Mekatronika Kelompok 5.pdf

Nama Kelompok: Moch. Riyan Zein P.

160511609217

Mohamad. Arifin

160511609285

Mohammad Khairudin

1605116009273

4. jelaskan cara kerja drying system beserta gambarnya? Jawaban

A. Air Dryer - Pengering Udara Air dryer atau Pengering Udara merupakan sebuah perangkat yang berfungsi untuk menghilangkan kandungan uap air pada compressed air (udara terkompresi) yang keluar dari Air Compressor Unit. Sistem ini biasanya menjadi satu kesatuan proses dengan Air Comprersor Unit. Udara terkompresi hasil dari Compresror akan disalurkan ke Line produksi dan sebelum masuk ke Line Produksi udara bertekanan tersebut akan dikeringkan terlebih dahulu menggunakan air dryer atau mesin pengering udara. Aplikasi udara kering ini banyak diperlukan di industri-industri besar. Dry Air atau udara kering, atau biasa disebut dengan instrument air, digunakan sebagai sumber penggerak aktuator dari valve dan damper (aktuator pneumatic). Atau pada tekanan tinggi seperti tekanan 40 bar udara kering tersebut digunakan oleh industry minuman kemasan sebagai pencetak botol minuman kemasang dengan metode blowing. Selain itu dalam dunia industri telekomunikasi, udara kering bertekanan digunakan untuk menyelimuti kabel-kabel bawah tanah untuk menghindari short circuit akibat terbentuknya embun. Di dalam Air Dryer udara terkompresi yang dikeringkan, akan mengalami proses penurunan temperature hingga mencapai dew point. Dew point adalah nilai temperatur yang dibutuhkan untuk mendinginkan sejumlah udara, pada tekanan konstan, sehingga uap air yang terkandung mengembun. Nilai dari penurunan dew point tergantung dari spesifikasi air dryer yang dipergunakan dan kebutuhan dari konsumsinya. Umumnya nilai dew point berkisar antara 1 °C s/d 3 °C.

Ilustrasi mengenai dew point

Penjelasan dari Ilustrasi dew point tersebut adalah sebagai berikut : a. Dry Bulb Temperatur adalah nilai temperature yang terbaca pada Thermometer yang digunakan pada temperatur suhu actual di tempat tersebut. Sebagai contoh jika thermometer menunjukan angka 28 °C maka artinya temperature pada ruangan tersebut adalah 28°C. b. Wet Bulb Temperatur

adalah nilai temperature yang terbaca pada

Thermometer yang digunakan pada temperatur suhu dimana bulp pada thermometer tersebut di bungkus oleh kain basah. Biasanya pengukuran Wet Bulb digunakan untuk menghitung nilai kelembaban ruangan pada nilai actual dengan cara membandingkan Temperature Wet Bulb dengan Temperatur dry Bulb dibantu oleh table kelembaban maka akan ditemukan nilai kelembaban actual. c. Dew Point Temperatur adalah temperature dimana udara yang mengandung uap air mulai mengembun dan uap airnya terpisah dan terkumpul di suatu tempat untuk kemudian di buang atau disalurkan ke tempat pembuangan sehingga udara terkompresi menjadi kering ( dry air ).

Jenis-jenis dari air dryer adalah sebagai berikut: 1. Regenerative Desiccant Dryers Desiccant Dryers berupa suatu tabung yang berisi zat penyerap uap air seperti silica gel, alumina aktif,molecular sieve, atau bahan penyerap uap air lainnya. Bahan yang paling banyak digunakan adalah silica gel. Udara kompresi masuk ke dalam tabung melewati zat pengering dan mengalir keluar. Pada suatu interval waktu tertentu, zat desiccant akan mencapai titik jenuhnya sehingga memerlukan proses regenerasi. Sebagian udara kering dialirkan ke tabung sehingga kandungan air yang terkandung di dalam zat pengering dikeluarkan. Pada proses regenerasi ini, udara kompresi tidak boleh dialirkan ke dalam tabung, sehingga umumnya pada industri-industri besar yang mengkonsumsi banyak instrument air menggunakan desiccant air dryer twin tower, sehingga proses pengeringan udara dan regenerasi dari masing-masing tabung bisa bergantian. desiccant air dryer twin tower

Udara kering yang dihasilkan oleh desiccant air dryer umumnya memiliki nilai dew point sebesar -40 derajat Celcius.

2. Refrigeration Dryer Pada refrigeration dryer, udara dikeringkan dengan cara mendinginkannya. Sistem ini umumnya menggunakan 2 buah heat exchanger, yang pertama adalah antara udara chiller dengan refrigerant, dan yang kedua adalah antara udara yang dikeringkan dengan udara chiller. Prinsip kerja ini sesuai dengan sifat uap air yang akan mengembun pada temperatur rendah. Udara kering yang dihasilkan umumnya memiliki dew point sebesar 2 derajat Celcius. Skema Refrigeration Dryer

Siklus Refrigerant. 1. Gas-liquid separator adalah perangkat yang berfungsi untuk memisahkan refrigerant gas dengan liquid sehingga dapat dipastikan bahwa hanya refrigerant gas yang dapat masuk ke compressor. Karena jika refrigerant liquid/cair yang masuk ke compressor dapat menimbulkan kerusakan pada compressor. 2. Compressor berfungsi untuk mensirkulasikan refrigerant didalam system pendingin dengan metode tekan hisap sehingga terjadi sebuah siklus Refrigerasi. 3. High Pressure Switch berfungsi sebagai pengaman unit jika terjadi Over pressure pada sisi tekanan tinggi ( discharge ) baik itu karena kelebihan refrigerant, Kondensor kotor ( water system bermasalah pada water cooled condenser ), atau unit tersumbat pada katup expansi. Jika terjadi Over pressure maka HPS akan memutus kontak ke control agar unit ( compressor ) berhenti bekerja. 4. Fan control (addisional ) adalah perangkat control untuk mengatur kecepatan fan

berdasar tekanan dan temperature pada saluran discharge.

Jika saluran

discharge mencapai panas maksimum karena beban maksimum maka fan control memerintahkan fan Condenser untuk bekerja dengan kecepatan maksimum. 5. Condenser fan

berfungsi untuk mensirkulasikan udara agar terjadi proses

penurunan temperature pada kondenser dengan metode perpindahan panas dari condenser kepada udara yang tersirkulasi. 6. Condenser adalah salah satu perangkat utama system pendingin setelah compressor yang berfungsi untuk merubah refrigerant cair pada saluran discharge berangsur – angsur menjadi liquid dengan metode penurunan temperature yang dilakukan dengan bantuan fan Condenser, atau water system pada system Water Coolled Condenser. 7. Capillary filter/Strainer atau Filter Dryer berfungsi untuk memfilter kotoran, uap air atau benda asing agar tidak masuk katup expansi sehingga dapat menyebabkan unit tersumbat. 8. Capillary atau Katup Expansi befungsi untuk menurunkan tekanan secara drastis dari tekanan tinggi menjadi tekanan rendah dengan metode extrim drop pressure

sehingga terjadi proses pendinginan untuk mencapai dew point. Perbedaan expansi pada air dryer dengan expansi pada mesin pendingin umumnya adalah expansi pada air dryer di setting hanya untuk mencapai pendinginan pada dew point saja sehingga tidak mencapai titik beku yaitu temperature dipertahankan kisaran 1°C s/d 3 °C. Katup expansi juga disebut sebagai perangkat yang berfungsi membantu compressor mempertahankan perbedaan tekanan pada system yaitu antara sisi tekanan rendah ( suction ) dengan sisi tekanan tinggi ( discharge ). 9. Hot Gas Valve bypass adalah perangkat yang berfungsi untuk menstabilkan tekanan pada Heat Exchanger agar tekanan dan temperature dew point dapat dipertahankan sehingga proses pengeringan atau penyerapan uap air pada Heat Exchanger dapat optimal. 10. Air inlet saluran masuk udara terkompresi bertekanan tinggi yang merupakan output dari mesin Kompressor Udara yang bertemperatur tinggi ( sekitar 35 °C s/d 45° ) dan dengan kelembaban tinggi ( kandungan uap airnnya tinggi ) diteruskan masuk ke HEAT EXCHANGER sehingga udara panas tersbut di dinginkan hingga mencapai dew point dan uap airnya di serap dan dikumpulkan untuk kemudian dibuang melalui saluran drain. 11. Gas - refrigerants heat exchanger atau Evaporator pada Heat Exchanger yang berfungsi untuk mendinginkan Udara bertekanan yang ada pada Saluran Gas ( No. 12 ) dimana mereka saling bersinggungan sehingga udara dari compressor mencapai Dew point / pengembunan sehingga udara yang dari mesin compressor menjadi dingin dan kering. 12. Gas heat exchanger adalah bagian dari Heat Exchanger tempat saluran udara panas dari mesin compressor mengalir dan mengalami proses pendinginan dan pengeringan. 13. The water separator yaitu perangkat yang befungsi untuk memisahkan uap air yg telah mengalami dew point dan dikumpulkan untuk kemudian di buang melalui drain.

14. Automatic drain adalah perangkat yang berfungsi utnuk membuang air hasil pengembunan yang bekerja secara otomatis membuka jika air sdh penuh dan kembali menutup jika air sdh kosong. 15. Air outlet adalah output dari air dryer dimana udara yang telah didinginkan dan dikeringkan keluar dan menuju line produksi untuk dipergunakan. 3. Deliquescent Dryer Sistem ini berupa sebuah tabung yang berisikan zat higroskopis (penyerap air). Udara yang dialirkan akan diserap kandungan airnya, sehingga pada dasar tabung akan terbentuk air kondensasi yang secara gradual perlu dibuang. Untuk itu di bagian bawah dari tabung deliquescent dryer ada pipa keluar untuk membuang air tersebut. Udara kering yang dihasilkan memiliki nilai dew point yang fluktuatif tergantung pada temperatur udara inlet. Skema Deliquescent Dryer

4. Membrane Dryer Yang terakhir adalah suatu sistem pengering udara yang menggunakan membran dehumidication (penyerap kelembaban). Udara dialirkan ke tabung membran dan keluar menjadi udara kering, sebagian kecil dari udara kering dialirkan kembali ke dalam tabung untuk proses regenerasi. Sistem ini didesain untuk bekerja secara terusmenerus tanpa henti. Skema sederhana Membrane Dryer

B. Adsorption Dryers Komponen alat pengering udara ( air dryer) dengan system adsorption 1. Adsorben Zeolit

Molecular sieve

Zeolit juga sering disebut sebagai molecular sieve atau molecular mesh (Gambar 2.3) yang artinya saringan molekuler adalah karena zeolit memiliki pori-pori

berukuran molekuler sehingga mampu memisahkan/menyaring molekul dengan ukuran tertentu. Zeolit adalah senyawa zat kimia alumino-silikat berhidrat dengan kation natrium, kalium dan barium. Secara umum, zeolit memiliki melekular sruktur yang unik, dimana atom silikon dikelilingi oleh 4 atom oksigen (lihat Gambar 2.4) sehingga membentuk semacam jaringan dengan pola yang teratur. Di beberapa tempat, atom Silicon digantikan dengan atom Aluminium yang hanya terkoordinasi dengan 3 atom Oksigen. Atom Aluminium ini hanya memiliki muatan 3+, sedangkan Silicon sendiri memiliki muatan 4+. Keberadaan atom Aluminium ini secara keseluruhan akan menyebababkan Zeolit memiliki muatan negatif. Muatan negatif inilah yang menyebabkan Zeolit mampu mengikat kation. Zeolit mempunyai beberapa sifat antara lain :

a. Mudah melepas air akibat pemanasan, tetapi juga mudah mengikat kembali molekul air dalam udara lembab. Oleh sebab sifatnya tersebut maka zeolit banyak digunakan sebagai bahan penyerap uap air. b. Zeolit juga mudah melepas kation dan diganti dengan kation lainnya, misal zeolit

melepas

natrium

dan

digantikan

dengan

mengikat kalsium atau

magnesium. Sifat ini pula menyebabkan zeolit dimanfaatkan c. Zeolit dengan ukuran rongga tertentu digunakan pula sebagai katalis untuk mengubah alkohol menjadi hidrokarbon sehingga alcohol dapat digunakan sebagai bensin.

Kristal Zeolit

2. butterfly Valve dengan Actuator Pneumatic

Butterfly Valve with Actuator Pneumatic Butterfly Valve seperti terlihat pada Gambar 2.5 digunakan untuk mengatur dan menutup laju aliran fluida. Penggunaan valve jenis ini untuk pipa-pipa yang bertekanan rendah maupun bertekanan tinggi. Cara kerja valve ini mirip sayap kupu-kupu, dimana disk/cakram yang berotasi membuka atau menutup untuk mengatur hambatan aliran fluida. Keuntungan dari tipe butterfly valve ini antara lain kapasitasnya besar dan drop tekanan rendah. Namun kerugiannya memerlukan torque (tenaga putaran) besar. Sebagai penggerak putaran disk/cakram valve ini menggunakan aktuator. Aktuator mempunyai banyak bentuk berbeda sesuai kebutuhan kontrol proses tertentu. Pada alat pengering udara tekan sistem adsorpsi aktuator digerakan secara pneumatik yaitu dengan memanfaatkan udara bertekanan untuk membuka atau menutup valve.

3. Blower Centrifugal

Blower Centrifugal Blower Sentrifugal terlihat pada Gambar 2.6 digunakan untuk mengalirkan udara panas saat proses regenerasi adsorben. Blower pada alat pengering udara sistem adsorpsi yang digunakan pada penelitian ini menggunakan motor dengan daya 5,5 kW dan dengan putaran 3000 RPM.

4. Vessel ( tabung adsorpsi)

Vessel atau tabung adsorpsi (merupakan tempat dimana proses adsorpsi/penyerapan uap air dalam udara terjadi. Biasanya suatu alat pengering udara adsorpsi memiliki dua buah tabung/vessel adsorpsi. Pada penelitian ini vessel alat pengering udara masingmasing mempunyai volume 750 liter. Tabung adsorbsi ini mampu tahan hingga tekanan 10 bar gauge serta suhu minimum -10oC dan suhu maksimum 200oC.

5. Electikal heater Untuk proses desorbsi atau regenerasi adsorben alat pengering udara ini memiliki elektrikal heater 3 fasa dengan tegangan 400 volt/50 Hz dan installed power sebesar 9 kW. Material elemen heater ini sendiri adalah stainless steel. Kemudian mempunyai temperatur kontrol capillary tube thermostat dengan range panas 50oC – 500oC.

6. Prinsip Kerja Adsorption Dryers Alat pengering udara sistem adsorpsi biasanya berupa suatu wadah tabung atau kotak yang berisi zat penyerap uap air seperti silica gel, alumina aktif, molecular sieve, atau bahan penyerap uap air lainnya. Bahan yang paling banyak digunakan adalah molecular sieve atau zeolite. Prinsip kerja alat ini sederhana serta bekerja terus menerus melakukan penyerapan secara bergantian tanpa henti. Disini dibagi menjadi enam langkah prinsip kerja :

A. Parallel Adsorpsi Langkah ini dimana alat pengering udara sedang melakukan penyerapan uap air di kedua tabung. Gambar 2.8 menunjukan ilustrasi alat sedang melakukan penyerapan uap air di dalam tabung satu dan tabung dua. Udara terkompresi masuk dan terbagi kedalam tabung satu dan tabung dua. Adsorben dalam kedua tabung akan menyerap uap air di udara terkompresi tersebut. Udara yang telah melewati tabung akan terkeringkan, sedangkan adsorben di dalam tabung lama kelamaan akan jenuh dan perlu pembilasan panas (regenerisasi) agar dapat menyerap uap air kembali. Walaupun

pada prinsipnya alat ini bekerja secara bergantian antara tabung satu dan tabung dua, namun kemungkinan terjadinya proses adsorpsi pada kedua tabung secara bersamaan mungkin saja terjadi walau hanya beberapa menit sebelum salah satu tabung mengalami proses regenerasi karena adsorben di dalamnya sudah jenuh. B. Adsorpsi – Depressurisasi Saat adsorben didalam salah satu tabung sudah jenuh, maka diperlukan pembilasan panas. Terlihat pada Gambar 2.9 pada tabung kedua terjadi proses depressurisasi atau

pembuangan tekanan udara hingga mencapai tekanan normal lingkungan, sedangkan

pada tabung satu tetap melakukan proses penyerapan uap air. Proses depressurisasi dilakukan untuk menghilangkan tekanan tinggi udara dalam tabung, mempersiapkan adsorben menerima pembilasan panas hingga suhu 150 oC dari heater. Mengingat jika tekanan tinggi secara spontan memperoleh suhu yang sangat tinggi maka tekanan akan semakin tinggi, adsorben didalam tabung akan rusak. Setelah proses depressurisasi selesai selanjutnya masuk ke proses pembilasan panas (regenerasi), sistem kontrol alat akan menghidupkan heater dan blower. C. Adsorpsi – Regenerasi menunjukan skema proses regenerasi atau pembilasan panas adsorben pada tabung dua, sedangkan tabung satu tetap melakukan proses penyerapan uap air. Heater dan blower akan nyala menghantarkan udara panas ke dalam tabung dua, membilas adsorben di dalamnya yang telah jenuh terisi oleh uap air. Uap air akan menguap terpisahkan dari adsorben terbawa udara panas yang lewat dan terbuang keluar sistem. Proses regenerasi terjadi cukup singkat hanya kurang dari 30 menit.

D. Adsorpsi – Pendinginan Setelah proses regenerasi pada tabung dua selesai, selanjutnya masuk proses cooling atau pendinginan terhadap adsorben tabung dua, terlihat skema pada Gambar 2.11 proses pendinginan. Pendinginan adsorben memanfaatkan udara kering yang telah keluar dari tabung satu. Sebagian udara kering dari tabung satu masuk ke dalam tabung dua mendinginkan adsorben panas dan

membuangnya keluar. Adsorben perlu didinginkan agar bisa kembali menyerap uap air dalam udara yang melewatinya. Biasanya terjadi hingga suhu di dalam tabung dua sama dengan suhu di dalam tabung satu. E. Adsorpsi – Pressurisasi Setelah proses pendinginan terhadap adsorben di dalam tabung dua selesai dan suhu di kedua tabung sama, tabung dua akan mengalami proses pressurisasi atau

pemberian tekanan. Gambar 2.12 menunjukkan skema proses pressurisasi. Dimana tabung satu masih tetap melakukan proses adsorpsi sedangkan tabung dua sedang dalam proses pemberian tekanan. Pemberian tekanan dimaksudkan agar pada saat

tabung dua siap menggantikan proses adsorpsi, tidak terjadi drop tekanan yang tinggi pada sistem udara kering bertekanan. Proses pemberian tekanan memanfaatkan udara kering dari keluaran tabung satu hingga tekanan dalam tabung sama dengan tekanan pada tabung satu. F. Adsorpsi – Standby Setelah pemberian tekanan pada tabung dua selesai hingga diperoleh tekanan yang sama antara tekanan tabung dua dan tabung satu, selanjutnya tabung dua hanya standby dipersiapkan untuk menggantikan proses adsorpsi. Lihat Gambar 2.13 tidak terjadi proses apapun pada tabung dua. Saat adsorben di dalam tabung satu sudah jenuh terisi uap air, tabung satu akan mengalami pembilasan panas. Kerja adsorpsi atau penyerapan uap bergantian dilakukan oleh tabung dua. Dan selanjutnya terus berulang-ulang proses-proses yang telah dijelaskan di atas.

b.

Low Temperature Drying

Prinsipnya disini sama halnya dengan cara kerja mesin AC (Air Conditioner) mesin menyerap panas pada suhu rendah dan melepaskan panas. pada suhu tinggi. Pada saat udara masuk ada sedikit air yang ikut masuk bersama dengan udara dan ditempung di separator, kemudian masuk kedalam cooling unit disitu udara di dinginkan dengan suhu yang sangat redah agar air yang terbawa oleh udara bisa berkurang dan ditampung diseparator dan dilanjutkan ke heat exchanger untuk dipanaskan untuk mengeringkan sisa-sisa udara yang mengandung air.

Sumber : https://www.academia.edu/9404588/Jenis_jenis_dryer http://westryantindaon.blogspot.com/2013/07/pengeringan.html