5 BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Inkubator
Pengertian inkubator bayi adalah tempat untuk membuat tubuh terasa hangat seperti saat didalam rahim ibu sebelum melahirkan. Fungsi lainnya selain menjaga kehangatan pada tubuh bayi yang masih prematur hal ini sangat rentan terhadap infeksi, iritasi dan allegren sebagai pelindung, juga berfungsi sebagai oksigenasi dan sebagai control terhadap perkembangan kehidupan bayi premature. Untuk memenuhi fungsi tersebut, ada sebuah prinsip atau konsep dasar dari inkubator bayi yang perlu diingat dan dipelajari agar sesuai dengan aturan media yang diakui.
Sebenarnya, cara kerja inkubator bayi didalam pengertian sederhana hanya melibatkan 3 hal, yaitu suhu, kelembaban dan oksigen. Suhu, kelembaban dan jumlah oksigen yang menyerupai keadaan didalam kandungan ibu si bayi. Ada berbagai macam alat inkubator yaitu sebagai berikut:
2.1.1 Radiant Warmer incubator
Alat ini merupakan pemanas ruangan inkubator menggunakan energi listrik untuk menghasilkan udara panas didalam box ruangan inkubator untuk mencapai suhu yang di inginkan dan bayi pun akan di tempel sensor-sensor panas langsung pada permukaan kulitnya, melalui sensor-sensor tersebut panas akan dialirkan berdasarkan kenyamanan, kelembaban dan kehangatan yang di tentukan.
Gambar 2. 1 Gambar Infant Warmer incubator
(Sumber: https://sentralalkes.com)
6 2.1.2 Infant Incubator
Infant Incubator ini merupakan tipe yang menyerupai rahim sang ibu, bayi dapat terus terjaga kehangatannya, karena suhu panas dan kelembapan tersebar hanya pada ruangan bayi (boks tidur). Hanya saja, kekurangan yang dimiliki inkubator ini adalah tutup boks tidur yang sedikit mengganggu akses untuk menjangkau bayi, akan tetapi, kelebihan yang dimiliki infant incubator mampu menutupi kekurangan yang dimiliki Radiant warmer incubator.
Gambar 2. 2 Prinsip Kerja Inkubator
(Sumber : http//www.frankshospitalworkshop.com)
2.1.3 Transport Incubator
Transport incubator ini pada umumnya memiliki bentuk dan tipe yang sama dengan infant incubator biasanya. Hanya saja, transport incubator dilengkapi dengan roda. Sesuai dengan namanya, inkubator yang satu ini digunakan ketika sang bayi membutuhkan perawatan yang lebih intensif dari rumah sakit lain yang memiliki peralatan yang lebih lengkap. Dikarenakan fungsi transportasi tersebut, inkubator jenis ini memiliki sumber energi yang berbeda dari inkubator jenis lain.
Gambar 2. 3 Transport Incubator (Sumber: https://sentralalkes.com)
7 2.1.4 Tabel Aturan Suhu Inkubator Sesuai Umur dan Berat Bayi
Berdasarkan berat badan dan usia pada bayi mempunyai aturan suhu untuk mencapai kenyamanan dan kelembapan yang di butuhkan sebagai berikut :
Tabel 1 Aturan Suhu Inkubator
Berat Badan Umur Suhu ˚C
< 1500 gram 1-10 hari 35 ˚C
11 hari – 3 minggu 34 ˚C
3-5 minggu 33 ˚C
>5 minggu 32 ˚C
1500-2000 gram 1-10 hari 34 ˚C
11 hari - 4 minggu 33 ˚C
> 4 minggu 32 ˚C
2100-2500 gram 1-2 hari 34 ˚C
3 hari - 3 minggu 33 ˚C
>3 minggu 32 ˚C
>2500 gram 1 - 2 hari 32 ˚C
>2 hari 32 ˚C
(Sumber: https://id.scribd.com)
Menurut data statistik dan kalibrasi yang dilakukan oleh BPFK Surabaya tahun 2006 – 2007, terjadi kecenderungan masalah pada suhu karena Over Heat. Untuk mengatasi masalah tersebut maka perlu dibuat sebuah sistem pengendalian temperatur udara pada tabung inkubator bayi.
2.2 Penerapan Sistem Kompresi Uap dan Penentuan Performansi mesin.
Sistem kompresi uap merupakan dasar sistem refrigerasi yang terbanyak digunakan, dengan komponen utamanya adalah kompresor, kondensor, alat ekspansi, dan evaporator. Dalam keempat komponen tersebut melakukan proses yang saling berhubungan dan membentuk siklus refrigerasi kompresi uap. Pada sistem ini juga terdapat refrigerant atau fluida yang digunakan sebagai media penyerap panas dari kabin atau ruangan yang dikondisikan ke dalam sistem, kemudian dihantarkan dan membuang panas tersebut ke lingkungan.
8 Sistem yang terjadi pada sistem refrigerasi kompresi uap merupakan sistem tertutup, adapun siklus yang terjadi terlihat pada gambar 2.4 dibawah ini (Dossat, 1981)
Gambar 2. 4 Skema Siklus kompresi Uap dan Siklus Sistem Refrigerasi Pada Diagram P-h
a. (Sumber: https://dokumen.tips/documents/sistem-kerja- refrigerasikriogenik.html)
b. (Sumber: https://gregoriusagung.wordpress.com/2010/12/11/mesinpendingin- siklus-kompresi-uap)
1) Kompresi
Proses ini berlangsung di kompresor secara isentropic adiabatik. Kondisi awal refrigeran pada saat masuk di kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah dikompresi refrigeran menjadi uap bertekanan tinggi. Oleh karena itu, proses ini dianggap isentropic sehingga temperatur keluar kompresor pun meningkat.
Besarnya kerja kompresi per satuan massa refrigeran bisa dihitung dengan rumus:
qw = h2 – h1 ... (2.10) Besarnya daya kerja kompresi yang dilakukan:
Qw = ṁ × qw ... (2.11)
9 Dimana:
Qw = Daya kompresi yang dilakukan, (kW) ṁ = Laju aliran massa refrigerant, (kg/s)
qw = kerja kompresi yang dilakukan kompresor, (kJ/kg) h2 = entalpi refrigeran saat keluar kompresor, (kJ/kg) h1 = entalpi refrigeran saat masuk kompresor, (kJ/kg)
2) Kondensasi
Proses ini berlangsung di kondensor. Refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi keluaran dari kompresor membuang kalor sehingga fasanya berubah menjadi cair. Hal ini berarti bahwa di kondensor terjadi penukaran kalor antara refrigeran dengan udara, sehingga panas berpindah dari refrigeran ke udara pendingin dan akhirnya refrigeran mengembun menjadi cair.
Besar panas per satuan massa refrigeran yang dilepaskan di kondensor dinyatakan sebagai :
qc = h2 – h3 ... (2.12) Besarnya kapasitas kondensor yang dilakukan:
Qc = ṁ × qc ... (2.13) Dimana :
Qc = Kapasitas pembuangan panas, (kW) ṁ = Laju aliran massa refrigerant, (kg/s) qc = kalor yang dilepas oleh kondensor, (kJ/kg) h2 = entalpi refrigeran saat masuk kondensor, (kJ/kg) h3 = entalpi refrigeran saat keluar kondensor, (kJ/kg)
3) Ekspansi
Proses ini berlangsung secara isoentalphi, hal ini berarti tidak terjadi penambahan entalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur. Proses penurunan tekanan terjadi pada katup ekspansi yang berbentuk pipa kapiler atau orifice yang berfungsi mengatur laju aliran refrigeran dan menurunkan tekanan.
10 h3 = h4... (2.14)
Dimana :
h3 = entalpi refrigeran saat masuk ekspansi, (kJ/kg) h4 = entalpi refrigeran saat keluar ekspansi, (kJ/kg)
4) Evaporasi
Proses ini berlangsung di evaporator secara isobarisotermal. Refrigeran dalam wujud cair bertekanan rendah menyerap kalor dari lingkungan / media yang didinginkan sehingga wujudnya berubah menjadi gas bertekanan rendah. Kondisi refrigeran saat masuk evaporator sebenarnya adalah campuran cair dan gas, hal ini terlihat dari gambar, yang mana posisi titik 4 berada di dalam kubah garis jenuh.
Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator adalah:
qe = h1 – h4 ... (2.15)
Besarnya kapasitas kondensor yang dilakukan:Qe = ṁ × qe ... (2.16)
Dimana:Qe = Kapasitas pendinginan, (kW) ṁ = Laju aliran massa refrigerant, (kg/s)
qe = kalor yang diserap oleh evaporator, (kJ/kg) h4 = entalpi refrigeran saat masuk evaporator, (kJ/kg) h1 = entalpi refrigeran saat keluar evaporator, (kJ/kg)
5) Koefisien Kinerja Pada Sistem Kompresi Uap
Perbandingan antara besarnya kalor dari sistem yang dihembuskan oleh kondensor dengan kerja kompresor yang harus dilakukan disebut sebagai koefisien kinerja (Coeffisient Of Perfomance, COP). Besaran ini menyatakan kemampuan sistem untuk menarik kalor dari ruangan (di evaporator) per satuan daya kompresor.
COP carnot yaitu COP maksimum yang dapat dimiliki oleh suatu sistem.
COP carnot dapat diketahui dengan menggunakan persamaan :
COP 𝑐𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡 =
T KondensasiT Kondensasi−T Evaporasi
…………...…………...(2.17)
11
COP Actual yaitu COP yang sebanarnya yang dimiliki oleh suatu sistem.
COP Actual dapat diketahui dengan menggunakan persamaan :
COP 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 =
h2−h3h2−h1 atau qc
qw ……….….. (2.18)
Dimana :
COP = Coeffisien of Performance
h2 – h3 = kalor yang dilepas kondensor, (kJ/kg) h2 – h1 = kalor yang dilepas kompresor, (kJ/kg) qc = Kalor yang dilepas oleh kondensor, (kJ/kg)
qw = Kerja kompresi yang dilakukan kompresor, (kJ/kg)
6) Efisiensi Refrigerasi
Hasil perbandingan nilai COP aktual dan carnot menghasilkan niali efisiensi sistem refrigerasi dengan persamaan sebagai berikut :
η =
COP 𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙COP 𝐶𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡
× 100% ……….………..…… (2.19)
7)Energi dan Daya Listrik 1. Energi listrik
Diketahui bahwa jumlah muatan yang mengalir adalah kuat arus listrik dikalikan dengan lamanya arus yang mengalir, atau ΔQ = I × Δt. Untuk memindahkan sejumlah muatan dari potensial yang satu ke potensial yang lain, dibutuhkan suatu energi.
Adapun besar energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan pada hambatan tersebut dinyatakan dengan persamaan :
W = V × ΔQ dengan ΔQ = I × Δt
Sehingga, untuk energi listrik memenuhi persamaan :
W = V × I × Δt ………...(2.20) Keterangan :
W = Energi yang dihasilkan oleh sumber tegangan (Joule) V = Tegangan (Volt)
12 I = Kuat Arus (A)
Δt = Waktu (Second)
2. Daya listrik
Daya listrik didefinisikan sebagai energi listrik yang digunakan oleh suatu alat setiap satuan waktu. Jika energi listrik memiliki satuan joule dan waktu memiliki satuan second, maka daya listrik memiliki satuan watt dan dirumuskan sebagai berikut:
p
= W∆ t ………..………...(2.21) Keterangan :
w = energi yang dihasilkan oleh sumber tegangan (joule) Δt = Waktu (Second)
2.4 Komponen Trainer AC Split 2.4.1 Kompresor
Pada sistem AC, kompresor berfungsi sebagai pompa yang berguna untuk mensirkulasikan refrigeran pada sistem. Refrigeran akan dihisap oleh kompresor kemudian refrigeran akan ditekan oleh kompresor untuk bersirkulasi keseluruh sistem. Refrigeran yang keluar dari kompresor akan memiliki tekanan yang tinggi, berbentuk gas dan bertemperatur tingi.
Gambar 2. 5 Kompresor
13 2.4.2 Kondensor
Kondensor berfungsi sebagai penukar kalor, menurunkan temperatur refrigeran, dan merubah wujud refrigeran dari gas menjadi cair. Pelepasan kalor pada AC biasanya menggunakan bantuan/ angin sebagai media pendinginnya.
Kalor atau panas dilepaskan ke udara bebas dengan bantuan fan motor. Agar pelepasan kalor berlangsung cepat, desain pipa kondensor dibuat berliku dan diberi sirip. Maka menjaga kebersihan kondensor sangat penting agar perpindahan kalor refrigeran tidak terganggu. Jika kondisi sirip terlalu kotor, akan mengakibatkan AC tidak dapat bekerja dengan baik. Jangan menempatkan kondensor terlalu tertutup dan sempit, karena panas dari kondensor tidak dapat dibuang ke udara, dan membuat mesin kompresor cepat panas. Letak kondensor adalah bagian outdoor unit AC, jadi sebaiknya outdoor AC ditempatkan diruangan terbuka.
Gambar 2. 6 Kondensor 2.4.3 Kapiler
Fungsinya adalah menurunkan tekanan dan mengatur aliran refrigeran menuju evaporator. Pipa kapiler menghubungkan dua bagian tekanan yang berbeda yaitu tekan tinggi dan rendah. Sebelum melewati kapiler, tekanan tinggi pada refrigeran akan diturunkan, penurunan tekanan ini menyebabkan terjadinya penurunan suhu.
Gambar 2. 7 Kapiler
14 2.4.4 Evaporator
Setelah refrigeran melewati kapiler maka selanjutnya akan menuju ke evaporator. Evaporator pada sistem AC memiliki fungsi kebalikan dari komponen kondensor. Fungsi dari evaporator yaitu untuk menyerap panas, refrigeran yang melewati evaporator ini akan menyerap dari udara yang dihembuskan oleh komponen blower. Sehingga udara yang dihembuskan oleh blower setelah melewati evaporator akan bersuhu dingin. Karena refrigeran tadi menyerap panas dari udara maka bentuk refrigeran setelah keluar dari evaporator akan berubah dari berbentuk partikel-partikel kecil menjadi gas.
Gambar 2. 8 Evaporator
2.4.5 Refrigeran
Refrigeran merupakan zat yang sangat mudah menguap dan fungsi dari refrigeran adalah penghantar panas di dalam sirkulasi sistem AC.
Gambar 2. 9 Refrigeran
15 2.4.6 Blower Indoor dan Outdoor
Fungsi dari keduanya sama yaitu untuk mensirkulasikan udara. Blower indoor berbentuk seperti tabung yang berfungsi untuk menghisap udara dalam ruangan, udara yang terhisap akan masuk melewati sirip-sirip evaporator, suhu udara yang melewati evaporator akan berubah menjadi lebih rendah dan ruanganpun akan menjadi dingin. Sedangkan fan pada outdoor berbentuk seperti kipas pada umumnya, berfungsi mendinginkan refrigeran pada kondensor, tetapi kedua motor fan tersebut digerakkan oleh motor listrik yang berbeda.
Gambar 2. 10 Blower
2.4.7 Strainer (filter)
Berfungsi sebagai penyaring kotoran yang terbawa oleh refrigeran saat bersirkulasi. Kerusakan pada filter dapat menyebabkan pipa kapiler tersumbat kotoran, imbasnya refrigeran tidak bersirkulasi dengan baik atau mampet.
Gambar 2. 11 Strainer
2.4.8 Solenoid Valve
Solenoid valve merupakan katup yang dikendalikan dengan arus listrik baik AC maupun DC melalui kumparan / selenoida. Solenoid valve ini merupakan
16 elemen kontrol yang paling sering digunakan dalam sistem fluida. Seperti pada sistem pneumatik, sistem hidrolik ataupun pada sistem kontrol mesin yang membutuhkan elemen kontrol otomatis.
Solenoid valve akan bekerja bila kumparan/coil mendapatkan tegangan arus listrik yang sesuai dengan tegangan kerja (kebanyakan tegangan kerja solenoid valve adalah 100/200VAC dan kebanyakan tegangan kerja pada tegangan DC adalah 12/24VDC). Dan sebuah pin akan tertarik karena gaya magnet yang dihasilkan dari kumparan selenoida tersebut.
Gambar 2. 12 Solenoid Valve 2.4.9 Elemen Panas / Heater
Electrical Heating Element (elemen pemanas listrik) banyak digunakan dalam kehidupan sehari, baik dalam rumah tangga maupun perlatan mesin industri. Panas yang dihasilkan oleh elemen pemanas listrik ini bersumber dari kawat ataupun pita bertahanan listrik tinggi (Resistance Wire).
Gambar 2. 13 Heater
