LAJU PENDINGINAN PADA MESIN PENDINGIN MENGGUNAKAN R-12 DAN MC-12 Yuyuk Darma Putra K. Sitinjak 1), Frans Palobo Sappu 2), Hengky Luntungan 3) Jurusan Teknik Mesin Universitas Sam Ratulangi ABSTRACT Most refrigeration system using synthetic refrigeration R-12, R-22, R-134, and R600a. Synthetic refrigeration has many good characteristics, among others, not easy to burn, no poisoned, and easy to get. However, synthetic refrigeration has negative effects for environment. It can broke our ozone layer and make global warming. The using of hydrocarbon as refrigerant is one of the solution to handle these problems. An experiment is done using unit SN 1016-1-149-1 cooler machine in mechanical laboratory in Sam Ratulangi University in Manado. Data is taken after completed the unit preparation. Analysis is done by comparing the cooling rate beetwen R-12 and MC-12. The average cooling rate of R-12 cooler are and respectively using air and water cooling media. In a serial of three experiments, The average electric current used in the unit are 0,75 A and 0,74 for air and water media respectively using of R-12 and Of MC-12 refrigerant . The average cooling capacity of MC-12 is . Then, faund that MC-12 cooler capacity by air and water media is bigger than R-12 cooler capacity by air and water media. Key words : R-12, MC-12, Cooler Speed
ABSTRAK Hampir semua sistem refrigerasi saat ini masih menggunakan refrigeran sintetik R12, R-22, R-134, R-600a.Hal ini karena pada umumnya refrigeran sintetik mempunyai sifatsifat yang baik seperti tidak mudah terbakar, tidak beracun dan mudah diperoleh.Akan tetapi, refrigeran sintetik mempunyai efek negatif terhadap lingkungan seperti merusak lapisan ozon dan menimbulkan pemanasan global.Pemakaian hidrokarbon sebagai refrigeran merupakan salah satu solusi untuk mengatasi masalah ini, karena efek negatif refrigeran hidrokarbon terhadap lingkungan lebih kecil bila dibandingkan dengan refrigeran sintetik. Penelitian dilakukan dengan menggunakan mesin pendingin Unit SN 1016-1-149-1 yang ada di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sam Ratulangi Manado.Pengambilan data dilakukan setelah persiapan awal yang meliputi pengujian mesin.Analisis dilakukan dengan membandingkan laju pendinginan yang terbentuk antara R-12 dengan MC-12. Jumlah rata-rata Kapasitas pendinginan pemakaian R-12 Percobaan I sampai III menggunakan media udara adalah adalah . Jumlah rata-rata Kapasitas pendinginan pemakaian R-12 percobaan I sampai III menggunakan media air adalah adalah . Jumlah rata-rata arus pada pemakaian R-12 dari Percobaan I sampai Percobaan III menggunakan media udara dan air adalah adalah 0,75 A. Jumlah rata-rata Kapasitas pendinginan pemakaian MC-12 percobaan I sampai III menggunakan media udara adalah
1
adalah . Jumlah rata-rata Kapasitas pendinginan pemakaian MC-12 percobaan I sampai percobaan III menggunakan media air adalah adalah . Maka jumlah rata-rata arus pada pemakaian MC-12 dari percobaan I sampai III menggunakan media udara dan air adalah adalah 0,74 A. Dari hasil ini didapatlah kapasitas pendinginan MC-12 dengan media udara dan air lebih besar dari R-12 dengan media udara dan air. Kata Kunci : R-12, MC-12, Laju Pendinginan
Hidrokarbon yang sering dipakai sebagai BAB I
refrigeran
PENDAHULUAN
adalah
1.1. Latar Belakang Masalah
peran
yang
refrigerasi sangat
penting
tangga.
diperhitungkan
semuanya
Dengan
alternatif
dikarenakan perlu adanya penyesuaian perangkat keras, pelumas, serta perlakuan
bekerja
khusus dalam operasional penggunaan bahan HFC : R-134a (Pertamina, 2007).
12, R-22, R-134a, R-502, dibandingkan
Perlu
bahan pendingin alam seperti : Amonia,
diperhatikan
penggunaan
refrigeran yang sintetik secara terus
CO2 dan Hidrokarbon.
menerus dengan skala besar akan sangat
Pemakaian hidrokarbon sebagai untuk masalah
lingkungan,karena
sebagai
dalam peralihan dari CFC ke HFC,
dengan refrigeran sintetik seperti R-11, R-
mengatasi
kembali
mengemuka, dan timbulnya permasalahan
bentuk dan ukuran sistem pendingin hampir
digunakan
pengganti CFC, setelah aspek lingkungan
berkembangnya zaman dan teknologi
bervariasi,
sering
Hidrokarbon
dalam
untuk industri maupun skala kecil untuk rumah
yang
diantaranya R-290/600a, R-290/600.
memegang
kehidupan manusia, baik yang skala besar
keperluan
(R-290),
isobutana (R-600a), n-butana (R-600). Campuran
Sistem
propana
efek
berbahaya untuk lingkungan hidup, karena
dampak
dapat merusak lapisan ozon, jadi alangkah
negatif
baiknya menggunakan musi cool atau
hidrokarbon terhadap lingkungan lebih
bahanhidrokarbonsebagai
kecil bila dibandingkan dengan refrigeran
refrigeran
sehingga bumi terselamatkan, anak cucu
sintetik. Penggunaan hidrokarbon sebagai
kita
refrigeran sudah dikenal masyarakat sejak
sebagai
terselamatkan.
tahun 1920 di awal teknologi refrigerasi.
2
generasi
penerus
juga
Refrigeran merupakan salah satu
1. Untuk mengetahui bagaimana laju
solusDari urain tersebut diatas penulis
refrigerasi
tertarik untuk menguji laju refrigerasi
menggunakan menggunakan R-12 dan
pada
MC-12.
mesin
pendingin
refrigeranR-12
menggunakan
dengan
refrigeran
pada
mesin
pendingin
2. Untuk Mengetahui jenis refrigeran
hidrokarbon MC-12.
terbaik antara R-12 dan MC-12
1.2. Rumusan Masalah
BAB II
Bagaimana Laju refrigerasi pada
LANDASAN TEORI
mesin pendingin menggunakanR-12 dan
2.1. Pengertian Sistem Pendingin dan
MC-12.
Pengkondisian Udara Secara adalah
1.3. Batasan masalah Pada penelitian ini masalah dibatasi
umum
sistem
temperatur
suatu
pada :
temperatur
a. Penggunaan mesin pendingin yang
pengkondisian
sistem
pendingin
yang
menjadikan
ruangan
di
sekelilingnya. udara
bawah
Sedangkan
dapat
diartikan
ada di Laboratorium Teknik Mesin
sebagai salah satu proses perlakuan
Universitas Sam Ratulangi.
terhadap
b. Refrigeran yang digunakan adalah
yang
untuk
menciptakan
keadaan temperatur yang terkendali dalam
jenis R-12 dan jenis MC-12. c. pengukuran
udara
suatu ruangan.
dilakukan
serta
2.2. Siklus Refrigerasi Kompresi Uap
dilengkapi dengan spesifikasi yang
Mesin refrigerasi dengan kompresi
tersedia.
uap merupakan sistem yang terbanyak digunakan dalam daur refrigerasi. Prinsip dasar uap ini adalah uap ditekan kemudian
1.4. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah untuk
membuat
refrigerasi
pada
perbandingan mesin
diembunkan
laju
setelah
itu
tekanannya
diturunkan agar cairan itu akan menguap
pendingin
kembali
karena
menyerap
panas
menggunakan R-12 dan MC-12.
lingkungan.
1.5. Manfaat Penelitian
uap idial (standar) dapat dijelaskan pada
Adapun
manfaat
penelitian
ini
Siklus refrigerasi kompresi
gambar 2.1 sebagai berikut.
adalah :
3
sedikit mengalami penurunan, selanjutnya terjadi perubahan fase gas menjadi cair pada suhu tetap. Proses 3-4 (ekspansi) : Tekanan cairan refrigeran
diturunkan
dengan
menggunakankatup ekspansi (expansion (a) Sketsa
(b). Diagram p-h
valve). Saat terjadi penurunan tekanan, juga
Gambar 2.1.siklus kompresi uap idial
terjadi
peningkatan
penurunan mutu
suhu
gas
dan
refrigeran,
(standar)
sebabdata yang dipergunakan berdasarkan
(Stoecker,1980)
dengan penurunan tekanan dan suhu sebagian refrigeran cair berubah menjadi
Siklus
refrigerasi
kompresi
uap
gas.
standar terjadi dalam 4 proses yang
Proses 4-1 (penguapan) : Proses
membentuk satu siklus kompresi uap dan
penguapan
terjadi
dan
dimana hanya terjadi perubahan fase
perubahan keadaan pada setiap proses
refrigeran cair menjadi gas. Panas laten
yang terjadi adalah sebagai berikut :
penguapan
berulang-ulang.
Proses
1-2
Proses
(kompresi)
:
Gas
terjadi
pada
diambil
suhu
dari
sama,
lingkungan
sehingga terjadi refrigerasi lingkungan.
refrigeran yang keluar dari evaporator
Besarnya
masuk dan dipompa pada kompresor
dinyatakan dalam efek refrigerasi (ton
sehingga menghasilkan gas refrigeran
refrigerasi).
dengan tekanan dan suhu yang lebih
2.3. Komponen
tinggi. Suhu tinggi merupakan akibat dari
refrigerasi
yang
Utama
terjadi
Mesin
Pendingin
proses kompresi isentropik.
2.3.1. Dalam mesin pendingin terdiri dari
Proses 2-3 (kondensasi) : Gas
4
komponen
utama
yaitu
kondensor,
katup
refrigeran bertekanan dan bersuhu tinggi
kompresor,
dikondensasi dan menghasilkan refrigeran
ekspansi dan evaporator. Fungsi
cair jenuh. Proses yang terjadi adalah
dari masing-masing alat tersebut
pelepasan panas ke lingkungan. Proses
adalah sebagai berikut:Kompresor,
kondensasi bekerja pada tekanan tetap.
Kondensor,
Pada awal proses suhu gas refrigeran
Ekspansi.
4
Evaporator,
Alat
Massa aliran udara yang melewati
dan temperaturnya. Karena itu untuk
sebuah evaporator
menyatakan berat jenis suatu gas harus disebutkan
Massa aliran udara yang melewati
pula
tekanan
dan
sebuah evaporator didefinisikan sebagai
temperaturnya. Berdasarkan kutipan yang
berikut :
penulis ambil bahwa dalam prakteknya ada dua macam kondisi seperti dibawah
……………………… (2.1) dimana,
ma =
massa
udara
ini:
masuk
sistem [kg/s] a. Kondisi Standar Industri
A = luas penampang [m2]
Udara dengan kondisi ini mempunyai
v = kecepatan aliran udara [m/s]
keadaan sebagai berikut:
ρ = massa jenis udara [kg/m3]
Temperatur
: 200C (2930K)
pada tekanan 1 atm dengan suhu 200C
Tekanan mutlak
: 760 mmHg
adalah 1,204 kg/m3 (Sumber: Jhon A.
(0,1013MPa)
Duffle
Kelembaban Relatif : 65%
Perlu diketahui massa jenis udara
dan
William
A.
Beckman).
Evaporator pendingin cairan umumnya
Berat Jenis
digunakan untuk mendinginkan air, susu,
(11,807 N/m3)
: 1,204 kgf/m3
jus, dan kegunaan industri lainnya. Jenis
Kondisi industri ini sering dipakai
evaporator yang sering digunakan adalah
untuk menyatakan kondisi isap pada
evaporator
kompresor.
bare-tube
karena
proses
pengambilan panas terjadi langsung dari b. Kondisi Normal Teoritis
bahan ke ferigeran. Terdapat bebrapa tipe
Udara dengan kondisi ini mempunyai
evaporator yang sering digunakan, seperti pipa ganda, Baudelotcooler, tipe tank,
kedaan sebagai berikut:
shell and coil cooler dan shell and tube
Temperatur
: 00C (2730K)
cooler.
Tekanan Mutlak
: 760 mmHg
(0,1013 MPa) 2.4.
Panas Jenis dan Berat Jenis
Berat Jenis
Udara
(12,68 N/m3)
: 1,293 kgf/m3
2.4.2. Panas Jenis Udara
2.4.1. Berat Jenis Udara Berat jenis gas (termasuk udara)
Jumlah panas yang diperlukan
dapat bervariasi tergantung pada tekanan
untuk menaikkan temperatur 1 kg suatu
5
zat
sebesar
10 C
panas
berbeda. Bahan pendingin diantaranya
yang
yang dewasa ini banyak dan secara umum
diperlukan untuk menaikkan suatu benda
digunakan R-11 R-12, R-13, R-22,dan
atau zat secara menyeluruh sebesar 10C
R134a. R-12 ditunjukkan oleh gambar
disebut kapasitas termal benda atau zat
2.10. R-12
jenis.Adapun
disebut
jumlah
panas
tersebut. Satuan jumlah panas yang dipakai adalah kilo calori (disingkat kcal), dimana 1 kilo calori sama dengan jumlah panas yang
diperlukan
untuk
menaikkan
temperature 1 kg air sebesar 10C, maka
Gambar 2.10. R-12
0
satuan panas jenis menjadi kcal/kg C
(e-dukasi, 2009)
dalam sistem SI, sebagai satuan panas dipakai kilo Joule (disingkat kJ) dimana 1
2.5.
kJ = 0,2389 kcal atau 1 kcal = 4,186kJ. Panas
jenis
tergantung
MusiCool (MC) Musicool adalah refrigeran dengan
pada
bahan
dasar
hydrocarbon
alam
dan
macam bahan seperti diuraikan dibawah
termasuk
ini:
juga
ramah lingkungan, dirancang sebagai
didefenisikan sebagai jumlah panas yang
alternatif pengganti refrigeran sintetik
diperlukan untk menaikkan temperature 1
kelompok hidrokarbon; CFC R-12, HCFC
panas
jenis
suatu
gas
0
dalam
kelompok
refrigeran
gram gas tersebut sebesar 1 C, seperti
R-22 dan HFC R-13a yang masih
pada zat-zat yang lain. Namun untuk gas
memiliki potensi merusak alam.
ada dua macam panas jenis, yaitu: panas
Pemakaian musicool pada sistem
jenis pada tekanan tetap dan panas jenis
refrigerasi
pada volume tetap.
menggunakan refrigeran sintetik, tidak
yang
memerlukan 2.4.3. Refrigeran (Bahan pendingin)
maupun
penggantian
pelumas,
dengan
sebelumnya
komponen kata
lain
Refrigeran adalah zat yang mudah
bersifat “Drop in Substitute”, karena
diubah wujudnya dari gas menjadi cair,
musicool tidak memiliki efek terhadap
ataupun sebaliknya.Jenis bahan pendingin
logam, desikan, pelumas, dan elastomer
sangat
(kecuali elastomer berbahan dasar karet
beragam.Setiap
jenis
bahan
pendingin memiliki karakteristik yang
alam).
6
Musicool
telah
memenuhi
3.2. Pengambilan Data
peryaratan teknis sebagai refrigeran yaitu meliputi
aspek
dan
ini diambil dengan melakukan survei
termodinamika, diagram tekanan versus
objek, studi pustaka dan informasi dari
suhu
siklus
internet yang berkaitan dengan itu.Adapun
refrigerasi. Hasil pengujian menunjukan
data yang diperlukan pada penelitian ini
bahwa dengan beban pendingin yang
adalah “Membandingkan laju refrigerasi
sama, musicool memiliki keunggulan-
pada mesin pendingin menggunakan R-12
keunggulan
dan MC-12.
serta
uji
sifat
fisika
Data yang diperlukan pada penelitian
kinerja
pada
dibandingkan
dengan
refrigeran sintetik. Bentuk
kemasan
Refrigeran
3.4. Metode Percobaan dan
Hidrokarbon Musicool (a) 3kg , (b) 6 kg.
Pengambilan Data
seperti pada gambar 2.11.
Metode percobaan yang dilakukan dalam
pengambilan
data
adalah
mengambil data dalam setiap 10 menit selama
1
jam
dengan
melakukan
percobaan sebanyak 12 kali percobaan, 6 kali percobaan untuk R-12 dan 6 kali percobaan untuk MC-12. Gambar
2.11.
Kemasan
Refrigeran 3.5. Flow Chart
Hidrokarbon Musicool (a) 3kg , (b) 6 kg.
Secara
(e-dukasi, 2009)
sistematis,
pelaksanaan
penelitian dapat dilihat dalam diagram alir berikut ini.
BAB III PELAKSANAAN 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan
27Maret-11
dilaboratorium MESIN
April
TEKNIK
UNIVERSITAS
2013
JURUSAN SAM
RATULANGI Sulawesi Utara.
Gambar 3.3.Flow Chart
7
BAB IV
=
HASIL DAN PEMBAHASAN
= 14,34°C
4.1. Hasil Pengolahan Data Dari
percobaan
yang
14,34 + 273
dilakukan
peneliti selama satu bulan setiap hari di Untuk mencari laju refrigerasi atau
Laboratorium Pendingin Teknik Mesin
juga bisa disebut kapasitas refrigerasi
Universitas Sam Ratulangi.
pada mesin pendingin menggunakan R-12
Untuk mencari jumlah rata-rata arus dari
data
hasil
pengamatan
dan MC-12 maka rumus yang dipakai
dalam
adalah sebagai berikut :
penelitian ini maka rumus yang digunakan
Dimana:
= ………………………...………….4.1
= Kapasitas Refrigerasi
Dimana:
= Massa
= Rata-rata arus I
….……………………. 4.2
=
adalah :
= Panas Jenis
=Jumlah Arus
= Temperatur
= Banyak Percobaan yang dilakukan Dari persamaan 4.1 dengan
Perhitungan laju refrigerasi adalah sebagai
adalah
berikut:
banyak percobaan yang dilakukan, maka
Diameter dalam tabung,
diperoleh
=
=
Tinggi tabung t
=
= 18cm
Volume tabung adalah, 0,80 Ampere Dan untuk temperatur, =
= Dimana
T
= Temperatur Rata-rata
Massa
= Jumlah Temperatur
(
jenis
maka
dilakukan,diperoleh
8
dan
panas
diperoleh melalui interpolasi : Dengan
=Banyak Percobaan yang
(
jenis
Table 4.7. Hasil Perhitungan R-12 media air dan udara
Massa diperoleh dari persamaan = Table 4.14. Hasil Perhitungan MC-12 media air dan udara x 4.2.
Pembahasan Maka grafik dari hasil percobaan
R-12 & MC-12 Media Udara dan Air dari tabel 1 sampai 12 adalah sebagai berikut :
Dan panas jenis adalah
0
C
Maka laju refrigerasinya : = = 0
C x 14,340C
= Grafik 1. Kapasitas Refrigerasi dengan menggunakan R-12-MC-12 Pada Media Udara dan hasilnya semua dikalikan dengan
9
pemakaian refrigeran musicool (MC-12) lebih baik dari pada refrigeran sintetikR12 dan lebih ramah lingkungan. BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan Dari refrigerasi
hasil
penelitian
Kapasitas
mesin
pendingin
pada
menggunakan R-12 dan MC-12, dapat
Grafik 2. Kapasitas Refrigerasi dengan
diambil beberapa kesimpulan sebagai
menggunakan R-12-MC-12 Pada Media
berikut :
Air
1. Jumlah rata-rata arus pada pemakaian Dari hasil grafik 1 dan 2 kapasitas
R-12
dari
Percobaan
I
sampai
refrigerasi dengan menggunakan R-12-
percobaan III menggunakan media
MC-12
udara dan air adalah :
pada
media
air
dan
udara
0,75A
didapatlah kapasitas refrigerasi MC-12
2. Jumlah rata-rata Kapasitas Refrigerasi
dengan media udara dan air lebih besar
Pemakaian R-12 Percobaan I sampai
dari R-12 dengan media udara dan
percobaan III menggunakan media
air.Dimana R-12 media udara
udara adalah : =
,
adalah
3. Jumlah rata-rataKapasitas Refrigerasi
adalah
Pemakaian R-12 Percobaan I sampai
. Untuk media udara
percobaan III menggunakan media
adalah
airadalah : =
2
,
MC-12
1
dan
3
,
2adalah
. media
air
/s,
adalah
2
adalah 12
1
4. Jumlah rata-rataKapasitas Refrigerasi
Kemudian
Pemakaian MC-12 Percobaan Isampai
adalah
percobaan III menggunakan media
dan
1
/s,dan
udara adalah : =
3
/s. untuk media air MCadalah /s, dan
Maka
R-12
dapat
, 3
adalah
diambil
/s
3
,
adalah untuk
1adalah
2
adalah /s.
kesimpulan
10
5. Jumlah rata-rata arus pada pemakaian
4. Luntungan, H. 2007. Mesin Pendingin
MC-12 dari Percobaan I sampai
dan Pemanas. Bahan Ajar Jurusan
percobaan III menggunakan media
Teknik
udara dan air adalah :
Universitas Sam Ratulangi Manado
0,74A
Mesin
Fakultas
Teknik
5. PT.Pertamina (Persero) UP III, 2005.
6. Dari hasil ini didapatlah kapasitas refrigerasi MC-12 dengan media udara
Pengenalan
Refrigeran
dan air lebih besar dari R-12 dengan
Makalah
PelatihanRetrofitting
media udara dan air.
Aplikasi
Pada
Mesin
Musicool. Dan
Pendingin.
Surabaya 6. Stoecker, W.F. 1980. Refrigeration
5.2. Saran
and Air Conditioning. Tata McGraw-
Perlunya penelitian lebih lanjut tentang Kapasitas Refrigerasi
Hill Publishing Company Ltd. New
Pada
Delhi
Mesin PendinginMenggunakan R-12
7. Kementrian
dan MC-12 dalam hal usia mesin dan
Negara
Lingkungan
variabel lain yang bisa menggugah minat
Hidup Tahun 2007. Peraturan Mentri
masyarakat umum untuk menggunakan
Negara Lingkungan Hidup Republik
hidrokarbon sebagai sumbangsih nyata
Indonesia Nomor 02 Tahun 2007,
komunitas teknik mesin dalam upaya
Tentang Pedoman Dan Persyaratan
pelestarian lingkungan hidup.
Kompetensi Pelaksanaan Retrofit Dan Recycle Pada Sistem Refrigerasi 8. J.P. HOLMAN, 1988. Perpindahan
DAFTAR PUSTAKA
Kalor. Penerbit Erlangga
1. Anonim.http://id.scribd.com/doc/3063
9. Anonim.http://blogmechanical.blogsp
2644/Karakteristik-Bahan-Dan-
ot.com/2011/09/panas-jenis-dan-
Aspek-Lingkungan-Refrigeran-
berat-jenis-udara.html.Diakses
Hidrokarbon. Diakses pada hari selasa
hari selasa 20 September 2013 Jam
29 Januari 2013 Jam 11:15
10:01
2. Anonim.http://gasdom.pertamina.com /produk_dan_services_musicool_12.a spx. Diakses
pada
pada hari Selasa 29
Januari 2013. Jam 11:20 3. Modul Plpg Teknik Pendingin 2013
11
