BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.2 Bahan, Komponen, Alat Ukur, dan Perakitan Mesin Water Chiller
3.2.1 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat bantu yang digunakan untuk merakit water chiller :
a. Kayu dan Triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan, dengan ukuran kayu yang
akan didinginkan oleh mesin water chiller, tebal triplek yang digunakan adalah 5
mm.
Gambar 3.2 Kayu dan Triplek
b. Besi Siku (L)
Besi siku (L) digunakan untuk membuat rangka water chiller yaitu sebagai
tempat untuk meletakkan kondensor, kompresor, bak air, dan lain-lain.
Gambar 3.3 Besi Siku
c. Paku
Paku dibutuhkan untuk menyatukan kayu dan triplek untuk membuat ruang
Gambar 3.4 Paku
d. Mur dan Baut
Mur dan baut digunakan pada pengikat komponen mesin water chiller
(kompresor, kondensor, kipas,) pada dudukan/papan di rangka mesin water
chiller.
Gambar 3.5 Mur dan Baut
e. Lakban
Lakban digunakan untuk menutup celah diantara sambungan alumunium
foil, sehingga memperkecil kemungkinan udara yang dikondisikan bocor keluar.
f. Pipa PVC
Pipa prolon berukuran 4 inchi digunakan untuk sirkulasi udara yang
didinginkan sedangkan pipa PVC 1 inchi, ¾ Inchi, dan ½ inchi digunakan untuk
sirkulasi air yang telah didinginkan menuju evaporator pada ruangan yang
didinginkan.
Gambar 3.7 Pipa PVC
g. Alumunium Foil
Alumunium foil berfungsi untuk melapisi dinding ruangan yang didinginkan
sehingga udara yang telah dingin tidak bocor keluar ruangan.
Gambar 3.8 Alumunium Foil
h. Pipa Tembaga
Pipa tembaga digunakan untuk sirkulasi/jalur refrigeran pada mesin
pendingin sekunder yaitu refrigeran R22.
i. Bak Air
Bak air digunakan untuk menampung air dari hasil sirkulasi sistem
kompresi uap sekunder dan tempat terjadinya penyerapan kalor pada air terhadap
refrigeran yang dipakai untuk pendinginan. Bak air yang digunakan memiliki
panjang 40 cm, lebar 33 cm, tinggi 28 cm , dan mempunyai kapasitas
penampungan sebanyak 37 liter.
Gambar 3.10 Bak air
j. Refrigeran Primer (R22)
Refrigeran (R22) adalah fluida kerja pada siklus kompresi uap primer.
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap. Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar. Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22.
Gambar 3. 11 Refrigeran R-22
k. Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator
(primer) dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan
dengan bantuan pompa menuju evaporator sekunder (evaporator 2).
l. Gergaji
Ada dua gergaji yang digunakan yaitu gergaji kayu dan gergaji besi. Gergaji
kayu untuk membantu dalam proses pengerjaan pembuatan ruang yang
didinginkan, berguna untuk memotong kayu.
Gambar 3.12 Gergaji Kayu
Gergaji besi digunakan untuk memotong besi untuk membuat kerangka
chiller dan memotong
Gambar 3.13 Gergaji Besi
m. Meteran
Alat ukur panjang dengan menggunakan meteran roll dengan panjang
Gambar 3.14 Meteran
n. Tube Expander
Tube expander merupakan sebuah alat yang digunakan untuk
mengembangkan atau memperbesar diameter ujung pipa tembaga sambungan pipa
menjadi lebih baik dan rapat serta mempermudah proses pengelasan.
Gambar 3. 15 Tube expander
https://www.amazon.com/Expander-Expanding /dp/B07HRPZG4V
o. Gas Las dan Alat Las
Gas las merupakan bahan bakar berupa gas yang digunakan untuk
menyambung pipa-pipa tembaga atau pipa kapiler yang terdapat pada mesin water
chiller. Alat las adalah alat yang berfungsi untuk mengelas, menyambung, atau
Gambar 3. 16 Gas las dan alat las
Sumber : https://www.monotaro.id/corp_id/p102634127.html
p. Tube Cutter
Tube cutter merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan
dalam pemotongan pipa tembaga agar hasil potongan menjadi rapi sehingga
mempermudah pada saat proses pengelasan.
Gambar 3. 17 Tube cutter
q. Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut, obeng yang digunakan adalah obeng positif (+) dan obeng
r. Kunci Pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut. Kunci pas yang digunakan berukuran 10 mm.
s. Bahan Las
Bahan las merupakan alat-alat yang digunakan dalam proses penyambungan
pipa tembaga dan pipa kapiler menggunakan kawat perak. Hal ini bertujuan agar
sambungan lebih rapi dan rapat.
t. Pompa Vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengosongkan
gas-gas yang terjebak pada rangkaian siklus kompresi uap. Hal ini dilakukan agar
tidak mengganggu dan menyumbat saluran refrigeran pada saat mesin water
chiller bekerja, sehingga dapat membuat mesin water chiller bekerja maksimal.
Gambar 3. 18 Pompa vakum
u. Metil
Metil merupakan sebuah cairan yang digunakan untuk membersihkan
3.2.2 Komponen Mesin
Komponen mesin yang digunakan untuk merakit mesin water chiller adalah:
a. Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin. Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya ¾ PK,
tegangan yang digunakan 220 V, dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
2,8 A. Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm.
Gambar 3. 19 Kompresor
b. Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
fase gas pada refrigeran menjadi fase cair. kondensor yang digunakan untuk mesin
water chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser. Pada tipe
ini proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan
bantuan kipas. Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas
kondensor AC split, jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9. , panjang 28
antar sirip 2,5 mm dan jumlah sirip sebanyak 2500. Pipa yang digunakan
berbahan tembaga dan sirip berbahan aluminium.
Gambar 3. 20 Kondensor
c. Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang
berfungsi sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas, atau
bisa juga disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan). Jenis evaporator yang
digunakan merupakan jenis pipa bersirip dengan daya ¾ PK, panjang 36 cm, lebar
6, dan tinggi 30 cm, diameter pipa 5 mm, jumlah U 7, dan jumlah sirip sebanyak
184. Pipa yang digunakan berbahan aluminium.
Gambar 3. 21 Evaporator 1
d. Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap
yang berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu
uap mempermudah kerja kompresor pada waktu start, karena tekanan kondensor
dan evaporator sama. Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter
0,54 mm dan panjang 150 cm.
Gambar 3. 22 Pipa kapiler
e. Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan. Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm, lebar 6 cm,
tinggi 25 cm, dan sirip berjumlah 9000 . Evaporator 2 ini terbuat dari bahan
aluminium, dan berjenisi pipa bersirip.
Gambar 3. 23 Evaporator 2
f. Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
oleh kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi. Kipas yang
digunakan dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 1 dan 2
berada di depan dan di belakang kondensor, kipas 3 berada dibelakang evaporator
2, kipas 4 digunakan untuk sirkulasi udara balik, kipas 5 untuk udara segar.
Tabel 3.1 Spesifikasi Kipas
No Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu
(cm) Tegangan (Volt) Daya (Watt) 1 1 5 18 220 18 2 2 5 40 220 30 3 3 3 50 220 60 4 4 3 12 220 20 5 5 5 12 220 50 g. Pompa air
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak menuju evaporator 2 dan kembali ke bak air dingin lagi. Pompa air yang
digunakan memiliki ukuran panjang 15 cm, lebar 11 cm, tinggi 12 cm dan
spesifikasi : daya 38 watt, tegangan listrik 220 V/50 Hz, Qmax 2000 liter/jam, dan
Hmax 2 m. Jenis pompa yang digunakan yaitu submersible atau pompa celup.
3.2.3 Alat Ukur
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur, berikut ini adalah alat ukur yang dipakai :
a. Termokopel dan penampil suhu digital
Termokopel berfungsi untuk mengukur temperatur yang akan didinginkan
saat mesin water chiller tersebut bekerja. Cara kerjanya dengan meletakkan atau
menempelkan bagian ujung bawah termokopel pada tempat yang akan diukur
temperaturnya. Temperatur akan terbaca pada layar penampil yang terdapat pada
termokopel,
Gambar 3.25 Termokopel dan Penampil Suhu Digital https://id.aliexpress.com/item/32817522057.html
b. Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengukur kelembapan udara dan temperatur
udara. Termometer pada hygrometer digunakan untuk mengetahui temperatur
udara kering (Tdb) dan temperatur udara basah (Twb) karena di dalam hygrometer
terdapat komponen thermometer kering dan thermometer basah. Untuk mengukur
temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan air, sedangkan untuk
Tabel 3.2 Tabel skala pengukuran pada Hygrometer.
Gambar 3. 26 Hygrometer
c. Stopwatch digital
Stopwatch digital berfungsi untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
penelitian pada mesin water chiller.
Gambar 3. 27 Stopwatch
https://www.tokopedia.com/ciptatrading/stopwatch-casio-hs-3
d. Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran
dalam siklus kompresi uap. Pengukuran tekanan kerja dilakukan di dua tempat
yaitu tekanan kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada
evaporator (low pressure).
Gambar 3. 28 Pressure gauge
Tdb Twb 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 -10 -10
Tabel 3.3 Tabel Skala Pengukuran pada Pressure gauge.
Pengukur Tekanan Biru
(low pressure)
Pengukur Tekanan Merah
(high pressure)
Satuan Skala Pengukuran Satuan Skala Pengukuran
psi -30 s/d 500 psi -30 s/d 800
bar - 1 s/d 35 bar -1 s/d 55
e. Tang ampere
Tang ampere merupakan sebuah peralatan listrik yang digunakan untuk
melakukan pengukuran arus listrik tanpa harus memutus aliran listrik tersebut.
Tang ampere berfungsi untuk mengukur arus listrik yang mengalir pada
kompresor.
Gambar 3. 29 Tang Ampere
f. Gelas ukur
Gelas ukur adalah alat yang dipakai untuk mengukur takaran benda cair,
bisa jaga untuk mengukur benda padat seperti tepung terigu, gula pasir, dan lain
sebagainya. Gelas ukur berupa gelas tinggi dengan skala di sepanjang dindingnya.
Terbuat dari kaca atau plastik. Mempunyai fungsi untuk mengukur volume larutan
Gambar 3.30 Gelas Ukur
(Sumber : http://www.alatlabor.com/article/detail/216/fungsi-gelas-ukur)
g. Anemometer
Anemometer merupakan sebuah alat ukur yang digunakan untuk mengetahui
kecepatan angin. Dalam penelitian ini anemometer digunakan untuk mengetahui
kecepatan angin yang dihasilkan oleh kipas angin.
Gambar 3.31 Anemometer
Sumber : https://en.wikipedia.org/wiki/Anemometer#/media/File:Digital Handheld Anemometer.jpg
3.2.4 Perakitan Water Chiller
Dalam perakitan water chiller, desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana. Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah :
a. Merancang kerangka tempat dudukan komponen-komponen utama water
chiller (kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator dan bak air)
b. Memotong besi dan mengelas menjadi dudukan komponen-komponen utama
c. Menyiapkan ruangan pendingin dengan menggunakan kayu dan papan/triplek
dengan ukuran panjang 120 cm, dan tinggi 130 cm, lebar 70 cm.
d. Pada salah satu bagian (sisi samping kanan ruangan pendingin dibuat
dudukan untuk meletakkan kipas dan evaporator.
e. Pada ujung bawah sisi kiri dibuat lubang untuk saluran udara balik.
f. Memotong pipa PVC ukuran diameter 4 inchi untuk saluran udara balik dan
penambahan udara segar.
g. Merangkai komponen-komponen utama water chiller dengan urutan
kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator dan memasukkan evaporator
ke dalam bak air yang didinginkan.
h. Setelah merangkai komponen utama water chiller kemudian melakukan
pengisian refrigeran pada komponen water chiller.
i. Membuat rangkaian siklus sekunder yang terdiri dari pompa, selang/pipa
PVC dihubungkan ke evaporator pada dinding ruangan pendingin.
3.2.5 Proses Pengisian Refrigeran
Sebelum melakukan pengisian refrigeran ada beberapa proses yang perlu
dilakukan antara lain : (a) proses pementilan, (b) proses pemvakuman, dan (c)
proses pengisian refrigeran R-22. Adapun penjelasannya sebagai berikut :
a. Proses pemetilan
Proses pemetilan adalah pemberian metil pada pipa kapiler yang telah
dipasang pada mesin siklus kompresi uap dengan cara :
1. Menghidupkan kompresor dan membuka tutup pentil.
3. Memasukkan ujung pipa kapiler pada tutup botol yang terisi metal, agar
metal bisa dihisap oleh pipa kapiler tersebut.
4. Mematikan kompresor dan mengelas ujung pipa kapiler pada lubang keluar
filter, agar ujung pipa kapiler tertutup rapat.
b. Proses Pemvakuman
Proses pemvakuman merupakan proses menghilangkan udara, uap air, dan
kotoran yang terjebak dalam mesin siklus kompresi uap. Langkah-langkah
pemvakuman sebagai berikut :
1. Mempersiapkan pressure gauge dengan 1 selang (low Pressure) yang
dipasang pada tabung refrigeran.
2. Pada saat pemvakuman, kran manifold/pressure gauge diposisikan terbuka
dan kran tabung refrigeran diposisikan tertutup.
3. Menghidupkan kompresor, udara yang terjebak dalam siklus akan tersedot
keluar melalui ujung pipa kapiler yang terdapat pada filter.
4. Memastikan udara yang terjebak telah habis dengan cara menyalakan korek
api dan ditaruh didepan ujung pipa kapiler pada filter.
5. Pada jarum pressure gauge menunjuk ke angka 0 Psi.
6. Untuk mengecek kebocoran sambungan pada pipa dilakukan dengan
mengusap sambungan pipa dengan spon/kain yang basah. Kain/spon yang
dibasahi dengan air sabun. Apabila terdapat gelembung-gelembung udara
maka sambungan tersebut masih terjadi kebocoran.
7. Setelah diketahui terjadi kebocoran, langkah selanjutnya dengan mengelas
c. Proses Pengisian refrigeran R-22
Untuk melakukan pengisian refrigeran pada mesin siklus kompresi uap
terdapat beberapa langkah seperti berikut :
1. Memasang salah satu selang pressure gauge berwarna biru (low Pressure)
pada katup pengisian katup tengah pressure gauge, dan ujung selang satunya
disambungkan ke tabung refrigeran R-22.
2. Menghidupkan kompresor dan buka kran pada tabung refrigerant secara
perlahan-lahan. Setelah tekanan pada pressure gauge berada pada tekanan
yang diinginkan maka tutup kran pada tabung refrigeran.
3. Setelah selesai melakukan pengisian lepaskan selang pressure gauge dan cek
kebocoran lubang katup, sambungan pipa-pipa dengan busa sabun untuk