolling

KOMPRESSOR DISTRIBUSI PEMANFAATAN

Sistem Udara Bertekanan

90 KW 15 Nm3_/min 90 KW 15 Nm3_/min 90 KW 15 Nm3_/min 90 KW 15 Nm3_/min 90 KW 15 Nm3_/min 90 KW 15 Nm3_/min 90 KW 15 Nm3_/min Dessicant Air Dryer Spiral Fin Welding Cold Mill Hot Mill

(16)

KONSERVASI ENERGI PADA

KOMPRRESSOR

(17)

17

KIAT-KIAT PENGHEMATAN ENERGI SISTEM UDARA

BERTEKANAN

 Operasikan pada tekanan serendah mungkin,

 Usahakan udara masuk temperaturnya rendah,

 Gunakan flat belt yang efisien energi,

 Gunakan soft stater yang hemat energi,

 Lakukan reengineering proses untuk menurunkan penggunaan udara bertekanan,

 Turunkan kebocoran,

 Pisahkan tekanan tinggi dan rendah jika mungkin,

 Pasang solenoid valve untuk menutup udara bertekanan  Mesin saat tidak beroperasi

 Seluruh bagian-bagian jaringan

 Jalur yang tidak berguna supaya dibongkar,

 Mengoptimumkan frekwensi auto drain trap

 Memanfaatkan air pendingin dari kompresor

 Matikan jika tidak diperlukan

(18)

(LANJUTAN)

 Pertanyakanlah setiap titik penggunaan udara tekan.

 Untuk kasus dimana volume alir udara lebih diperlukan daripada tekanan, maka sebaiknya mengggunakan: Blower (Centrifugal blowers atau roots blowers).

 Hindari penggunaan udara bertekanan untuk keperluan pembersihan.

 80-93% dari daya listrik kompressor di konversikan menjadi panas. Dengan disain heat recovery yang baik sekitar 50-90% dari panas tersebut dapat dimanfaatkan menjadi energi termal yang bermanfaat seperti memanaskan air. Recovered heat typical adalah : Industrial process heating, water heating, make up air heating, and boiler make up water preheating.

 Recoverable heat dari sistem kompressor tidak terlalu panas, namum untuk keperluan tertentu sudah cukup memadai.

(19)

MINIMIZE TEKANAN OPERASI



Penurunan tekanan pada sistem kompressor selain

menghemat energi juga mengurangi kebocoran,

keausan pada bagian-bagian kompressor.



Oleh karena itu kemungkinan untuk menurunkan

tekanan keluar kompressor sebaiknya dijejaki di

pengguna akhir.

(20)

Penghematan energi dengan mengurangi tekanan

(21)

21

Setiap

pengurangan 1 bar

tekanan pada

delivery kompressor, konsumsi daya akan

(22)

CONTOH

 Single state compressor : 250 cfm udara atmosfer dikompres menjadi 110 psig oleh 2 kompressor.

 Masing-masing kompressor digerakkan motor 25 HP full load.

 Kopmressor operasi 8000 jam per tahun.

 Menurut konsumen udara tekan, tekanan dapat dikurangi 15 psi tanpa mengganggu kwalitas produksi.

 Dari grafik penghematan daya (grafik ) jika tekanan awal 110 psi , diturunkan menjadi 95 psi, maka penghematan daya adalah : 7.5 %

 Penghematan biaya adalah :

= 7.5/100 x (2x 25) HP x 0.746 kW/HP x 8000 jam/tahun. = 22.380 kWh/tahun

= Rp 11.19 juta pertahun (asumsi harga listrik Rp 500/kWh

(23)

MINIMIZE TEKANAN OPERASI

23

(24)

MINIMIZE TEKANAN OPERASI

Two Stage Reciprocating & Kompressor Sentrifugal

(25)

SUHU UDARA INTAKE

KOMPRESSOR

 Suhu udara masuk kompressor (intake) berpengaruh terhadap konsumsi daya kompressor.

 Operasi kompressor yang terus menerus menimbulkan energi panas. Energi panas dilepas ke sekitar kompressor dan cendrung menaikkan suhu ruangan (suhu udara/intake) kompressor.

25

Setiap suhu udara naik 3 C,

konsumsi daya naik 1 %

(26)

Setiap suhu udara intake naik 3 C, konsumsi

daya kompressor meningkat 1 % *).

26

(27)

LOKASI PENGAMBILAN UDARA

 Suhu udara masuk ke kompressor (intake air)

harus serendah mungkin.

 Suhu udara tinggi membuat konsumsi daya

kompressor naik, dan massa alir udara menjadi

rendah.

27



Lokasi intake air sebaiknya di luar ruangan.



Hemat energi.

(28)

28

(29)



Intake air di dalam ruangan harus dihindari ,



Intake air dari basement tidak banyak pengaruh.

(30)

INTAKE POINTER LUAR

Filter intake harus dilindungi dari hujan dengan penutup/hood dan dari bahan padat dengan screen/jaring.

30

Intake air harus diusahakan bersih dan kering. Hindari agar tidak terlalu dekat dengan drain atau exchause

lines.

Jarin pada Intake air Pointer

Intake air

(31)

INTAKE POINTER –LUAR

 Intake pointer sebaiknya di tempatkan terhindar dari cahaya matahari.  Atau pasang peneduh pada intake air kompressor.

31

(32)

PENDINGINAN PADA KOMPRESI PARSIAL

32

Area ABCD menggambarkan daya atau kerja yang dihemat dibandingkan dengan jika kompressi dilakukan secara adiabatic tanpa pendinginan.

Suhu air pendingin kompressor merupakan parameter operasi yang harus dimonitor.

Pendinginan udara ke suhu intake semula setelah

kompressi parsial mengurangi daya kompressi

kompressor pada stage berikutnya.

(33)

CONTOH KASUS

 Hasil pengukuran suhu pada supply cooling water

kompressor udara menunjukkan : 37 C (satu dari 2 fan cooling tower tidak operasi).

 Setelah fan cooling water dihidupkan suhu cooling water supply menjadi 34 C.

 Perbedaan data arus listrik (Amper) pada kompressor

sebelum dan sesudah fan cooling tower diaktifkan terukur sebesar 6 %. Ini mengindikasikan adanya pemborosan

energi. Untuk kasus ini setiap suhu cooling water naik 1 C akan memboroskan energi 2 %.

 Petensi penghematan energi pada kompressor setara dengan : 0.06 x 180 kW x 24 jam/hari x 300 hari/tahun. = 77.760 .kWh per tahun, senilai Rp 42.7 juta.per tahun (estimasi harga listrik 550 Rp/kWh).

(34)

Mengurangi pressure drop

:



Kelebihan pressure drop akibat ukuran pipa, filter,

kopling dan hose yang tidak cocok adalah

reprensentasi pemborosan energi.



Mengurangi pressure drop : gunakan sistem tertutup

(loop) dengan dua jalur aliran .

(35)

PENURUNAN TEKANAN MINIMUM PADA

PIPA DISTRIBUSI

 Pressure drop udara tekan timbul karena adanya aliran udara dalam sistem distribusi dan pengolahan (treatment).

 Desain yg baik, maka rugi-rugi tekanan kurang dari 10 % dari tekanan discharge kompressor (dihitung dari tangki penerima (receiper tank) hingga ke titik pengguna akhir).

 Semakin panjang dan kecil diameter pipa distribusi semakin besar rugi-rugi tekanan yang timbul.

 Pressure drop yang bisa diterima secara tipikal praktis di industri adalah :

– 0.3 bar pada header utama

– 0.5 bar pada sistem distribusi (lihat tabel)

(36)

 FITTING

36

Seperti pada pipa, fitting juga merupakan sumber pressure drop.

Pressure drop tipikal pada berbagai fitting diperlihatkan pada

tabel berikut.

(37)



INSTALASI PIPA MASUK

(INTAKE LINE)

37

Intake & Discharge line tidak boleh dalam duck yang sama.

Pipa intake udara instalasi besar harus dibuat penyangga. Jika tidak berat instalasi akan membuat

(38)



UKURAN PIPA INSTALASI (INTAKE LINE)

38

 Pipa intake line yang panjang harus diperbesar diameternya

 Setiap panjang pipa tambah 15 ft, maka diameter ditambah sekitar 2”.  Selalu diusahakan diameter pipa intake lebih besar atau sama dengan

(39)



RECEIVER TANK



Ukuran pipa/discharge line ke

receiver tank harus sama atau

lebih besar dari outlet mesin

kompressor.



Hindari gesekan dan kerja

kompressor yang berlebihan



Usahakan agar radius belokan

sebesar mungkin.

(40)

40

 SAVETY VALVE DAN SHUT OFF VALVE

Shut off valve

Savety valve

(41)

Receiver tank

41

(42)

42

 Aftercooler dengan Separator

.

 Umumnya digunakan untuk pekerjaan besar.

 Aftercooler mengkondensasikan uap air dan separator

(43)



AFTER COOLER

• Aftercooler dimaksudkan

untuk menjamin agar

supply udara bertekanan

ke konsumen dalam

keadaan kering.

• Menghindari water

hammer.

• Fan aftercooler agar tidak

diarahkan ke receiver tank.

43

(44)

 SISTEM TRANSMISSI

(45)

PEMELIHARAAN SISTEM TRANSMISSI

• Sistem transmissi V-belt efisiensinya berkisar antara 70-90%, dengan bertambahnya usia akan mengalami kemunduran atau pengurangan efisiensi sekitar 4 % jika tidak terpelihara dengan baik.

• Tegangan belt tidak sesuai (terlalu kendor maupun terlalu kencang) akan mengakibatkan rugi-rugi energi :

• Multiple belt, jika salah satu dari multiple belt gagal atau rusak , maka seluruh belt harus diganti.

• Hindari sedapat mungkin adanya perbedaan dari masing-masing multiple belt.

• Ukuran belt oversizing atau undersizing akan menghasilkan rugi-rugi energy tambahan.

• Sistem transmissi bertingkat yang diterapakan pada transmissi motor kompressor menimbulkan rugi-rugi transmissi meningkat.

(46)

RUGI-RUGI SISTEM TRANSMISSI

(47)

MENCEGAH KEBOCORAN

 Udara bocor sering terjadi pada sambungan-sambungan.

 Dalam banyak kasus udara bocor terjadi karena penggunaan sealant yang buruk atau tidak sesuai.

Pilihlah fitting/peralatan, hoses, tubing yang berkwalitas dan

pasanglah dengan benar dengan sealent yang bagus.

 Peralatan yang tidak dioperasikan sering juga menjadi tambahan

sumber kebocoran udara. Peralatan yang tidak lagi beroperasi

sebaiknya diisolasi dari sistem didtribusi dengan menggunakan katup .

47

(48)

48

METODA PENCEGAHAN KEBOCORAN

 Mendeteksi Kebocoran

 Gunakan ultrasonik detector yang dapat mendeteksi desis frekuwensi tinggi yang disebabkan oleh kebocoran udara.

 Metoda sederhana yaitu dengan mengoleskan air sabun dengan kuas pada tempat yang diduga bocor.

 Menutup Kebocoran (perbaikan)

 Pilih fiting yang kwalitas baik, disconnects, hose, turbin dan pasang secara benar dengan seal yang baik.

 Jalur ke peralatan yang tidak dioperasikan segera ditutup.

 Menurunkan tekanan udara meminimkan kebocoran

 Setelah dilakukan perbaikan lakukan evaluasi penghematan.

 Program Pencegah Kebocoran

Program pencegahan kebocoran yang baik meliputi hal-hal sebagai berikut:

 Identifikasi, penelusuran, perbaikan, verifikasi

 Melibatkan karyawan pada fasilitas (bagian) yang menggunakan udara bertekanan harus dilibatkan /bentuk tim penanggulangan.