BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Praktek Kerja Lapangan merupakan salah satu tugas mata kuliah wajib di Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas Medan Area.Pelaksanaan kerja Praktek ini salah satu bagian dari proses pembelajaran dan mempunyai nilai tersendiri untuk mahasiswa. Praktek kerja lapangan itu sendiri mempunyai tujuan pembelajaran secara langsung tentang ilmu yang telah didapatkan selama kuliah. Dengan ini diharapkan mahasiswa dapat menambah ataupun membandingkan secara langsung ilmu yang didapat di lapangan dengan ilmu yang didapatkan dikampus. Selain untuk menambah ilmu praktek kerja lapangan ini juga bertujuan untuk mengambil data yang nantinya akan dibuat dalam bentuk laporan yang merupakan syarat awal dalam pengajuan Tugas Akhir. Kerja Praktek dilaksanakan di Laboratorium Teknik Mesin UMA dan juga di luar lingkungan Kampus selama kurang lebih 1 bulan, dan pada akhirnya mahasiawa di wajibkan membuat dan menyerahkan laporan prakteknya kepada Fakultas Tenik Mesin Universitas Medan Area. Dalam Kerja Praktek ini penulis Membuat suatu alat, dengan judul Pembuatan Alat Pengujian Prestasi Mesin Pendingin dengan daya 0.5 HP . 1.2. Rumusan MasalahBerdasarkan uraian latar belakang, maka perumusan masalah pada tugas kerja praktek di sini adalah bagaimana merangkai ulang Sistem Mesin Pendingin dan sistem kelistrikannya dengan sedemikian rupa, pada sebuah meja peraga. Maka yang harus diselesaikan adalah :

1. Pembuatan meja peraga, dimana meja tersebutlah akan di tempatkan Sistem mesin pendingin tersebut, 2. Pemasangan Komponen-komponen utama, yaitu sebuah Kompresor, Kondensor, Evaporator, dan pipa khusus untuk saluran sirkulasi refrigerant tersebut, dengan spesifikasi Kompresor yang terpasang adalah sebagai berikut : Merk

: ACCType

: MP 12 FBDaya

: 0.5 HPFrekuensi

: 50 HzVoltage

: 220-240 V

3. Pemasangan dan Pengelasan pipa sirkulasi4. Pemvakuman udara pada pipa sirkulasi Refrigerant5. Pengisian bahan Refrigerant dengan menggunakan Intake manifold6. Pengkondisisan sistem kelistrikan1.3. Batasan Masalah

Mengingat perlunya mempelajari secara detail dari Sistem mesin pendingin, maka permasalahan ini kami tekankan pada pemasangan komponen-komponen-nya saja. Sebagai batasan masalah dalam penyusunan laporan ini adalah Perakitan Sistem Mesin Pendingin pada meja peraga.Dengan demikian, diharapkan peserta kerja praktek dapat memahami cara kerja Sistem Mesin Pendingin dalam rangka Syarat dan sekaligus dapat mengambil judul Tugas Akhir. 1.4. Tujuan dan Manfaat Kerja Praktek

Tujuan yang ingin penulis sampaikan dalam pengerjaan laporan dari Kerja Praktek ini, dalam hal mengenai Pembuatan Sistem Prestasi Mesin Pendingin ini adalah :1. Tujuan Individual : Sebagai satu persyaratan kurikulum serta syarat kelulusanbagi mahasiswa Program Studi Strata I (Fakultas Teknik) Universitas Medan Area.2. Tujuan Fungsional : Penulisan ini di harapkan berguna bagi peserta Kerja Praktik, pembaca maupun bagi pihak Universitas, baik sebagai pengetahuan,masukan dan bahkan pertimbangan dalam melaksanakan riset yang lebih mendalam pada Sistem Prestasi mesinn pendingin .3. Tujuan Operasional : Mengetahui cara kerja dari mesin Pendingin tersebut.Dengan menyusun Laporan Kerja Praktik ini Pembuatan Alat Pengujian Prestasi Mesin Pendingin Berdasarkan teori referensi dan pengerjaan, maka Laporan Kerja Praktik ini bermanfaat bagi :

1. Penulis

Menambah wawasan penulis dalam bidang teknik Mesin Pengkondisian udara.

Sebagai sarana penerapan ilmu teknik yang telah di dapat di bangku kuliah dan mengaplikasikan-nya dalam hal yang sebenarnya. Menambah Pengetahuan literatur-literatur yang terkait.

2. Akademik

Laporan kerja praktek ini hendaknya menjadi tolak ukur dalam mengamati perkembangan mahasiswa dan sebagai tambahan referensi.3. Pembaca Laporan kerja praktik Pembuatan Alat Pengujian Prestasi Mesin Pendingin dapat digunakan pembaca sebagai acuan dalam Pembuatan dan pengoperasian Sistem Mesin Pendingin. 1.5. Tempat dan waktu PelaksanaanKerja Praktek ini dilaksanakan di Laboratorium Fakultas Teknik Mesin Universitas Medan Area. di jalan Kolam No.I Medan Estate, dan juga di luar Lingkungan Kampus. yang dimulai dari bulan Oktober 2014 sampai Desember 2014. 1.6. Metode Pengumpulan DataMetode pengumpulan data yang digunakan dalam pelaksanaan kerja praktek serta penyusunan laporan kerja kerja ini adalah sebagai berikut:

1. Studi Literatur : Data-data dikumpulkan dari buku-buku, paper, dan literature, jurnal yang diperoleh dari pembimbing, perpustakaan, dan juga dari Internet yang mendukung proses pembuatan laporan ini. 2. Diskusi : Dilakukan dengan dosen pembimbing (mentor), team/kelompok, dan juga teman-teman, baik di kampus dan juga di luar kampus.3. Observasi Lapangan : Data diperoleh dengan melakukan pengamatan/uji coba secara langsung terhadap alat yang direncanakan.4. Analisa Permasalahan : Analisa dilakukan dengan arahan pembimbing (mentor) sehingga analisis dapat diambil kesimpulan dan saran perbaikan yang sesuai dengan disiplin ilmu teknik mesin. BAB II

LANDASAN TEORI1.1. Tinjauan Umum Mesin Pendingin Air Conditioning (AC) atau alat pengkondisi udara merupakan modifikasi pengembangan dari teknologi mesin pendingin. Alat ini dipakai bertujuan untuk memberikan udara yang sejuk dan menyediakan uap air yang dibutuhkan bagi tubuh. Untuk negara beriklim tropis yang terdiri dari musim hujan dan musim panas, pada saat musim panas, suhu ruangan tinggi sehingga penghuni tidak nyaman.Di lingkungan tempat kerja, AC juga dimanfaatkan sebagai salah satu cara dalam upaya peningkatan produktivitas kerja. Karena dalam beberapa hal manusia membutuhkan lingkungan udara yang nyaman untuk dapat bekerja secara optimal. Tingkat kenyamanan suatu ruang juga ditentukan oleh temperatur, kelembapan, sirkulasi dan tingkat kebersihan udara. Untuk dapat menghasilkan udara dengan kondisi yang di-inginkan, maka peralatan yang dipasang harus mempunyai kapasitas yang sesuai dengan beban pendinginan yang dimiliki ruangan tersebut. Untuk itu diperlukan survey dan menentukan besarnya beban pendinginan. Secara garis besar beban pendinginan terbagi atas dua kelompok, yaitu beban pendinginan sensibel dan beban pendinginan laten. Beban pendinginan sensibel adalah beban panas yang dipengaruhi oleh perbedaan suhu, seperti beban panas yang lewat kontruksi bangunan, peralatan elektronik, lampu, dll. Sedangkan beban pendinginan laten adalah beban yang dipengaruhi oleh adanya perbedaan kelembaban udara. Di dalam ruang Pengajaran Umun, untuk merencanakan penggunaan Air Conditioning (AC) perubahan pembebanan terjadi pada peralatan yang menghasilkan kalor seperti: lampu, komputer. Selain itu faktor manusia dan kecepatan udara yang masuk ke dalam ruangan juga mempengaruhi perubahan pembebanan, yang nilai bebannya dapat berubah-ubah baik secara acak maupun teratur.1.2. Prinsip Kerja Mesin Pendingin

Gambar. 2.1. Sistem Kerja Mesin Pendingin

Kompresor AC yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida kerja (refrigerant), jadi refrigerant yang masuk ke dalam kompresor AC dialirkan ke kondensor yang kemudian dimampatkan di kondensor. Di bagian kondensor ini refrigerant yang dimampatkan akan berubah fase dari refrigeran fase uap menjadi refrigeran fase cair, maka refrigerant mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung didalam refrigerant. Adapun besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondensor adalah jumlah dari energi kompresor yang diperlukan dan energi kalor yang di-ambil evaporator dari substansi yang akan di-dinginkan. Pada kondensor tekanan refrigerant yang berada dalam pipa-pipa kondensor relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigerant yang berada pada pipa-pipa evaporator. Prinsip pendinginan udara pada AC melibatkan siklus refrigerasi, yakni udara didinginkan oleh refrigerant / pendingin (freon), lalu freon di-tekan menggunakan kompresor sampai tekanan tertentu dan suhunya naik, kemudian di-dinginkan oleh udara lingkungan sehingga mencair. Proses tersebut di-atas berjalan berulang-ulang sehingga menjadi suatu siklus yang disebut siklus pendinginan pada udara yang berfungsi mengambil kalor dari udara dan membebaskan kalor ini ke luar ruangan. 1.3. Jenis-jenis Pendingin Ruangan

Berdasarkan jenisnya ada 4 jenis AC yang sering dipergunakan pada rumah tangga yatiu AC Split, AC Window, AC Sentral dan Standing AC.1. AC Split : Pada AC jenis split komponen AC dibagi menjadi dua unit yaitu unit indoor yang terdiri dari filter udara, evaporator dan evaporator blower, ekspansion valve dan controll unit, serta unit outdoor yang terdiri dari kompresor, kondenser, kondenser blower dan refrigeran filter. Selanjutnya antara unit indoor dengan unit outdoor dihubungkan dengan 2 buah saluran refrigerant, satu buah untuk menghubungkan evaporator dengan kompresor dan satu buah untuk menghubungkan refrigeran filter dengan ekspansion valve serta kabel power untuk memasok arus listrik untuk kompresor dan kondenser blower.AC Split cocok untuk ruangan yang membutuhkan ketenangan, seperti ruang tidur, ruang kerja atau perpustakaan.

Kelebihan AC Split : Bisa dipasang pada ruangan yang tidak berhubungan dengan udara luar Suara di dalam ruangan tidak berisik.

Kekurangan AC Split : Pemasangan pertama maupun pembongkaran apabila akan dipindahkan membutuhkan tenaga yang terlatih. Pemeliharaan / perawatan membutuhkan peralatan khusus dan tenaga yang terlatih. Harganya lebih mahal.2. AC Window : Pada AC jenis window, semua komponen AC seperti filter udara, evaporator, blower, kompresor, kondenser, refrigerant filter, ekspansion valve dan controll unit terpasang pada satu base plate, kemudian base plate beserta semua komponen AC tersebut dimasukkan kedalam kotak plat sehingga menjadi satu unit yang kompak. Biasanya dipilih karena pertimbangan keterbatasan ruangan, seperti pada rumah susun.

Kelebihan AC window : Pemasangan pertama maupun pembongkaran kembali apabila akan dipindahkan mudah dilaksanakan. Pemeliharaan / perawatan mudah dilaksanakan. Harga murah.

Kekurangan AC window : Karena semua komponen AC terpasang pada base plate yang posisinya dekat dengan ruangan yang didinginkan, maka cederung menimbulkan suara berisik (terutama akibat suara dari kompresor). Tidak semua ruangan dapat dipasang AC window, karena AC window harus dipasang dengan cara bagian kondenser menghadap ketempat terbuka supaya udara panas dapat dibuang ke alam bebas.3. AC Sentral : Pada AC jenis ini udara dari ruangan didinginkan pada cooling plant di luar ruangan tersebut, kemudian udara yang telah dingin dialirkan kembali kedalam ruangan tersebut. Biasanya cocok untuk dipasang disebuah gedung bertingkat (berlantai banyak), seperti di hotel atau mall.

Kelebihan AC sentral : Suara di dalam ruangan tidak berisik sama sekali. Estetika ruangan terjaga, karena tidak ada unit indoor.Kekurangan AC sentral : Perencanaan, instalasi, operasi dan pemeliharaan membutuhkan tenaga yang betul-betul terlatih. Apabila terjadi kerusakan pada waktu beroperasi, maka dampaknya dirasakan pada seluruh ruangan. Pengaturan temperatur udara hanya dapat dilakukan pada sentral cooling plant. Biaya investasi awal serta biaya operasi dan pemeliharaan tinggi.4. Standing AC : Jenis AC ini cocok dipergunakan untuk kegiatan-kegiatan situasional dan mobil karena fungsinya yang mudah dipindahkan, seperti seminar, pengajian outdoor dsb.

2.4. Komponen Utama Sistem Pendingin

1. Kompresor

Kompresor atau pompa isap mempunyai fungsi yang vital. Dengan adanya kompresor, refrigerant bisa mengalir ke seluruh sistem pendingin. Sistem kerjanya adalah dengan mengubah tekanan, sehingga terjadi perbedaan tekanan yang memungkinkan refrigeran mengalir (berpindah) dari sisi bertekanan rendah ke sisi bertekanan tinggi.

Gambar.2.2. Kompresor RotaryKetika bekerja, refrigerant yang dihisap dari evaporator dengan suhu dan tekanan rendah dimampatkan sehingga suhu dan tekanannya naik. Gas yang dimampatkan ini ditekan keluar dari kompresor lalu dialirkan ke kondensor, tinggi rendahnya suhu dikontrol dengan thermostat. Jenis kompresor yang banyak digunakan adalah kompresor torak, kompresor rotary, kompresor sudu, dan kompresor sentrifugal.a. Kompresor torak (Reciprocating compressor) : Pada saat langkah hisap piston, gas refrigerant yang bertekanan rendah ditarik masuk melalui katup hisap yang terletak pada piston atau di kepala kompresor. Pada saat langkah buang, piston menekan refrigerant dan mendorongnya keluar melalui katup buang, yang biasanya terletak pada kepala silinder.b. Kompresor rotary : Rotor adalah bagian yang berputar didalam stator, rotor terdiri dari dua baling-baling.Langkah hisap terjadi saat katup mulai terbuka dan berakhir setelah katup tertutup.Pada waktu katup sudah tetutup dimulai langkah tekan sampai katup pengeluaran membuka, sedangkan pada katup secara bersamaan sudah terjadi langkah hisap, demikian seterusnya.c. Kompresor sudu : Kompresor jenis ini kebanyakan digunakan untuk lemari es, frezer, dan pengkondisan udara rumah tangga, juga digunakan sebagai kompresor pembantu pada bagian tekanan rendah sistem kompresi bertingkat besar.

2. KondenserKondensor berfungsi untuk membuang kalor yang diserap dari evaporator dan panas yang diperoleh dari kompresor, serta mengubah wujud gas menjadi cair. Banyak jenis kondensor yang dipakai, untuk kulkas rumah tangga digunakan kondensor dengan pendingin air. Jenis lain kondensor berpendingin air memiliki pipa-pipa yang dapat dibersihkan.

Gambar 2.3. Kondenser

Kondensor dibedakan menjadi 3 jenis, yakni Air-cooled Condensor, Water-cooled Condensor dan Evaporative-cooled Condensor.a. Air-cooled Condensor : Dalam Air-cooled condensor, kalor dipindahkan dari refrigeran ke udara dengan menggunakan sirkulasi alamiah atau paksa.Kondensor dibuat dari pipa baja, tembaga dengan diberi sirip untuk memperbaiki transfer kalor pada sisi udara. Refrigeran mengalir didalam pipa dan udara mengalir diluarnya. Air cooled condensor hanya digunakan untuk kapasitas kecil seperti refrigerator dan small water cooler.b. Water cooled Condensor : Water cooled condensor dibedakan menjadi 3 jenis yakni shell and tube, shell and coil, double tube.

Shell and Tube : Salah satu jenis alat penukar kalor yang menurut kontruksinya dicirikan oleh adanya sekumpulan pipa (tabung) yang dipasangkan didalam shell (pipa galvanis) yang berbentuk silinder dimana 2 jenis fluida saling bertukar kalor yang mengalir secara terpisah (air dan freon). Shell and Coil :Terdiri dari sebuah cangkang yang dilas elektrik dan berisi koil air, kadang-kadang juga dengan pipa bersirip. Double Tube :Refrigeran mengembun diluar pipa dan air mengalir dibagian dalam pipa pada arah yang berlawanan. Double tube digunakan dalam hubungan dengan cooling tower dan spray pond.c. Evaporative Condensor : Refrigerant pertama kali melepaskan kalorya ke air kemudian air melepaskan kalornya ke udara dalam bentuk uap air. Udara meninggalkan uap air dengan kelembaban yang tinggi seperti dalam cooling tower. Oleh karena itu kondensor evaporative menggabungkan fungsi dari sebuah kondensor dan cooling tower. Evaporative condensor banyak digunakan dipabrik amoniak. Kondensor yang sering terjadi fluktuasi pada temperaturnya. Watercooled condensor ini ditempatkan di antara kompresor dan alat pengatur bahan pendingin (pipa kapiler). Posisinya ditempatkan berhubungan langsung dengan udara luar agar gas di dalam kondensor juga didinginkan oleh suhu ruangan.Gas yang berasal dari kompresor memiliki suhu dan tekanan tinggi, ketika mengalir di dalam pipa kondensor, gas mengalami penurunan suhu hingga mencapai suhu kondensasi kemudian mengembun. Wujud gas berubah menjadi cair dengan suhu rendah sedangkan tekanannya tetap tinggi.3. Katup EkspansiKomponen utama yang lain untuk mesin refrigerasi adalah katup ekspansi. Katup ekspansi ini dipergunakan untuk menurunkan tekanan dan untuk mengekspansikan secara adiabatik cairan yang bertekanan dan bertemperatur tinggi sampai mencapai tingkat tekanan dan temperatur rendah, atau mengekspansikan refrigeran cair dari tekanan kondensasi ke tekanan evaporasi, refrigerant cair diinjeksikan keluar melalui oriffice, refrigerant segera berubah menjadi kabut yang tekanan dan temperaturnya rendah. Selain itu, katup ekspansi juga sebagai alat kontrol refrigerasi yang berfungsi :

Mengatur jumlah refrigeran yang mengalir dari pipa cair menuju evaporator sesuai dengan laju penguapan pada evaporator. Mempertahankan perbedaan tekanan antara kondensor dan evaporator agar penguapan pada evaporator berlangsung pada tekanan kerjanya.Pipa Kapiler

Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi. Alat ekspansi ini mempunyai dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran cair dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Cairan refrigeran memasuki pipa kapiler tersebut dan mengalir sehingga tekanannya berkurang akibat dari gesekan dan percepatan refrigeran. Pipa kapiler hampir melayani semua sistem refrigerasi yang berukuran kecil, dan penggunaannya meluas hingga pada kapasitas regrigerasi 10 kW. Pipa kapiler mempunyai ukuran panjang 1 hingga 6 meter, dengan diameter dalam 0,5 sampai 2 mm (Stoecker, 1996). Diameter dan panjang pipa kapiler ditetapkan berdasarkan kapasitas pendinginan, kondisi operasi dan jumlah refrigeran dari mesin refrigerasi yang bersangkutan. Konstruksi pipa kapiler sangat sederhana, sehingga jarang terjadi gangguan. Pada waktu kompresor berhenti bekerja, pipa kapiler menghubungkan bagian tekanan tinggi dengan bagian tekanan rendah, sehingga menyamakan tekanannya dan memudahkan start berikutnya.Pipa kapiler ditunjukkan pada Gambar 2.4.

Gambar.2.4. Pipa Kapiler

4. Evaporator ( Penguap )Evaporator adalah komponen pada sistem pendingin yang berfungsi sebagai penukar kalor, serta bertugas menguapkan refrigerant dalam sistem, sebelum dihisap oleh kompresor. Panas udara sekeliling diserap evaporator yang menyebabkan suhu udara disekeliling evaporator turun. Suhu udara yang rendah ini dipindahkan ketempat lain dengan jalan dihembus oleh kipas, yang menyebabkan terjadinya aliran udara.

Gambar.2.5. EvaporatorAda beberapa macam evaporator sesuai tujuan penggunaannya dan bentuknya dapat berbeda-beda. Hal tersebut disebabkan karena media yang hendak didinginkan dapat berupa gas, cairan atau padat. Maka evaporator dapat dibagi menjadi beberapa golongan, sesuai dengan refrigeran yang ada di dalamnya, yaitu : jenis ekspansi kering, jenis setengah basah, jenis basah, dan sistem pompa cairan.

Jenis ekspansi kering : Dalam jenis ekspansi kering, cairan refrigerant yang diekspansikan melalui katup ekspansi pada waktu masuk ke dalam evaporator sudah dalam keadaan campuran cair dan uap, sehingga keluar dari evaporator dalam keadaan uap air. Evaporator jenis setengah basah : Evaporator jenis setengah basah adalah evaporator dengan kondisi refrigeran diantara evaporator jenis ekspansi kering dan evaporator jenis basah. Dalam evaporator jenis ini, selalu terdapat refrigeran cair dalam pipa penguapnya. Evaporator jenis basah : Dalam evaporator jenis basah, sebagian besar dari evaporator terisi oleh cairan refrigerant.Perpindahan Kalor di dalam Evaporator

Perpindahan panas yang terjadi pada evaporator adalah konveksi paksa yang terjadi di dalam dan di luar tabung serta konduksi pada tabungnya. Perpindahan panas total yang terjadi merupakan kombinasi dari ketiganya. Harga koefisien perpindahan panas menyeluruh dapat ditentukan dengan terlebihi dahulu menghitung koefisien perpindahan kalor pada sisi refrigeran dan sisi udara yang telah dijelaskan sebelumnya. Selanjutnya koefisien perpindahan panas total dihitung berdasarkan luas permukaan dalam pipa dan berdasarkan luas permukaan luar pipa.1.5. Thermodinamika Sistem Refrigerasi2.5.1. Siklus Refrigerasi Carnot

Siklus refrigerasi carnot merupakan kebalikan dari mesin carnot. Mesin carnot menerima energi kalor dari temperatur tinggi, energi kemudian diubah menjadi suatu kerja dan sisa energi tersebut dibuang ke sumber panas pada temperatur rendah. Sedangkan siklus refrigerasi carnot menerima energi pada temperatur rendah dan mengeluarkan energi pada temperatur tinggi. Oleh sebab itu pada siklus pendingin diperlukan penambahan kerja dari luar. Dan untuk Daur Refigerasi carnot ditunjukan pada Gambar 2.3.

Gambar.2.6. Daur Refrigerasi Carnot

Proses-proses yang membentuk daur refrigerasi carnot :

Proses kompresi adiabtik

( 1 - 2 ) Proses pelepasan kalor isothermal( 2 3 ) Proses ekspansi adiabatic

( 3 4 ) Proses penyerapan kalor isothermal( 4 1 )

Tujuan utama dari daur ini adalah penyerapan kalor dari sumber bersuhu rendah pada proses 4-1 yaitu penyerapan kalor isothermal.1.5.2. Siklus Kompresi Uap Standar (teoritis)Siklus kompresi uap standar merupakan siklus teoritis, dimana pada siklus tersebut mengasumsikan beberapa proses sebagai berikut :

Proses Kompresi : Proses kompresi berlangsung dari titik 1 ke titik 2. Pada siklus sederhana diasumsikan refrigeran tidak mengalami perubahan kondisi selama mengalir dijalur hisap. Proses kompresi diasumsikan isentropik sehingga pada diagram tekanan dan entalpi berada pada satu garis entropi konstan, dan titik 2 berada pada kondisi super panas. Proses kompresi memerlukan kerja dari luar dan entalpi uap naik dari h1 ke h2, besarnya kenaikan ini sama dengan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran. Proses Kondensasi : Proses 2-3 merupakan proses kondensasi yang terjadi pada kondensor, uap panas refrigeran dari kompresor didinginkan oleh air sampai pada temperatur kondensasi, kemudian uap tersebut dikondensasikan. Pada titik 2 refrigeran pada kondisi uap jenuh pada tekanan dan temperatur kondensasi. Proses 2-3 terjadi pada tekanan konstan, dan jumlah panas yang dipindahkan selama proses ini adalah beda entalpi antara titik 2 dan 3. Proses Ekspansi : Proses ekspansi berlangsung dari titik 3 ke titik 4. Pada proses ini terjadi proses penurunan tekanan refrigeran dari tekanan kondensasi (titik 3) menjadi tekanan evaporasi (titik 4). Pada waktu cairan di ekspansi melalaui katup ekspansi atau pipa kapiler ke evaporator, temperatur refrigeran juga turun dari temperatur kondensat ke temperatur evaporasi. Proses 3-4 merupakan proses ekspansi adiabatik dimana entalpi fluida tidak berubah disepanjang proses. Refrigeran pada titik 4 berada pada kondisi campuran-uap.

Proses EvaporasiProses 4-1 adalah proses penguapan yang terjadi pada evaporator dan berlangsung pada tekanan konstan. Pada titik 1 seluruh refrigeran berada pada kondisi uap jenuh. Selama proses 4-1 entalpi refrigeran naik akibat penyerapan kalori dari ruang refrigerasi. Besarnya kalor yang diserap adalah bedaentalpi titik 1 dan titik 4 biasa disebut dengan efek pendinginan. Tekanan entalpi siklus kompresi uap standart ditunjukan pada Gambar 2.7.

Gambar.2.7. Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap standar1.5.3. Siklus Kompresi Uap AktualSiklus kompresi uap yang sebenarnya (aktual) barbeda dari siklus standar (teoritis). Perbedaan ini muncul karena asumsi yang ditetapkan dalam siklus standar. Pada siklus aktual terjadi pemanasan lanjut uap refrigeran yang meninggalkan evaporator sebelum masuk ke kondensor.Pemanasan lanjut ini terjadi akibat tipe peralatan ekspansi yang di gunakan atau dapat juga karena penyerapan panas dijalur masuk (suction line) antara evaporator dan kompresor. Demikian juga pada refrigeran cair mengalami pendinginan lanjut atau bawah dingin sebelum masuk katup ekspansi atau pipa kapiler. Keadaan diatas adalah peristiwa normal dan melakukan fungsi yang diinginkan untuk menjamin bahwa seluruh refrigeran yang memasuki kompresor atau alat ekspansi dalam keadaan 100 % uap atau cair.

Perbedaan yang penting antara daur nyata (aktual) dan standar terletak pada penurunan tekanan dalam kondensor dan evaporator. Daur standar dianggap tidak mengalami penurunan tekanan pada kondensor dan evaporator, tetapi pada daur nyata terjadi penurunan tekanan karena adanya gesekan antara refrigeran dengan dinding pipa. Akibat dari penurunan tekanan ini, kompresor pada titik 1 dan 2 memerlukan lebih banyak kerja dibandingkan dengan daur standar. Untuk Silkus aktual dan siklus standar ditunjukan pada Gambar 2.8.

Gambar.2.8. Perbandingan siklus aktual dan siklus standarGaris 4-1 diperlihatkan penurunan tekanan yang terjadi pada refrigeran pada saat melewati suction line dari evaporator ke kompresor. Garis 1-1 diperlihatkan terjadinya panas lanjut pada uap refrigeran yang ditunjukkan dengan garis yang melewati garis uap jenuh. Proses 1-2 adalah proses kompresi uap refrigeran didalam kompresor. Pada siklus teoritis proses kompresi diasumsikan isentropik, yang berarti tidak ada perpindahan kalor diantara refrigeran dan dinding silinder. Pada kenyataannya proses yang terjadi bukan isentropik maupun politropik. Garis 2-3 menunjukkan adanya penurunan tekanan yang terjadi pada pipa-pipa kondensor. Sedangkan pada garis 3-3 menunjukkan tekanan yang terjadi dijalur cair.1.6. Klasifikasi Sistem RefrigerasiDitinjau dari prinsip kerjanya, sistem refrigerasi di bagi menjadi 3 jenis, yaitu: Sistem refrigerasi kompresi uap Sistem refrigerasi absorbs Sistem refrigerasi udara1.6.1. Sistem refrigerasi Kompresi uapSiklus refrigerasi kompresi mengambil keuntungan dari kenyataan bahwa fluida yang bertekanan tinggi pada suhu tertentu cenderung menjadi lebih dingin jika dibiarkan mengembang. Jika perubahan tekanan cukup tinggi, maka gas yang ditekan akan menjadi lebih panas dari pada sumber dingin di luar (contoh udara di luar) dan gas yang mengembang akan menjadi lebih dingin dari pada suhu dingin yang dikehendaki. Dalam kasus ini, fluida digunakan untuk mendinginkan lingkungan bersuhu rendah dan membuang panas ke lingkungan yang bersuhu tinggi. Untuk Sistem refrigerasi kompresi uap di tunjukan pada Gambar 2.9.

Gambar.2.9. Sistem refrigerasi kompresi uap

2.6.2. Sistem Refrigerasi Absorbsi

Dalam siklus refrigerasi absorbsi, dipergunakan penyerap untuk menyerap refrigeran yang diuapkan di dalam evaporator sehingga menjadi suatu larutan absorbsi. Kemudian, larutan absorbsi tersebut dimasukan ke dalam sebuah generator untuk memisahkan refrigeran dari larutan absorbsi tersebut dengan cara memanasi, yang sekaligus akan menaikan tekanannya sampai mencapai tingkat keadaan mudah diembunkan. Untuk Sistem refrigerasi absorbsi di tunjukan pada Gambar 2.10.

2.6.3. Sistem Refrigerasi UdaraPada siklus ini, udara bertindak sebagai refrigerant, yang menyerap panas pada tekanan konstan P, di dalam refrigerator.Udara panas keluar refrigerator, dikompressi untuk dibuang panasnya ke lingkungan melalui cooler pada tekanan konstan P2 (P2 > P1). Udara keluar cooler dikembalikan ke keadaan awal oleh mesin ekspansi untuk dapat melakukan langkah awal pada siklus berikutnya. Sitem refrigerasi di tunjukan pada Gambar 2.8.

2.7. Proses Pengisian Refrigerant

Pengisian refrigeran kedalam sistem harus dilakukan dengan baik dan jumlah refigeran yang diisikan sesuai atau tepat dengan takaran. Kelebihan refigeran dalam sistem dapat menyebabkan temperatur evaporasi yang tinggi akibat dari refigerant tekanan yang tinggi.Selain itu dapat menyebabkan kompresor rusak akibat kerja kompresor yang terlalu berat dan adanya kemungkinan liquid suction. Sebaliknya bila jumlah refigeran yang diisikan sedikit, dengan kata lain kurang dari yang ditentukan, maka sistem akan mengalami kekurangan pendinginan. Pemasangan Manifold untuk pengisian refrigeran ditunjukkan pada Gambar 2.12.Sebaik mungkin dan karena proses pengisian refigeran ke dalam sistem ada beberapa cara, diantaranya yaitu:

a. Mengisi sistem berdasarkan berat refigeran.b. Mengisi sistem berdasarkan banyaknya bunga es yang terjadi di evaporator.c. Mengisi sistem berdasarkan temperatur dan tekanan.

Gamba.2.12. Sistem Pengisian Refrigerant2.8. Beban PendinginanBeberapa faktor yang perlu diperhatikan pada waktu melakuan perhitungan beban pendinginan dan penentuan perlengkapan sistem tata udara serta sistem control, antara lain :penggunaan atau fungsi ruang, jenis konstruksi bangunan, pola beban pengkondisian, kondisi dalam ruangan.Pada tahap perencanaan, perhitungan beban pendinginan yang tepat harus dilakukan karena hasil perhitungan beban pendinginan yang tepat akan menjadi dasar untuk pemilihan jenis dan kapasitas peralatan pendinginan.Didalam ruang Pengajaran Umum beban pendinginan ada 2 macam,yaitu : Beban sensibel dan beban laten. Beban sensibel antara lain : beban kalor melalui dinding, atap, langit-langit, lantai, peralatan listrik (komputer dan lampu) karena beban infiltrasi ruangan. Dinding yang terbuat dari bahan triplek dan kaca tidak terdapat beban kalor karena tidak terkena panas radiasi matahari. Sedangkan beban kalor laten antara lain: penghuni (orang) dan beban kalor pada infiltrasi ruangan.Sebelumnya ditentukan dulu kondisi ruangan perancangan sebelum melakukan perhitungan beban kalor dari ruangan tersebut.BAB III

ALAT PENGUJI MESIN PENDINGIN1.1. Peralatan PengujiDalam pengujian ini membutuhkan alat yang utama maupun alat bantu untuk medorong kesuksesan dalam pengujian. Adapun alat-alat yang digunakan didalam pengujian sebagai berikut :Jenis-jenis Perangkat yang digunakan dalam pengujian yaitu :3.1.1. Pompa Vakum

Pompa vakum adalah alat yang diperlukan untuk mengosongkan refrigeran dari sistem pendingin sehingga dapat menghilangkan gas-gas yang tidak terkondensasi seperti udara dan uap air. Pompa vakum dapat dilihat seperti pada Gambar 3.3.

Gambar.3.3. Pompa Vakum3.1.2. Pressure Gauge

Pressure gauge adalah alat yang dapat didefinisikan sebagai alat untuk membaca tekanan dengan pengamatan langsung. dalam bahasa yang formal, pressure gauge adalah suatu field instrument untuk mengukur pressure (psia/bar) dengan pengamatan direct reading measurement type. Preassure gauge yang biasanya digunakan dalam penelitian ini ada dua tipe, pertama high preassure dan coumpound pressure. Untuk mengetahui bentuk dan tipenya dapat dilihat pada Gambar 3.4 warna merah untuk high pressure dan warna ungu untuk coumpound pressure.

Gambar.3.4. Pressure Gauge3.1.3. Termometer

Termometer adalah alat untuk menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu. Untuk thermometer model digital tidak menggunakan air raksa, tapi menggunakan sebuah sensor panas dan pembacaannya ditampilkan dalam digit angka. Disarankan menggunakan thermometer digital karena lebih akurat dan mudah dalam pembacaannya.Termometer dapat dilihat seperti pada Gambar 3.5.

Gambar.3.5. Termometer Digital3.1.4. Amperemeter

Amperemeter digunakan untuk mengukur kuat arus listrik yang ada dalam rangkaian tertutup yang berfungsi sebagai mendeteksi arus listrik pada rangkaian. Arus yang mengalir pada kumparan yang selimuti medan magnet akan menimbulkan gaya lorentz yang dapat menggerakkan jarum amperemeter. Amperemeter dapat dilihat seperti pada Gambar 3.6.

Gambar.3.6. Amperemeter Digital3.1.5. Voltmeter

Voltmeter adalah alat/perkakas untuk mengukur besar tegangan dalam suatu tegangan listrik. Voltmeter disusun secara paralel terhadap letak komponen yang diukur dalam rangkaian. Gaya magnetic tersebut akan mampu membuat jarum alat pengukur voltmeter bergerak saat ada arus listrik. Voltmeter dapat dilihat seperti pada Gambar 3.7.

Gambar.3.7. Voltmeter3.1.6. Manifold Gauge

Manifold gauge pengukuran adalah alat yang berfungsi untuk mengkosongkan/mengisi refrigerant juga sebagai alat untuk mengidentifikasi gangguan. Manifold gauge dipenelitian ini digunakan untuk mengetahui tekanan evaporator atau tekanan isap (suction) kompresor, dan tekanan kondensor atau tekanan keluar (discharge) kompresor. Manifold gauge dapat dilihat seperti pada Gambar 3.8.

Gambar.3.8. Intake Manifold3.1.7. Timbangan

Timbangan adalah alat yang di pakai untuk melakukan pengukuran massa suatu benda. Timbangan digunakan untuk mengetahui berapakah massa refrigerant yang masuk kedalam alat uji baik untuk refrigeran R-22 maupun refrigeran MC-22. Disini mengunakan timbagan digital untuk mepermudah dalam pembacaan. Timbangan yang digunakan dalam peneitian ini dapat dilihat seperti pada Gambar 3.9.

Gambar.3.9. Alat Timbangan Digital3.1.8. Refrigerant

Refrigeran adalah zat yang mengalir dalam mesin pendingin (refrigerasi) atau mesin pengkondisian udara (AC). Zat ini berfungsi untuk menyerap panas dari benda atau udara yang didinginkan dan membawanya kemudian membuangnya ke udara sekeliling di luar benda/ruangan yang didinginkan.Refrigeran yang digunakan dalam penelitian ini adalah refrigeran R-22 dan refrigeran MC-22 dapat dilihat seperti pada Gambar 3.10.

Gambar.3.10. Refrigerant-223.1.9. Anemometer

Anemoter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan udara. Anemometer dipenelitian ini digunakan sebagai pengukur kecepatan laju udara dari blower evaporator dan suhu yang keluar dari blower evaporator. Anemometer dapat dilihat seperti pada Gamabar 3.13.

Gambar.3.11. Anemometer3.2. Langkah Pengujian

3.2.1. Pemeriksaan Sebelum Pengujian

Pemeriksaan semua alat uji dan perlengkapannya adalah langkah pertama yang akan dilakukan untuk menjaga keselamatan dan kondisi peralatan agar senantiasa baik.Hal-hal yang perlu diperhatikan sebelum pengujian adalah:

1. Memeriksa seluruh kondisi peralatan uji antara lain seperti power supply dan sistem kelistrikan.2. Memastikan kipas kondensor dan blower evaporator bekerja dengan baik.3. Mencoba menyalakan alat uji untuk memeriksa adanya kebocoran.4. Menyalakan lampu sebagai pembebanan.5. Menempatkan wadah air untuk tempat pembuangan air.

3.2.2. Pemakuman Sistem

Sebelum sistem pengkondisian udara ini disi refrigeran, perlu dilakukan proses pemvakuman terlebih dahulu. Hal ini penting untuk memastikan bahwa tidak ada kotoran-kotoran, uap air (bunga es) dan udara di dalam kompresor dan pipa-pipa refrigerasi yang dapat menyebabkan terjadinya penyumbatan di pipa kapiler.Langkah-langkah yang dapat dilakukan dalam pemvakuman sistem sebagai berikut :

1. Memasang manifold gauge untuk kedua katup pada kompresor. 2. Menutup kedua katup manifold gauge.3. Menghubungkan hose tekanan tinggi (merah) pada manifold gauge ke sisi buang kompresor dan hose tekanan rendah (hijau) ke sisi hisap kompresor.4. Menyambungkan hose tengah (kuning) pada manifold gauge ke saluran hisap pompa vakum (vacum pump).5. Membuka kedua katup pada manifold gauge.6. Menghidupkan pompa vakum sekitar 20 menit, sehingga tekanan di manifold gauge mencapai -30 in Hg.7. Menutup kedua katup manifold gauge dan mematikan pompa vakum.8. Membiarkan kondisi ini lebih dari 5 menit dan memperhatikan tekanan pada manifold gauge.9. Jika terdapat kenaikan tekanan setelah langkah no. 8 berarti terdapat kebocoran dari sistem, maka harus memeriksa dan memperbaikinya.10. Mengulangi langkah pemvakuman l-8 kembali hingga tidak terdapat kebocoran pada saluran.3.2.3. Pengisian Refrigerant Pengisian refrigeran R-22 dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:1. Meletakan tabung R-22 diatas timbangan dan mencatat berat awal.2. Menghubungkan nipple pada tabung R-22 menggunakan hose tengah pada manifold gauge.3. Membuka katup tabung R-22 agar refrigeran dapat masuk ke hose tengah ke manifold gauge dengan posisi kedua katup di manifold gauge tetap tertutup.4. Memutar sedikit conection pada manifold gauge dengan hose tengah untuk membuang udara yang ada pada hose tengah tersebut kemudian mengencangkannya kembali. Membuka kedua katup pada manifold gauge untuk memasukan refrigeran.5. Menutup kedua katup pada manifold gauge.3.2.4. Pengambilan DataPengambilan data pada saat menggunakan refrigeran R-22 dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Mempersiapkan alat tulis dan lembar pengambilan data.2. Mempersiapkan dan menempatkan seluruh alat ukur pada posisinya dan memastikannya dalam kondisi baik.3. Menghidupkan mesin uji dan menunggu hingga kondisinya benar-benar stabil atau steady.4. Menempatkan saklar pengkondisi udara pada posisi ON dan mengatur blower evaporator pada posisi high cool dan pada suhu evaporator dengan setting kontrol sesuai dengan suhu yang telah ditentukan untuk pengujian pada suhu 5 oC.5. Mengatur suhu ruangan pada suhu yang telah ditentukan (30 oC) suhu dan tekanan pada P1 dan tekanan yang telah ditentukan untuk pengujian dengan pembebanan.6. Mencatat parameter-parameter tekanan dan suhu refrigeran yang masuk dan keluar dari kompresor, kodensor, katup ekspansi dan evaporator setiap terdapat perubahan pada T1.7. Mencatat semua suhu udara dan kecepatan laju udara yang keluar dari blower evaporator serta suhu ruangan (Tr) setiap ada perubahan pada T1.8. Mencatat ampermeter dan voltmeter pada setiap perubahan pada T1.9. Mematikan mesin uji sistem pengkondisian udara.10. Mengulangi langkah 1 sampai 10 untuk setiap variasi yang telah ditentukan (variasi tekanan dengan pembebanan dan variasi tekanan tanpa pembebanan dengan suhu evaporator dan tekanan di P1 sesuai variasi yang telah diditentukan)11. Mematikan alat uji dan menata kembali perlengkapan yang akan digunakan.BAB IVKESIMPULAN DAN SARAN

4.1. Kesimpulan

Penggunaan R-22 pada mesin pendingin kompresi uap yang sama akan mempengaruhi kinerja komponen mesin pendingin. Efek pendinginan, panas buang kondensor dan kerja kompresi yang dihasilkan pada mesin yang menggunakan R-22 lebih besar,namun tidak diikuti dengan laju pendinginan yang cepat. Besarnya nilai ketiga parameter ini dikarenakan besarnya laju aliran massa yang terjadi. Suhu evaporasi yang dapat dicapai R-22 rendah.

4.2. Saran

Dalam pembuatan alat ini belum sepenuhnya maksimal, dan dari pembuatan alat ini masih dapat lagi dikembangkan, jadi diharapkan kedepannya nanti, mahasisiwa ditahun yang akan berjalan dapat memaksimalkan apa yang diharapkan Pembimbing. Mohon maaf jika ada kesalahan dan kekurangan dalam Penulisan Laporan ini, kritik dan saran menjadi bahan pertimbangan kami, Terima kasih. DAFTAR PUSTAKA[1]. Afdhal Kurniawan Mainil, 2012 Jurnal Mechanical Kaji Eksperimental Performansi Mesin Pendingin Kompresi Uap dengan Menggunakan Refrigeran Hidrokarbon (Hcr12) Sebagai Alternatif Refrigeran Pengganti R12 dengan Sistem Penggantian Langsung (Drop In Substitute).[2]. Amna Citra Fahrani, 2007 Skripsi Pengaruh Penggantian Refrigeran R-12 Menjadi R-22 Pada Perfomansi Mesin Pembeku.[3]. Angky Puspawan, 2013 Jurnal Ilmiah Percobaan Sistem Pengkondisian Udara menggunakan jenis Refrigeran-134a [4]. ASHRAE, 1906 Handbook of Aplication ,[5]. Cengel, Junus A., Engineering Thermodinamic, An Engineering Approach,Third Edition, Mc Graw Hill, New York , 1998. [6]. Galuh Renggani Wilis, ST.,MT, Penggunaan Refrigeran R22 dan R134a pada Mesin Pendingin.[7]. Mardi Margoyungan, 2008 skripsi Perencanaan unit mesin pendingin untuk kebutuhan Pengkondisian Udara Pada bangunan Kantor ADPEL di Medan [8]. Stocker, Wilbert F.,and William C. Jerold, Air Conditioning and Refrigeration,Second Edition, Mc-Graw Hill,New York,1978 [9]. Urip Prayogi, Desember 2012 SAINTEK Jurnal Ilmiah Penggunaan Refrigerant R-22 pada Freezer dengan Modifikasi Double Expansion ValveGambar.2.10. Sistem Refrigerasi Absorbsi

Gambar.2.11.Sistem Refrigerasi Udara

20