TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN DRY BOX UNTUK PENYIMPANAN KAMERA MENGGUNAKAN MOISTURE ABSORBER DAN SISTEM REFRIGERASI TERMOELEKTRIK
DESIGN AND CONSTRUCTION OF DRY BOX FOR CAMERA STORAGE USING MOISTURE ABSORBER AND THERMOELECTRIC REFRIGERATION SYSTEM
Diajukan sebagai salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Politeknik Negeri Bandung
Oleh : Primadi Ananto NIM : 091611049
Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
ABSTRAK
Kebutuhan masyarakat yang memiliki hobi fotografi untuk dapat menjaga
peralatan kesayangan mereka yaitu kamera dan lensa dalam keadaan situasi
ruangan dengan kelembaban yang kering dan temperatur yang terjaga menjadikan
Dry Box merupakan alat yang berdaya guna tinggi, mengingat mahalnya peralatan
fotografi mereka apabila rusak. Tugas akhir ini bertujuan untuk menciptakan suatu sistem penyimpanan kamera berbasis termoelektrik dengan menggunakan
alat penyerap kelembaban moisture absorber yang mampu bersaing dengan
sistem penyimpanan kamera lainnya yang masih bersifat konvensional. Rancang
bangun Dry Box ini merupakan bentuk kepedulian engineer akan lingkungan yang dipadukan dengan ilmu pengetahuan sehingga dapat menerapkan perkembangan ilmu pengetahuan yang ramah lingkungan. Uji unjuk kerja sistem termoelektrik dilakukan dengan rekomendasi setting temperatur 24 hingga 26 oC, kelembaban 30 hingga 50% serta beban pendinginan satu set perangkat kamera SLR Canon EOS 1000D. Hasil dari rancang bangun alat ini menunjukkan bahwa Dry Box dengan sistem refrigerasi termoelektrik mampu mencapai rekomendasi temperatur kabin 24 oC dan kelembaban minimum 30 %.
Kata Kunci : Termoelektrik, moisture absorber, temperatur, kelembaban
ABSTRACT
People who have a hobby in photography needs to be able to keep their
favorite tools such as camera and lens in a room which have dry humidity and
maintained temperature. The Dry Box made with high efficient, so that their
expensive photographic equipment is in safe condition. This final project aims to
create a storage based on thermoelectric by using a moisture absorbing device that can compete with other camera storage. The Design of Dry Box is
environmentally friendly which apply the development knowledge. Test
performance of thermoelectric systems is done by setting the temperature of
recommendations 24 to 26 °C, humidity 30 to 50% and cooling loads is a set of SLR camera Canon EOS 1000D. The results of the design of this cabinet shows that the Dry Box with thermoelectric refrigeration system capable of achieving the recommendations cabin temperature of 24 oC and minimum humidity of 30 %.
Key Words
: Thermoelectric, moisture absorber, temperature, humidity
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah puji serta syukur kami panjatkan kepada Allah SWT yang
telah memberikan segala nikmat dan rahmatnya yaitu berupa kesehatan,
kesempatan, kelancaran dan kesuksesan sehingga penulis dapat menyelesaikan
laporan tugas akhir ini.
Shalawat serta salam semoga tetap tercurah limpahkan kepada baginda
Rasulallah Muhammad SAW yang telah manjadi suri tauladan bagi kita semua sehingga penulis mengetahui dengan penuh keyakinan terhadap keberadaan Allah
SWT, dzat Pencipta, Pengatur, dan Pemberi nikmat bagi umat manusia. Selain itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini, diantaranya : 1. Bapak Ir. Arda Rahardja Lukitobudi, M.Eng selaku dosen pembimbing I tugas akhir yang senantiasa memberikan suatu arahan, bimbingan, maupun solusi terkait permasalahan dalam penulisan laporan ini. 2. Bapak Edmond Murad, ST selaku dosen pembimbing II yang telah membimbing dan membantu penulis dalam pelaksanaan tugas akhir dan dalam penulisan laporan ini. 3. Bapak Prayogo, Bapak Samedi dan Bapak Dany yang senantiasa membantu penulis dalam proses pelaksanaan rancang bangun di bengkel refrigerasi dan tata udara. 4. Bapak Asep, Bapak Iwan, dan Bapak Angga senantiasa membantu penulis dalam proses pembuatan kabin dry box. 5. Seluruh dosen Politeknik Negeri Bandung yang senantiasa sabar dalam menjawab pertanyaan-pertanyaan yang penulis tanyakan mengenai tugas akhir yang penulis kerjakan. 6. Kepada kedua orang tua yang telah memberikan support dan doanya untuk kesuksesan serta kelancaran tugas akhir ini.
7. Teman-teman kelompok dan seluruh teman–teman di Jurusan Teknik
Refrigerasi dan Tata Udara khususnya kelas III-B yang senantiasa membantu dan memberikan masukan-masukan dalam pembuatan laporan
tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa penulisan laporan tugas akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan. Oleh karena itu saran dan kritik pembaca sangat penulis harapkan
agar
dapat
membuat
laporan
yang
lebih
baik
lagi.
Namun
dibalik
ketidaksempurnaan laporan tugas akhir ini semoga pembaca mendapatkan ilmu
dan manfaatnya.
Bandung, ..... Juli 2012
Penulis
DAFTAR ISI
Hal
ABSTRAK........................................................................................................... i
ABSTRACT......................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ....................................................................................... iii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii DAFTAR TABEL ............................................................................................. x
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xi
BAB I
PENDAHULUAN ....................................................................... 1
1.1
Latar Belakang ........................................................................................ 1
1.2
Tujuan ..................................................................................................... 3
1.3
Batasan Masalah ...................................................................................... 3
1.4
Metode Penelitian .................................................................................... 3
1.5
Sistematika Laporan ................................................................................. 4
BAB II
TEORI DASAR .......................................................................... 5
2.1
Pendingin Termoelektrik ......................................................................... 5
2.2
Sejarah Perkembangan Termoelektrik (TEC) ........................................... 5
2.3
Prinsip Kerja Termoelektrik (TEC)........................................................... 6
2.4
Termoelektrik Bertingkat.......................................................................... 8
2.5
Sistem Pendingin Termoelektrik ............................................................... 9
2.6
Performa Sistem Termoelektrik .............................................................. 10
2.7
Perpindahan Panas.................................................................................. 12 2.7.1
Perpindahan Panas Konduksi ...................................................... 13
2.7.2
Perpindahan Panas Konveksi ...................................................... 14
2.8
Tahanan Kontak Termal ......................................................................... 14
2.9
Heatsink Plat .......................................................................................... 16 2.9.1
Heatsink Plat Bersirip Jenis Extrude ........................................... 16
2.9.1
Heatsink Plat Bersirip Jenis Slot ................................................. 17
2.10
2.11
Silika Gel (Moisture Absorber)............................................................... 19
BAB III 3.1
3.2
Kelembaban Udara ................................................................................. 18
DATA PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT .......... 21
Parameter Perancangan Sistem Termoelektrik ....................................... 21 3.1.1
Temperatur Sisi Dingin Termoelektrik (Tc) ................................. 21
3.1.2
Temperatur Sisi Panas Termoelektrik (Th) .................................. 22
3.1.3
Beban Kalor Yang Ditransfer Dari Kabinet Dingin (Qc) .............. 23
3.1.4
Catu Daya Sistem Termoelektrik (TEC)...................................... 23
Konsep Perancangan ............................................................................. 24
3.3
Desain dan Bentuk Termoelektrik .......................................................... 25
3.4
Cara Pendinginan Kabin Dry Box Dengan Termoelektrik ...................... 26
3.5
Data Perancangan Produk ...................................................................... 29 3.5.1 Kondisi Produk ........................................................................... 29 3.5.2 Ukuran Kabin Dry Box ............................................................... 29 3.5.3 Konstruksi Kabin ........................................................................ 31
3.6
Perhitungan Beban ................................................................................ 32 3.6.1 Beban Dinding Kabin Dry Box.................................................... 32 3.6.2 Beban Produk ............................................................................. 33 3.6.3 Beban Internal ............................................................................ 33 3.6.4 Beban Infiltrasi ........................................................................... 34 3.6.5 Beban Peralatan .......................................................................... 35 3.6.6 Beban Total ................................................................................ 35
3.7
Tahap – Tahap Pembuatan Alat ............................................................. 36 3.7.1 Persiapan (Planning)................................................................... 36 3.7.2 Perancangan Dari Dry Box (Design of Dry Box).......................... 36
3.8
Tahapan Rancang Bangun Alat .............................................................. 37 3.8.1 Proses Desain Alat Dry Box ........................................................ 38 3.8.2 Proses Pemilihan Material Dry Box ............................................. 39 3.8.3 Proses Preparation Assembly Dry Box ........................................ 40
3.9
Perakitan Modul Termoelektrik .............................................................. 48
3.10
Titik Pengukuran .................................................................................... 49
BAB IV 4.1
PENGUJIAN ALAT DAN PENGAMBILAN DATA .............. 50
Pengumpulan Data ................................................................................. 50
4.2
Komponen dan Peralatan Pengujian ....................................................... 50
4.3
Prosedur Pengujian Karakteristik Modul TE Pada Dry Box .................... 54
4.4
Data Pengukuran .................................................................................... 55
4.5
Analisa Data ........................................................................................... 59
BAB V 5.1
5.2
PENUTUP ................................................................................ 64
Kesimpulan .......................................................................................... 64 Saran ..................................................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 66
LAMPIRAN ........................................................................................................
DAFTAR GAMBAR Hal
Gambar 2.1 Susunan Elemen Peltier .................................................................... 7
Gambar 2.2 Termoelektrik Sisi Dingin ................................................................ 7
Gambar 2.3 Termoelektrik Sisi Panas .................................................................. 8 Gambar 2.4 Termoelektrik Bertingkat .................................................................. 8
Gambar 2.5 Susunan Dasar Sistem Termoelektrik ............................................... 9 Gambar 2.6 Jenis Susunan Sistem Termoelektrik .............................................. 10
Gambar 2.7 Penampang Elemen Sambungan Peltier ......................................... 10
Gambar 2.8 Penurunan Temperatur Akibat Tahanan Kontak .............................. 15 Gambar 2.9 Heatsink Plat Bersirip ................................................................... 16 Gambar 2.10 Tebal Lapis Batas Heatsink Dengan Slot ...................................... 17 Gambar 2.11 Moisture Absorber ....................................................................... 20 Gambar 3.1 Profil Temperatur Modul Termoelektrik ........................................ 22 Gambar 3.2 Desain Dari DC-Cooler/Termoelektrik .......................................... 26 Gambar 3.3 Skema Unjuk Kerja Sistem Termoelektrik ...................................... 26 Gambar 3.4 Skema Cara Kerja Sistem Termoelektrik Pada Dry Box ................. 27 Gambar 3.5 Penempatan Fan dan Heatsink Sisi Dingin (Dalam Kabin) ............. 28 Gambar 3.6 Penempatan Fan dan Heatsink Sisi Panas (Luar Kabin) ................. 28 Gambar 3.7 Ukuran Box/Kabin .......................................................................... 30 Gambar 3.8 Penampang Pintu Kabin .................................................................. 30 Gambar 3.9 Lapisan Dinding Kabin ................................................................... 31 Gambar 3.10 Rancangan Awal Dry Box Menggunakan AutoCAD 2007............. 37 Gambar 3.11 Desain Dry Box............................................................................. 38 Gambar 3.12 Hasil Proses Bending Bagian Badan Dry Box ................................ 41 Gambar 3.13 Hasil Proses Bending Bagian Atas dan Bawah Dry Box ............... 41 Gambar 3.14 Hasil Dari Proses Pengelasan Bagian Chamber ............................. 42 Gambar 3.15 Proses Dempul Sebelum Proses Penghalusan ................................ 43 Gambar 3.16 Proses Penggerindaan dan Pengamplasan...................................... 43 Gambar 3.17 Hasil Dari Proses Cat Dasar .......................................................... 44
Gambar 3.18 Proses dan Hasil Dari Proses Cat Primer ...................................... 44
Gambar 3.19 Proses Pengeboran Untuk Lubang Baud dan Mur.......................... 45
Gambar 3.20 Hasil Assembly Bagian Jacket Luar Kabinet .................................. 45 Gambar 3.21 Hasil Assembly Bagian Jacket Dengan Bagian Chamber .............. 46 Gambar 3.22 Proses Pemasangan Kaca Intip dan Gerbang Absorber ................ 46
Gambar 3.23 Semua Bagian Dry Box Cabinet Selesai Di Assembly .................... 46 Gambar 3.24 Hasil Setelah Proses Pengelasan Meja........................................... 47 Gambar 3.25 Proses Pemasangan Roda dan Penghalusan .................................. 47 Gambar 3.26 Penempatan Dry Box dan Kontrol Di Atas Meja .......................... 47
Gambar 3.27 Konstruksi Sistem Termoelektrik .................................................. 48
Gambar 3.28 Hasil Milling Heatsink .................................................................. 48 Gambar 3.29 Skema Titik Pengukuran ............................................................... 49 Gambar 3.30 Tampak Atas Titik Pengukuran ..................................................... 49 Gambar 4.1 Power Supply .................................................................................. 50 Gambar 4.2 Termokopel .................................................................................... 51 Gambar 4.3 Amperemeter dan Voltmeter ............................................................ 51 Gambar 4.4 Termometer Digital ........................................................................ 52 Gambar 4.5 Moisture Absorber .......................................................................... 52 Gambar 4.6 Heatsink ......................................................................................... 53 Gambar 4.7 Skema Termoelektrik ...................................................................... 53 Gambar 4.8 Kondisi Produk Saat Proses Pengukuran ......................................... 61
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 1 Kandungan Uap Air Jenuh..................................................................... 18 2 Nilai ΔH ................................................................................................ 34 Tabel
Tabel 3 Rincian Bahan Baku Pembuat Body Dry Box Cabinet ........................... 39 Tabel 4 Rincian Bahan Baku Pembuat Chamber Dry Box Cabinet .................... 39 Tabel 5 Rincian Bahan Baku Pembuat Pintu Dry Box Cabinet .......................... 40
Tabel 6 Rincian Bahan Baku Pembuat Rak ....................................................... 40 7 Spesifikasi Termoelektrik ..................................................................... 54 Tabel
Tabel 8 Pemanfaatan Mode Cooling .................................................................. 55 Tabel 9 Pemanfaatan Mode Heating .................................................................. 57 Tabel 10 COP Mode Cooling ............................................................................ 62
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Gambar Teknik Dry Box Cabinet ..................................................L-1 Lampiran 2 Gambar Teknik Susunan Modul Termoelektrik ..............................L-2
Lampiran 3 Gambar Teknik Meja Dry Box Cabinet ..........................................L-3
Lampiran 4 Gambar Teknik Detail Ukuran Cabinet Jacket ...............................L-4 Lampiran 5 Gambar Teknik Detail Ukuran Cabinet Chamber ..........................L-5
Lampiran 6 Skema Kelistrikan Sistem Termoelektrik .......................................L-6 Lampiran 7 Spesifikasi Termoelektrik ...............................................................L-7
Lampiran 8 Spesifikasi Fan .............................................................................L-8
Lampiran 9 Spesifikasi Moisture Absorber ......................................................L-9 Lampiran 10 Melcor Thermoelectric Formulae ............................................... L-10 Lampiran 11 Spesifikasi Produk Kamera SLR Canon EOS 1000D.................. L-11
DAFTAR PUSTAKA
1) Arda Rahardja Lukitobudi, Buku Bahan Ajar Sistem Refrigerasi, Politeknik Negeri Bandung
2) Aries P. Haryono, Buku Bahan Ajar Refrigerasi Terapan, Bandung : Politeknik Negeri Bandung, 2010 3) D.M. Rowe, Ph.D., D.SC, THERMOELECTRICS, Cardiff Wales : CRC Press LLC, 1995
4) Dossat, Roy J. Principles of Refrigeration and Air Conditioning (Second
Edition) SI Version. John Willey and Sons, New York, 1985 5) Goodfrey, Sara, An Introduction to Thermoelectric Coolers, Trenton : Melcor Corporation, 2000 6) Joessianto Eko Poetro, Pengujian Studi Teknologi Termoelektrik Sebagai UpayaKonservasi Energi Pada BTS (Base Transceiver Station), Seminar Fakultas Teknik Program Magister Teknik Elektro, 2010
7) J.P. Holman, Heat Transfer Sixth Edition, Southern Methodist University : Mc Graw-Hill Book Company www.melcor.com www.EngineeringToolbox.com www.Tellurex.com www.heatsink-guide.com
Primadi Ananto
Address
Phone E-Mail Place/Date of birth Sex Religion Marital Status Nationality
:Pasir Jati Madya III B.124 RT/RW.02/06 Desa Jatiendah Kecamatan Cilengkrang Kabupaten Bandung (40611) : 085624756455 / (022)7833526 :
[email protected] : Bandung /December 29th 1990 : Male : Moslem : Single : Indonesian
Formal Education 2009 – 2012
2006 – 2009 2003 – 2006 1997 – 2003 1996 – 1997
: Politeknik Negeri Bandung, Majoring Refrigeration And Air Conditioning Engineering GPA 3.18 (4,0 Scale) 3 Years Period of Study : Senior High School at SMA PGII 1 Bandung Majoring Natural Science : Junior High School at SMPN 16 Bandung : Elementary School at SDN Ajitunggal Bandung : Pre Elementary School at TK Arum Sari Bandung
Non Formal Education Course Course Workshop Workshop Ceminar
Training
: AutoCAD 3D Workshop for Refrigeration and HVAC at Polytechnic State Bandung of the 3rd & 4th December, 2011 : Training of Microcontroller at Polytechnic State Bandung Conference Room on May 29, 2011 : Workshop K3 (Health and Safety at Work) "SMART SAFETY" with Johnson Controls at Polytechnic State Bandung Conference Room, May 14, 2011 : Programmable Logic Control training on 31 March and 1 April 2012 at Polytechnic State Bandung : Green Building Automation System themed Beckhoff New Automation Technology CSM in 2012 at the Institut Teknologi Bandung, February 27, 2012 : On Job Training (for 2 Months) in the Quality Control Department at PT. Multi Fabrindo Gemilang, Cilegon-Banten
Basic Skill & Knowledge
Engineering
-
-
-
-
Design, Installation, and Maintenance Procedures Air Systems (HVAC) (Ducting, Air Handling Unit System, Chiller, Ventilation, Heat Exchangers Boilers, Clean Room) Design, Installation, and Maintenance of Refrigeration Systems (Compressor, Condenser, Evaporator, Cooling Tower, Vapor Compression Systems, AC Cars) Design, Installation, and Maintenance System Piping (Plumbing) Understand of Troubleshooting, Maintenance Management, and TAB (Testing, Adjusting and Balancing) of Refrigeration System and Air Conditioning Understand of Engineering Drawing
Computer -
:
:
MS Office (MS Word, MS Excel, MS Powerpoint) AutoCAD 2004 and 2007 Visual Basic CoolPack Matlab R2010a
Organizational Experiences 2009 – 2012 2006 – 2009
: Member of Student Association of Refrigeration and Air Conditioning (HMRA) Polytechnic State Bandung : Member of Taekwondo TAEPA (Taekwondo Panata Yudha) PGII 1 Senior High School, Bandung
