Cara Menguji Kapasitas Kompresor

 

Menghitung kapasitas kompresor

Kompresor (compressor) adalah mesin yang berfungsi untuk mengubah tekanan suatu gas dari tekanan rendah menjadi tekanan lebih tinggi. Kompresor memiliki banyak aplikasi, seperti kompresor udara yang digunakan untuk menghasilkan udara bertekanan tinggi pada bengkel kendaraan atau industri, kompresor pada sistem refrigerasi (air conditioner) yang digunakan untuk mengompres freon dalam fase gas dari tekanan rendah menjadi tekanan tinggi, dan lain-lain sesuai gas yang di kompres (LPG, nitrogen, argon, oxygen, dll).

 

Sebagaimana mesin pada umumnya, sebuah kompresor memiliki kapasitas kompresi dan umumnya dinyatakan dalam satuan meter kubik per jam (m³/h) atau dalam satuan flowrate lainnya (lph, lpm, m³/min), yang menunjukan seberapa banyak gas yang dapat di kompres oleh suatu kompresor selama rentang waktu tertentu. Apabila kita membeli unit kompresor baru, biasanya dalam test dan commissioning dengan pihak supplier, kapasitas kompresi ini akan diuji untuk membuktikan performa mesin sesuai dengan spesifikasi pabrik yang diberikan.

 

Pada artikel ini, kami ingin berbagi pengalaman mengenai cara menguji kapasitas kompresor dengan metoda yang mudah dilakukan. Cara ini dapat kita lakukan untuk menguji mesin kompresor baru maupun untuk mengecek kembali performa kapasitas kompresor yang sudah running dalam waktu lama. Sebagai contoh perhitungan, kita akan membahas topik ini pada kompresor udara, karena banyak digunakan pada berbagai keperluan baik industri hingga pada bengkel kecil atau perorangan, dan cara ujinya sangat mudah karena udara terdapat secara gratis dan melimpah di sekitar kita.

 

Persamaan Gas Ideal

 

Persamaan gas ideal pastinya sudah kita pelajari sejak sekolah menengah, namun, tidak ada salahnya bila kami mengingatkan kembali dalam artikel ini, karena persamaan ini akan menjadi dasar perhitungan dari cara menguji kapasitas kompresor udara. Berikut adalah persamaan gas ideal.

 

P x V   = n x R x T

 

Atau

 

P x V   = N x k x T

 

Dimana,

P          = tekanan gas (Pa)

V         = volume gas (m³)

n          = jumlah mol gas (mol)

R          = konstanta gas ideal (8,314 J/mol.K)

T          = temperatur gas (K)

N         = jumlah partikel gas

K          = konstanta boltzman (1,38 x 10^-23 J/K)

 

Perhatikan bahwa, dengan menggunakan persamaan gas ideal diatas, baik rumus yang pertama maupun rumus kedua, dapat kita turunkan persamaan sebagai berikut:

 

(P x V) / T      = Konstan

 

Ini kita dapatkan karena nilai n x R adalah tetap dan tidak akan berubah, atau nilai N x k juga tetap dan tidak akan berubah. Dengan rumus ketiga inilah, kita dapat menghitung kapasitas kompresor udara.

 

Konsep Kompresor Udara

 

Kompresor udara umumnya dilengkapi dengan sebuah atau beberapa tangki udara dengan volume tertentu sesuai spesifikasi pabrikan. Untuk memahami konsep kompresor udara, perhatikanlah ilustrasi berikut ini.

 

Ilustrasi konsep kerja kompresor udara

Dari ilustrasi diatas, kita memiliki 2 lingkungan, yang pertama adalah atmosfer (udara sekitar kita), dan yang kedua adalah di dalam tangki udara. Pada lingkungan 1, yaitu atmosfer, sebut saja kita memiliki tekanan udara P₁, volume udara V₁, dan suhu udara T₁. Sedangkan pada lingkungan 2, yaitu di dalam tangki udara, kita akan memiliki tekanan udara P₂, volume udara V₂, dan suhu udara T₂. Berdasarkan persamaan gas ideal (rumus ketiga), maka pada kondisi sesuai dengan ilustrasi diatas, akan berlaku persamaan sebagai berikut:

 

(P₁ x V₁) / T₁  = (P₂ x V₂) / T₂

 

Pada kompresor udara, umumnya ia akan meningkatkan tekanan udara  atmosfer dengan nilai tekanan standard, yaitu 1 atm (atau 1,01325 Bar), selanjutnya kami akan bulatkan penyebutan menjadi P₁ = 1 Bar, menjadi maksimal sekitar P₂ = 8 Bar. Pada kenaikan tekanan sebesar 7 Bar tersebut, selisih atau perubahan nilai T₁ dan T₂ tidak akan signifikan, sehingga kita dapat lakukan pendekatan nilai temperatur udara T₁ = T₂. Maka rumus menghitung kapasitas kompresor dapat kita lakukan sebagai berikut:

 

P₁ x V₁            = P₂ x V₂

V₁                    = (P₂ x V₂) / P₁

V₁                    = P₂ x V₂

 

Note : ingat bahwa nilai P₁ = 1 Bar, sehingga ia dapat dihilangkan dari persamaan.

 

Cara Menguji Kapasitas Kompresor

 

Berikut cara menguji kapasitas kompresor udara, perhatikanlah gambar ilustrasi diatas untuk memperjelas langkah-langkah dibawah ini.

 

1. Pastikan kondisi awal tangki udara adalah kosong, belum ada udara bertekanan, sehingga dapat kita pastikan bahwa tekanan absolut awal dalam tangki adalah 1 Bar (atau 1 atm). Cek juga volume tangki udara, umumnya tertera pada nameplate pabrikan. Pada contoh ini, misalnya volume tangki adalah 1,5 m³, sehingga kita akan menggunakan nilai V₂ = 1,5 m³.

 

2. Pastikan juga outlet tangki tertutup rapat, hanya jalur inlet dari kompresor yang terbuka, dan pastikan terpasang pressure gauge pada tangki. Pada kondisi ini, tekanan dalam tangki akan terbaca 0 Bar oleh pressure gauge, karena pressure gauge mengukur tekanan relatif, bukan absolut.

 

3. Siapkan stopwatch, nyalakan kompresor untuk memulai kompresi udara dari lingkungan 1 (atmosfer) kedalam lingkungan 2 (di dalam tangki udara). Startlah stopwatch saat tekanan dalam tangki terbaca oleh pressure gauge tepat diangka 4 Bar, kemudian stoplah stopwatch saat tekanan dalam tangki terbaca 8 Bar.

 

4. Catat waktu yang tercatat oleh stopwatch, untuk contoh perhitungan, misalnya kita mendapatkan waktu 60 detik (1 menit). Artinya, kompresor bekerja selama 1 menit untuk mengkompres udara dalam lingkungan 2 dari tekanan 4 bar menjadi 8 bar, sehingga kita gunakan nilai P₂ = 8 – 4 = 4 Bar.

 

5. Hitung volume udara yang terkompresi dalam waktu 1 menit tersebut, dengan cara sebagai berikut:

 

V₁                    = P₂ x V₂

V₁                    = 4 x 1,5

V₁                    = 6 m³

 

6. Dengan diketahuinya nilai V₁, maka kita dapat mengetahui bahwa kapasitas kompresor udara tersebut adalah 6 m³/menit, atau  360 m³/h.

 

Note : Dalam pengujian, kita menghitung kinerja kompresor pada rentang tekanan 4 sampai 8 bar, dan bukan pada rentang 0 sampai 8 bar, hal ini dikarenakan, pada awal start mesin, kapasitas kompresi kompresor belum tentu linear pada rentang 0 sampai 3 bar, dikarenakan mesin belum tentu bekerja dengan kecepatan putar yang konstan atau steady. Dalam praktik engineering, umumnya dipilih angka 4 – 8 bar (atau lebih aman lagi 5 - 8 bar) sebagai kondisi yang dapat diterima bahwa kompresor sudah running dengan kecepatan stabil sehingga hasil uji akan linear.

 

Demikian penjelasan dari kami mengenai cara menguji kapasitas kompresor udara. Metoda ini pernah kami terapkan untuk menguji kompresor baru di sebuah pabrik, dan hasilnya sangat akurat antara kapasitas dalam spesifikasi mesin dengan kapasitas hasil pengujian. Untuk diskusi lebih jauh, silahkan tinggalkan komentar kalian.

Penulis : ER

 

Share this post