RANCANG BANGUN ALAT KOMPRESOR NITROGEN …spmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/150309263391_2018.pdf · rancang bangun alat kompresor nitrogen dengan metode pressure swing adsorption karya

RANCANG BANGUN ALAT KOMPRESOR NITROGEN

DENGAN METODE PRESSURE SWING ADSORPTION

TUGAS AKHIR

HENDRIK MASHUR

NIM : 150309263391

PROGRAM STUDI ALAT BERAT JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

BALIKPAPAN

2018

RANCANG BANGUN ALAT KOMPRESOR NITROGEN

DENGAN METODE PRESSURE SWING ADSORPTION

KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU SYARAT

UNTUK MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA DARI

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

HENDRIK MASHUR

NIM : 150309263391

PROGRAM STUDI ALAT BERAT JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

BALIKPAPAN

2018

ii

LEMBAR PERSETUJUAN TUGAS AKHIR

RANCANG BANGUN ALAT KOMPRESOR NITROGEN

DENGAN METODE PRESSURE SWING ADSORPTION

Disusun Oleh :

Hendrik Mashur NIM : 150309263391

Pembimbing I Pembimbing II

Zulkifli, S.T., M.T Elisabeth Milaningrum, S.Pd., M.Pd.

NIP. 198508282014041003 NIP. 198906102014042001

Mengetahui,

Ketua jurusan Teknik Mesin

Zulkifli, S.T., M.T

NIP. 198508282014041003

iii

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini:

Nama : Hendrik Mashur

Tempat/Tgl Lahir : Pasir, 06 Juli 1997

NIM : 150309263391

Menyatakan bahawa Laporan Praktek Kerja Lapangan yang berjudul “Rancang

Bangun Alat Kompresor Nitrogen Dengan Metode Pressure Swing Adsorption ”

merupakan hasil karya orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali

dalam kutipan yang penulis sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan ini penulis buat dengan sebenar-benarnya apabila pernyataan

ini tidak benar maka penulis bersedia mendapatkan sanksi akademis.

Balikpapan, 14 Agustus 2018

Mahasiswa,

(Hendrik Mashur)

NIM: 150309263391

iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

“MANUSIA HANYA BISA BERDOA DAN BERUSAHA, MAKA BERDOA DAN

BERUSAHA LAH SERTA JANGAN PERNAH PUTUS ASA.”

Terimakasih yang sebesar-besarnya

kepada bapak dan Ibu dosen selaku pembimbing

dan pengajar, teman-teman seperjuangan yang telah

membantu saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir saya,

serta keluarga saya yang mendukung saya dalam menyelesaikan kuliah

saya, semoga Laporan ini dapat bermanfaat

dan berguna untuk kemajuan ilmu pengetahuan

di masa yang akan datang, Amin.

v

SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

ILMIAH KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai civitas akademik Politeknik Negeri Balikpapan, saya yang bertanda tangan

di bawah ini:

Nama : Hendrik Mashur

NIM : 150309263391

Program Studi : Teknik Mesin Alat Berat

Judul Tugas Akhir : RANCANG BANGUN ALAT KOMPRESOR

NITROGEN DENGAN METODE PRESSURE

SWING ADSORPTION

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya menyetujui untuk memberikan hak

kepada Politeknik Negeri Balikpapan untuk menyimpan, mengalih media atau

formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan

selama mempublikasikan tugas akhir saya tetap mencantumkan nama saya sebagai

penulis / pencipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Balikpapan,14Agustus 2018

Yang Menyatakan

Hendrik Mashur

NIM: 150309263391

vi

BSTRAK

Nitrogen merupakan zat yang kandungannya paling banyak di udara, yakni terdapat

78,09% sedangkan oksigen kandungannya hanya sekitar 20,95%,dan sisanya adalah

kandungan karbon dioksida serta gas-gas lain yang terdiri dari neon, helium, metan,

krypton, hidrogen, xenon, ozon, dan radon. Tujuan penelitian ini adalah untuk

merancang alat dan mengetahui bagaimana cara melakukan proses produksi

nitrogen dengan metode PSA (Pressure Swing Adsorption) dengan menggunakan

Carbon Molecular Sieve yang dapat menghasilkan kandungan nitrogen. Hal ini

dibuktikan dengan menghasilkan suhu yang rendah pada tabung penampungan akhir

menggunakan Carbon Molecular Sieve serta yang tidak menggunakan Carbon

Molecular Sieve. Oleh karena itu, maka dapat disimpulkan bahwa semakin banyak

kandungan Carbon Molecular Sieve pada tabung ayakan, maka makin banyak pula

kandungan nitrogen yang dihasilkan ditandai dengan makin turun suhu yang

didapatkan.

Kata kunci: CMS (Carbon Molecular Sieve), Nitrogen, Ayakan, PSA Pressure

Swing Adsorption

vii

ABSTRACT

Nitrogen is a substance that the most contained in the air, which is 78.09% while

the oxygen contented only about 20.95%, and the rest is carbon dioxide and other

gases consisting of neon, helium, methane, krypton, hydrogen, xenon, ozone, and

radon. The aim of this study is to design a tool and find out how to process nitrogen

with the PSA (Pressure Swing Adsorption) method using Carbon Molecular Sieve

which can produce nitrogen. It was proven by producing a low temperature in the

final storage tube using Carbon Molecular Sieve and those who did not use Carbon

Molecular Sieve. Therefore, it can be concluded that the more carbon Molecular

Sieve contented in the sieve tube, therefore the more nitrogen content produced is

indicated by the lower temperature obtained.

Keyword: CMS (Carbon Molecular Sieve), Nitrogen, Sieve, Pressure Swing

Adsorption

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat

dan karunia-Nya penulis dapat menyeselesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul

“Rancang Bangun Alat Kompresor Nitrogen Dengan Menggunkan Metode PSA

(Pressure Swing Adsorption)”

Tujuan penulis membuat laporan ini adalah sebagai persyaratan akademik

untuk diajukan sebagai syarat menyelesaikan Tugas Akhir.

Oleh karena itu dengan segala pengharapan dan kemampuan penulis untuk

semaksimal mungkin menyelesaikan tugas akhir ini agar dapat bermanfaat bagi

semua pembaca, baik untuk sekarang maupun di masa yang akan datang.

Selama pembuatan tugas akhir pun kami juga mendapat banyak dukungan

dan juga bantuan dari berbagai pihak, maka dari itu saya haturkan banyak terima

kasih kepada:

1. Bapak Ramli, S.E., M.M., selaku Direktur Politeknik Negeri Balikpapan,

2. Bapak Zulkifli, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Alat Berat dan

selaku dosen pembimbing dalam penyelesaian laporan ini.

3. Ibu Elisabeth Milaningrum, S.Pd., M.Pd., selaku dosen pembimbing dalam

penyelesaian laporan in.

4. Bapak Mohammad Soleh, selaku Head of Training Center PT. United Tractors

Tbk. Balikpapan,

5. Bapak I Nyoman Mudana, selaku Pembimbing Industri PT. United Tractors

Tbk. Balikpapan, yang memberikan Bimbingan, Materi pendukung, Masukan,

dan juga ide,

6. Seluruh jajaran karyawan PT. United Tractors Tbk. Balikpapan yang telah

memberikan informasi kepada penulis dalam menyelesaikan laporan ini.

7. Keluarga tercinta yang turut membantu mendo’akan dan memberi dukuangan

moril dengan sepenuh hati,

ix

8. Rekan-rekan mahasiswa angkatan 2015 jurusan Teknik Mesin Alat Berat yang

telah banyak membantu dan memberikan semangat sehingga laporan ini dapat

terselesaikan pada waktu yang telah ditentukan,

Penulis menyadari bahwa Laporan ini masih memiliki kekurangan. Oleh

karena itu, saran dan kritik yang membangun dari para pembaca yang budiman

sangat dibutuhkan untuk penyempurnaan laporan ini kedepannya.

Akhir kata besar harapan penulis, semoga laporan ini dapat bermanfaat

dikemudian hari.

Balikpapan, 14 Agustus 2018

Hendrik Mashur

x

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN TUGAS AKHIR ........................................................... ii

LEMBAR PERNYATAAN ....................................................................................... iii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................................................. iv

SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

KEPENTINGAN AKADEMIS .................................................................................. v

ABSTRAK ................................................................................................................. vi

ABSTRACT ............................................................................................................... vii

DAFTAR ISI .............................................................................................................. x

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL .................................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ..................................................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah ................................................................................................ 3

1.3. Batasan Masalah .................................................................................................. 4

1.4. Tujuan Penulisan ................................................................................................. 4

1.5. Manfaat Penulisan ................................................................................................ 4

1.5.1. Manfaat bagi Mahasiswa .................................................................................. 5

1.6. Sistematika Penulisan Laporan ............................................................................ 5

BAB II LANDASAN TEORI ..................................................................................... 6

2.1. Tinjauan Pustaka .................................................................................................. 6

2.1. Teori Dasar........................................................................................................... 7

2.2.1. PSA (Pressure Swing Adsorption) .................................................................... 7

2.2.2. Kompresor......................................................................................................... 8

xi

2.2.3. Nitrogen .......................................................................................................... 10

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................................ 14

3.1. Jenis Penelitian................................................................................................... 14

3.2. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................................ 14

3.3. Peralatan dan Bahan .......................................................................................... 14

3.3.1. Alat…….. ....................................................................................................... 14

3.3.2. Bahan .............................................................................................................. 14

3.4. Prosedur Penelitian ............................................................................................ 15

3.4.1. Desain ............................................................................................................. 15

3.5. Metode Penelitian .............................................................................................. 18

3.6. Jadwal Kegiatan ................................................................................................. 19

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 20

4.1. Hasil Perancangan Kompresor Nitrogen dengan Metode PSA (Pressure ......... 20

4.2. Pembahasan Perancangan Kompressor Nitrogen dengan Metode .................. 20

4.2.1. Kerangka dudukan tabung Kompresor Nitrogen ............................................ 20

4.2.2. Kerangka Dudukan Kompresor ...................................................................... 21

4.2.3. Lubang Baut Nipple dudukan Pressure Switch. ............................................ 22

4.2.4. Pembuatan Lubang sambungan Hose Kompresor .......................................... 22

4.2.5. Pembuatan Lubang Baut Nipple Pembuangan Air pada Tabung ................... 23

4.2.6.Pembuatan Ayakan Pemisah Nitrogen ............................................................ 24

4.2.7. Pembuatan Tambatan Pressure Gauge pada Tabung Penampungan ............. 25

Nitrogen. ......................................................................................................... 25

4.2.8. Pembuatan Saluran Keluar Udara Nitrogen ................................................... 25

3.1. Cara Kerja Produksi Nitrogen dengan Metoden PSA ........................................ 26

xii

4.3.1. Kompressor ..................................................................................................... 26

4.3.2. Tabung Freon .................................................................................................. 26

4.3.3. Hose… ............................................................................................................. 27

4.3.4. CMS (Carbon Molecular Sieve) ..................................................................... 27

4.3.5. Check Valve .................................................................................................... 28

4.3.6. Pressure Switch .............................................................................................. 28

4.3.7. Pressure Gauge ............................................................................................... 29

4.1. Analisa JSA (Job Safety Analysis) Pembuatan Kompresor Nitrogen ............... 29

4.5. Hasil uji Coba Rancang Bangun Kompresor Nitrogen ..................................... 31

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 33

5.1. Kesimpulan ....................................................................................................... 33

5.2. Saran ................................................................................................................. 33

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 35

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Tingkat Kebutuhan Nitrogen Di Indonesia ............................................. 2

Gambar 2.1 Proses PSA dengan Carbon Molecular Sieve ......................................... 7

Gambar 2.2 Kompresor Udara Penggerak Motor Bakar ............................................ 8

Gambar 2.3 Langkah isap ........................................................................................... 9

Gambar 2.4 Langkah Kompresi ................................................................................ 10

Gambar 2.5 Langkah Keluar ..................................................................................... 10

Gambar 3.1 Kompresor dan Filter Penyaring Uap Air Tampak Samping ............... 15

Gambar 3.2. Tabung Pemisah dan Penampung ........................................................ 16

Gambar 3.3 Desain 3D Kompresor Nitrogen dengan Metode.................................. 17

Pressure Swing Adsorption ................................................................... 17

Gambar 3.4 Diagram Alir ......................................................................................... 18

Gambar 4.1 Hasil Perancangan Kompresor Nitrogen .............................................. 20

Dengan menggunakan Kompresor Kulkas ............................................................... 20

Gambar 4.2. Kerangka Dudukan Tabung Kompresor .............................................. 21

Gambar 4.3 Dudukan Kompresor ............................................................................. 21

Gambar 4.4 Proses Pengelasan Baut Nipple ............................................................. 22

Gambar 4.6 Lubang Pembuangan Uap Air ............................................................... 24

Gambar 4.7 Pembutan Dudukan Ayakan ................................................................. 24

Gambar 4.8. Tambatan Pressure Gauge Tabung Penampungan Nitrogen............... 25

Gambar 4.9 Pembuatan Saluran Keluar Udara Nitrogen .......................................... 26

Gambar 4.10 Kompresor Kulkas .............................................................................. 26

Gambar 4.11 Tabung Freon ...................................................................................... 27

Gambar 4.13 Carbon Molecular Sieve ..................................................................... 28

xiv

Gambar 4.14 Check Valve ........................................................................................ 28

Gambar 4.15 Pressure Switch ................................................................................... 29

Gambar 4.16 Pressure Gauge ................................................................................... 29

Gambar 4.17 Dokumentasi Hasil Uji Coba Kompresor Nitrogen ............................ 31

Gambar 4.18 Temperatur Dan Tekanan Suhu Tabung Penampungan ..................... 32

Gambar 4.19 Temperatur Suhu Penampungan Akhir Tanpa Penggunaan Carbon

Molecular Sieve .......................................................................................... 33

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Jadwal Pelaksanaan Kegiatan ................................................................... 19

Tabel 4.1 Job Safety Analysis (JSA) Pembuatan Kompresor Nitrogen ................... 30

Tabel 4.2 Job Safety Analysis (JSA) Penggunaan Kompresor Nitrogen ................. 31

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Di udara yang ada disekitar kita terdapat banyak kandungan zat yang dapat zat

yang digunakan oleh manusia contoh nya seperti, oksigen, nitrogen dan zat lainnya.

Oksigen digunakan oleh manusia untuk bernafas sedangkan nitrogen digunakan

untuk macam-macam pekerjaan manusia seperti, menambah angin pada ban, motor

dan mobil, sebagai pengawet makanan pada kemasan pabrik, sebagai pembuatan

eskrim, sebagai pembuatan pupuk kimia dan dunia medis. Nitrogen juga zat yang

kandungannya paling banyak di udara, terdapat 78,09% sedangkan oksigen hanya

sekitar kandungannya 20,95%, serta sisanya adalah kandungan karbon dioksida dan

gas-gas lain yang terdiri dari neon, helium, metan, krypton, hidrogen, xenon, ozon,

dan radon. Pada tekanan atmosfer , nitrogen molekul mengembun (menjadi cair)

pada suhu 77 K (-192,2°) dan membeku pada suhu 63 K (-210, 2°C) Nitrogen

merupakan molekul diatomic yang memiliki ikatan rangkap tiga 3.

Energi ikatannya cukup tinggi sehingga stabil dan sulit bereaksi, molekul

nitrogen ini sangat ringan oleh karena itu nitrogen sangat lah baik digunakan oleh

para pengendara motor ataupun mobil karena memiliki kelebihan yang diantaranya

yaitu: ban lebih awet dan tahan lama, lebih jarang menambah angin, tekanan angin

lebih stabil, daya cengkaram ban pada aspal lebih kuat, hemat bbm karena laju

kendaraan lebih ringan karena ban menggunkan gas nitrogen, keselamatan lebih

terjamin, tidak perlu takut ban meledak di jalanan. Tingkat kebutuhan gas nitrogen

Di Indonesia dapat dilihat di dalam grafik di bawah ini

2

Gambar 1.1 Tingkat Kebutuhan Nitrogen Di Indonesia

Tingkat kebutuhan nitrogen di Indonesia pada grafik di atas menunjukkan bahwa

kebutuhan nitrogen pada tahun 2009-2012 adalah semakin naik meskipun pada

tahun 2012 mengalami peenurunan.(Syukri:1999)

Proses pemisahan gas nitrogen dan gas lainnya sekarang ini dapat kita

temukan dalam kehidupan sehari-hari yang digunakan berdasarkan kebutuhan

diantaranya ke butuhan industri, otomotif, serta kebutuhan perusahaan. Pemisahan

nitrogen dapat dilakukan dengan dua metode atau cara, ,metode yang pertama yaitu

metode penyulingan atau lebih dikenal metode destilasi dan metode yang kedua

yaitu metode PSA Pressure Swing Adsorption . Dalam mengunakan metode PSA

pemisahan dengan menggunkan suatu ayakan berupa Carbon

0

20,000,000

40,000,000

60,000,000

80,000,000

100,000,000

120,000,000

140,000,000

160,000,000

180,000,000

2009 2010 2011 2012

Jumlah Tingkat Kebutuhan/ Ton

Jumlah TingkatKebutuhan/ Ton

3

Molecular Sieve (CMS) dan menggunakan Zeolite Molecular Sieve (ZMS).

(Prasetyo.,dkk:2010)

Peralatan pengompresi udara atau kompresor adalah mesin fluida yang

menambahkan energi ke fluida kompresibel yang berfungsi untuk menaikantekanan.

Kompresor dapat bekerja dengan perbedaan tekanan antara tekanan atmosfir dan

tekanan di dalam kompresor, dimana tekanan di kompresor lebih rendah dibanding

dengan tekanan yang ada di atmosfir. (http//:pdfrepository.unsada.ac.id)

Kompresor juga memiliki berbagai jenis dan type nya yaitu seperti

kompresor berjenis piston, rotary, dan sentrifugal. Kompresor berjenis piston bisa

kita lihat pada pengisian angin pada ban mobil dan motor, kompresor jenis rotary

ini digunakan pada air conditioning, dan yang terakhir adalah kompresor berjenis

sentrifugal, kompresor jenis ini digunakan pada pompa air dan PLTU. Dan

kompresor berdasarkan cara pemampatannya dibedakan menjadi dua, yaitu jenis

turbo dan jenis perpindahan. Jenis turbo menggunakan gaya sentrifugal yang

diakibatkan oleh putaran impeler sehingga udara mengalami kenaikan energi yang

akan diubah menjadi energi tekanan. Sedangkan jenis perpindahan, dengan

memperkecil volume udara yang dihisap ke dalam silinder atau stator dengan torak

atau sudu. Kompresor yang diklasifikasikan berdasarkan tekanannya adalah

kompresor untuk pemampat (tekanan tinggi), blower untuk peniup (tekanan sedang)

dan fan untuk kipas (tekanan rendah). (Sunyoto, dkk : 2008)

Dari latar belakang di atas, maka penulis mendapatkan sebuah ide dari

penggalan latar belakang diatas untuk membuat merancang proses produksi nitrogen

dengan metode Pressure Swing Adsorption (PSA) udara dengan menggunakan

kompresor untuk digunakan pengisian nitrogen pada ban kendaraan bermotor di

kampus Politeknik Negeri Balikpapan

1.2. Rumusan Masalah

1. Bagaimana cara merancang proses produksi nitrogen dengan metode PSA

udara dengan menggunakan kompresor ?

4

2. Bagaimana cara kerja dari produksi nitrogen dengan metode PSA udara

dengan kompresor?

3. Bagaimana analisa JSA pada kompresor nitrogen yang sesuai dengan prosedur

kerja?

1.3. Batasan Masalah

Adanya keterbatasan kemampuan, perakitan,teori dan lain – lain, penulis

menyusun batasan masalah dalam penulisan karya ilmiah. Adapun batasan masalah

dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Penelitian ini dilakukan di Politeknik Negeri Balikpapan, Kalimantan Timur,

Indonesia pada tanggal 19 April 2018 sampai dengan 10 Juni 2018.

2. Alat ini hanya bisa digunakan oleh kendaraan bermotor karena tekanan dan

kapsitas pada kompresor kecil.

3. Alat yang digunakan tidak otomasi.

1.4. Tujuan Penulisan

Adapun tujuan yang akan dicapai dalam penulisan tugas akhir ini sebagai

berikut:

1. Merancang alat untuk mengetahui cara melakukan proses produksi nitrogen

dengan metode PSA Pressure Swing Adsorption udara dengan kompresor.

2. Menginformasikan bagaimana cara kerja kompresor untuk menghasilkan

nitrogen

3. Untuk mengetahui dan mengnalisa JSA yang benar dalam melakukan

prosedur kerja perancangan kompresor nitrogen dengan metode PSA

(Pressure Swing Adsorption)

1.5. Manfaat Penulisan

Adapun manfaat yang akan di dapatkan dalam penulisan tugas akhir ini

sebagai berikut:

5

1.5.1. Manfaat bagi Mahasiswa

Manfaat penelitian ini bagi mahasiswa adalah menambah wawasan dan

Menambah pengetahuan terutama pada objek yang teliti dan alat dapat digunakan

pada saat melakukan praktikum, serta sebagai referensi untuk menyelesaikan Tugas

Akhir mahasiswa selanjutnya.

1.5.2. Manfaat bagi Akademik

Manfaat penelitian ini bagi akademik adalah akademik dapat menjadikan

penelitian ini sebagai bahan ajar bagi mahasiswa selanjutnya, dan penelitian ini bisa

dapat dikembangkan lebih luas lagi sehingga membawa nama akademik ke luar

daerah, dan dapat menjadikan ajang perlombaan, serta dapat menjadi kemajuan

pada akademik.

1.6. Sistematika Penulisan Laporan

Untuk mempermudah pembaca dalam memahami isi dari proposal tugas akhir

Ini, maka penulisan penyusunan proposal tugas akhir ini menjadi 3 (tiga) bab.

Berikut adalah penjelasan mengenai isi bab-bab yang ada pada proposaltugas akhir

ini :

A. Bab I Pendahuluan

Pada bab ini berisi tentang pendahuluan yang mencakup latar belakang

,rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan

sistematika penulisan.

B. Bab II Landasan Teori

Pada bab II ini berisi tentang tinjauan pustaka dan teori yang mendukung

penilitian tugas akhir.

C. Bab III Metodologi Penelitian

Pada bab ini berisi tentang jenis penelitian, waktu penelitian, prosedur

penelitian dan diagram alir.

D. Daftar Pustaka.

6

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Menurut Hanlon Paul C, kompresor torak merupakan jenis kompresor positive

displacement. Valve yang digunakan merupakan jenis check valve, yaitu valve yang

secara otomatis akan terbuka untuk aliran maju dan tertutup saat terjadi aliran

berlawanan. elemen dasar kompresor torak adalah kompresi dengan satu sisi torak

dalam satu kali kerja (single acting). Jika menggunakan kedua sisi torak (double

acting) sama saja dengan dua elemen dasar kompresi dengan dikurangi volume

lengan piston. (Paul: 2001).

Menurut Svetlana Ivanova dalam praktiknya, nitrogen adalah gas pokok yang

ada di dunia perindustrian, karena di dalam gas nitrogen cocok untuk digunakan

untuk pengaplikasian berbagai aspek manufacturing dari pemrosesan,

pengangkatan, dan pengiriman. Karena reaktivitasnya rendah, nitrogen baik untuk

blangketing dan pemurnian, gas dapat digunakan untuk melindungi nilai dari produk

dari kontaminasi yang berbahaya. Dalam melakukan pemurnian nitrogen terdapat

metode yang menggunakan dengan cara destilasi dan menggunakan metode PSA

(Pressure Swing Adsorption) pada metode PSA nitrogen dihasilkan dengan

menggunakan generator nitrogen atau membrane system, biaya yang dikeluarkan

pada metode PSA lebih murah dibandingkan dengan metode destilasi untuk

menghasilkan nitrogen. (Ivanova: 2012)

Menurut Imam Prasetyo dkk proses pemisahan nitrogen secara adsorpsi dapat

dilakukan untuk suatu camputran gas maupun cairan. Berdasrkan komponen

penyusunnya, ayakan molekuler dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu ayakan

molekuler berbasis silica-alumina yaitu Zeolite Carbon Molecular Sieve (ZMS) dan

Carbon Molecular Sieve (CMS). ( Prasetyo., dkk: 2010)

7

2.1. Teori Dasar

Teori dasar adalah teori yang akan menjadi landasan teori-teori lainnya yang

digunakan pada penulisan tugas akhir ini

2.2.1. PSA (Pressure Swing Adsorption)

2.2.1.1. Pengertian PSA (Pressure Swing Adsorption)

Pressure swing absorption adalah teknologi yang digunakan untuk memis

ahkan beberapa spesies gas dari campuran gas di bawah tekanan spesies molekul

karakteristik dan afinitas untuk bahan adsorben. Ini mengoperasikan di dekat suhu

dan berbeda signifikan dari teknik destilasi kriogenik gas pemisahan. Material

adsorptive khusus misalnya (zeolite, karbon aktif, saringan molekul dan lain-lain).

Gambar 2.1 Proses PSA dengan Carbon Molecular Sieve

Sumber: (https://id.images.search.yahoo.com)

Pada gambar diatas dapat kita lihat bahwa penyaringan nitrogen dengan metode

PSA dengan menggunakan carbon molecular sieve untuk memurnikan nitrogen

dengan gas lainnya.

2.2.1.2. Penggunaan PSA (Pressure Swing Adsorption)

Penggunaan dari pressure swing adsorption dalam kehidupan, dapat kita

gunakan untuk memisahkan dari molekul-molekul zat seperti zat nitrogen, zat

oksigen dan serta dapat digunakan untuk penghapusan kardbondioksida

)sebagai langkah terakhir dalam sintetis komersial skala besar (H2o) untuk

8

digunakan dalam kilang minyak dan the production ammonia (NH3).

(http://m.id.ydget.com/info/pressure-swing-adsorption-psa-180339.html&hl=id-ID)

2.2.2. Kompresor

2.2.2.1. Pengertian Kompresor

Kompresor adalah alat pemampat atau pengkompresi udara dengan kata lain

kompresor adalah penghasil udara mampat. Karena proses pemampatan, udara

mempunyai tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan udara

lingkungan (1atm). Dalam keseharian, kita sering memanfaatkan udara mampat baik

secara langsung atau tidak langsung. Sebagai contoh, udara manpat yang digunakan

untuk mengisi ban mobil atau sepeda montor, udara mampat untuk membersihkan

bagian-bagian mesin yang kotor di bengkel-bengkel dan manfaat lain yang sering

dijumpai sehari-hari.(Sunyoto, dkk : 2008).

Kompresor torak merupakan jenis kompresor positive displacement. Valve yang

digunakan merupakan jenis check valve, yaitu valve yang secara otomatis akan

terbuka untuk aliran maju dan tertutup saat terjadi aliran berlawanan. Elemen dasar

kompresor torak adalah kompresi dengan satu sisi torak dalam satu kali kerja (single

acting). Jika menggunakan kedua sisi torak (double acting) sama saja dengan dua

elemen dasar kompresi dengan dikurangi volume lengan piston. (Edward,:1971)

Gambar 2.2 Kompresor Udara Penggerak Motor Bakar

Sumber: (Sunyoto, dkk: 2008)

Kompresor yang terlihat pada Gambar 2.2 Kompresor ini biasa kita jumpai

di bengkel-bengkel kecil sebagai penghasil udara mampat untuk keperluan

pembersih kotoran dan pengisi ban sepeda motor atau mobil. Prinsip kerjanya sama

9

dengan pompa ban, yaitu memampatkan udara didalam silinder dengan torak.

Perbedaanya terletak pada katupnya, kedua katup dipasang di kepala silinder, dan

tenaga penggerak nya adalah motor listrik. Tangki udara berfungsi sama dengan ban

yaitu sebagai penyimpan energi udara mampat. Pada gambar 2.3 adalah proses kerja

dari kompresor kerja tunggal dan ganda. Adapun urutan proses lengkap adalah

sebagai berikut:

.

Gambar 2.3 Langkah isap

Sumber: (Pomala: 2015)

2.2.2.2. Langkah Hisap

Langkah pertama adalah langkah hisap, torak bergerak ke bawah oleh

tarikan engkol. Di dalam ruang silinder tekanan menjadi negatif di bawah 1 atm,

katup hisap terbuka karena perbedaan tekanan dan udara terhisap. Kemudian torak

bergerak keatas, katup hisap tertutup dan udara dimampatkan. Karena tekanan udara

mampat, katup ke luar menjadi terbuka.

2.2.2.3. Kompresi

Dimana udara di dalam kompresor dikompresi, tekanan dan temperature

udara naik. Bila torak dari titik mati bawah ke titik mati atas, katup usap tertutup

dan udara di dalam silinder dimampatkan.

10

Gambar 2.4 Langkah Kompresi

Sumber: (Pomala: 2015)

2.2.2.4. Pengeluaran

Karena tekanan udara mampat, katup ke luar terbuka dan udara mampat ke

luar silinder.Bila torak bergerak keatas, tekakan didalam silinder akan naik , maka

katup keluar akan terbuka oleh tekanan udara atau gas, dan udara atau gas akan

keluar.

Gambar 2.5 Langkah Keluar

Sumber: (Pomala: 2015)

2.2.3. Nitrogen

2.2.3.1. Pengertian Nitrogen

Nitrogen merupakan molekul diatomic yang memiliki ikatan rangkap tiga 3.

Energi ikatannya cukup tinggi sehingga stabil dan sulit bereaksi, molekul nitrogen

ini sangat ringan. (Syukri:1999) Nitrogen adalah salah satu unsur golongan V A

11

yang merupakan unsur nonlogam dan gas yang paling banyak di atmosfir bumi.

Nitrogen terdapat dalam bentuk unsur bebas di udara (78% volume), sebagai

ammonia yang berasal dari senyawa – senyawa nitrogen, serta dalam beberapa

mineral, seperti kalium nitrat. Nitrogen merupakan unsur yang relatif stabil, tetapi

membentuk isotop – isotop yang 4 diantaranya bersifat radioaktif. (Syukri:1999)

2.2.3.2. Manfaat Nitrogen

Manfaat nitrogen adalah unsur super penting yang menyusun berbagai macam

protein dan asam amino. Hampir semua jenis protein dan asam amino secara

komposisi mengandung lebih dari 15% Nitrogen adn seisanya adalah karbon (C),

Hidrogen (H), Sulfur (S), Fosofr (P), dan oksigen (O). Pada tekanan atmosfer,

nitrogen molekul mengembun (menjadi cair) pada suhu 77 K (-192,2°) dan

membeku pada 63 K (-210, 2°C) Hampir semua tumbuhan membuat protein dengan

menggunakan ion nitrat (NO3–) yang diambil akar dari dalam tanah. Ada beberapa

jenis tumbuhan yang bisa mengubah unsur nitrogen bebas di udara menjadi

amonium dengan bantuan mikroorganisme bakteri. Mereka adalah jenis tumbuhan

polong-polongan dan digunakan pada tanaman hidroponik fungsi nitrogen adalah

sebagai perangsang pertumbuhan tanaman secara keseluruhan, berfungsi untuk

sintea asam amino dan protein dalam tanaman, merangsang pertumbuhan vegetative

(warna hijau) pada daun, dan meruppakan bagian dari sel tanaman itu

sendiri. Senyawa nitrogen seperti amonia, amonium nitrat, amonium sulfat. dan

urea banyak manfaatnya sebagai bahan pupuk.

Selain manfaat nitrogen tersebut di atas, bebarapa senyawa nitroat seperti

amonium nitrat, nitrogliserin, trinitrotoluena (TNT), dan selulosa nitrat merupakan

bahan-bahan yang digunakan untuk memproduksi bahan peledak. Gas nitrogen

banyak dimanfaakan sebagai isolator sebuah sistem terutam dari kontak udara

dengan oksigen. Hal ini bisa dijumpai pada industri metalurgi seperti produksi baja,

besi, kilang minyak, industri maonia. Nitrogen dalam wujud cair (nitrogen cair)

dimanfaatkan sebagai cairan pendingin. Banyak beragam makanan yang diawetkan

dengan membekukannya dalam nitrogen cair. Di dalam dunia militer, nitrogen

12

digunakan sebagai bahan pencegah kebakaran pada pesawat tempur dan sebagai

pengisi dari angina ban motor. (https://rumushitung.com/2014/09/24/manfaat--

nitrogen-dan cara memperole hnya/Ilmu Pendidikan)

2.2.3.3. Karakteristik Nitrogen

Karakteristik gas (N2) dapat diguanak di atmosfer, juga ditemukan di

Kerak bumidalam bentuk nitrat, ditemukan dalam bentuk organik di dalam tanaman

hidup maupun tanaman mati dan organisame yang membentuk humus. Gas nitrogen

ini adalah gas yang tidak berbau, berwarna, dan membentuk 78% dari atmosfer dari

volume atmosfer, itu tidak mendukung dalam pembakaran dan tidak mudah untuk

menyala, serta nitrogen dapat mengembun pada titik didih -195,8° c ke cairan yang

tidak berwarna yang lebih ringan dari air. (http://kliksma.com/2016/11/apa-sifat-

sifat-gas-nitrogen)

2.2.3.4. Karakteristik Oksigen

Oksigen atau zat asam adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik

yang mempunyai lambing O dan nomor atom 8. Ia merupakan unsur golongan

kalkogen dan dapat dengan mudah bereaksi dengan hamper semua unsur lainnya

(utamanya menjadi oksida). Pada temperature dan tekanan standar, dua atom ini

berikatan menjadi oksigen, yaitu senyawa gas diatomic dengan rumus O2 yang

tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa. Oksigen merupakan gas yang

melimpah ketiga di alam semesta berdasarkan massa (1) dan unsur paling melimpah

di kerak bumi. (2) Gas oksigen diatomik mengisi 20,9% volume atmosfer bumi. (3)

Semua kelompok molekul structural yang terdapat paa organisme hidup, seperti

protein, karbohidrat, dan lemak mngandung oksigen. Demikia pula senyawa

anorganik yang terdapat pada cangkang, gigi, dan tulang hewan. Oksigen dalam

bentuk O2 dihasilkan dari air oleh sinobakteri, ganggang, dan tumbuhan selama

fotosintesis, dan digunakan pada respirasi sel oleh hamper semua makhluk hidup.

Oksigen beracun bagi organisme anaeorob, yang merupakan bentuk kehidupan

paling dominan pada masa-masa awal kehidupan. O2 kemudian mulai berakumulasi

pada atmosfer sekitar 2,5 milyar tahun lalu. (4) Terdapat pula alotrop oksigen

13

lainnya yaitu ozon (O3). Lapisan ozon pada atmosfer membantu melindungi biosfer

dari raiasi ultraviolet, namun pada permukaan bumiia adalah polutan yang

mrupakan produk samping pada asbut. Oksigen berwujud gas O2 yang tidak

berwarna, tidak berbau, serta tidak berasa. Oksigen cair menididih pada suhu

.

14

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Jenis Penelitian

Jenis penelitian pada tugas akhir ini adalah rancang bangun produksi nitrogen

dengan metode PSA (Pressure Swing Adsorption) dengan menggunkan kompresor..

3.2. Tempat dan Waktu Penelitian

Tempat dan waktu Penelitian berada di Politeknik Negeri Balikpapan

Workshop Teknik Mesin Alat Berat, Kalimantan Timur, 19 April 2018 sampai

dengan 15 Agustus 2018.

3.3. Peralatan dan Bahan

3.3.1. Alat

1. Mesin las, pengelasan pada plat dudukan tabung nitrogen.

2. Ragum, penjepit benda kerja.

3. Alat ukur, pengukuran panjang dudukan dan komponen lainnya yang akan

dilakukan pemotongan.

4. Gerinda potong, memotong plat atau komponen lainnya.

5. Mesin bor, pelubangan pada komponen yang akan dilakukan pengikatan dengan

nut dan bolt.

3.3.2. Bahan

1. Tabung freon bekas, sebagai wadah penyimpanan nitrogen.

2. Gauge, sebagai alat pengukuran tekanan pada tabung nitrogen.

3. Kompresor kulkas, sebagai alat pengkompresi udara.

4. Hose kompresor, penyalur udara ke komponenlainnya.

5. Valve,pembuka dan pentutup aliran nitrogen atau udara.

6. T Junction pipe, terminal penyambung pada pipa.

15

7. Bolt, pengikat komponen pada dudukan tabung nitrogen.Nut, pengikat pada

8. Tabung pemurnian pemisah nitrogen dengan molekul lainnya.

9. Pipa, penyambung ke tabung lain

3.4. Prosedur Penelitian

1. Membuat desain gambaran awal benda yang akan dibuat.

2. Menentukam bahan-bahan yang ditentukan.

3. Perancangan alat untuk memberikan ukuran pada bahan.

4. Pemotongan pada pipa

5. Pengukuran dudukan pada kompresor dan dudukan pada tabung nitrogen.

6. Pemotongan plat dudukan tabung kompresor dan dudukan tabung nitrogen

dengan gerinda potong.

7. Pengeboranan pada tabung freon dengan menggunakan mesin bor

8. Pengelasan dudukan pada tabung freon

9. Pemasangan hose pada tabung Freon dan pemasangan pipa pada tabung

pengayak dan tabung penampungan

10.Pemasangan kompresor pada tabung..

11.Percobaan pada unit kompresor.

12 Periksa kebocoran pada pipa.

13 Menguji temperatur pada tabung.

14.Tentukan Standar JSEA pada alat.

3.4.1. Desain

Gambar 3.1 Kompresor dan Filter Penyaring Uap Air Tampak Samping

16

Gambar 3.2. Tabung Pemisah dan Penampung

Pada gambar 3.1 terdapat ada komponen kompresor dan filter penyaring uap

air yang nanti bilamana udara masuk melaui kompresor lalu akan disaring oleh

filter pemisah uap air, agar pada saat nanti penampungan nitrogen tidak ada uap air

yang masuk pada tabung penyimpanan nitrogen. Untik gambar selanjutnya yaitu

gambar 3.2 terdapat tabung berfungsi sebagai tabung pemisah dari zat nitrogen

dengan zat lainnya seperti oksigen, hidrogen dan, lalu pada gambar 3.3 terdapat

tampungan yang akan menampung dari nitrogen yang telah disaring dari tabung

pengayak nitrogen.

17

Gambar 3.3 Desain 3D Kompresor Nitrogen dengan Metode

Pressure Swing Adsorption

18

3.5. Metode Penelitian

Observasi Lapangan dan tinjauan

pustaka

Perancangan dan Penentuan

Spesifikasi Alat

Pembuatan dan Perakitan Alat

Percobaan Alat

A

A

Hasil Pengujian

Temperatur

Ya

Tidak

Pembuatan JSEA

Menganalisa Data

Kesimpulan

Mulai

Finish

Gambar 3.4 Diagram Alir

Persiapan

komponen

19

3.6. Jadwal Kegiatan

Rincian kegiatan penelitian yang akan dilaksanakan pada waktu yang

tentukan, hal ini ditunjukkan dalam Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Jadwal Pelaksanaan Kegiatan

No Jenis Kegiatan Bulan

3 4 5 6

1 Observasi

2 Membuat proposal tugas akhir

3 Seminar proposal tugas akhir

4 Merancang alat

5 Membuat Alat

6 Uji coba alat

7 Menganalisa data

8 Membuat laporan tugas akhir

9 Ujian Tugas akhir

Keterangan :

: Sudah Dilakukan

: Belum Dilakukan

20

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Perancangan Kompresor Nitrogen dengan Metode PSA (Pressure

Swing Adsorption)

Dari hasil perancangan awal yang belum berwujud yang berupa gambar

desain, maka dari setelah itu dapat dilihat jelas pada perancangan di bawah ini

dengan dapat dilihat secara nyata atau terealisasikan dalam wujud nyata bahwa

alat dapat digunakan untuk melakukan pengisianudara nitrogen. Di bawah ini

merupakan hasil dari gambar desain dan hasil yang telah dibuat secara nyata.

Gambar 4.1 Hasil Perancangan Kompresor Nitrogen

Dengan menggunakan Kompresor Kulkas

4.2. Pembahasan Perancangan Kompressor Nitrogen dengan Metode

PSA (Pressure Swing Adsorption)

4.2.1. Kerangka dudukan tabung Kompresor Nitrogen

Kerangka pada dudukan pada tabung kompresor harus mempunyai kekuatan

untuk menahan agar tabung dapat berdiri dan tidak jatuh serta dapat menyangga

komponen lain yang berada di atas tabung pengisian udara, tabung yang digunakan

adalah tabung bekas freon.

21

Gambar 4.2. Kerangka Dudukan Tabung Kompresor

4.2.2. Kerangka Dudukan Kompresor

Dudukan pada kompresor digunakan agar kompresor tidak jatuh pada

saat diletakkan di atas tabung yang mengakibatkan kerusakan pada komponen

kompresor dan berakibat bahaya pada orang yang akan menggunakannya, dudukan

yang digunakan adalah besi plat tipis dengan ketebalan 5 mm.

Gambar 4.3 Dudukan Kompresor

Dalam pembuatan dudukan kompresor besi dipotong lalu diukur dengan luas dari

kompresor agar dudukan pas dengan kompresor dan dilakukan pengelasan pada besi

plat tersebut, setelah itu lakukan pengeboran pada baut dudukan kompresor.

22

4.2.3. Lubang Baut Nipple dudukan Pressure Switch.

Lubang dari baut Nipple sebagi dudukan pada Pressure Switch agar Pressure

Switch dapat berdiri di atas tabung Kompressor.

Gambar 4.4 Proses Pengelasan Baut Nipple

Dudukan Pressure Switch

Dalam pembuatan lubang dudukan Pressure Switch, pertama lakukan pengeboran

pada tabung yang akan dilakukan pengelasan setelah itu dudukan baut Nipple dan

lakukan pengelasan pada tabung dan Nipple, karena Nipple yang digunakan adalah

kuninggan, maka Nipple harus di lakukan pengelasan dengan menggunakan las

kuningan, Pressure Switch sendiri dapat digunakan sebagai pemutus dan

penyambung daya aliran listrik apabila tekanan di dalam tabung telah tercapai ,

sekaligus tempat penambatan dari Pressure Gauge.

4.2.4. Pembuatan Lubang sambungan Hose Kompresor

Untuk pembuatan sambunagan hose kompresor, kita menggunakan baut

diameter 10 mm, lalu dilakukan pengeboran pada baut tersebut setelah itu, lubang

untuk pengelasan pada tabung kita bor terlebih dahulu, lalu kita tempatkan posisi

baut yang telah di bor pada tabung dan dilakukan pengelasan. Dalam melakukan

pengelasan sebaiknya lakukan dengan hati-hati agar tabung tidak bocor pada saat

melakukan pengisian angin, semua tabung dilakukan pengeboran dan pengelasan

23

Gambar 4.5 Lubang Sambungan Hose Kompresor

Pada gambar diatas adalah proses pengeboran baut sambungan Hose kompresor,

dan penempatan baut sambungan Hose kompresor , dapat dilihat bahwa yang

terdapat pada gambar diatas dalam lingkarang kuning, bahwasanya terdapat

kebocoran sehingga dilakukannya pengeleman dengan menggunakan lem besi.

4.2.5. Pembuatan Lubang Baut Nipple Pembuangan Air pada Tabung

Kompresor

Pembuatan lubang pembuangan air pada tabung kompresor berfungsi

sebagai tempat pembuangan air yang masuk pada saat pengisian angin berlangsung,

yang mana terdapat sisa-sisa uap air yang mengendap di dalam tabung, yang akan

mengakibatkan tabung korosi dan selanjutnya akan berkarat.

24

Gambar 4.6 Lubang Pembuangan Uap Air

Dari gambar diatas diketahui letak pembuangan pada kompresor udara

berada di bawah, dan pembuangan uap air tersebut dilakukan pengeboran sebelum

dilakukan pengelasan pada Nipple pembuangan pada tabung , setelah dilakukan

pengeboran pada tabung, taruh Nipple tada lubang yang tersedia yang sudah di bor

pada bawah tabung, setelah itu lakukan pengelasan dengan menggunakan las

kuningan, karena lubang Nipple pembuangan adalah kuningan

4.2.6. Pembuatan Ayakan Pemisah Nitrogen

Pada pembuatan ayakan pemisah nitrogen dan oksigen, dilakukan dengan

dilakukan dengan melubangi tabung freon bagian atas dengan bor, lalu digunakan

baut dan Nut 24 mm sebagai penutup tabung agar udara tidak bocor dan berfungsi

sebagai tempat masuknya Carbon Molecular Sieve agar dapat masuk ke dalam

tabung.

Gambar 4.7 Pembutan Dudukan Ayakan

,Lalu selanjutnya, lakukan pengelasan dengan berhati- hati dengan menggunakan

elektroda Stainless. Setelah dilakukan pengelasan tunggu sampai dingin, lalu pasang

25

karet list yang ada bertanda panah kuning pada gambar di atas pada sekeliling

tabung untuk mencegah terjadinya kebocoran.

4.2.7. Pembuatan Tambatan Pressure Gauge pada Tabung Penampungan

Nitrogen.

Pembuatan tambatan Pressure Pressure Gauge pada tabung akhir dari

pengisian udara nitrogen, bertujuan agar agar pada saat pengisian dapat dilakukan

pembacaan tekanan yang ada di dalam tabung, sehiningga apabila tekanan di dalam

tabung sudah tecapai, maka pengguna dapat mematikan kompresor.

Gambar 4.8 Tambatan Pressure Gauge

Gambar 4.8. Tambatan Pressure Gauge Tabung Penampungan Nitrogen

Pada gambar di atas dapat dilihat tambatan untuk Pressure Gauge adalah besi pipa

ulir dalam dengan diameter dalam 19 mm.

4.2.8. Pembuatan Saluran Keluar Udara Nitrogen

Sama dengan tambatan Pressure Gauge saluran keluar udara pada

penampungan udara Nitrogen, dapat dibuat dengan melubangi tabung freon dengan

bor, lalu setelah itu lakukan penempatan Besi pipa Shock ulir dalam dengan

menempatkan pada lubang yang sudah di bor, setelah itu lakukan pengelasan pada

besi pipa Shock.

26

Gambar 4.9 Pembuatan Saluran Keluar Udara Nitrogen

Setelah pengelasan selesai, tunggu sampai dingin bekas pengelasan dan lakukan

pemasangan Valve dan Hose untuk saluran keluar udara nitrogen .

3.1. Cara Kerja Produksi Nitrogen dengan Metoden PSA

4.3.1. Kompressor

Kompresor berfungsi sebagaai alat penghisap udara yang ada di atmosfer

untuk dimasukkan ke dalam tabung

Gambar 4.10 Kompresor Kulkas

Kompresor yang digunakan adalah jenis kompresor Positive Displacement, yang

digunakan oleh mesin pendingin kulkas dengan kapasitas power kompresor 1/8 pk.

4.3.2. Tabung Freon

Tabung freon berfungsi sebagai tempat penyimpanan udara yang dihisap

oleh kompresor untuk dilakukan pengisian udara nitrogen, oksigen, dan uap air,

27

Gambar 4.11 Tabung Freon

4.3.3. Hose

Hose atau dalam bahasa Indonesia adalah selang, yang berfungsi sebagai

penyalur udara yang akan dikirim ke dalam sebuah penampungan, cara kerja hose

adalah ketika udara yang dihisap oleh kompresor masuk, maka hose sebagai

penghubung masuk nya udara ke tabung pengisian hingga udara disalurkan ke

tempat penampungan akhir setelah melalui tabung penyimpanan utama, lalu tabung

pemisah antara gas nitrogen, oksigen, dan uap air.

Gambar 4.12 Hose

4.3.4. CMS (Carbon Molecular Sieve)

CMS atau Carbon Molecular Sieve adalah, suatu ayakan yang nanti akan

memisahkan gas nitrogen, oksigen, dan uap air dan agar kandungan nitrogen di

dalam tabung lebih banyak dibandingkan dengan gas yang lainnya, cara kerja dari

CMS adalah, ketika udara melewati CMS udara akan diserap oleh CMS, setelah itu

nitrogen akan melewati CMS karena CMS sendiri dapat dilewati oleh nitrogen

karena kandungan senyawa pada nitrogen sangat ringan dibandingkan dengan

28

oksigen dengan uap air, uap air dan oksigen akan diserap oleh CMS agar terjadi

pemurnian pada nitrogen.

Gambar 4.13 Carbon Molecular Sieve

4.3.5. Check Valve

Check Valve berfungsi sebagai pencegah udara agar tidak dapat kembali

setelah masuk ke tabung penampungan nitrogen, cara kerja Check Valve yaitu

ketika udara nitrogen yang melewati ayakan atau Carbon Molecular Sieve masuk ke

tabung penampungan akhir atau tabung penampungan nitrogen, maka Check Valve

akan bekerja membuka aliran, setelah tabung penuh, maka i akan kembali menutup

jalannya udara nitrogen yang akan kembali, sehingga nitrogen tidak dapat kembali

dan tetap berada di dalam tabung penyimpanan nitrogen itu sendiri

Gambar 4.14 Check Valve

4.3.6. Pressure Switch

Pressure Switch, adalah sensor tekanan yang berfungsi sebagai pengatur

tekanan dari dalam tabung kompresor, cara kerja dari Pressure Switch adalah

29

apabila tekanan pada tabung telah mencapai tekanan tertentu , maka Pressure

Switch akan bekerja untuk mematikan kompresor.

Gambar 4.15 Pressure Switch

4.3.7. Pressure Gauge

Pressure Gauge, adalah gauge pembaca tekanan yang berada di dalam

tabung pengisian ataupun di tabung penyimpanan akhir dari nitrogen, pressure

gauge dilengkapi dengan jarum pembaca untuk mengetahui berapa tekanan yang

ada di dalam tabung

Gambar 4.16 Pressure Gauge

4.1. Analisa JSA (Job Safety Analysis) Pembuatan Kompresor Nitrogen

Dalam melakukan pengamatan JSA penulis akan membagi dua bagian, yaitu

bagian pertama yang merupakan bagian pembuatan alat dan bagian dua yaitu bagian

penggunaaan alat, JSA ini merupakan suatu acuan dalam melakukan pekerjaan agar

pekerjaan dapat dilakukan dengan standar Safety yang diinginkan agar manusia

yang melakukan pekerjaan tidak mengalami kecelakaan kerja ataupun mencegah

terjadinya kecelakaaan kerja.

30

Tabel 4.1 Job Safety Analysis (JSA) Pembuatan Kompresor Nitrogen

No Uraian

Pekerjaan

Bahaya/ Resiko pada

setiap melakukan

pekerjaan

Tindakan Pencegahan

1 Persiapan

Alat 1.Terpleset 1. Bersihkan daerah yang licin, dan

2. Tersandung berhati-hati dalam berjalan.

3. Kejatuhan Benda

Kerja 2. Rapikan area bekerja dan

dan jangan tergesa-gesa dalam

melakukan pekerjaan.

3. Gunakan Safety Shoes.

2 Pengangkatan

Benda Kerja

1. Kejatuhan alat dan

benda kerja 1. Gunakan Safety Shoes.

2. Sakit Pinggang 2. Lakukan dengan benar pada saat

3.Terpleset

pengangkatan alat dan benda

kerja.

3. Bersihkan daerah yang licin, dan

berhati-hati dalam berjalan.

3 Pemotongan

Bahan

1. Mata terkena

percikan api gerinda 1. Gunakan Kacamata Safety.

2. Terkena patahan

mata gerinda 2. Lakukan pemotonagan dengan

perlahan-lahan.

4 Pengelasan

1. Mata terkena sinar

dari las 1. Gunakan Topeng las.

2. Tersetrum

2. Lakukan pengelasan dengan hati-

hati

3. Kejatuhan Benda

Kerja 3. Gunakan Safety Shoes

4. Tangan terkena

panas dari las 4. Gunakan Sarung tangan las

5. kebocoran pada

tabung

5. Berhati-hati dalam melakukan

pengelasan dan jangan terlalu

lama.

5 Pemasangan

Komponen

1. Kejatuhan

komponen 1. Gunakan Safety Shoes.

2. Tangan tergores 2. Gunakan Hand Gloves.

6 Pengeboran

tabung Freon

1. Tangan Terkena

percikan besi yang di

bor 1. Gunakan Hand Gloves.

dan Besi Plat

2. Mata terkena

percikan besi pada

besi yang di bor 2. Gunakan Kacamata Safety

3. Bor patah 3. Lakukan pengeboran secara

31

Tabel 4.2 Job Safety Analysis (JSA) Penggunaan Kompresor Nitrogen

No Uraian

Pekerjaan

Bahaya/ Resiko pada

setiap melakukan pekerjaan

Tindakan Pencegahan

1 Persiapan Alat 1.Terpleset 1. Bersihkan daerah yang licin, dan

2. Tersandung berhati-hati dalam berjalan.

3. Kejatuhan Benda Kerja 2. Rapikan area bekerja dan

dan jangan tergesa-gesa dalam

melakukan pekerjaan.

3. Gunakan Safety Shoes.

2 Pengisian Nitrogen 1. Kesetrum 1. Gunakan Hand Gloves

2. Terpleset 2. Rapikan area kerja dan jangan tergesa

4.5 Hasil uji Coba Rancang Bangun Kompresor Nitrogen

Gambar 4.17 Dokumentasi Hasil Uji Coba Kompresor Nitrogen

Berdasarkan hasil uji coba, bahwa temperatur pada tabung pengisian dengan

tabung penampungan akhir memilki temperatur yang berbeda, yang mana pada

perlahan-lahan.

7 House

Keeping 1. Terpleset 1. Lakukan pembersihan area kerja

2. Tersandung secara berhati-hati.

2. Jangan terburu-buru dalam

Melakukan pembersihan area

kerja.

32

tabung pengisian temperatur tabung lebih tingi dibandingkan dengan tabung

penampungan akhir nitrogen dan juga makin banyak isi Carbon Molecular Sieve

makin turun pula temperatur pada tabung penampungan .

Gambar 4.18 Temperatur Dan Tekanan Suhu Tabung Penampungan

Pada gambar di atas komposisi Carbon Molecular Sieve adalah sebanyak 1,5 kg kita

lihat bahwa suhu pada suhu udara ambient 30,3°C dengan tekanan dalam tabung

dengan suhu yang sama yaitu 40 psi dan pada suhu udara tabung penampungan,

temperatur suhu yang terbaca melalui Thempeature Gun adalah 22,8°C, sedangkan

pada saat Carbon Molecular Sieve sebanyak 2 kg suhu hanya berkurang sedikit saja

dari sebelumnya 22,8°C turun menjadi 21,2°C.

33

Gambar 4.19 Temperatur Suhu Penampungan Akhir Tanpa Penggunaan Carbon

Molecular Sieve

Pada gambar di atas adalah Temperatur suhu dari tabung penampungan tanpa

adanya proses pengayakan terlebih dahulu dengan Carbon molecular Sieve,

langsung saja udara masuk dari kompresor menuju tabung penampungan akhir

tanpa melalui adanya perantara tabung pengayak dengan Carbon molecular Sieve.

Dapat dilihat perbedaan suhu yang signifikan antara adanya penggunaan dengan

Carbon Molecular Sieve dengan tanpa menggunkan Carbon Molecular Sieve yaitu

suhu pada udara luar tabung dan suhu pada dalam tabung berbeda, sebelumnya suhu

yang diperoleh pada saat menggunakan Carbon Molecular Sieve sebanyak 1,5 kg

didapat temperature suhu 22,8°C dan pada saat 2 kg temperature suhu yang didapat

adalah 21,2°C, sedangkan pada saat tanpa menggunakan Carbon Molecular Sieve

suhu yang didapatkan adalah 29,6°C.

34

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan pada hasil yang telah di dapat, maka kesimpulan yang dapat

ditarik,

Bahwasanya perancangan proses produksi nitrogen dengan metode PSA udara

dengan menggunakan kompresor adalah, pertama-tama kita harus membuat desain

dari alat tersebut, lalu mempersiapkan bahan-bahan apa saja yang akan digunakan

dalam melakukan pembuatan alat tersebut dan melakukan perancangan alat. Cara

keja dari produksi nitrogen dengan metode PSA adalah dengan cara udara pertama

kali dihisap oleh kompresor udara, Lalu setelah itu udara akan masuk ke dalam

tabung kompresor, dan menuju tabung adsorben untuk memisahkan zat nitrogen,

zat oksigen serta zat lainnya untuk menghasilakan nitrogen, setelah melewati tabung

adsorbe n lalu udara nitrogen akan menuju tabung penampungan akhir dan nitrogen

pun dapat digunakan. Analisa JSA (Job Safety Analysis) dalam pembuatan alat ini

adalah dengan menggunakan Prosedur JSA yang telah ditetapkan agar dapat

meminimalisir terjadinya kecelakaan kerja.

5.2. Saran

Berdasarkan dari hasil kesimpulan yang ditarik, maka ada beberapa saran

diantaranya:

1. Dengan adanya desain Rancang Bangun yang ada diharapkan agar dapat

dilakukan pengembangan kembali pada alat dengan menggunkan sistem

otomasi.

2. Menggunakan metode lain untuk memastikan kemurnian pada zat nitrogen.

3. Mencari tingkat kebutuhan nitrogen yang ada di Indonesia khusunya di

Kalimatan Timur.

35

DAFTAR PUSTAKA

Hanlon, Paul C. (2001). Compressor Handbook, New York: McGraw-Hill

Ivanova, Svetlana. (2012). Production Nitrogen Via Pressure Swing Adsorption.

Amerika: American Institute Chemical Engineers.

Pomala. (2015). Buku Petunjuk Praktikum Mesin-Mesin Fluida. Malang:

Universitas Brawijaya

Prasetyo, Imam., Rochmadi., dan Wahyono Endro. (2010). Pembuatan Ayakan

Molekuler Berbasis Karbon Untuk Pemisahan N2/O2 Dari Pirolisis Resin

Phenol Formaldehyde. Jogjakarta: Universitas Gajah Mada

Sunyoto., Karnowo., dan S. M. Bondan Respati. (2008).Teknik Mesim Industri.

Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional

Syukri, S. (1999). Kimia Dasar Jilid 1. Bandung: Institut Teknologi Bandung

https://id.images.search.yahoo.com

https://id.wikipedia.org/wiki/oksigen

http://m.id.ydget.com/info/pressure-swing-adsorption-psa-180339.html&hl=id-ID

http: //repository .unsada .ac. id /248 /3/ chandra.pdf

https://rumushitung.com/2014/09/24/manfaat--nitrogen-dan cara memperolehnya/

Ilmu Pendidikan