ALAT PENDINGIN AIR MENGGUNAKAN 4 PELTIER

(1)

i

ALAT PENDINGIN AIR MENGGUNAKAN 4 PELTIER

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :

SAMUEL VICTOR ZACHARIAS NIM : 085214053

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

WATER AIR CONDITIONER USING 4 PELTIERS

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree

Mechanical Engineering Study Program Mechanical Engineering Department

by

SAMUEL VICTOR ZACHARIAS Student Number : 085214053

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

vii

INTISARI

Sistem pendinginan digunakan untuk penyimpanan bahan makanan, minuman, obat, vaksin atau bahan lainnya agar tidak cepat rusak atau membusuk. Saat ini sebagian besar pendingin yang dipakai bekerja dengan sistem kompresi uap dan mempergunakan refrigeran sintetik. Refrigeran sintetik mempunyai dampak negatif pada lingkungan seperti merusak lapisan ozon dan menimbulkan pemanasan global. Banyak usaha dilakukan untuk mencari sistem pendingin alternatip yang lebih ramah lingkungan dan salah satunya adalah sistem pendingin termoelektrik. Sistem pendingin termoelektrik memerlukan sumber DC yang dapat diperoleh dari cas aki. Tujuan dari pembuatan alat pendingin air yaitu : (1) Membuat alat pendingin air dengan mempergunakan alat peltier. (2) Mengetahui karakteristik dari alat pendingin air menggunakan peltier dengan variasi volume air 400 ml, 300 ml, 200 ml. (3) Mengetahui suhu sisi panas peltier dengan variasi volume air 400 ml, 300 ml, 200 ml.

Pengujian alat pendingin air menggunakan 4 peltier dengan rangkaian pararel dilalukan dengan melakukan beberapa variasi antara lain : (1) variasi volume air 400 ml, 300 ml, 200 ml. Pengujian alat pendingin air dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dari percobaan alat pendingin yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : (1) Alat pendingin air dengan menggunakan modul termoelektrik (peltier) berhasil dibuat dan mampu mendinginkan air dengan baik. (2) Alat pendingin dengan menggunakan 4 buah modul peltier yang telah dibuat mampu mendinginkan air dengan volume air 400 ml, 300 ml, 200 ml, dalam waktu yang berbeda dengan pencapaian suhu air terendah sebesar 19,5 ºC.

(8)

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkah dan anugerah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “ Alat Pendingin Air Menggunakan 4 Peltier ” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. P.H. Prima Rossa, S.Si, M.Sc selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Ir. PK. Purwadi, M.T selaku Ketua Program studi Teknik Mesin, Dosen Pembimbing Tugas Akhir dan Dosen Pembimbing Akademik.

3. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

4. Ag. Rony Windaryawan yang telah membantu memberikan ijin dalam penggunakan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini.

5. Orang tua yang selalu memberikan dukungan baik dalam bentuk moril maupun materil, dan saudara - saudaraku yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung dan memberi semangat penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

(9)

(10)

x

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... v

(11)

xi

3.3. Proses Pemasangan Komponen – komponen Alat Pendingin ... 26

3.4. Uji Coba Alat Pendingin ... 38

4.1.1. Hasil penelitian suhu air didinginkan untuk volume air 400 ml 43

(12)

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Efek Seebeck dan Efek Peltier ... 7

Gambar 2.2. Peltier (Termoelektrik) ... 9

Gambar 2.3. Cara kerja Termoelektrik (TEC) ... 10

Gambar 2.4. Perpindahan Panas Konduksi ... 11

Gambar 2.5. Perpindahan Panas Konveksi ... 13

Gambar 3.1. Diagram Alir Langkah Pelaksanaan ... 16

Gambar 3.2. Konstruksi Alat Pendingin. ... 17

Gambar 3.3. Rangka peralatan pendingin air ... 19

Gambar 3.15. Skema pemasangan komponen-komponen alat pendingin ... 26

Gambar 3.16. Skema rangkaian alat pendingin yang selesai dirangkai ... 27

(13)

xiii

Gambar 3.25. Obeng plus (+) ... 34

Gambar 3.26. Cas aki ... 35

Gambar 3.27. Transformator/Travo ... 35

Gambar 3.28. Termokopel ... 36

Gambar 4.7. Suhu air yang didinginkan untuk semua volume percobaan .... 52

Gambar 4.8. Suhu sisi panas peltier untuk volume air : 400 ml, 300 ml, 200 ml ... 53

Gambar 4.9. Nilai TH, TC dan (TH-TC) dari waktu ke waktu, volume air 400 ml ... 54

Gambar 4.10. Nilai TH, TC dan (TH-TC) dari waktu ke waktu, volume air 300 ml. ... 55

(14)

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Suhu air yang didinginkan, untuk volume : 400 ml ... 43

Tabel 4.4. Suhu sisi panas peltier untuk volume air : 400 ml ... 47

(15)

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Peltier panas dingin yang ada di pasaran ... 60

Lampiran 2. Rangkaian pararel menggunakan papan pcb ... 62

Lampiran 3. Rangkaian pararel ... 62

Lampiran 4. Peltier/keramik panas dingin ... 63

Lampiran 5. Peltier (TEC) ... 64

Lampiran 6. Peltier Cooler TEC12706 ... 65

Lampiran 7. Thermoelectric Cooling Module ... 66

Lampiran 8. Semiconductor peltier thermoeletric module ... 67

(16)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penelitian

(17)

Meskipun tinggal di negara tropis (Indonesia), bukan berarti tidak membutuhkan alat pendingin makanan dan minuman. Lihat saja kini sudah banyak perumahan, Perusahaan, Perkantoran, Swalyan dan Mall yang memasang alat pendingin minuman karena memang sudah menjadi kebutuhan utama untuk minum-minuman dingin, apalagi di Negara indonesia banyak terdapat daerah tropis yang sangat panas seperti wilayah indonesia bagian Timur seperti NTT, Ambon, dan Papua yang suhunya sangat panas.

Ada beberapa jenis pendingin yang menggunakan modul thermoelektrik (peltier) antara lain pendingin prosesor komputer, pendingin makanan, pendingin obat-obatan, pendingin air minum pada dispenser (ringan, tidak seberat pendingin kompresi uap), pendingin minum kaleng pada mobil (car cool box). Selain praktis dalam pemasangan, Dengan adanya alat ini, diharapkan mampu membuka wacana kita tentang adanya Termoelektrik yang lebih ramah lingkungan bila dibandingkan dengan refrigerant (gas freon).

(18)

3

1.2. Tujuan

Tujuan dari Penelitian adalah :

1. Membuat alat pendingin air dengan mempergunakan peltier. 2. Mengetahui karakteristik dari alat pendingin yang telah di buat :

a) Mengetahui suhu terendah yang mampu dihasilkan alat pendingin peltier dan waktu yang diperlukan untuk mencapai suhu terendah, dengan volume air : 400 ml

b) Mengetahui suhu terendah yang mampu dihasilkan alat pendingin peltier dan waktu yang diperlukan untuk mencapai suhu terendah, dengan volume air : 300 ml

c) Mengetahui suhu terendah yang mampu dihasilkan alat pendingin peltier dan waktu yang diperlukan untuk mencapai suhu terendah, dengan volume air : 200 ml

3. Mengetahui suhu sisi panas peltier dengan variasi volume air 400 ml, 300 ml, 200 ml.

1.3 Batasan Masalah

Batasan – batasan dalam pembuatan alat pendingin adalah : 1. Peralatan pendingin mempergunakan peltier sebanyak 4 buah.

2. Susunan peltier pada peralatan pendingin menggunakan rangkaian pararel. 3. Sisi panas peltier dihubungkan dengan plat alumunium dan heatsink.

(19)

1.4 Manfaat dari hasil Penelitian ini adalah

1. Dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan terkait dengan penggunaan peltier untuk mesin pendingin.

(20)

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Sejarah Peltier

Efek peltier pertama kali ditemukan oleh Jean Charles Athanase Peltier pada tahun 1834 dengan memberikan tegangan pada dua sambungan logam yang berbeda, yang ternyata menghasilkan perbedaan temperatur. Sedangkan thermoelektrik sebagai sebuah sistem pertama kali di teliti pada tahun 1950. Termoelektrik ini digunakan pada sistim pengkondisian ruangan (AC) dan sistem pendingin.

2.2Peltier- thermoelectric cooler

Peltier ini adalah modul Thermo-Electric (TEC), dibungkus oleh keramik tipis yang berisikan batang-batang Bismuth Telluride didalamnya. Ketika disuplai tegangan DC salah satu sisi akan menjadi panas, sementara sisi lainnya akan dingin (peltier effeck) atau sebaliknya jika sisi panas peltier ini diberi panas dan sisi dingin diberi pendingin (terjadi perbedaan suhu) maka akan menghasilkan arus listrik (seeback effeck). Kesimpulannya peltier ini bisa sebagai generator mini.

(21)

Jika digunakan untuk generator sisi panas peltier ini tidak boleh di tempelkan langsung ke sumber panas, sebaiknya digunakan media penghantar panas seperti pasta termal.

Penggunaan peltier bisa untuk kulkas mini, pendingin prosesor, pendingin aquarium, AC, ice box, air intake untuk mobil, pendingin untuk box panel listrik yang lainnya atau mungkin pembangkit listrik mini tenaga panas, sumber panas bisa diambil dari knalpot, blok mesin dll.

Catatan tentang peltier : Umur peltier umumnya sekitar 50 rb jam operasional dengan ketentuan volt max 12-15V, suhu pada sisi panas peltier 80 derajat (tipe TEC). Alat peltier ini juga bisa dirangkai menggunakan rangkaian paralel atau rangkaian seri. Jika dirangkai menggunakan rangkaian paralel maka voltase tetap dan ampere bertambah, jika dirangkai menggunakan rangkaian seri maka voltase bertambah dan ampere tetap.

2.3 Efek Thermoelektrik

(22)

7

dihubungkan dengan temperatur T1 dan T2. kita tidak dapat membuat lup tertutup dengan logam yang sama karena perbedaan potensial pada masing-masing kaki akan menjadi sama, yang menyebabkan tidak adanya tegangan emf. Sebagai catatan adalah emf dihasilkan sebanding dengan perbedaan suhu diantara dua titik.

Gambar 2.1. Efek Seebeck dan Efek Peltier.

2.4 Efek Seeback

Tiga belas tahun setelah penemuan Seeback, J. Peltier menemukan efek termoelektrik yang kedua. Dia menemukan bahwa bagian dari arus listrik yang dilalui oleh dua konduktor elektrik tersebut menghasilkan panas dan dingin bergantung pada arah pegerakan elektronnya.

(23)

Thomson menemukan bahwa perlu adanya teori ketiga dari Termoelektrik untuk menunjukkan keterkatian terdapat dalam sebuah konduktor yang homogen. Efek ini dikenal sebagai efek Thomson, yaitu: terdiri dari pemanasan dan pendinginan yang memiliki kemampuan keterbalikan ketika sedang berlangsung pemanasan dan pendinginan dengan aliran arus elektron.

2.5 Efek Peltier

Efek peltier pertama kali ditemukan oleh Jean Charles Athanase Peltier pada tahun 1834, menemukan suatu teori pembalik efek seebeck. Teori ini disebut Efek peltier. Jean Charles Athanase Peltier menemukan bahwa ketika suatu termokopel diberikan tegangan, maka akan terjadi perbedaan temperatur pada kedua sisinya. Teori ini sering juga dikenal sebagai Thermoelectric cooler (TEC).

2.6 Elemen peltier

(24)

9

Gambar 2.2 Peltier (Termoelektrik)

2.7 Cara kerja Termoelektrik

(25)

secara bebas melalui tembaga. Pada fasa ini, energi akan diturunkan ke tingkat energi yang lebih rendah. Panas dilepas dalam proses ini. Bagian elektron yang menyerap panas dan melepas panas akan disatukan dalam satu aliran. Hal ini membuat satu sisi akan panas akibat pelepasan energi terus-menerus. Sedangkan, satu sisi akan dingin akibat penyerapan panas terus menerus. Rangkaian tersebut akan tampak seperti gambar 2.3.

Gambar 2.3 Cara kerja Termoelektrik (TEC)

2.8 Perpindahan Panas

(26)

11

Energi yang berpindah tersebut dinamakan kalor atau panas (heat). Panas akan berpindah dari medium yang bertemperatur lebih tinggi ke medium dengan temperatur yang lebih rendah. Perpindahan ini berlangsung terus sampai terjadi kesetimbangan temperatur di antara kedua medium tersebut. Perpindahan panas dapat terjadi melalui beberapa mekanisme yaitu : perpindahan secara konduksi, konveksi dan radiasi.

2.8.1. Perpindahan Panas Konduksi

Perpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas jika panas mengalir dari tempat yang suhunya tinggi ke tempat yang suhunya rendah, dengan media pengantar panas tetap. Perpindahan panas konduksi dapat berlangsung pada benda padat,cair dan gas. Contoh perpindahan panas konduksi adalah besi atau logam yang dipanaskan pada salah satu ujungnya maka ujung lainnya akan terasa panas, seperti pada Gambar 2.4.

(27)

Persamaan laju umum untuk perpindahan panas dengan cara konduksi dikenal dengan hukum fourier yang dirumuskan sebagai berikut:

berpindah ke temperatur yang lebih rendah.

2.8.2. Perpindahan Panas Konveksi

(28)

13

Gambar 2.5. Perpindahan Panas Konveksi

Persamaan perpindahan panas konveksi dikenal sebagai hukum Newton untuk pendinginan, yang dirumuskan sebagai berikut:

q = h.A(Ts − T∞) ...(2.2) Pada persamaan (2.2) :

q = laju perpindahan panas (W)

h = koefisien perpindahan panas konveksi W/(m².K) A = luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida (m²) Ts= temperatur permukaan (K)

T_∞= temperatur fluida yang mengalir dekat permukaan (K) Macam-macam konveksi yaitu:

1. Konveksi bebas/konveksi alamiah (free convection/natural convection) Perpindahan panas dimana aliran fluida yang terjadi disebabkan karena adanya perbedaan massa jenis, tanpa adanya alat bantu penggerak aliran fluida.

(29)

2. Konveksi paksa (forced convection)

Perpindahan panas dimana aliran fluida yang terjadi disebabkan karena adanya alat bantu penggerak aliran fluida.

Contoh: plat panas dihembus udara dengan kipas atau blower.

2.2 Tinjauan Pustaka

Kapa Cossa Jonahtan (2011), melakukan penelitian terhadap peralatan Cryosurgery. Pengujian terhadap peralatan Cryosurgery dilakukan dengan menggunakan satu dan dua termoelektrik. Dalam hal ini peralatan termoelektrik yang digunakan adalah peltier. Peralatan Cryosurgery diberi beban plat tembaga. Suhu rendah minimum yang dapat dicapai sebesar -50,86 ºC, jika mempergunakan peltier dengan daya 57,36 watt. Sedangkan pada penggunaan dua peltier suhu rendah minimum yang dapat dicapai sebesar -56,46 ºC (untuk daya sebesar 44,3 watt) dan -54,68 ºC (untuk daya sebesar 37,2 watt).

Lia Muliani, Gandi Sugandi dan Elli Herlia, (2003), melakukan penelitian terkait dengan peltier yang dipergunakan pada peralatan pendingin mini menggunakan tenaga surya. Penelitian yang dilakukan menggunakan satu peltier untuk mendinginkan vaksin sebesar 50 cc. Diperoleh suhu terendah sampai 5 ºC dengan waktu yang diperlukan sekitar 10 menit. Jika digunakan 4 buah peltier maka waktu yang digunakan 2,5 menit. Selanjutnya untuk mempertahankan suhu (fluktuatif ± 2 ºC ) maka waktu yang dibutuhkan lebih kecil lagi.

(30)

15

(31)

16

BAB III

METODE PEMBUATAN ALAT

3.1. Diagram Alir Pelaksanaan

Langkah kerja yang dilakukan dalam pelaksanaan tugas akhir ini disajikan dalam Gambar 3.1. :

Gambar 3.1. Diagram Alir Langkah Pelaksanaan Mulai

Perancangan Alat Pendingin

Persiapan Komponen-komponen Alat Pendingin

Alat baik

Pengolahan Data

(32)

17

3.2. Alat Dan Bahan

Alat pendingin air beserta komponen-komponennya tersaji pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2. Konstruksi Alat Pendingin. Keterangan Gambar :

1. Rangka alat pendingin air

2. Baut pengancing penutup bagian atas 3. Penutup bak penampung bagian atas 4. Bak penampung air yang akan didinginkan

(33)

5. Saluran lubang air masuk

6. Bak penampung air bagian bawah 7. Penutup dan pembuka untuk mengisi air 8. Kran

9. Penutup bak penampung bagian atas 10.Saluran pembuangan air

11.Papan Pcb 12.Heatsink

Alat pendingin air pada konstruksi seperti pada Gambar 3.2. memiliki beberapa bagian penting, yaitu :

1. Rangka alat pendingin air

(34)

19

Gambar 3.3. Rangka peralatan pendingin air. 2. Baut pengancing

Baut pengancing berfungsi untuk mengunci penutup bagian atas agar tetap rapat. Gambar 3.4. menyajikan gambar baut pengunci

(35)

3. Penutup bak

Penutup bak atas berfungsi untuk menutup bak agar udara luar tidak dapat masuk pada saat proses pendinginan air. Gambar 3.5. menyajikan gambar penutup bak

Gambar 3.5. Penutup bak atas.

4. Bak penampung air

Bak penampung air berfungsi sebagai wadah/tempat dari penampung air yang akan didinginkan pada saat proses pendinginan. Gambar 3.6. menyajikan gambar dari bak penampung air.

(36)

21

5. Saluran lubang air masuk

Saluran lubang air masuk berfungsi untuk mengalirkan air kedalam bak. Gambar 3.7. menyajikan gambar dari bak penampung air.

Gambar 3.7. Saluran lubang air masuk.

6. Bak penampung air bagian bawah

(37)

Gambar 3.8. Bak penampung air bagian bawah.

7. Penutup dan pembuka

Penutup dan pembuka berfungsi untuk mengisi air untuk proses uji coba alat. Gambar 3.9. memperlihatkan gambar penutup dan pembuka.

(38)

23

8. Kran air

Kran air kegunaannya sebagai pembuka saluran air dalam bak pendingin. Gambar 3.10. memperlihatkan gambar kran air.

Gambar 3.10. Kran air.

9. Plat alumunium

(39)

Gambar 3.11. Plat alumunium.

10.Saluran pembuangan air

Saluran pembuangan air berfungsi sebagai pelepas kalor pada heatsink yang sudah didinginkan oleh air. Gambar 3.12. memperlihatkan gambar saluran pembuangan air.

(40)

25

11.Papan PCB

Papan PCB adalah singkatan dari Printed Circuit Board dengan adanya PCB maka komponen-komponen elektronika itu menjadi terlihat rapi tidak semrawut dan mudah untuk melacak kesalahan atau kerusakan bila peralatan tersebut suatu saat nanti mengalami gangguan. Gambar 3.13. memperlihatkan gambar papan pcb.

Gambar 3.13. Papan PCB.

12.Heatsink Alumunium

Heatsink Alumunium berfungsi membantu proses pendinginan sebuah processor.Secara teknik, semakin luas permukaan perpindahan panas sebuah benda maka akan semakin cepat proses pendinginan benda tersebut.Gambar 3.14. menyajikan gambar heatsink alumunium.

(41)

3.3.Proses Pemasangan Komponen-komponen Alat Pendingin.

Komponen-komponen alat pendingin seperti elemen peltier, papan pcb dan kabel di solder dipapan pcb menggunakan alat solder dan timah. Komponen-komponen alat pendingin seperti bak penampung bawah dipasang pada rangka alat pendingin serta heatsink yang dipasang melekat bersama dengan plat alumunium sebagai pengantar kalor panas yang akan didinginkan oleh air yang mengalir. Komponen-komponen elemen peltier, papan pcb dipasang diatas plat alumunium dan bak atas penampung air dipasang diatas elemen peltier. Bak penampung atas diikat menggunakan baut agar tetap rapat, Gambar 3.15. Memperlihatkan proses pemasangan komponen-komponen alat pendingin.

Gambar 3.15. Skema pemasangan komponen-komponen alat pendingin. Penutup dan pembuka

Bak penampung air

Elemen peltier Kran air

Papan pcb Plat alumunium

Lubang pengikat heatsink Heatsink

(42)

27

Rangkaian alat pendingin yang sudah selesai dirangkai, tersaji pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16. Skema rangkaian alat pendingin yang selesai dirangkai.

Dalam pembuatan alat pendingin digunakan beberapa peralatan penunjang, diantaranya :

1. Dioda

Dioda berfungsi sebagai penyearah sinyal tegangan AC menjadi sinyal DC. Gambar 3.17. memperlihatkan gambar dioda.

Penutup dan pembuka

Bak penampung air yang di dinginkan

Elemen peltier

Saluran air masuk

Saluran air keluar

(43)

Gambar 3.17. Dioda 50A. 2. Kapasitor

(44)

29

Gambar 3.18. Kapasitor 80V 10000µF.

3. Kabel

Kabel adalah conductor /penghantar yang telah diisolasi yaitu dilindungi dari gangguan mekanis dan pengkaratan, disekat agar kedap air

mempergunakan material standard sehingga mempunyai kemampuan

(45)

Gambar 3.19. Kabel NYAF 2,5mm 450/750 Volt. 4. Thermal pasta

Thermal pasta sangat penting dalam membantu proses perambatan panas sehingga kinerja heatsink menjadi lebih maksimal. Gambar 3.20. memperlihatkan thermal pasta yang berada di dalam tempatnya.

(46)

31

5. Solder listrik

Solder listrik adalah alat yang berfungsi melelehkan timah, dipakai pada pemasangan kaki komponen elektronika pada jalur papan cetak (PCB). Gambar 3.21. menyajikan gambar solder listrik.

Gambar 3.21. Solder listrik. 6. Timah solder

(47)

Gambar 3.22. Timah solder.

7. Pemotong Pipa (Tubing cutter)

Pemotong Pipa (Tubing cutter) fungsinya untuk memotong pipa-pipa pada mesin pendingin agar potongan yang dihasilkan bisa rata. Untuk memotong pipa dengan tubing cutter yaitu pipa dimasukan antara roller

(48)

33

Gambar 3.23. Pemotong pipa (Tubing cutter). 8. Tang

Tang adalah alat yang digunakan untuk mencengkeram, memotong kawat atau kabel. Dalam pembuatan alat pendingin ini tang digunakan untuk memotong kabel. Gambar 3.24. memperlihatkan sebuah tang.

(49)

9. Obeng plus (+),

Obeng plus berfungsi sebagai alat untuk membuka dan memasang baut kepala plus (bunga). Gambar 3.25. memperlihatkan sebuah obeng.

Gambar 3.25 Obeng plus (+). 10.Cas aki

(50)

35

Gambar 3.26. Cas aki.

11.Transformator/Travo

Yang dimaksud dengan trafo ini adalah alat yang berbentuk gulungan kawat yang berfungsi untuk memindahkan tenaga dari input ke output. Gambar 3.27. memperlihatkan sebuah transformator/travo.

(51)

Dalam pengambilan data digunakan beberapa peralatan penunjang, di antaranya : 1. Termokopel

Termokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan suhu besaran entalpi refrigeran sebagai data yang dibutuhkan. Jenis termokopel yang digunakan adalah Tipe K (Chromel (Ni-Cr alloy) / Alumel (Ni-Al alloy)). Prinsip kerjanya ujung kabel ditempelkan pada bagian yang akan diukur kemudian menghidupkan termokopel tekan T1 atau T2 sensor akan secara otomatis bekerja dan hasilnya ditampilkan pada layar digital. Gambar 3.28. memperlihatkan sebuah termokopel.

(52)

37

2.Multimeter digital

Fungsi multimeter dapat digunakan untuk berbagai tujuan atau aktivitas dalam merangkai atau membuat perlengkapan elektronik, diantaranya untuk mengukur resistansi, mengukur tegangan DC, mengukur daya, mengukur tegangan AC, Mengukur Arus (Searah), menguji kondensator, menguji hubungan pada sirkuit, menguji diode, menguji Transistor,

mengukur daya dan lain-lain. Gambar 3.29. memperlihatkan sebuah multimeter digital.

Gambar 3.29 Multimeter digital. 3. Ampere meter

(53)

Lorentz dan gaya magnetis. Arus yang mengalir pada kumparan yang selimuti medan magnet akan menimbulkan gaya lorentz yang dapat menggerakkan jarum amperemeter. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin besar pula simpangannya. Gambar 3.30. memperlihatkan sebuah amperemeter.

Gambar 3.30 Amperemeter.

3.4. Uji Coba Alat Pendingin

3.4.1. Gambar Skema

(54)

39

Gambar 3.31. Skema rangkaian alat.

3.4.2. Penjelasan Cara Kerja

Arus listrik dari Pln adalah arus tegangan AC, disalurkan ke travo dan cas aki. Cas aki adalah tegangan DC, arus tegangan AC diubah menjadi arus tegangan DC menggunakan cas aki. Arus tegangan DC dari cas aki disalurkan kedioda, capasitor. Arus tegangan DC dari dioda dan capasitor disalurkan ke elemen peltier sehingga elemen peltier berkerja dengan arus tegangan DC. Arus tegangan DC diberikan ke elemen peltier, sehingga elemen peltier mengalami dua suhu yang berbeda. Sisi atas elemen peltier menjadi dingin dan sisi bawah elemen peltier menjadi panas. Sisi dingin atas elemen peltier untuk mendinginkan air, sedangkan untuk sisi bawah elemen peltier menjadi panas. Sisi panas elemen peltier akan mengenai plat alumunium dan heatsink. Panas Plat alumunium, heatsink akan

(55)

didinginkan oleh air yang mengalir sebagai media untuk mendinginkan panas dari elemen peltier. Sisi panas yang didinginkan oleh air akan mempercepat proses pendingin air pada elemen peltier. Maka sisi dingin atas elemen peltier dapat mempercepat proses air menjadi dingin, semakin dingin sisi panas elemen peltier maka dapat mempercepat proses pendinginan air oleh elemen peltier. Untuk mengetahui suhu air yang didinginkan elemen peltier dan panas yang dihasilkan elemen peltier digunakan termometer digital sebagai alat pengukur suhu. Proses pengambilan data mempergunakan alat multimeter digital digunakan untuk mengatur tegangan agar stabil 12 volt. Amperemeter digunakan untuk mengetahui berapa Tegangan Amper yang dihasilkan elemen peltier dalam proses pengambilan data.

3.5. Variasi Penelitian

Penelitian dilakukan dengan memvariasikan volume air yang di dinginkan. a) Penelitian I : Mempergunakan volume air : 400 ml.

b) Penelitian II : Mempergunakan volume air : 300 ml. c) Penelitian III : Mempergunakan volume air : 200 ml.

3.6. Langkah Pengambilan Data

(56)

41

pada tempatnya, agar saat proses pengambilan data tidak ada kendala pada alat ukur. Selanjutnya untuk pengambilan data memerlukan proses sebagai berikut :

1. Memasang rangkaian kabel pada travo, cas aki, dioda, capasitor, multimeter, ampere meter dan elemen peltier.

2. Memasang ujung kabel termokopel pada dinding ruang pendingin. 3. Mengisolasi tempat ruang pendingin air agar tidak terjadi kontak

langsung dengan udara luar.

4. Mengisi air pada bak penampung yang akan didinginkan oleh elemen peltier.

5. Melakukan pengecek kembali semua alat yang sudah di pasang pada alat pendingin.

6. Alat pendingin siap untuk di uji coba.

7. Pengambilan data dilakukan setiap dua menit, perubahan suhu air yang didinginkan elemen peltier dan suhu panas pada elemen peltier dicatat

sebagai hasil data penelitian.

3.7. Langkah Pengolahan Data

(57)

3.8. Cara Mengambil Kesimpulan

(58)

43

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian

4.1.1. Hasil penelitian suhu air didinginkan untuk volume air 400 ml.

Hasil penelitian suhu air yang didinginkan untuk volume air 400 ml di sajikan pada Tabel 4.1. Penggambaran data dalam bentuk grafik disajikan pada Gambar 4.1.

Tabel 4.1. Suhu air yang didinginkan, untuk volume : 400 ml. No Waktu t

(menit)

Suhu air yang di dinginkan T1

(59)

Lanjutan Tabel 4.1.

No Waktu t (menit)

(ºC)

18 34 20,2

19 36 20

20 38 19,8

21 40 19,6

22 42 19,5

Gambar 4.1. Suhu air yang di dinginkan dari t = 0 sampai t = 42 menit Untuk volume air : 400 ml

(60)

45

Tabel 4.2. Suhu air yang didinginkan, untuk volume : 300 ml.

No waktu t (menit)

Suhu air yang di dingin T1

(61)

Hasil penelitian suhu air yang didinginkan untuk volume air 200 ml di sajikan pada Tabel 4.3. Penggambaran data dalam bentuk grafik disajikan pada Gambar 4.3.

Tabel 4.3. Suhu air yang didinginkan, untuk volume 200 ml. No Waktu t

(menit)

(62)

47

Gambar 4.3. Suhu air yang di dinginkan dari t = 0 sampai t = 30 menit untuk volume air : 200 ml

4.1.4. Hasil penelitian suhu sisi panas peltier untuk volume air 400 ml.

Hasil penelitian suhu sisi panas peltier untuk volume air 400 ml di sajikan pada Tabel 4.4. Penggambaran data dalam bentuk grafik disajikan pada Gambar 4.4.

Tabel 4.4. Suhu sisi panas peltier untuk volume air 400 ml.

No waktu t (menit)

Suhu sisi panas peltier T2

(63)

Lanjutan Tabel 4.4.

No Waktu t (menit)

(64)

49

Hasil penelitian suhu sisi panas peltier untuk volume air 300 ml di sajikan pada Tabel 4.5. Penggambaran data dalam bentuk grafik disajikan pada Gambar 4.5.

No waktu t (menit)

(65)

Gambar 4.5. Suhu sisi panas peltier dari t = 0 sampai t = 38 menit.

Hasil penelitian suhu sisi panas peltier untuk volume air 200 ml di sajikan pada Tabel 4.6. Penggunaan data dalam bentuk grafik di sajikan pada Gambar 4.6.

No waktu t (menit)

(66)

51

Lanjutan Tabel 4.6.

No waktu t (menit)

(°C)

(67)

proses pendinginan terhadap air dengan baik. Jika air yang didinginkan ini dipergunakan untuk di minum, maka dengan suhu yang dihasilkan sudah dapat memberikan rasa segar bagi peminumnya.

Pada percobaan dengan volume 400 ml, setelah pendinginan berjalan selama 42 menit, diperoleh suhu air sebesar 19,5 ºC. Pada percobaan dengan volume air 300 ml, setelah proses pendinginan berjalan selama 38 menit diperoleh suhu air sebesar 19,5 ºC. Sedangkan pada percobaan dengan volume 200 ml, setelah proses pendinginan berjalan selama 30 menit, diperoleh suhu air sebesar 19,5 ºC. Nampak dari ketiga hasil penelitian ini, suhu terendah yang mampu dicapai alat pendingin sebesar 19,5 ºC. Dengan demikian waktu tercepat untuk mencapai suhu 19,5 ºC adalah pada percobaan dengan volume terkecil (200 ml).

(68)

53

Gambar 4.8. memperlihatkan suhu sisi panas peltier untuk ketiga hasil penelitian. Dari Gambar 4.8. nampak bahwa perjalanan suhu sisi panas peltier dari waktu kewaktu untuk setiap penelitian berbeda, tetapi untuk waktu yang lama (lebih dari 30 menit) suhu yang diperoleh tidak jauh berbeda. Untuk volume air 400 ml setelah 42 menit diperoleh suhu sisi panas peltier sebesar 29,3 ºC, untuk volume air 300 ml setelah 38 menit diperoleh suhu sisi panas peltier sebesar 29,4 ºC dan untuk volume air 200 ml setelah 30 menit diperoleh suhu sisi panas peltier sebesar 29,5 ºC. Dari hasil penelitian ini, didapatkan suhu rata – rata sisi panas peltier adalah 29,4 ºC.

(69)

Gambar 4.9. Menyajikan hasil percobaan untuk volume air 400 ml dengan nilai TH-TC yang dihasilkan peltier ketika digunakan dalam proses pendinginan. Nampak dari Gambar 4.9. nilai TC-TH (perbedaan suhu rendah dan tinggi) lebih rendah dari nilai yang ada pada spesifikasi peltier (TH-TC= 66 ºC). Hal ini berarti peltier dapat pergunakan untuk peralatan pendingin dengan aman. Nilai TH-TC selama proses ketika peltier digunakan tidak lebih dari 10 ºC. Nampak juga dari gambar, nilai TH-TC mempunyai kecenderungan bernilai tetap setelah 25 menit yaitu seharga 10 ºC.

(70)

55

(71)

(72)

57

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari percobaan alat pendingin yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Alat pendingin air dengan menggunakan modul termoelektrik (peltier) berhasil dibuat dan mampu mendinginkan air dengan baik.

2. Alat pendingin dengan menggunakan 4 buah modul peltier yang telah dibuat mampu mendinginkan air dengan volume air 400 ml, 300 ml, 200 ml dalam waktu yang berbeda dengan pencapaian suhu air terendah sebesar 19,5 ºC.

3. Suhu sisi panas rata – rata dari keping peltier untuk ketiga volume air 400 ml, 300 ml, 200 ml, adalah 29,4 ºC.

5.2. Saran

Setelah dilakukan pengambilan data dari alat pendingin ada kekurangan dan kelebihan yang perlu di perhatikan, untuk itu perlu adanya saran untuk pengembangan alat pendingin ini, antara lain :

(73)

2. Sebelum proses pengambilan data sebaiknya dilakukan pengecekan beberapa kali, pada rangkaian alat pendingin sehingga saat proses pengambilan data tidak terjadi kendala seperti pemasangan rangkaian kabel yang salah.

3. Penelitian dapat dikembangkan dengan mencari bentuk mesin pendingin sehingga dihasilkan mesin pendingin dengan efisiensi yang tinggi.

(74)

59

DAFTAR PUSTAKA

Diambil pada tanggal 26 April 2013 dari. http://www.peltier-info.com/

Diambil pada tanggal 29 April 2013 dari. http://Termoelektrik/peltier-pendingin-portable-20739216

Lia muliani, Gandi sugandi, Elli herlia. Perancangan Mini Refrigerator Thermoelektrik Tenaga Surya.pdf diambil pada tanggal 4 Mei 2013, dari

http://repository.upi.edu/operator/upload/ta_ptk_0808225_chapter3.pdf.

Kapa Cossa Jonathan. 2011. Pengujian Alat Cryosurgery Berbasis Elemen Peltier Ganda.Fakultas Teknik. Universitas Indonesia. Diambil pada tanggal 6 Mei 2013, dari http://www.digilib.ui.ac.id/file?file=pdf/abstrak-20165271.pdf

Sandya Priyambada. 2012. Pendingin Kabin Mobil Berbasis Termoelektrik.

Fakultas Teknik. Universitas Indonesia. Diambil pada tanggal 8 Mei 2013, dari http://lontar.ui.ac.id/file?file=pdf/metadata-20295619.pdf

(75)

60

LAMPIRAN

Peltier pendingin di Pasaran

Peltier yang ada di pasaran memilik bentuk seperti tersaji pada Gambar L.1.

(76)

61

Spesifikasi Peltier :

• Bentuknya tipis, berukuran 4 x 4cm dengan tebal hanya 4mm. Umumnya dibungkus dengan keramik tipis yang berisikan batang-batang Bismuth Telluride di dalamnya.

• Peltier yang memiliki 2 material semikonduktor

• Keping peltier umumnya diberi kode angka yang dituliskan di salah satu sisi keping pendingin. Bila kode keping peltier angka 12706, maka berarti tegangan masukan 12 volt, arus optimal yang diminta 6 ampere.

• Beda suhu antara sisi panas dan dingin bisa mencapai 65 derajat Celcius. • Apabila sisi panas dibuat serendah mungkin, maka sisi dingin akan bisa sangat

dingin bahkan berbuih es. Contoh : sisi panas 80C (batas maksimal yang diperbolehkan), maka sisi dingin akan 15 oC.

(77)

Gambar dibawah ini memperlihatkan rangkaian pararel menggunakan papan pcb.

Gambar L.2 Rangkaian pararel menggunakan papan pcb

Gambar struktur di bawah ini adalah bentuk rangkaian pararel. Struktur seperti ini biasa digunakan untuk menghubungkan peltier lebih dari satu.

(78)

63

Peltier / keramik panas dingin

Gambar L.4 Peltier/keramik panas dingin Vmaks = 14,4 volt

Imaks = 6,4 Ampere Rint = 1,98 ohm DeltaTmaks = 66 ºC Pmaks = 50 watt

Dimensi PxLxT = 40mm x 40mm x 3,8mm Suhu Operasi Maksimal = 138 ºC

Diambil pada tanggal 12 Agustus 2013 dari.

(79)

Peltier cooler, si keping demam yang panas dingin

Gambar L.5 Peltier (TEC)

Vmaks = 14,4 volt Imaks = 6,4 amper Rint = 1,98 ohm

DeltaTmaks = 66 derajat celcius Pmaks = 50 watt

Dimensi PxLxT = 40mm x 40mm x 3,8mm Suhu Operasi Maksimal = 138 derajat celcius Kisaran umur pakai = 200.000 jam

(80)

65

Peltier Cooler TEC12706

Gambar L.6 Peltier Cooler TEC12706

TEC12706 40mm x 40mm x 4mm.

Thermoelectric Cooler, Elemen pendingin dengan input listrik DC, satu sisi dingin dan satu sisi panas, spesifikasinya :

Vmaks = 14,4 volt Imaks = 6,4 amper Rint = 1,98 ohm DeltaTmaks = 66 ºC Pmaks = 50 watt

Dimensi PxLxT = 40mm x 40mm x 3,8mm Suhu Operasi Maksimal = 138 ºC

Kisaran umur pakai = 200.000 jam

(81)

Thermoelectric Cooling Module

Gambar L.7 Thermoelectric Cooling Module

TEC1-12703T125 Spesifikasi Temperatur Sisi panas: 25 C, Imax: 4 A,

Umax:1,8V Qmax:4,7 W Delta T max: 67 ºC ACR: 4,37 Ohm Size:15X20X4,6Mm

Ceramic Material: Oksid aluminium ( 97% Al2O3, 3% Strontiumcarbonate,Nanometre)

Konstruksi Patri: 138ºc, ( 99,3% Sn, 0,7% Cu) Diambil pada tanggal 12 Agustus 2013 dari.

(82)

67

Semiconductor peltier thermoeletric module

Gambar L.8 Semiconductor peltier thermoeletric module Quick Details

Place of Origin: Zhejiang China (Mainland)

Brand Name:

Maite Model Number: TEC1-12706

Vmax: 15,4V lmax: 6A Qcmax: 51,4

Colour: white Couples: 127 Dimension: 40 x 40x 3,7mm

Tmax: 67 ºC OEM: Accepted Material:

wire/Se/Bi/Te/Sn/Sb

(83)

Peltier Cooler(Thermoelectric Cooler and Heater)

Gambar L.9 Peltier Cooler (Thermoelectric Cooler and Heater)

Ringkas dan ramping Jenis: TEC1-12703 45W

Kopel: 127

Imax ( A): 4, Vmax ( V): 15,4 QCMAX ( W) 35,6

Tmax : 68 ºC R( )" 1,12

Kawat Panjangnya: 133Mm ( 5")

Disegel Untuk perlindungan melawan terhadap embun. Diambil pada tanggal 12 Agustus 2013 dari.