SKIRIPSI ANALISA PENGKONDISIAN UDARA DI GUDANG MATERIAL PT LG INNOTEK INDONESIA

SKIRIPSI ANALISA PENGKONDISIAN UDARA DI GUDANG MATERIAL PT LG INNOTEK INDONESIA

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin Jenjang Pendidikan Starata I ( S 1 ) Disusun Oleh :

MASROH ASHADI 41305120008

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007 i

LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini, Nama

: Masroh Ashadi

NIM

: 41305120008

Program Studi

: Teknik Mesin

Fakultas

: Teknologi Industri

Judul Skripsi

: Analisa Pengkondisian Udara Di Gudang Material PT LG Innotek Indonesia

Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan Skripsi ini merupakan Plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. Demikianlah pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.

Penulis,

Masroh Ashadi

ii

LEMBAR PENGESAHAN ANALISA PENGKONDISIAN UDARA DI GUDANG MATERIAL PT LG INNOTEK INDONESIA

Disusun Oleh :

Nama

: Masroh Ashadi

NIM

: 41305120008

Program Studi

: Teknik Mesin

Mengetahui, Pembimbing,

Koordinator Tugas Akhir

( Yuriadi Kusuma, M.Sc )

( Nanang Ruhyat, ST. MT )

iii

ABSTRAK ANALISA PENGKONDISIAN UDARA DI GUDANG MATERIAL PT LG INNOTEK INDONESIA Untuk menjaga kualitas Integrated Circuit (IC) yang disimpan dalam gudang material, PT LG Innotek Indonesia mendinginkannya hingga suhu 25 0C dengan menggunakan Air Conditioner yang mempunyai daya compressor 4,3 kW yang dioperasikan setiap hari 24 jam non stop. Pendinginan ini dilakukan analisa untuk meningkatan effisiensi yang dinyatakan dalam bentuk Coefisien Of Performance (COP) yaitu dari 2,9 menjadi 3,8.

Peningkatan effisiensi ini dilakukan penulis dengan mengganti daya compressor dari 4,3 kW menjadi 3,2 kW. Hal ini diperoleh dengan analisa yang menggunakan metode perbandingan kondisi aktual dengan perhitungan teoritis.

Hasil analisa tersebut adalah : 1. Beban kalor yang dikeluarkan gudang material sebesar 12,3 kW 2. Daya kompressor yang dipasang oleh PT LG Innotek sebesar 4,3 kW 3. COP dengan daya compressor 4,3 adalah 2,9 4. Daya kompressor yang dibutuhkan secara teoritis adalah 3,2 kW 5. COP dengan kompressor 3,2 kW adalah 3,8

KATA PENGANTAR iv

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkat rahmat serta hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Adapun judul skripsi ini adalah

“Analisa Pengkondisian Udara Di Gudang

Material PT LG Innotek Indonesia “. Tujuan dari penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi salah satu persyaratan didalam mengikuti Ujian Sidang Sarjana Teknik pada Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, khususnya kepada : 1. Bapak, Ibu, Kakak, dan Adik-adikku tercinta yang telah memberikan dorongan spiritual dan material sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. 2. Yuriadi Kusuma, M.Sc

selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak

meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis. 3. Dosen Fakultas Teknologi Industri Program Studi Teknik Mesin yang telah memberikan bimbingan dan pengajaran selama penulis kuliah. 4. Rekan - rekan Teknik Mesin PKSM angkatan XIII. 5. Civitas Akademika Universitas Mercu Buana Jakarta. Penulis menyadari di dalam penyusunan dan pembuatan skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan di sana-sini, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran serta kritikan yang bersifat membangun, akhir kata penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Jakarta, September 2007

Penulis

DAFTAR ISI v

Halaman HALAMAN JUDUL ...............................................................................................i HALAMAN PERNYATAAN .............................................................................. ii HALAMAN PENGESAHAN.............................................................................. iii ABSTRAK .............................................................................................................iv KATA PENGANTAR............................................................................................v DAFTAR ISI..........................................................................................................vi DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... viii DAFTAR TABEL .................................................................................................ix DAFTAR NOTASI.................................................................................................x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..............................................................…………….1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................………………. 2 1.3 Pembatasan Masalah...................................................................…….2 1.4 Maksud dan Tujuan .....................................................................……3 1.5 Metode Penulisan ......................................................................……..3 1.6 Sistematika Penulisan .................................................................…….3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Refrigerasi.. ………………............................................…….5 2.2 Komponen Utama Sistem Refrigerasi…. ...................................…….9 2.2.1 Kompressor…..........................................................................…….9 2.2.2 Kondensor……......................................................................…….12 2.2.3 Katup Ekspansi……. .............................................................…….15 2.2.4 Evaporator …….....................................................................…….16 2.2.5 Refrigeran ….… .............................................................................20 2.3 Kemampuan Kerja Sistem….. ...........................................................22 2.4 Perpindahan Panas….. .......................................................................25 2.5 Perhitungan Beban Kalor Pada Pendingin Ruangan ….….. .............29 2.6 Alur Kerja Perhitungan COP..….. .....................................................32 BAB III SISTEM PENDINGINAN UDARA GUDANG MATERIAL 3.1 Profil PT LG Innotek ndonesia ……………………………………34 3.2 Gudang Material……………………………………………………35 3.3 Air Conditioning…………………………………..…….…………36 3.4 Kondisi Udara Gudang Material …………………………….…….37 BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Ware House Material…… ..........................................……….39 4.2 Perhitungan Beban……………........................................................41 4.2.1 Transmisi Thermal ……………....................................................41 4.2.1.1 Dinding ……..…………… ........................................................41 4.2.1.2 Atap..… ……..……………........................................................43 vi

4.2.1.3 Lantai..… ……..…………… .....................................................44 4.2.2 Beban Kalor Penerangan……. ......................................................46 4.2.3 Beban Kalor Kipas……….…........................................................46 4.2.4 Beban Kalor Pallet ……….…. ......................................................47 4.2.5 Beban Kalor Karton Box……….…. .............................................48 4.2.6 Beban Kalor Material……….…....................................................49 4.2.7 Beban Pendinginan Total……….…..............................................50 4.3 Perhitungan Secara Thermodinamika...............................................51 4.4 Kerja Sistem............................. ........................................................55 4.4.1 Laju Aliran Masa Refrigeran… .....................................................55 4.4.2 Daya Kompressor yang Dibutuhkan..…........................................56 4.4.3 Coefisien Of Performance..… .......................................................56 4.5 Pembahasan Sistem Yang Digunakan…….. ....................................57

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan .......................................................................................58 5.2 Saran .................................................................................................59 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

vii

Gambar 2.1 Diagram T-S dari siklus Carnot .............................................………5 Gambar 2.2 Diagram T-S dari siklus kompresi uap standart..................………..6 Gambar 2.3 Diagram P-h dari siklus kompresi uap standart ……………. .…..….7 Gambar 2.4 Skematik kerja dari sistem refrigerasi stage tunggal …………. …….8 Gambar 2.5 Kompressor jenis unit terbuka….…………………………….. …...10 Gambar 2.6 Kompresor jenis hermatik…….. ………………………………...…11 Gambar 2.7 Bentuk sederhana kondensor berpendingin udara........................…13 Gambar 2.8 Bentuk salah satu kondensor bentuk tabung dan pipa .................…14 Gambar 2.9 Skematik diagram dari kondensor evaporative ............................…15 Gambar 2.10 Skematik diagram dari katup ekspansi otomatis…………….. …...16 Gambar 2.11 Desain pipa sederhana berlekuk ...............................................…17 Gambar 2.12 Salah satu bentuk evaporator tipe plat ….. ............................... ….18 Gambar 2.13 Evaporator bersirip …............................................................... ….19 Gambar 2.14 Luas kerja kompressor ………… .......................................... ….23 Gambar 2.15 Luas Refrigeran Effect ….. .................................................... ….24 Gambar 2.16 Cara perpindahan kalor konduksi ………………................... ….25 Gambar 2.17 Cara perpindahan kalor konveksi..............................................…27 Gambar 2.18 Cara Perpindahan Kalor Radiasi ................................................…28 Gambar 2.19 Flow Chart perhitungan COP …............................................... ….33 Gambar 3.1 Company LG Innotek …............................................................. ….35 Gambar 3.2 Kondisi Suhu gudang material ………… ................................... ….38 Gambar 4.1 Dimensi Gudang Material ….. .................................................... ….40 Gambar 4.2 Komposisi Lantai Gudang Material ……………….. ................. ….44 Gambar 4.3 Siklus Refrigeran………………………………………………..….51 Gambar 4.3 Diagram P-h………… ..…………………………………………….52

DAFTAR TABEL

viii

Tabel 4.1 Faktor panas ekuivalen motor listrik ………………………........…….47

DAFTAR NOTASI

ix

A

: Luas permukaan hantar

( mm2 )

Cp

: Panas Spesifik

( kJ/kg.K )

COP : Coefisien Of Performance e

: Emitansi radiasi

fo

: Koefisien perpindahan panas konveksi dinding luar

( W/m2.K )

fi

: Koefisien perpindahan panas konveksi dinding dalam

( W/m2.K )

hn

: Enthalpi material yang ke 1, 2 dst

( KJ/Kg )

hc

: Koefisien perpindahan kalor konveksi

( W/m2.K )

k

: Koefisien perpindahan kalor konduksi

( W/m2.K )

kn

: Konduktifitas thermal bahan

( W/m2.K )

l

: Lebar

(m )

m

: Massa

( kg )

m

: Laju aliran massa

( kg/dt )

p

: Panjang

(m)

q

: Beban kalor yang diberikan

( kW )

Q

: Beban kalor yang diberikan material

( kW )

Qk

: Beban kalor yang diberikan oleh karton

( kW )

Ql

: Beban kalor yang diberikan oleh lampu

( kW )

Qm

: Beban kalor yang diberikan oleh rak

( kW )

Qn

: Beban kalor yang diberikan nomor 1, 2 dst

( kW )

Qr

: Beban kalor yang diberikan oleh pallet

( kW )

Qt

: Beban kalor yang diberikan secara total

( kW )

RE

: Refrigeran Effect

s

: Entropy

(kJ/kg.K )

T

: Temperatur

( 0C )

t

: Tinggi

(m)

ti

: Temperatur dalam ruangan

(m)

to

: Temperatur luar ruangan

(m)

Δt

: Perbedaan temperatur

(K)

U

: Koefisien perpindahan panas keseluruhan

( W/m2.K )

x

V

: Volume

( m3 )

W

: Kerja Kompressor

( kW )

xn

: Tebal bahan ke 1,2 dst

(m)

ρ

: Massa jenis material

( kg/m3 )

σ

: Konstanta Boltman (5,67 x 10-8 W/m2 K4)

(W/ m2 K4 )

xi

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Dalam dunia industri, Kualitas dan Produktivitas merupakan hal yang mendasar dalam menjaga “eksistensi” sebuah perusahaan pada umumnya. Khususnya industri elektronika seperti PT LG Innotek Indonesia yang terletak dikota Cikarang, Bekasi sebagai produsen tuner dimana komponen produknya harus terjaga temperatur dan kelembabannya baik dalam tempat penyimpanan maupun saat proses produksi. Salah satu faktor pendukung terwujudnya hal tersebut adalah terciptanya kondisi udara sesuai dengan standart yang telah ditetapkan. Dalam hal ini PT LG Innotek menetapkan spesifikasi temperatur udara standart 20 ~ 30 0C dan Kelembaban udara standart 40 ~ 60 %. Untuk mewujudkan kondisi udara yang sesuai spesifikasi digunakan Air Conditioning (AC). Air Conditioner sebagai pengatur kondisi udara menjadi salah satu komponen vital bagi proses aktivitas kerja di PT LG Innotek, baik proses penyimpanan material, proses produksi, penyimpanan barang jadi maupun kenyamanan kerja karyawan. Air Conditioner dalam proses kerjanya menggunakan banyak energi listrik, liquid yang dikompressi oleh Compressor untuk menghasilkan output udara yang standart. Dalam proses pengoperasian AC, tidak jarang komponen utama AC berupa kompressor mengalami troubel yang mengharuskan untuk

2

diganti karena tidak bisa direpair lagi. Disamping itu, pengguna AC sering complain tentang udara output AC kurang dingin meski sudah disetting pada suhu minimum. Oleh karena itu penulis ingin menganalisa effesiensi kinerja Air Conditioning PT LG Innotek yang digunakan pada gudang material untuk membantu memecahkan permasalahan yang dihadapi PT LG Innotek Indonesia yang dituangkan dalam skripsi dengan judul “ ANALISA PENGKONDISIAN UDARA DI GUDANG MATERIAL PT LG INNOTEK INDONESIA”

1.2 Rumusan Masalah Perumusan masalah yang akan di uraikan sebagai berikut : 1. Kondisi udara digudang material dalam kondisi Air Conditioner beroperasi namun suhu udara belum tercapai. 2. Performance Air Conditioner selama beroperasi untuk mendinginkan udara gudang material.

1.3 Pembatasan Masalah Dari garis besar latar belakang permasalahan dan rumusan masalah yang ada, maka penulis akan membatasi permasalahan yang akan di tulis supaya tidak melebar ke masalah yang tidak seharusnya dibahas. Lingkup masalah yang akan di bahas adalah sebagi berikut : Kondisi udara gudang material dengan asumsi kondisi ruangan tetap dan menguji Coefisien Of Performance air conditioner yang diinstal.

3

1.4 Maksud Dan Tujuan Maksud dan tujuan dari penulisan tentang masalah ini adalah penulis ingin menganalisa instalasi dari Air Conditioner yang terpasang pada gudang material PT LG Innotek Indonesia sehingga membantu menurunkan loss listrik, life time Compressor AC dan output AC yang diakibatkan oleh instalasi AC sehingga akan meningkatkan profit perusahaan.

1.5 Metode Penulisan Dalam menyusun skripsi tentang Effesiensi Air Conditioning, penulis menggambil data dilapangan dan berdasarkan referensi literatur serta mempelajari teori-teori yang berhubungan dengan topik penulisan.

1.6 Sistematika Penulisan Dalam penulisan skripsi ini, penulis menggunakan sistematika penulisan yang terdiri dari beberapa Bab yaitu :

1.6.1 Bab I Pendahuluan Menjelaskan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, pembatasan masalah, maksud dan tujuan penulisan, metode penulisan dan sistematika penulisan.

4

1.6.2 Bab II Landasan Teori Menjelaskan tentang dasar-dasar teori yang digunakan sebagai dasar penulisan dan sebagai dasar prinsip kerja Air Conditioner. Dasar teori ini diambil dari referensi yang telah ada.

1.6.3 Bab III Sistem Pendinginan Udara Gudang Material Menjelaskan tentang kondisi mesin pendingin udara ruangan yang dipasang pada gudang materia PT LG Innotek Indonesia.

1.6.4 Bab IV Perhitungan Dan Pembahasan Berisi perhitungan effisiensi yang terjadi dilapangan sekarang, dan mencari penyebab terjadinya nilai effisiensi yang dicapai sekarang serta improvement yang harus dilakukan untuk meningkatkan nilai effisiensi dan perhitungan nilai effisiensi yang dicapai setelah dilakukan perbaikan.

1.6.5 Bab V Penutup Berisi kesimpulan dari hasil secara keseluruhan dan saran-saran sebagai masukan pada Air Conditioning PT LG Innotek Indonesia.

5

BAB II DASAR TEORI

2.1 Sistem Refrigerasi Sistem refrigerasi merupakan suatu sistem pendinginan yang menggunakan konsep perpindahan energi panas, dengan menggunakan suatu fluida yang dimasukan ke dalam siklus. Siklus dasar yang dipakai dalam sistem refrigerasi ini adalah siklus Carnot, yang kemudian dikembangkan menjadi daur kompresi uap standart. Dimana suatu fluida diidealkan dapat disikluskan ke dalam berbagai wujud atau keadaaan, dan dapat dikembalikan ke dalam wujud atau keadaan semula (reversible). Skema dari siklus Carnot dapat ditunjukan dalam diagram temperatur – entropi berikut: T (0

C) 3

2

Uap super panas

Campuran cair-uap

Cair 4

1

S

kJ/kg.K Gambar 2.1 Diagram T-S dari siklus Carnot

6

Berdasarkan dari siklus diatas, sistem refrigerasi dapat diterapkan, tetapi karena pertimbangan umur pakai kompressor, maka siklus tersebut masih diperlukan perubahan. Dimana pada siklus diatas pada proses 1-2 merupakan proses kompresi didalam kompresor, padahal pada kompresor fluida yang dikompresikan harus pada kondisi uap, sebab apabila proses terjadi pada kondisi campuran cair-uap, maka akan mempercepat kerusakan kompressor. Sehingga proses kompresi harus dilakukan pada refrigeran dalam keadaan uap jenuh atau super panas. Dan untuk perubahannya digantikan dengan siklus kompresi uap standart. Keadaan refrigerant dari siklus kompresi uap standart dapat ditunjukan pada diagram temperatur-entropi berikut:

T (0

C) 2 3

Cair

Uap super panas

Campuran cair-uap 4

1

S

kJ/kg.K Gambar 2.2 Diagram T-S dari siklus kompresi uap standart

7

Sedangkan dalam diagram tekanan-entalpi dapat ditunjukan sebagai berikut:

P (Bar) 3

2

Campuran cair-uap

Cair

4

Uap super panas 1

h

kJ/kg.K Gambar 2.3 Diagram P-h dari siklus kompresi uap standart

Pada proses 1-2 terjadi dalam keadaan uap jenuh sehingga proses ini aman digunakan pada kompresor. Dan siklus inilah yang digunakan dalam sistem refrigerasi yang sederhana. Sedangkan untuk skema kerja dari sistem refrigerasi yang diinstal pada gudang material PT LG Innotek Indonesia, dapat ditunjukan pada gambar berikut:

8

3

Kondensor

2

Kompressor

Katup ekspansi Evporator 4

1

Gambar 2.4 Skematik kerja dari sistem refrigerasi stage tunggal

Dari skema diatas dapat diketahui bahwa pada siklus kompresi uap standart terdiri atas 4 (empat) proses yaitu: a. Proses penguapan (evaporating, langkah 4 – 1) Proses penguapan ini terjadi pada evaporator, dimana pada keadaan ini refrigeran berupa cairan uap-cair, dan ini terjadi pada suhu yang rendah, sehingga perpindahan energi panas terjadi dari lingkungan ke dalam pipa evaporator, akibat dari masuknya energi panas tersebut, refrigeran yang semula berupa campuran uap-cair menjadi seluruhnya uap. Proses ini terjadi pada tekanan dan temperatur yang tetap. b. Proses kompresi (langkah 1 – 2) Proses kompresi ini dilakukan oleh kompresor yang digerakan oleh tenaga listrik. Uap dari evaporator dikompresikan oleh kompresor sehingga tekanannya naik dan diidealkan terjadi pada keadaan isentropik (entropi

9

konstan). Uap refrigeran dikompresikan sampai keadaannya menjadi uap super panas. c. Proses pengembunan (Condensing, langkah 2 –3 ) Dari kompresor, uap super panas dilanjutkan ke dalam kondensor, dimana dalam kondensor ini dimaksudkan agar terjadi proses pengembunan. Perubahan fase dari uap superpanas menjadi cair dapat terjadi karena adanya perpindahan panas dari refrigeran ke lingkungan melalui pipa kondensor yang tentunya suhu lingkungan lebih rendah dari suhu refrigeran. Pross ini terjadi pada tekanan dan temperatur yang konstan. d. Proses penurunan tekanan (ekspansi, langkah 3 – 4 ) Proses ekspansi ini terjadi pada katup ekspansi, dimana pada proses ini tekanan refrigeran diturunkan agar mudah terjadi penguapan kembali. Proses ini terjadi pada entalpi yang konstan.

2.2 Komponen Utama Sistem Refrigerasi 2.2.1 Kompresor Pada sistem rerigerasi ini kompresor difungsikan untuk mengkompresikan refrigeran agar tekanannya menjadi tinggi, sehingga fasenya berubah dari uap jenuh menjadi superpanas. Ini bertujuan agar refrigeran mudah untuk diembunkan. Ditinjau dari cara penggeraknya kompresor unit dibedakan atas:

10

a. Kompressor jenis terbuka Pada jenis ini, kompresor dan motor penggerak masing-masing berdiri sendiri. Untuk menggerakan kompressor dipergunakan transmisi sabuk dan puli, yang dihubungkan dengan motor listrik atau motor diesel.

Gambar 2.5 Kompressor jenis unit terbuka

11

b. Kompresor unit hermatik (hermatik unit) Pada kompressor jenis ini, antara kompresor dengan motor listrik menjadi satu unit yang tertutup. Keuntungan dari kompresor unit ini adalah bentuknya yang lebih kecil, effisien tempat, harganya relatif murah, dan cocok untuk sistem refrigerasi dengan daya kecil. Namun kelemahan dari unit ini adalah apabila terjadi kerusakan sangat sulit untuk diperbaiki.

Gambar 2.6 Kompresor jenis hermatik

12

2.2.2 Kondensor Kondensor merupakan saluran dalam sistem refrigerasi yang berupa pipa-pipa yang disusun sedemikian rupa sehingga dapat berfungsi sebagai alat penukar kalor. Pada kondensor trjadi perpindahan panas dari refrigeran ke lingkungan, sehingga pada penginstalasian diusahakan kondensor dipasang pada tempat yang terbuka agar kalor dari refrigeran dapat berpindah dengan leluasa. Pada kondensor ini, terjadi perubahan fase dari uap jenuh menjadi campuran uap – cair, dan proses ini terjadi pada tekanan dan temperatur yang konstan. Ditinjau dari media pendinginannya, kondensor dibedakan menjadi tiga macam, yaitu: a. Pendingin udara Kondensor dengan pendingin udara ini biasanya digunakan untuk proses pengembunan dengan kapasitas menengah. Pada kondensor tipe ini terdapat dua macam pendingin udara yaitu: pendingin udra alami dan pendingin udara paksa. Pendingin udara paksa yaitu pendinginan udara yang dilakukan dengan bantuan kipas untuk membantu laju kecepatan udara, sehingga proses kondenssasinya lebih cepat. Contoh dari penggunaan kondensor berpendinginan udara ini antara lain kondensor pada kulkas rumah tangga, kondensor pada AC (air conditioning). Pada gambar

dibawah

berpendingin udara.

ini

ditunjukan

salah

satu

bentuk kondensor

13

Gambar 2.7 Bentuk sederhana kondensor berpendingin udara

b. Pendingin air Kondensor dengan pendinginan air merupakan proses pendinginan yang dilakukan dengan mengalirkan air pada permukaan luar pipa kondensor, dengan adanya air temperatur yang lebih rendah yang dialirkan pada permukaan luar pipa ini diharapkan proses perpindahan kalor yang terjadi

dapat

lebih

cepat.

Contoh

dari

pemakaian

kondensor

berpendingin air ini adalah kondensor bentuk tabung dan pipa (shell – and – tube water – cooled condenser). Pada gambar dibawah ini ditunjukan kondensor bentuk tabung dan pipa.

14

Gambar 2.8 Bentuk salah satu kondensor bentuk tabung dan pipa.

c. Pendinginan evaporative (gabungan antara air dan udara) Kondensor evaporative ini merupakan kondensor yang menggunakan media pendingin udara dan air. Diaman air disemprotkan pada pipa kondensor sehingga akan terjadi perpindahan kalor antara refrigeran dalam pipa dengan air, dan air yang disemprotkan tersebut akan mengalami proses penguapan karena temperatur tinggi. Dan udara digunakan untuk mempercepat penguapan air, dengan membawa uap air keluar dari ruang kondensor. Skematik diagram dari kondensor berpendinginan gabungan air dan udara (pendinginan evaporative) ditunjukan pada gambar 2.9.

15

Gambar 2.9 Skematik diagram dari kondensor evaporative (berpendinginan air dan udara)

2.2.3 Katup ekspansi Katup ekspansi merupakan perangkat dari sistem refrigerasi yang berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dari kondensor sehingga sesuai dengan tekanan yang diharapkan pada evaporator dan untuk mengatur jumlah cairan refrigeran yang mengalir ke evaporator. Contoh skema kerja dari katup ekspansi dapat ditunjukan oleh katup ekspansi otomatis pada gambar 2.10.

16

Gambar 2.10 Skematik diagram dari katup ekspansi otomatis

2.2.4 Evaporator Evaporator merupakan saluran dalam sistem refrigerasi yang berupa pipapipa yang disusun sedemikian rupa sehingga dapat difungsikan sebagai alat penukar kalor. Pada evaporator terjadi perpindahan energi panas dari lingkungan ke refrigeran, sehingga pada penginstalasian diusahakan evaporator dipasang pada tempat yang mempunyai beban kalor untuk didinginkan yang sesuai dengan kemampuan sistem yang dipakai. Pada evaporator ini terjadi perubahan fase dari campuran uap-cair menjadi uap jenuh, dan proses ini terjadi pada tekanan dan temperatur yang konstan.

17

Dalam konstruksinya evaporator terbagi atas tiga tipe yaitu: a. Bare – tube evaporators (evaporator pipa sederhana) Pada evaporator type ini hanya terdiri atas pipa-pipa yang sederhana yang dibentuk berlekuk. Biasanya evaporator ini terbuat dari pipa baja atau pipa tembaga. Pipa baja biasanya digunakan untuk sistem yang menggunakan refrigeran amonia. Sedangkan pipa tembaga digunakan pada sistem yang menggunakan refrigeran selain amonia. Contoh dari bentuk bare- tube evaporator (evaporator pipa sederhana) ditunjukan pada gambar 2.11

Gambar 2.11 Desain pipa sederhana berlekuk (a) lekukan zig-zag rata (b) lekukan trombon oval

18

b. Plate–surface evaporator (evaporator permukaan plat/lembaran/lempengan) Pada evaporator tipe ini, evaporator terdiri dari dua plat logam timbulyang dihubungkan dengan sambungan las, agar refrigeran dapat mengalir diantara dua lembar plat tersebut. Evaporator tipe permukaan plat ini biasa digunakan pada kulkas-kulkas rumah tangga, sebab evaporator tipe ini mudah dalam membersihkannya, pembuatannya relatif murah, dan mudah dibentuk menjadi berbagai macam bentuk sesuai keinginan. Bentuk lain dari evaporator ini adalah evaporator yang terdiri atas pipa yang telah dibentuk yang kemudian dipasang diantara dua buah plat yang dilas tiap tepinya. Contoh dari evaporator tipe plat ditunjukan oleh gambar 2.12

Gambar 2.12 Salah satu bentuk evaporator tipe plat

19

c. Finned evaporator Tipe evaporator yang ketiga adalah finned evaporator yaitu evaporator yang diberi sirip. Evaporator ini dibuat dengan menambahkan sirip-sirip pada permukaan pipa. Penambahan ini dimaksudkan untuk memperluas permukaan pertukaran kalor antara refrigeran yang berada dalam evaporator dengan lingkungan. Dimana semakin luas permukaan perpindahan kalor evaporator maka penyerapan kalor dari lingkungan akan semakin besar, sehingga kemampuan mendinginkan produk juga akan semakin besar. Contoh dari evaporator bersirip ditunjukan pada gambar 2.13

Gambar 2.13 Evaporator bersirip

20

2.2.5 Refrigeran Refrigeran merupakan fluida yang digunakan dalam sistem refrigerasi yang disirkulasikan ke seluruh sistem untuk menyerap dan melepaskan kalor. Dalam

menentukan

pilihan

refrigeran

yang

akan

dipakai

harus

memperhatikan persyaratan umum dari refrigeran, persyaratan itu antara lain: Tidak beracun dan tidak berbau merangsang, sehingga aman bagi manusia Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, pelumas dan sebagainya Tidak menyebabkan korosi pada pipa yang dipakai pada sistem pendingin Mudah dalam pendeteksian kebocoran pada pipa/saluran Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah Perbedaan antara penguapan dan pengembuanan harus sekecil mungkin Tidak merusak tubuh manusia Konduktivitas thermal tinggi sebab digunakan sebagai unit perpindahan kalor Harganya tidak terlalu mahal dan mudah diperoleh

21

Sedangkan refrigeran sendiri digolongkan menjadi tiga macam yaitu: a. Refrigeran fluorinated Refrigeran fluorinated yang paling sering digunakan adalah R 11, R 12, R 22, R 502, R115 dan R134a. R11 (CCL2F) paling banyak digunakan pada AC dan instalasi pompa panas R12 (CCL2F2) mempunyai titik didih –30

0

C. Biasanya

refrigeran ini digunakan pada mesin refrigerasi kecil, karena panas penguapan per jumlah refrigeran relatif kecil. R22 biasanya digunakan pada mesin freezer yang menghendaki temperatur yang rendah. Titi didih refrigeran ini –410C. R502 merupakan campuran antara R22 dan R115. titik didih refrigeran ini adalah –460 C. b. Ammonia Refrigeran ini biasanya digunakan pada mesin refrigerasi yang besar (industri titik didihnya 330C. karena ammonia ini dapat mengakibatkan korosi pada tembaga maka pemakaian tembaga pada sistem refrigerasi dengan refrigeran ammonia harus dihindari. c.

Refrigeran sekunder Refrigeran sekunder merupakan fluida yang mengangkut kalor dari bahan yang didinginkan ke evaporator pada sistem refrigerasi. Contoh refrigeran sekunder ini antara lain : air, udara, air asin, dan lain –lain.

22

2.3 Kemampuan Kerja Sistem Dengan adanya kerja dari luar (sumber listrik) yang diberikan kepada kompresor, maka sistem ini dapat bekerja. Besarnya kerja tiap peralatan refrigerasi seperti kerja kompresor, dampak pendinginan dan koefisien prestasi, dapat diketahui. a. Kerja kompresor Kerja kompressor teoritis dapat diketahui dari spesifikasi kompresor yang dipakai, yang biasanya dicantumkan oleh perusahaan pembuat produk. Sedangkan ntuk mengetahi kerja komoresor aktual harus dilakukan pengukuran tekanan dan temperatur pada titik sebelum dan sesudah masuk kompresor. Sehingga dari data hasil pengukuran dapat diketahui nilai entalpi dan entropinya. Besarnya kerja kompresor aktual ini dipengaruhi oleh entalpi pada keadaan 1 dan keadaan 2, serta laju aliran massa yang beredar dalam sistem. Secara matematis besarnya kerja kompresor dapat dituliskan sebagai berikut:

W = m (h1 – h2)

( Referensi 2 hal 540)

23

T (0

Luas Kerja Kompressor

C) 2 3

Cair

Uap super panas

Campuran cair-uap 4

1

S

kJ/kg.K Gambar 2.14 Luas kerja kompressor b. Refrigeran effect Refrigerating effect merupakan dampak pendinginan yaitu kemampuan sistem dalam mendinginkan obyek yang akan didinginkan. Besarnya refrigerating effect ini dipengaruhi oleh besarnya entalpi pada keadaan 1 dan keadaan 4, serta besarnya laju aliran massa yang beredar pada sistem. Secara teoritis besarnya refrigerating effect dapat dihitung dengan persamaan berikut ini:

RE = m (h1 – h4)

(Referensi 2 hal 540)

24

T (0

C) 2 3

Cair 4

Uap super panas

Campuran cair-uap 1

S

kJ/kg.K Gambar 2.15 Luas Refrigeran Effect c. Koefisien Prestasi (Coeficient of performance = COP) Coeficient of performance atau koefisien pestasi merupakan perbandingan antara dampak pendinginan yang ditimbulkan sistem dengan kerja kompresor yang diperlukan. Semakin besar nilai COP dari suatu sistem refrigerasi, maka sistem yang digunakan semakin baik. Besarnya nilai COP dapat diperoleh oleh persamaan berikut:

COP = RE / W


25

2.4 Perpindahan Panas Pada sistem refrigerasiini, hal yang merupakan paling penting adalah perpindahan energi panas. Dengan adanya perpindahan panas tersebut maka dapat dimanfaatkan sebagai pendinginan maupun pemanasan suatu ruangan atau benda. Pada prinsipnya perpindahan kalor (energi panas) dapat terjadi dengan tiga cara yaitu: a. Konduksi Konduksi merupakan perpindahan kalor pada suatu medium atau fluida diam yang mempunyai perbedaan temperatur. Dalam hal ini perpindahan kalor konduksi terjadi pada satu medium. Sebagai contoh perpindahan kalor pada batangan besi, perpindhan kalor konduksi terjadi pada permukaan besi satu ke permukaan lainnya. Seperti dalam gambar berikut:

T1 > T2 T1

T2 = arah perpindahan kalor konduksi

q

Gambar 2.16 Cara perpindahan kalor konduksi

26

Besarnya kalor yang dipindahkan oleh benda ke benda lain, dipengaruhi oleh luas permukaan kalornya, yang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Q konduksi = -kA

∆t l


Persamaan diatas hanya berlaku untuk perpindahan kalor berdimensi satu (satu jenis bahan penghantar). Sedangkan untuk menghitung perpindahan kalor dengan penghantar lebih dari satu dipergunakan persamaan sebagai berikut:

Q = -U . A . ∆t

(Referensi 2 halaman

630)

Dimana U adalah koefisien perpindahan thermal over all. Nilai U dapat diperoleh dari persamaan berikut:

U =

1 x1 x2 x + + .... + n k1 k 2 kn

(Refernsi 6 hal 31)

27

b. Konveksi Konveksi merupakan perpindahan kalor antara suatu permukaan dengan suatu fluida yang bergerak yang mempunyai temperaturnya berbeda. Sehingga perpindahan kalor konveksi terjadi apabila ada pergerakan dari benda mengalami pertukaran kalor.

T1 > T2

= arah perpindahan kalor konveksi

Fluida bergerak, T2

q T1

Gambar 2.17 Cara perpindahan kalor konveksi

Besarnya kalor yang dapat dipindahkan oleh suatu benda kepada benda yang lain secara konveksi dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Qkonveksi = hc . A . ∆t


28

c. Radiasi Perpindahan kalor radiasi merupakan perpindahan kalor antara benda bertemperatur tinggi memancarkan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Permukaan, T1

Permukaan, T2

Gambar 2.18 Cara Perpindahan Kalor Radiasi

Besarnya kalor radiasi yang dipancarkan oleh suatu permukaan, ke lingkungan dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut:

Qradiasi = eσ (T 4 )

dimana


σ : konstanta Boltzmann : 5,67 x 10-8 W/ m2 K4. e : emitansi (0 ≤ e ≤ 1)

29

2.5 Perhitungan Beban Kalor Pada Pendingin Ruangan Pada penginstalasian sistem refrigerasi, khususnya untuk aplikasi pendingin ruangan, harus diperhitungkan beban kalor yang diberikan oleh lingkungan terhadap sistem yang diinstalasikan. Hal ini digunakan untuk menentukan besarnya beban pendingin, sehingga akan dapat ditentukan peralatan sistem yang akan dipakai, agar tidak terjadi pemborosan energi dan akurasi pemakaian peralatan sistem. Beban – beban yang harus diperhitungkan dalam penginstalasian sistem refrigerasi adalah beban kalor dari : a. Bangunan gudang dingin (cold storage Bagunan cold storage memberikan kalor bagi sistem, sebab bangunan yang digunakan terbuat dari bahan-bahan yang mempunyai konduktivitas thermal dan mempunyai perbedaan temperatur dengan lingkungan, sehingga harus diperhitungkan kalornya. Beban kalor bangunan mencakup dinding, atap dan lantai. Bangunan cold storage ini biasanya terbuat dari lapis bahan baik logam maupun non logam. Untuk menghitung beban kalor yang diberikan oleh banngunan cold storage, dapat dipergunakan persamaan sebagai berikut:

Q = U . A . (t0 – ti)


30

Dimana nilai U koefisien perpindahan panas over all diperoleh dari :

U =

1 1 x1 x2 x 1 + + + ... + n + f 0 k1 k2 kn fi


b. Produk yang disimpan Untuk mengetahui beban kalor yang diberikan oleh produk yang disimpan, maka harus diketahui kapasitas penyimpanan produk dalam cold storage. Sedangkan untuk menghitung beban kalor yang diakibatkan oleh produk dapat dipergunakan rumus sebagai berikut:

Qp = m . cp . ∆t


c. Lampu penerangan dan motor listrik yang digunakan dalam ruangan Lampu penerangan ruangan dan motor listrik yang berada dalam ruangan cold storage juga diperhitungkan beban kalornya, sebab benda-benda tersebut juga mengeluarkan kalor . untuk menghitung kalor yang diberikan oleh lampu penerangan maupun motor listrik, dapat digunakan rumus sebagai berikut:

31

QL = daya x 3,2 Btu/watt.Jam x Jumlah x lama pemakaian

(Referensi 1

hal 190)

d. Tempat peletakan produk atau benda lain yang berada dalam ruangan Tempat produk maupun benda lain yang berada dalam ruangan juga harus diperhitungkan beban kalornya. Dan untuk menghitung beban kalor yang diberikan oleh tempat produk maupun benda lain yang berada dalam cold storage, dapat dipergunakan rumus sebagai berikut:

Qtp = m . cp . ∆t


Oleh karena massa merupakan hasil perkalian antara massa jenis benda dengan volumenya ( m = V . ρ ), maka diperoleh persamaan :

Qp = V . ρ . cp . ∆ t

Dari semua kalor yang diberikan diatas, dijumlahkan untuk memperoleh beban kalor total yang diberikan oleh benda kepada sistem, sehingga dengan diketahuinya beban pendinginan, maka besar kompressor yang dibutuhkan dapat diketahui dengan menentukan laju aliran massa yang mengalir dalam sistem. Sedangkan untuk optimalisasi sistem refrigereasi ini, dapat dilakukan dengan pengontrolan sistem setiap saat terhadap evaporator, kondensor,

32

dan kompresor. Permukaan kondensor dan evaporator sebagai heat exchanger, harus dalam keadaan yang bersih agar proses pemindahan kalornya berjalan dengan baik, sehingga sistem dapat bekerja dengan optimal, karena dari sisterm refrigerasi adalah pertukaran energi panas yang baik. Selain itu optimalisasi kerja sistem dapat terjadi apabila sistem dioperasikan pada kondisi yang benar, dan dengan perlakuan yang benar terhadap sistem.

2.6 Alur Kerja Perhitungan COP

Mulai

Spesifikasi Air Conditioning dan ruangan

Pengukuran suhu lingkungan

Perhitungan Refrigeran Effect

Pengukuran Fluida AC (Suhu dan Tekanan)

A

33

A Perhitungan kerja kompressor

Perhitungan Coefisien Of Performance Kesimpulan

Selesai

Gambar 2.19 Flow Chart perhitungan COP

Perhitungan COP dimulai dengan mengambil data spesifikasi air conditioner yang diinstal, kemudian spesifikasi ruangan yang didinginkan. Diteruskan dengan pengukuran lingkungan luar dan dalam ruangan

Hasil

perhitungan pengukuran kalor sebagai jumlah energi panas yang masuk pada sistem refrigerasi atau disebut dengan refrigeran effect. Pengukuran suhu dan tekanan fluida pendingin pada tiap-tiap bagian utama AC untuk mengetahui jumlah kerja kompresor yang dihasilkan. Hasil perhitungan energi panas yang masuk dalam sistem refrigerasi dibandingkan dengan jumlah kerja kompressor disebut sebagai nilai koefisien kinerja Air conditioner.

34

BAB III SISTEM PENDINGINAN UDARA GUDANG MATERIAL

3.1 Profil PT LG Inntek Indonesia LG

Electronic

Corporation

berkedudukan

di

Korea

Selatan

mempunyai banyak cabang, salah satunya adalah LG Innotek Indonesia yang belokasi di Kawasan Hyundai Kabupaten Bekasi. PT LG Innotek Indonesia pada tanggal 1 januari 2001 mulai berproduksi dengan produk jadi berupa Tunner dan Head diatas lahan seluas 23.800 m2. Dengan visinya menjadi The Global Top Mfg Company, banyak penghargaan yang telah diraih seperti “2003 Excellent Vendor” oleh Toshiba dan “2003 Best Supplier” oleh LG EIN. Management System ISO 9001:2000 telah diterapkan sejak tahun 2002 yang diperoleh dari TUV, disusul tahun 2004 dengan penerapan ISO 14001:2004 atau yang sering dikenal dengan Sistem Management Lingkungan dan tahun 2006 mulai diterapkan OHSAS dari ICR. Disamping itu Eco Partner juga diimplementasikan untuk menembus pasar Eropa yang mempersyaratkan produk harus bebas timbel. Dengan semangat inovasi dalam segala bidang, yang ditanamkan pada setiap karyawan dengan mengikuti Inovation school sebagai syarat karyawan PT LG INNOTEK untuk menghasilkan PRODUK NO. 1 dengan QUALITAS NO. 1 Banyak Improvement yang telah dicapai dengan metode Six sigma yang dilandasi

35

semangat inovasi, Diraih dengan gigih, Bekerja sampai jadi, Berjuang sampai akhir.

Gambar 3.1 Company LG Innotek

3.2 Gudang Material Tunner merupakan produk yang mempunyai komponen berukuran dibawah 5 cm dan sensitif terjadi kerusakan apabila kondisi udara ruangan tidak standart. Komponen tunner terutama IC harus dijaga kualitasnya sebelum diproses menjadi sebuah tunner. Tempat penyimpanan komponen IC diletakan pada ruangan yang berukuran enam kali delapan belas meter yang dinamai gudang material. Lampu neon TL 36 Watt sebagai penerangan gudang material yang berjumlah delapan buah. Mesin pendingin ruangan berupa air conditioner yang dilokasikan dalam ruangan gudang material.

36

3.3 Air Conditioning Banyak jenis Air Conditioning yang digunakan LG Innotek, adapun jenisnya adalah sebagai berikut: 1. AC Central Kapasitas pendingin sebesar 12 PK di gedung ADM sementara digedung produksi berkapasitas 20 PK, sistem pendistribusian menggunkan ducting yang dilapisi dengan glasswool dan ducting tape. 2. AC Floor Bentuk AC ini terdiri dari out door unit dan indoor unit yang dihubungkan dengan pipa tembaga yang dilapisi dengan hamaflek untuk mencegah loss heat ditengah jalan. AC ini berkapasitas macammacam, yaitu: 3 PK, 5 PK, 8 PK, dan 10 PK. 3. AC Split Konstruksi AC split pada dasarnya sama dengan ac central dan ac floor, perbedaannya hanya kapasitas ac ini lebih kecil dan biasanya diletakan diatas dinding. AC split yang digunakan LG ITIN ada tiga : 1 PK, 1.5 PK dan 2 PK

37

3.4 Kondisi Udara Gudang Material Dalam setiap delapan jam sekali dilakukan pegontrolan terhadap hasil pengukuran yang ditunjukan oleh thermohygrometer yang diletakan pada gudang material. Hasil pengontrolan tersebut didokumentasikan dalam check sheet yang diakumulasi setiap bulan. Dihasilkan rata –rata 28 0C, belum mencapai target 25 C.

" "

1 32 4)52 32 4)52 2 32 4)52 2 2 6

0 . / ! ,* + " ! #

$

%

&

## '

$#

#% #& )

'#

(#

($

(%

(&

('

789: ; <= > ?@ A@ B 8>C7D@ EF: G: H IJ8B =HKLLM M O

J1: > Y 3 7 Z [X5Z Y 73Z [X5Z Z Y 73Z [X5Z Z Z J8\

QO %

0

OO P O NO R

S

T

U

V

RR

SR

RT RU X8> ??8;

VR

WR

WS

WT

WU

WV

38

¡ ¢ £ ¥¤§¦¡ ¨©©ª » ¨ ¬ ¹º ·¸ µ ¶ ¨ «¬ ®

¯

°

±

®® ²

¯®

®° ®± ´

²®

³®

³¯

³°

³±

³²

%

çè éê ë ìí îïð ñð ò èîCçDð óFê ôê õ öp÷§øò ê ëù úúû ý û ý ÿ ý ýý þ ý ü ý

¼ ¢3½ ¾´5½ ¢3½ ¾´5½ ½ ¢3½ ¾´5½ ½ ½ ¼ ¿

1ê î ç ç ç è

èî ïïèë

%

ÀÁÂÃ Ä ÅÆ ÇÈÉ ÊÉ Ë ÁÇFÀ3ÉÌCÃ ÍÃ Î ÏÐÆ ÃÑ ÒÒÓ ØÕ Ó Õ × Õ Õ Õ Ö Õ Ô Õ

Ð1Ã Ç ã 3 À ä åâ5ä ã À3ä åâ5ä ä ã À3ä åâ5ä ä ä ÐÁæ ÙÛÚÛÜÛÝßÞ

ÙÙ

ÚÙ

ÞÙ Û àÙÛàÚÛàÜßàÝáàÞ ÙÜ ÙÝ âÁÇ ÈÈÁÄ

ÙÚ

]^`_ba c`de`fhgi`jki`l ^`f1mi`n`ipo3earq s st

y w yq ys

q v qx

q w qq qs uv

oa f m] k m] k m] k o3^r z|{~}|| z|zz {z }z z z z z z z {|z{ {{ }{ { { { { { { } ^fhg`g`^c

Gambar 3.2 Kondisi Suhu gudang material

39

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Gudang Material Sistem refrigerasi pada gudang material PT LG Innotek, berdasarkan pengukuran didapatkan data sebagai berikut: a. Temperatur lingkungan rata-rata

: 320 C

b. Temperatur rata-rata tanah

: 300 C

c. Temperatur ruangan yang diinginkan

: 250 C

d. Konstruksi bangunan gudang material Dinding Dinding terbuat dari batu bata dan adukan semen Atap Atap gudang material terbuat dari lapisan seng kemudian beton Lantai Lantai terbuat dari lapisan bahan beton kemudian lantai vinyl

40

e. Dimensi Gudang Material

Satuan : mm Gambar 4.1 Dimensi Gudang Material f. Spesifikasi sistem PT LG Innotek untuk mendinginkan ruangan gudang material menggunakan mesin pendingin dengan spesiifikasi sebagai berikut: Merek AC

: Winnia

Tegangan

: 380 ~ 460 V

Arus steady

: 11,2 ~ 11,3 A

Daya kompressor

: 4,3 kW

Fluida refrigeran

: R 22

Fan Blower

: 80W

41

4.2 Perhitungan Beban 4.2.1 Transmisi Thermal 4.2.1.1 Dinding a. Dimensi dinding gudang material Dinding pada gudang material mempunyai ukuran sebagai berikut: Panjang

:18 m

Lebar

:6m

Tinggi

: 2,8 m

Tebal dinding

: 0,15 m

Temp. Luar

: 32 0C

Temp. Dalam

: 25 0C

Komposisi dinding

:

a. Semen

k1

= 0,72 W/m2.K

x1

= 0,03 m

k2

= 0,72 W/m2.K

x2

= 0,09 m

k3

= 0,72 W/m2.K

x3

= 0,03 m

b. Batu bata

c. Semen

b. Koefisien perpindahan panas oleh udara ke dinding Udara diluar ruangan dengan kecepatan yang rendah diperoleh koefisien perpindahan panas (fo) sebesar 4,00 Btu /hr.ft2.F atau setara 22,71 W/m2.K. Sedangkan udara didalam ruangan pada keadaan

42

tenang diperoleh koefisien perpindahan panas (fi) sebesar 1,65 Btu/hr.ft2.F atau setara 9,37 W/m2.K. c. Koefisien perpindahan panas keseluruhan (over all) U

=

=

1 1 x1 x 2 x 3 1 + + + + f 0 k1 k 2 k 3 f i

1 1 0,03 0,09 0,03 1 + + + + m 2 .K / W 22,71 0,72 0,72 0,72 9,37

=

1 (0,044 + 0,042 + 0,125 + 0,042 + 0,107 )m 2 .K / W

=

1 0,359m 2 .K / W

U = 2,786 W/m2 .K

d. Beban kalor yang diberikan dinding a. Samping (kanan dan kiri) A

= 2. 18 m . 2,8 m

= 100,8 m2

Q1 = U.A. (to – ti) = 2,786 W/m2 K . 100,8 m2 . (32 – 25) K = 1965,8 W = 1,97 kW

43

b. Depan – Belakang A

= 2. 6 m . 2,8 m = 33,6 m2

Q2

= U.A. (to – ti) = 2,786 W/m2 K.33,6 m2. (32-25) K = 655,3 W = 0,655 kW

4.2.1.2 Atap Komposisi atap adalah a. Seng

b. Beton

k1

: 121W/m.K

x1

: 0.000005 m

k2

: 0,41 W/m.K

x2

: 0.1 m

c. Koefisien perpindahan panas keseluruhan (over all) U=

=

1 1 x1 x 2 1 + + + f 0 k1 k 2 fi

1 1 0,000005 0,1 1 + + + m 2 .K / W 22,71 121 0,41 9,37

U = 2,53 W/m2.K

44

d. Beban kalor yang diberikan atap kepada sistem A = 6 m . 18 m = 108 m2 Q3 = U.A. (to – ti) = 2,53 W/m2.K . 108 m2 . ((32+273) – (25 + 273) K = 1912,7 W = 1,9 kW

4.2.1.3 Lantai

Tanah

Fi

Gambar 4.2 Komposisi Lantai Gudang Material Komposisi lantai : = 0,72

W/m2 K

x1

= 0,075

m

k2

= 0,16

W/m2 K

x2

= 0,002

m

1. Beton, k1

2. Vinyl

45

b. Koefisein perpindahan panas keseluruhan (over all) lantai U =

=

=

1 x 1 x1 x 2 1 + + + ... + n + f 0 k1 k 2 kn fi

1 0,075 0,002 1 + + m2 K /W 0,72 0,16 9,37

1 (0,104 + 0,013 + 0,107 )m 2 K / W

= 4,48 W/m2 K

c. Beban kalor yang diberikan oleh lantai : Dari hasil pengukuran temperatur lantai diperoleh data temperatur lantai rata-rata sebesar 25 0C. Luas lantai (A) adalah A

= 6 m . 18 m = 108 m2

Q4

= U.A.(to – ti ) = 4,48 W/m2 K. 108 m2 . ((30 +273) – (25 + 273)) K = 2419,2 W = 2,4 kW

46

Sehingga beban total dari beban transmisi thermal sebesar : Qt

= Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 1,97 kW + 0,66 kW + 1,9 kW + 2,4 kW = 6,9 kW

4.2.2 Beban Kalor Penerangan Lampu yang digunakan sebagai penerangan dalam ruangan WH material berjumlah 8 buah, yang masing-masing dengan daya 60 W. Sehingga beban kalor yang diberikan oleh lampu : QL

= Daya lampu. 3,42 Btu/watt jam. Jumlah lampu. Lama pemakaian = 60 W . 3,42 Btu/watt. Jam . 8 . (1 jam/24 jam) = 68,4 Btu/jam = 72,17 kJ/jam = 0,02 kW

4.2.3 Beban Kalor Kipas Kipas motor yang ada dalam ruangan sebanyak 2 buah, yaitu motor pada kipas evaporator, yang membutuhkan daya sebesar 2 x 80 W = 160W . Untuk motor dengan daya , yang terpasang di dalam ruangan, maka dari tabel panas ekuivalen motor listrik didapatkan faktor panas ekuivalen motor listrik sebesar 6,01 kJ/W.Jam

47

Tabel 4.1 Faktor panas ekuivalen motor listrik kJ/ watt.jam Motor (Watt)

Motor dan kipas

Motor diluar dan

Motor dan kipas

berada didalam

kipas didalam

diluar

93,25 – 373

6,01

3,599

2,404

373 – 2238

5,233

3,599

1,626

2238 - 14920

4,172

3,599

0,566

Qm

= Daya motor . faktor panas ekuivalen motor , Jumlah motor. waktu = 160 W

.6,01 kJ/W.jam . 2 . (24 jam/24jam)

= 1923,2 kJ/Jam = 5,34 kJ/dt = 5,34 kW

4.2.4 Beban Kalor Pallet Tempat produk yang digunakan untuk pallet penyimpanan produk terbuat dari bahan kayu, dengan ukuran sebagai berikut : Panjang

= 1,2 m

Tinggi

= 0,1 m

, Lebar = 1,2 m

Sedangkan pallet tersusun dari kayu dengan ukuran panjang 1,2 m, lebar 0,1 m dan tinggi 0,01 m sebanyak 11 buah. Dan kayu balok dengan ukuran 0,08 m3 sebanyak 9 buah . Jadi volume satu pallet Volume pallet

= 11 (1,2 . 0,1 . 0,01) + 9(0,08 . 0,08. 0,08) = 0,018 m3

Jumlah pallet

= 30 buah

48

Volume total pallet

= 0,54 m3

ρ

= masa jenis kayu = 545 kg / m3

Cp

= panas spesifik kayu = 2385 J/kg -K

Qr

= m. cp . ∆ t

=V.

ρ

. Cp . ∆ t

= 0,54 m3 . 545 Kg / m3 . 2385 J/kg .K . (30 – 28) K = 1403811 J = 1403,811 kJ

Dalam satu hari maka pembebanan kalor dari pallet adalah Qr = 1403,811 kJ / 24 jam = 58,5 kJ/Jam = 0,017 kJ /dt = 0,017 kW

4.2.5 Beban Kalor Karton Box Besarnya kalor yang diberikan box kepada sistem dapat diketahui dengan perhitungan sebagai berikut: Jumlah box setiap pallet ada 27 buah box Ukuran karton box : Panjang : 30 cm

Lebar : 25 cm

Tinggi : 15 cm

Tebal : 0.001 m

Luas box

= 2(pl) + 2(pt) +2(lt)

49

= 2 (30.25) + 2 (30.15) + 2 (25.15) = 3150 cm2 = 0,32 m2 Volume box = luas . tebal karton . Jumlah box = 0,32 m2 . 0,001 m . 891 = 0,29 m3

Kalor yang diberikan karton box ke sistem Karton yang digunakan sebagai kemasan mempunyai massa jenis 930 kg/m3 , dan kalor spesifiknya adalah 1340 J/kg.K. Sehingga besar kalor yang diberikan oleh box adalah : Q = m Cp ∆ t = V

ρ

Cp ∆ t

= 0,29 m3. 930 kg/m3 . 1340 J/kg.K. (32-28) K = 1445592 J Sehingga kalor yang diberikan per hari adalah : Qk = 1445,592 kJ /24 jam = 60,2 kJ/dt = 0,02 kW

4.2.6 Beban Kalor Material Material yang disimpan dalam ware house material ini adalah IC (Integreted Circuit) dengan temperatur 28 0C dengan berat 1 kg/ box. Material IC mayoritas adalah tembaga, Panas spesifik tembaga adalah

50

0,419 kJ/kg-K Sehingga besarnya kalor pembebanan yang berasal dari IC yang disimpan sebesar: Qp

= m .cp. ∆ t = 0.5 kg (810) 0,419 kJ / kg K (32 – 28) K = 678,78 kJ = 678,78 kJ / 24 Jam = 0,008 kJ / dt = 0,008 kW

4.2.7 Beban Pendinginan Total Sehingga beban pendinginan total sistem refrigerasi ini adalah : Q refrigerasi = Qt + QL + Qm + Qr + QK + QP =6,9 kW + 0,02 kW + 5,34 kW + 0,017 kW + 0,02 kW + 0,008 kW = 12,3 kW

51

4.3. Perhitungan Secara Termodinamika Sistem refrigerasi yang digunakan digudang material PT LG Innotek merupakan sistem single stage (satu tingkat), dimana refrigeran hanya mengalami siklus yang sederhana, seperti yang terlihat pada gambar :

3

Kondensor

2

Kompressor

Katup ekspansi Evporator 4

1

Gambar 4.3 Siklus Refrigeran Dan untuk tingkat keadaan refrigeran pada masing-masing titik dapat diketahui dari diagram berikut:

52

P (Bar)

Daur nyata

3

2 Daur ideal Campuran Cair-uap

Cair

4

1

Uap super panas h (kJ/kg)

Gambar 4.3 Diagram P-h Keadaan refrigeran pada masing-masing titik, berdasarkan pengukuran pada air conditioner yang dipasang sebagai berikut:

Daerah / tempat

Tekanan (Mpa)

Temperatur (0 C)

Titik 1

0,38

4

Titik 2

1,78

80

Titik 3

1,75

48

Titik 4

0,48

10

53

a. Keadaan pada titik 1 Pada titik 1 refrigeran masuk kompressor pada tekanan 0,40 Mpa, dan pada temperatur 4 0C, yang berarti bahwa refrigeran pada keadaan uap superpanas . Dan dari interpolasi uap super panas temperatur 0 0C dengan temperatur 5 0C maka temperatur 4 0C diperoleh: Pada P = 0,40 Mpa

s = 1,778 kJ/kg-K

T = 0 0C

h = 407,2 kJ/kg

Dan P = 0,40 Mpa

s = 1,790 kJ/kg-K

T = 5 0C

h = 410,7 kJ/kg

Maka T1 = 4 0C P1 = 0,40 Mpa h1 = 407,2 kJ/kg +

(4 − 0)0 c (5 − 0) 0 c

(410,7 - 407,2 ) kJ/kg

= 410 kJ/kg s1 = 1,778 kJ/kg-K + = 1,788 kJ/kg-K

(4 − 0)0 c (5 − 0) 0 c

(1,790 - 1,778) KJ/Kg-K

54

b. Keadaan pada titik 2 Pada titik 2, refrigeran keluar dari kompressor pada tekanan 1,78 Mpa dan pada temperatur 80 0C, yang berarti bahwa refrigeran pada keadaan uap superpanas. Dan dari interpolasi uap superpanas 1,70 Mpa dengan 1,80 Mpa maka diperoleh : T = 800C

s = 1,792 kJ/kg-K

P = 1,70 Mpa

h = 450 kJ/kg

Dan T = 800C

s = 1,784 kJ/kg-K

P = 1,80 Mpa

h = 448,8 kJ/kg

Maka T2 = 80 0C P2 = 1,78 Mpa h2 = 448,8 kJ/kg +

(1,78 − 1,70)Mpa (1,80 − 1,70) Mpa

(450 - 448,8) kJ/kg

= 449,76 kJ/kg s2 = 1,784 kJ/kg-K + = 1,790 kJ/kg-K

(1,78 − 1,70)Mpa (1,80 − 1,70) Mpa

(1,792 - 1,784) kJ/kg-K

55

c. Keadaan pada titik 3 Pada titik 3, refrigeran keluar dari kondensor pada tekanan 1,75 Mpa dan pada temperatur 48 0C dan refrigeran dalam keadaan sub cold. Sehingga enthalpi dapat diketahui dari tabel cair jenuh refrigeran R-22, pada temperatur 48 0C adalah h3 = 260,5 kJ/kg

d. Keadaan pada titik 4 Pada titik 4, refrigeran masuk evaporator pada tekanan 0,48 Mpa dan pada temperatur 10 0C dan untuk harga enthalpi pada titik 4 sama dengan enthalpi pada titik 3, sehingga : T4 = 10 0C P4 = 0,48 Mpa h4

= 260,5 kJ/kg

4.4. Kerja Sistem 4.4.1 Laju Aliran Massa Refrigeran Pada ware house material yang telah diinstalasikan ini, dari hasil perhitungan diketahui beban pendinginnan yang diberikan dari ware house maupun benda yang disimpan sebesar

2212,74 KW, sehingga besarnya

laju aliran massa refrigeran pada sistem juga dapat diketahui .

56

Besarnya laju aliran massa dapat dihitung dengan persamaan berikut:

RE

= m (h1 – h4)

12,3 kJ/dt

= m (410 kJ/kg – 260,5 kJ/kg)

m

= 0,08 kg/dt

4.4.2 Daya Kompressor Yang Dibutuhkan Dari laju aliran massa yang mengalir pada sistem dapat dipergunakan untuk menghitung daya kompressor yang dibutuhkan untuk pendinginan W = m (h2 - h1) = 0,08 kg/dt (449,76 - 410) kJ/kg = 3,2 kJ/dt Jadi daya kompressor yang dibutuhkan oleh sistem refrigerasi ini sebesar 3,2 kW

4.4.3 Coeffisien Of Performance (COP)

COP =

=

RE W

12,3kJ / dt 3,2kJ / dt

= 3,8

57

4.5 Pembahasan Sistem Yang Dipergunakan Dari perhitungan yang telah dilakukan seperti diatas maka dapat diketahui bahwa kalor yang diberikan oleh gudang material baik oleh dinding cold storage, rak, lantai maupun oleh material yang disimpan adalah sebesar 12,3 kW Sehingga dari perhitungan secara teoritis yang berdasar pada sifat-sifat termodinamika, didapatkan kebutuhan daya kompressor pada sistem yang digunakan yaitu sebesar 3,2 kW. Sehingga untuk mendinginkan material IC yang disimpan sampai temperatur 25 0C. Dibutuhkan kompressor yang menghasilkan daya sebesar 3,2 kW. Tetapi pada cold storage yang diinstalasikan oleh PT LG Innotek menggunakan kompressor yang menghasilakn daya 4,3 kW sehingga dilihat dari selisih daya yang dihasilkan oleh kompressor ini, kompressor yang diinstalasikan terlalu besar. Sehingga mengakibatkan pemborosan energi. Jadi agar tidak terjadi pemborosan dan tujuan penyimpanan dapat tercapai maka kompressor dengan daya 4,3 kW harus diganti dengan kompressor dengan daya 3,2 kW.

58

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan Dari hasil analisa dan perhitungan yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut: a. Beban kalor yang diberikan oleh gudang material kepada sistem refrigerasi yang diinstalasi sebesar 12,3 kW b. Koefisien unjuk kerja (Coeffisien or Performance) sistem yang diinstalasikan sebesar 3,8 c. Pemakaian kompressor pada sistem refrigerasi pada PT LG Innotek Indonesia tidak tepat, karena kompressor yang diinstalasikan mempunyai daya yang terlalu besar yaitu 4,3 kW. Padahal pada sistem yang digunakan hanya membutuhkan daya kompressor sebesar 3,2 kW. Sehingga penginstalasian sistem ini terdapat pemborosan yang dapat memperbesar pengeluaran perusahaan.

59

5.2 Saran

Setelah melakukan analisa dan perhitungan terhadap sistem refrigerasi gudang material pada PT LG Innotek Indonesia, maka penulis menyarankan : Agar penginstalasian kompressor sebesar 4,3 kW , diganti dengan kompressor dengan daya 3,2 kW, hal ini dikarenakan adanya pemborosan energi apabila menggunakan kompressor dengan daya 4,3 kW.

DAFTAR PUSTAKA

1. Dossat, J. Roy. Principles of Refrigeration. Prentice Hall, Inc : New Jersey. 1991. 2. Granet, Irving P.E. Thermodynamics and Heat Power. Prentice Hall Company, Inc. : Virgina. .1985. 3. Harahap, Filino Thermodinamika Teknik. Erlangga: Jakarta. 1996. 4. Holman, J.P. Perpindahan Kalor. Erlangga: Jakarta. .1991. 5. Incropera, Frank P ., Dewitt David P. Introduction to Heat Transfer. John Willey & Sons, Inc. : Canada. .1996. 6. Stoecker, Wilbert F. , Jones, W. Jerold.. Refrigerasi dan Pengkondisian Udara. Erlangga : Jakarta. .1992.

SKIRIPSI ANALISA PENGKONDISIAN UDARA DI GUDANG MATERIAL PT LG INNOTEK INDONESIA

Recommend Documents