KEYNOTE SPEAKERS
1. Prof. H. Mohamad Nasir, Ph.D., Ak. (Menteri Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi) 2. Prof. Ir. Samsul Rizal, M. Eng (Rektor Unsyiah)
3. H. Teuku Sama Indra, SH (Bupati Aceh Selatan)
REVIEWER:
1. Prof. Dr. Ir. Ahmad Syuhada, M. Sc 2. Prof. Dr. Ir. Khairil, MT
3. Prof. Dr. Ir. Yuwaldi Away 4. Dr. Ir. Marwan
5. Dr. Ir. Mirza Irwansyah, MLA, MBA 6. Dr. Ir. Taufik Saidi, M. Eng
7. Dr. Ir. HY. Sastra, DEA
8. Dr. M. Ilham Maulana, ST., MT 9. Dr. Ir. Yuhanis, DEA
10. Dr. Khairul Munadi, M. Eng
11. Dr. Taufik Gani, M. Eng.Sc
12. Dr. Abrar Muslim
PANITIA PELAKSANA
Penanggung jawab :1. Dr. Muhammad Ilham Maulana, ST, MT 2. Nuzuli Fitriadi, ST, MT
3. Hardisal, ST
Ketua Pelaksana : Rudi Arif Candra, ST, MT Wakil Ketua : Fransnazoan Sitorus, ST, MT
Bendahara : Titi Penda, A.md
Koordinator Bidang Kesekretariatan : Aida Fitri, A.Md
Koordinator Bidang Acara : Khairuman, S.Kom, M.Kom
Koordinator Bidang Prossiding/Dokumentasi : Yusrizal, ST, MT
Koordinator Bidang Transportasi dan Perlengkapan : Saiful Bahri, A.Md
Koordinator Bidang Konsumsi : Jasmanidar, A.Md
Koordinator Bidang Humas : Asmaidi, S.Pd, M.Si
KATA SAMBUTAN DIREKTUR POLITEKNIK ACEH SELATAN
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Adalah suatu kebanggaan dan rasa syukur yang tinggi dapat menghimpun dan menyatukan serta menyebarkan berbagai ide, pemikiran dan hasil riset ilmiah maupun pengalaman praktis yang terbaik dari berbagai pakar, praktisi, peneliti, pengusaha dalam suatu kegiatan Ilmiah Seminar Nasional Teknologi dan Rekayasa yang dilaksanakan oleh Politeknik Aceh Selatan (Poltas) bekerja sama dengan Pemerintah Daerah Kabupaten Aceh Selatan. Kegiatan ini dilaksanakan dalam rangka memperingati Lustrum I POLTAS dan hari jadi ke 70 Kabupaten Aceh Selatan.
Aceh Selatan merupakan salah satu Kabupaten di Provinsi Aceh yang berdiri sejak tahun 1945. Letak dan posisi geografis daerah ini berada di daerah perbatasan terluar yang berbatasan laut dengan negara lain (India, Srilangka dan thailand), serta merupakan jalur lintasan Banda Aceh-Medan wilayah barat, merupakan potensi geografis yang cukup besar. Daerah ini merupakan kawasan yang sangat kaya sumber daya alam, khususnya dalam sektor pertambangan (emas, batubara, granit/marmer, pasir besi dan tembaga). Begitu pula halnya dengan kekayaan alam lainnya dalam sektor perikanan dan perkebunan (ikan karang kualitas eksport, sawit, nilam dan pala) yang juga memiliki potensi sangat besar.
Kegiatan Seminar Nasional Teknologi dan Rekayasa (SNTR) II Poltas yang Insya Allah akan diadakan setiap tahun sebagai suatu kegiatan yang tidak terpisahkan dari penyelenggaraan Tri Darma perguruan tinggi di Politeknik Aceh Selatan. SNTR II ini mengusung tema “Implementasi Teknologi Rekayasa dalam Upaya Peningkatan Kualitas Hidup Masyarakat dan Lingkungan”. Melalui kegiatan ini diharapkan lahirnya ide dan kreativitas yang mampu memberikan masukan dan inspirasu bagi pengembangan dunia pendidikan dan pembangan di Aceh Selatan. Kegiatan ini telah mendapatkan International Standard of Serial Number (ISSN) dari Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Nomor 2407-8735.
Kami mengahaturkan apresiasi yang amat dalam kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam penyelenggaraan Seminar NasionalTeknologi dan Rekayasa II Poltas 2015, Kepada Menristek DIKTI Bapak Prof. H. Mohamad Nasir, Ph.D., Ak, Kepada Rektor Unsyiah BapakProf. Ir. Samsul Rizal, M.
Eng,Dirjen PenguatanInovasi Bapak Dr. Ir. Jumain Appe, M.Si dan Bapak Prof. Dr. Ir. Yuwaldi Away khususnya kepada Bupati Aceh Selatan Bapak Sama Indra SH, sehingga kegiatan ini terlaksana dan sukses.
Prosiding yang akan dihasilkan di dalam seminar ini diharapkan memperkaya khasanah pengetahuan dan keilmuan dalam dunia pendidikan di Aceh. Seperti pepatah: “tiada gading yang tak retak”, dengan segala keterbatasan ilmu dan amal dihadapan Allah SWT, kami memohon maaf atas segala kekurangan dan keterbatasan kami, khususnya kepada para peserta dari luar Aceh Selatan atas berbagai kekurangan dalam pelaksanaan SNTR II Poltas 2015. Kami sangat terbuka dan berharap adanya kritik dan saran yang membangun dari semua pihak untuk perbaikan yang lebih signifikan ke depan.
Tapaktuan, 12 Desember 2015 Direktur Politeknik Aceh Selatan
Dr. Muhammad Ilham Maulana, ST., MT
KATA SAMBUTAN BUPATI ACEH SELATAN
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Pertama-tama marilah kita panjatkan puji dan syukur ke hadirat Allah S.W.T. yang selalu memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga pada pagi hari ini kita dapat hadir dalam acara Seminar Nasional Teknologi Rekayasa-2 tahun 2015. Kegiatan seminar ini merupakan agenda tahunan dari Politeknik Aceh Selatan bekerja sama dengan Pemerintah Daerah Kabupaten Aceh Selatan dalam rangka memperingati hari jadi Kabupaten Aceh Selatan. Namun untuk tahun ini agak berbeda dari tahun sebelumnya, karena dilaksanakan dalam rangka Ulang Tahun yang ke 70 dimana Bapak Menristek Dikti, Bapak H. Mohamad Nasir, Ph.D., Ak, dan Rektor Universitas Syiah Kuala Bapak Prof. Samsul Rizal berkenan hadir sebagai pembiacara utama.
Pada kesempatan yang berbahagia ini, atas nama pemerintah daerah dan masyarakat Aceh Selatan, saya menyampaikan selamat datang kepada Bapak Menristek Dikti H. Mohamad Nasir, Ph.D., Ak, Bapak Dirjen Penguatan Inovasi Dr. Ir.Jumain Appe, M.Si., Bapak Ketua Komisi X DPR RI Teuku Riefki Harsya dan Bapak Rektor Unsyiah, Prof. Dr. Ir. Samsul Rizal, beserta rombongan, di Bumi Teuku Cut Ali, Tapaktuan Aceh Selatan.
Demikian pula, saya juga sangat bergembira bahwa cukup banyak hadir di dalam Seminar ini para Pakar, Peneliti dari beberapa Perguruan Tinggi dan berbagai instansi/lembaga penelitian serta para Pengambil Kebijakan. Atas nama Bupati Aceh Selatan saya mengucapkan selamat datang kepada seluruh pemateri pada Seminar Nasional Teknologi Rekayasa-2 tahun 2015.
Hadirin yang saya hormati,
Tema utama yang diketengahkan dalam seminar nasional ini adalah “Implementasi Teknologi Rekayasa dalam Upaya Peningkatan Kualitas Hidup Masyarakat dan Lingkungan”.
Tema ini sangat tepat dan relevan dengan kondisi Kabupaten Aceh Selatan yang kaya akan sumber daya alam, mulai dari hasil tambang, hasil pertanian, hasil perkebunan dan hasil perikanan, yang apabila dikelola dengan baik, bijaksana dan berkelanjutan dengan sentuhan teknologi akan mampu meningkatkan perekonomian masyarakat yang berujung pada peningkatan taraf hidup masyarakat dan menunjang pembangunan daerah. Namun pada kenyataannya, hasil alam yang berlimpah ini sampai saat ini belum mampu dikelola dengan baik, yang disinyalir disamping disebabkan keterbatasan modal juga ketidakmampuan mengolah hasil alam dengan maksimal, karena kurang menguasai ilmu pengetahuan dan teknologi yang tepat.
Oleh karena itu, dalam rangka memenuhi kebutuhan akan sumber daya manusia yang siap pakai untuk melaksanakan kegiatan-kegiatan pembangunan, Pemda Kabupaten Aceh Selatan berinisiatif mendirikan suatu lembaga pendidikan vokasi (politeknik) yang disesuaikan dengan kebutuhan daerah akan sumber daya manusia yang siap pakai dan mempunyai kemampuan sesuai disiplin ilmu yang dibutuhkan.
Politeknik Aceh Selatan (Poltas) merupakan sebuah institusi pendidikan tinggi berbasis vokasi yang berkedudukan di Tapaktuan, ibu kota Kabupaten Aceh Selatan. Politeknik yang didirikan atas inisiatif dari masyarakat dan Pemerintah Daerah Aceh Selatan yang mendapat dukungan penuh dari Pemerintah Provinsi dan Pemerintah Pusat ini didirikan pada tanggal 11 November 2010 sesuai dengan Izin Mendiknas RI Nomor 167/D/O/2010, yang dikelola oleh Yayasan Politeknik Aceh Selatan (YAPOLTAS) sesuai dengan SK Menkumham nomor AHU-2962.AH.01.04 Tahun 2010. Sampai saat ini Politeknik Aceh Selatan memiliki 4 (empat) Program studi yaitu Teknik Komputer, Teknik Informatika, Teknik Mesin dan Teknik Industri.
Poltas merupakan satu-satunya pendikan vokasi di pantai Barat Selatan Aceh yang terdiri atas 6 daerah tingkat dua (Kabupaten Aceh Jaya, Kabupaten Aceh Barat, Kabupaten Aceh Barat Daya, Kabupaten Aceh Selatan, Kabupaten Aceh Singkil, Kabupaten Simeulu dan kota Subussalam). Keberadaan Politeknik ini juga memungkinkan untuk diakses oleh Kabupaten tetangga seperti Kabupaten Aceh Tengah, Bener Meriah, kota di perbatasan Sumatera Utara.
Hingga saat ini Politeknik sudah menghasilkan alumni sebanyak 143 orang dan sebagian besar dari mereka
sudah mendapatkan pekerjaan baik di industri, perbankan maupun pemerintahan. Sedangkan jumlah
mahasiswa aktif Politeknik saat ini sebanyak 296 orang, dan akan terus ditingkatkan daya tampungnya sesuai dengan kebutuhan di daerah. Sampai sat ini telah memiliki 19 dosen berkualifikasi S2 dan 12 orang lainnya sedang melanjutkan pendidikan magister di ITB, ITS, UGM, USU dan Unsyiah dan akan selesai di tahun 2016. Bersama dengan 2 perguruan tinggi lainnya di Aceh Selatan, yakni Sekolah Tinggi Agama Islam (STAI) dan Akademi Keperawatan (AKPER) Aceh Selatan, Politeknik Aceh Selatan menjadi ujung tombak pembinaan sumber daya manusia di Kabupaten Aceh Selatan.
Kami berharap dengan kedatangan Bapak Menristek Dikti dapat mewujudkan mimpi masyarakat Aceh Selatan untuk memiliki sebuah Politeknik Negeri yang representative. Hal ini tentu saja tidak mampu dilakukan sendiri oleh pemerintah daerah, namun memerlukan perpanjangan tangan pemerintah pusat demi pemerataan pembangunan pendidikan di Negara yang kita cintai ini. Kami selaku pemerintah daerah akan berkomitmen dan berupaya semaksimal mungkin dalam mendukung dan mendorong percepatan Politeknik Aceh Selatan menjadi Politeknik Negeri yang mandiri. Sampai saat ini Pemerintah daerah telah menyediakan lahan seluas 5 Ha dan akan ditambah menjadi 10 Ha di tahun 2016 sebagai bentuk komitmen dan tanggung jawab kami.
Hadirin yang saya hormati,
Kekayaan alam yang sangat potensial, biji besi, emas, batu marmer dan granit, pala, nilam, sawit, ikan dan lainnya yang kita miliki ini sudah sepantasnya kita hargai sebagai rahmat Allah SWT dan merupakan aset yang tak ternilai yang ditipkan kepada kita untuk dikelola dan dikembangkan untuk memperoleh manfaat maksimal, demi kelangsungan pembangunan dan bekal bagi anak cucu kita di masa yang akan datang.
Pemkab Aceh Selatan bekerja sama dengan Politeknik Aceh Selatan secara bertahap melakukan peningkatan nilai terhadap sumber daya alam melalui pemanfaatan teknologi dan mulai mengenalkan serta mengaplikasika teknologi tepat guna yang cocok diterapkan di Kabupaten Aceh Selatan, dengan harapan dapat meningkatkan daya saing (added value) dari produk-produk unggulan di Aceh Selatan.
Oleh sebab itu, saya berharap kegiatan Seminar Nasional ini dapat kita jadikan sebagai media untuk membuka wawasan masyarakat di Kabupaten Aceh Selatan akan pentingnya pembangunan sumber daya manusia dan kemampuan penguasaan teknologi dalam mengelola hasil alam, disamping sebagai ajang sosialisasi dan saling tukar informasi pengalaman bagi para peserta, dalam upaya pengembangan inovasi teknologi melalui riset-riset yang dikembangkan baik di perguruan tinggi maupun instansi lainnya.
Sekali lagi saya berterima kasih atas kesediaan Bapak Menristek Dikti dan Bapak Rektor Universitas Syiah Kuala yang telah bersedia menjadi Pembicara Utama (keynote Speaker) Seminar Nasional Tenologi Rekayasa yang diselenggarakan dalam rangka hari jadi Kabupaten Aceh Selatan yang ke 70, juga kepada Bapak Dirjen Penguatan Inovasi Dr. Ir.Jumain Appe, Ketua Komisi 10 DPR RI, Bapak Teuku Riefki Harsya, peserta SNTR dan seluruh hadirin sekalian. Kami selaku kepala daerah juga mengucapkan selamat melaksanakan seminar ilmiah kepada para peneliti maupun pakar yang telah berpartisipasi pada seminar ini.
Kami sangat senang dan mengucapkan terima kasih, semoga dengan pertemuan ini akan terjadi komunikasi antara pakar dan stakeholder yang ada, sehingga dapat memberikan masukan yang bernilai tambah bagi masyarakat di Aceh Selatan, Propinsi Aceh dan Indonesia pada umumnya.
Akhirnya dengan mengucapkan; “Bismillahi rahmanirrahim” Seminar Nasional Teknologi Rekayasa yang ke-2 tahun 2015, dengan ini saya nyatakan “Secara Resmi Dibuka”. Selamat melaksanakan seminar.
Sekian dan terima kasih Wabillahi taufiq wal hidayah
Wassalamu ‘alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh,
Bupati Aceh Selatan
H. T. Sama Indra, SH
DAFTAR ISI
Keynote Speakers i
Reviewer i
Panitia Pelaksana ii
Kata Sambutan Direktur Politeknik Aceh Selatan iii
Kata Sambutan Bupati Aceh Selatan iv
Daftar Isi vi
DAFTAR PEMAKALAH Cluster Mechanical Science
N
o Authors Paper Title Pag
e
1 Herdi Susanto Rancang Bangun Alat Uji Impak Tipe Charpy 1
2
Muhammad Tadjuddin, Teuku Firsa dan Muhammad Iqbal
Desain dan Manufaktur Mini Towing Tank untuk Pengujian Karaktristik Dinamik Autonamous Underwater Vehicle (AUV) 7
3
M. Ridha, T. Rizki Nanda S, Syifaul Huzni dan Syarizal Fonna
Pengaruh Annealing dan Normalizing Terhadap Kurva Polarisasi
Baja Karbon Sedang 12
4 Pribadyo, Maidi Saputra Pengaruh KualitasKetangguhan Briket Batubara Campur Biomassa
Dengan Ukuran Mesh Yang Bervariasi 17
5 Ilham Hasbiullah Pengembangan Interface Mesin NC Compact 5-PC dengan
Pendekatan Algoritma Bresenham 23
6
Suhaeri,
AzizMurdana,Muhamm ad Tadjuddin,Udink Aulia
PengujianKebulatanProdukHasilPemotonganHelical
InterpolationMenggunakanPahatKarbidapadaMesinMillingCNCAG MAA-8
27
7
Muhammad Prima Syahputra, M.
Dirhamsyah, Masri Ibrahim
Analisis Tingkat Kebisingan Pada Pemotongan Dengan
Menggunakan Lingkaran Pola Lurus Pada Mesin Agma A8 Dengan Tiga (3) Jenis Mata Potongan Berbeda
32
8
Fransnazoan Sitorus, Nuzuli Fitriadi
Penyelidikan Perilaku Pengelupasan Lapisan Pahat Karbila Berlapis Diamond-Film Pada Pemesinan Ramah Lingkungan Bahan Aluminium Paduan
36
9
Syifaul Huzni, Hayyu Al Hadi, M.Ridha dan Syarizal Fonna
Evaluasi Laju Korosi Bangunan Beton Bertulang Menggunakan Linear Polarization Resistance di Daerah Peukan Bada – Aceh Besar 47 10 Pribadyo, Maidi Saputra Studi Analisis Potensi Energi Angin Sebagai Pembangkit Listrik
Tenaga Angin Di Kawasan Meulaboh 54
11 Darwin
Pengaruh Diameter Tabung Kaca dan Jumlah Pipa Absorber Terhadap Performansi Kolektor Surya Jenis Palung Setengah Silindris
61
12
Syarizal Fonna, Wicaksono Achmad Walid, Syaiful Huzni, dan M.Ridha
Resiko Korosi Rumah Penduduk Yang Terendam Tsunami 2004 di
Kampung Jawa – Banda Aceh 69
13 Teuku Firsa,
Muhammad Tadjuddin,
Gaya Pemotongan Pada Proses Menggurdi
Papan Lapis Block Board 76
N
o Authors Paper Title Pag
e Akram, Muhajir
14 Dinni Agustina, Ahmad Syuhada
Pengaruh komposisi material absorber terhadap kinerja kolektor
surya 80
15 Dinni Agustina, Sabri, Ratna Sary
Pengaruh parameter resonator terhadap laju perubahan suhu pada
perangkat pendingin termoakustik 84
16 Ratna Sary, Ahmad
Syuhada Kaji Pemanfaatan Energi Surya Untuk Beban Listrik 90
17
Ratna Sary, Dinni
Agustina Kaji Sistem Pengeringan Kelapa Kukur Menggunakan
Kolektor Surya 94
18 Husni, Samsul Rizal,
Andi Zairawan Pengaruh Parameter Pemotongan Terhadap Gaya Tekan Dan Profil
Burr pada Proses Gurdi 100
19
Iskandar Hasanuddin, Dini Syahriza Fahlevi dan Mohd Iqbal
Penentuan Dimensi Kursi Dan Meja Sekolah Sma Yang ErgonomisDengan Data Antropometri(Studi Kasus : Sekolah Menengah Atas diprovinsi Aceh)
108
20
M. Ilham Maulana, Ashhabul Yamin, Hamdani
Kaji Awal Dan Perancangan Turbin Archimedes Screw Sebagai
Pembangkit Listrik Head Rendah 111
21 M. Ilham Maulana dan Saqib Arsalan
Analisis Pengaruh Jumlah Blade Turbin Ulir (Archimedes Screw)
Terhadap Pola Aliran Menggunakan Cfd 116
22
Syamsul Bahri Widodo, T. Kamaruzzaman, Muhammad Zulfri, Nazaruddin
Kaji Eksperimental Alat Pengering Ikan Tipe Lorong Dengan
Menggunakan Energi Surya Dan Berbahan Bakar Kayu 120
23
Hamdani, Taufan Arif Adlie, Fazri,
Ahmadullah
Karakteristik Pengeringan Terasi Menggunakan Conduction Solar
Dryer 126
24 Syamsul Bahwi Widodo dan Suyanto
Pembuatan dan Pengujian Turbin Pelton untuk Pembangkit Listrik
Pikohidro 131
25
Taufan Arif Adlie, Fazri, Zainal Arif, Teuku Azuar Rizal
Pengujian Pembangkit Listrik Tenaga Angin Vertical Axis Wind
Turbin (Vawt) Tipe Darrieus 134
26 Teuku Zulfadli, Ahmad Syuhada
Studi Sistim Pengering Ikan dengan Energi Hibrid Surya– Bahan
Bakar 138
Pengaruh parameter resonator terhadap laju perubahan suhu pada perangkat pendingin termoakustik
Influence of the resonator parameters on the rate of change of temperatureon the thermoacoustic cooling device
Dinni Agustina
1, Sabri
2, Ratna Sary
31,2,3
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala Jl. Tgk. Syech Abdurrauf, No. 7, Darussalam – Banda Aceh 23111, INDONESIA
Email : [email protected]
Abstrak–Teknologi pendinginan konvensional berdampak terhadap lingkungan karena menggunakan bahan bakar fosil dan refrijeran HFC/HCFC yang berbahaya terhadap atmosfir. Salah satu alternatif energi baru yang mulai berkembang adalah sistem pendingin termoakustikyang merekayasa interaksi kalor dan bunyi sehingga mampu mengkonversi energi yang berasal dari gelombang bunyi beramplitudo tinggi menjadi energi kalor yang menghasilkan perbedaan suhu. Sistem ini disebut ramah lingkungan karena menggunakan media pendingin gas mulia atau udara.
Perangkat pendingin termoakustik merupakan sistem sederhana yang komponen utamanya adalah tabung resonator dan stack dimana gelombang bunyi yang beresonansi dalam resonator menyebabkan perpindahan kalor dari udara ke stack dan sebaliknya. Panjang, diameter dan material tabung resonator mempengaruhi kinerja perangkat pendingin.
Perangkat pendingin termoakustik yang menggunakan stack dari material mika transparan dengan panjang 6 cm telah dirancang dan dioperasikan pada tabung resonator berdiameter 5 cm dan panjang 70 cm. Material tabung divariasikan dua jenis, bahan sintetis dari akrilik dan bahan organik dari bambu. Bambu dipilih karena memiliki nilai konduktivitas termal dan karakteristik akustik yang lebih baik daripada akrilik, disamping harga yang jauh lebih murah. Pengujian dilakukan secara eksperimental menggunakan input energi bunyi dari pengeras suara (loudspeaker) pada frekuensi resonansi tertentu. Perubahan suhu pada ujung-ujung stack direkam dengan Phywe measurement 4
TM.
.
Kata kunci :termoakustik, perangkatpendingin, resonator, bambu, akrilik
Abstract- Conventional cooling technologies have an impact on the environment because it uses fossil fuels and HFC / HCFC which are harmful to the atmosphere. One alternative emerging new energy is environmentally friendly thermoacoustic cooling system which manipulates the interaction of heat and sound so as to convert energy derived from high amplitude sound waves into heat energy that produces a temperature difference. This system is called environmentally friendly because it uses a noble gas or air as cooling medium. Thermoacoustic cooling device is a simple system whose main components are the tube resonator and a stack in which the sound waves that resonate in the resonator causes heat transfer from the air to the stack and vice versa. The length, diameter and material tube resonator affects the performance of the cooling device. Thernoacoustic cooling device that uses a stack of transparent mica material with a length of 6 cm have been designed and operated in a resonator tube of 5 cm diameter and a length of 70 cm. There are two types of resonator material being tested, a synthetic material (acrylic) and organic materials (bamboo). Bamboo was chosen because it has a value of thermal conductivity and acoustic characteristics better than acrylic, besides the price which is much cheaper. Tests performed experimentally using energy input sound from the loudspeakers (loudspeaker) at a particular resonant frequency. Changes in temperature at the ends of the stack recorded with Phywe measurement 4
TM.
Keyword :thermoacoustic, cooling device, resonator, bambu, akrilik
I. Pendahuluan
Dalam pertemuan pada tahun
2007,Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC)melampirkan bukti bahwa penyebab utama pemanasan global adalah pembakaran bahan bakar fosil, deforestasi dan penggunaan zat kimia tertentu [1]. Refrijeran konvensional yang digunakan pada alat pendingin disebutkan sebagai salah satu zat berbahaya bagi atmosfir. Alat pendingin ataupun pengkondisian udara juga menggunakan energi listrik yang umumnya berasal dari pembakaran bahan bakar fosil seperti gas alam dan batubara. Dua fakta ini
menempatkan alat pendingin sebagai salah satu dari sepuluh kontributor terbesar terjadinya peningkatan suhu bumi.
Meskipun adanya dampak negatif dari teknologi
pendinginan, tidak dapat dipungkiri bahwa penggunaan
teknologi pendingin yang terus-menerus dan dalam
skala besar telah menjadi bagian tak terpisahkan dalam
berbagai bidang kehidupan seperti pengawetan,
pendinginan elektronik dan pengkondisian udara. Oleh
karena itu, perlu adanya upaya mitigasi dalam
teknologi pendinginan untuk mengurangi penggunaan
bahan bakar fosil dan penggunaanchlorofluorocarbon/
hydrochlorofluorocarbon (HFC/HCFC) sebagai refrijeran.
Salah satu alternatif yang dikembangkan dalam upaya mitigasi pemanasan global adalah sistem pendingin termoakustik. Dua alasan utama pengkajian teknologi baru ini adalah medium pendingin dan energi penggeraknya [2]. Sistem pendingin termoakustik disebut ramah lingkungan karena menggunakan medium pendingin udara atau gas mulia. Disamping itu, sistem pendingin inibekerja denganmemanfaatkan energi akustik dari gelombang suara beramplitudo tinggi .
Teknologi pendingin termoakustik komersial pertama berupa lemari pendingin diperkenalkan pada tahun 2002 di Jepang. Selanjutnya pada tahun 2004 lemari pembeku es krim diuji coba di Amerika Serikat yang dilanjutkan dengan teknologi pencairan gas alam di tahun 2007 [3].Sementara itu, perkembangan teknologi baru ini di Indonesia masih belum meluas.
Hal ini disebabkan kurangnya pemahaman dan penelitian mengenai hal ini di Indonesia. Oleh karena itu penelitian di bidang termoakustik ini perlu terus diperkenalkan dan dikembangkan sebagai salah satu energi alternatif yang tidak hanya ramah lingkungan tapi juga relatif berbiaya rendah dengan minim komponen bergerak.
Sistem perangkat pendingin termoakustik terdiri dari empat komponen utama yaitu sumber energi akustik, medium pendingin, tabung resonator dan stack. Pada penelitian ini, sumber energi akustik berupa bunyi dari alat pengeras suara pada frekuensi yang ditentukan oleh geometri resonatornya. Medium pendingin yang berfungsi seperti refrijeran adalah udara yang bergerak dalam resonator bersamaan dengan gelombang bunyi. Geometri dan material resonator yang digunakan adalah tabung dengan material berkonduktivitas rendah. Sedangkan stack yang merupakan inti dari perangkat pendingin termoakustik dibuat berbentuk gulungan dan berpori.
Penelitian tentang hubungan ketebalan plat stack dan input energi terhadap kinerja pendingin termoakustik telah dilakukan. Hasilnya menunjukkan kecenderungan meningkatnya kinerja secara signifikan dengan semakin tipisnya ketebalan stack [4], namun belum ada penelitian menjelaskan hubungan material stack terhadap kinerja perangkat termoakustik.
Sementara material resonator yang umum digunakan untuk pengujian adalah PVC atau akrilik. Penggunaan material resonator dengan konduktivitas termal yang lebih tinggi dan terbuat dari bambu telah diuji dan menunjukkan potensi sebagai alternatif resonator yang memadai [5].
Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk merancang, menguji dan mengkaji suatu sistem pendingin termoakustik dengan memvariasikan material tabung resonator dan desain stack sebagai suatu terobosan dalam teknologi pendingin dengan energi alternatif. Diharapkan hasil penelitian ini akan menyediakan data informasi dan pemahaman tentang pengaruh tabung resonator dan desain stack untuk
mengembangkan sistem pendingin termoakustik lebih lanjut.
Manfaat dari penelitian ini berupa tersedianya data mutakhir untuk komponen resonator dan stack dalam upaya peningkatan kinerja pendinginan perangkat termoakustik yang akan dikembangkan di Jurusan Teknik Mesin.
Teknologi pendingin yang umum di masyarakat menggunakan refrijeran dan sumber energi dari bahan bakar fosil yang berbahaya bagi lapisan atmosfir dan mengakibatkan pemanasan global, sehingga perlu dikaji teknologi pendinginan yang memanfaatkan fenomena termoakustik dengan udara sebagai medium pendingin dan energi akustik sebagai penggeraknya.
II. Tinjauan Pustaka A. Definisi Termoakustik
Sistem termoakustik merupakan suatu sistem yang mengkonversi energi dari gelombang bunyi beramplitudo tinggi menjadi energi kalor yang menghasilkan perbedaan suhu atau sebaliknya yang masing-masing dapat dimanfaatkan untuk pompa kalor dan mesin kalor [6]. Gabungan osilasi tekanan dan suhu ini akan menimbulkan fenomena termoakustik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Input daya akustik, W, diberikan oleh pengeras suara (driver) berupa gelombang suara beramplitudo tinggi.Prinsip kerja dari termoacoustikterdiri dari 4 tahapan.
Tahapan kerjatermoakustikberdasarkan kondisi kenaikan dan penurunan tekanandansuhusebagai berikut :
a. KompresiAdiabatik. Bila gas dikompresi, yang akan terjadi adalah kenaikansuhudantekanan.
b. Perpindahan panas ireversibel. Kenaikan suhupada gasmenyebabkanperpindahan panas darigas ke stack karena suhu stack lebih rendah. Sehingga yang terjadi adalahpenurunansuhudari
c. Ekspansiadiabatis. Perpindahan panas yang
terjadi secara terus
menerusmenyebabkanpenurunansuhudantekan antetap. Kemudiangasakan mengalami ekspansi dan kembali ke keadaan semulasehingga suhu stack akan lebih tinggi dari suhu gas.
d. PerpindahanPanas Ireversibel.
Padatahapanini,panasberpindahdaristack ke gas sehingga suhu dan tekanan kembali ke keadaan awal yaituTdan P.
Gambar1 Perpindahan panas antara stack dan gas [3]
Driver W
Perangkat pendingin termoakustik akan bekerja denngan optimal apabila diberikan input gelombang suara pada frekuensi resonansinya. Persamaan frekuensi resonansi untuk berbagai struktur termoakustik dapat diderivasi dengan metode impedansi fluida. Frekuensi dasar dari pendekatan perangkat pendingin termoakustik biasanya merupakan frekuensi resonansi yang ditentukan oleh konfigurasi rongga (cavity) utamanya [7]. Setiap bagian dari perangkat pendingin termoakustik memiliki frekuensi kerja otonom ketika perangkat yang lengkap bekerja pada keadaan tunak. Frekuensi kerja untuk perangkat yang lengkap akan menentukan frekuensi resonansi perangkat pendingin tersebut.
B. Bagian-
bagianPerangkatPendinginTermoakustik.
Bagian-
bagiandariperangkatpendingintermoakustiktermasukpe rangkat
pembangkitsuara,tabungresonansi,stack,danalatpenukar panas. Disamping sangat tergantung pada jumlah partikel gas yang terlibat dalam proses, kinerja sistem juga dipengaruhi oleh empat parameter utama yaitu operasional (berupa rasio penggerak dan frekuensi operasi), fluida kerja (bilangan Prandtl), geometri resonator dan stack serta material stack dan resonator [8].
C. Pembangkit Gelombang Bunyi
Pada sistem pendingin
termoakustik,pengerassuara atau loudspeaker
merupakan alat yang
digunakanuntukmenghasilkansuarayangakan dikonversikankedalamperubahansuhumelalui fluidayangmengalirdalamstack.Parameterdan
persamaan-persamaan yangdigunakan dalam perencanaanloudspeakerberhubungandengan effisiensi, hal ini dikarenakanloudspeakermerupakan komponen yangmengkonsumsi energi listrik[3].
D. Resonator
Rancangan tabung resonator mempengaruhi efisiensi perangkat pendingin termoakustik. Panjang resonator dihitung berdasarkan panjang gelombang, λ.
dan dapat digunakan resonator berdasarkan λ/2 atau λ/4. Secara teoritis, resonator dengan panjang, L = λ/4, lebih mudah penanganannya dan hanya mendisipasi setengah energi dibandingkan dengan tabung λ/2 [4] .
E. Stack
Stack dipandang sebagai bagian fundamental terpenting dari perangkat pendingin termoakustik karena berfungsi sebagai media penukar kalor antara gas yang melintasi kanal-kanal kecil dan dinding stack yang memungkinkan terjadinya fenomena pendinginan. Oleh karena proses perpindahan kalor
terjadi di dan sekitar daerah stack maka upaya peningkatan kinerja stack terus dikembangkan. Kinerja stack secara umum dipengaruhi oleh tiga faktor yaitu desain, geometri dan material .
Jarak antar dinding stack atau lebar kanal stack haruslah beberapa kali dari besar kedalaman penetrasi termal, δ
k, dari medium gas. Kedalaman penetrasi termal adalah jarak difusi kalor yang melalui fluida kerja atau gas dalam kasus ini pada selang waktu t = 1/πf dengan persamaan [9]:
k
p
K
fc
(1)
Sementara kedalaman penetrasi viskos adalah :
2
v
m
(2)
dimana f adalah frekuensi gelombang akustik tegak, K adalah konduktivitas termal gas dan ρ adalah kerapatan gas serta c
Padalah kalor spesifik isobarik per satuan massa gas, µ adalah viskositas dinamik gas.
Materialyangdigunakandalampembuatanstack harusmempertimbangkanpanaskonduksiyang terjadi pada stack.Bentuk-bentukstackyangsudah digunakanpadaumumnyadikategorikanmenjadi
duabentuk,yaitubentukparaleldanbentukcircular [3].
F. Fluida Kerja
Fluidakerjamerupakanmediapenghantargelom bangakustik yangakan dikonversikan menjadi perbedaan suhu. Aliran gas yang digunakan sebagai media perantara aliran gelombang akustik yang akan dikonversikan menjadi perubahan suhu, parameter yang harus diperhatikan adalah bilangan Prandlt.
Faktor unjuk kerja pada sistem pendingin termoakustik ini adalah koefisien kinerja pendinginan (COP). COP dapat dituliskan dengan persamaan :
= (3)
COP juga dapat dinyatakan sebagai kinerja karnot atau COPC sebagai berikut :
=
∆= (4)
Tujuan dan manfaat dari penelitian ini adalah untuk merancang dan menguji sistem pendingin termoakustik untuk mendapatkan informasi pengaruh material resonator dalam hal konduktivitas termal dan properti akustiknya terhadap pendinginan pada perangkat termoakustik.
III. Metodologi A. Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium
Rekayasa Termal Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Syiah Kuala selama 6 bulan, Mei – Nopember 2015.
B. Peralatan penelitian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut:
a) Tabung Resonator
Bahan tabung resonator yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari 2 jenis yaitu akrilik dan bambu dengan panjang 70 cm dan diameter 5 cm.
Gambar 2.Tabung resonator (kiri) dan stack circular (kanan)
b) Stack
Terdapat dua pengujian dengan duamaterial stack, yaitu plastik transparan dan plat aluminium dengan ketebalan 1mm danpanjangnya 5 cm.
Diameter stack harus sesuai dengan diameterresonatornya. Jarak antar stack akan dihitung. Gambar desain stack ditunjukkan pada Gambar 2.
c) Alat pengeras suara atau Loudspeaker
Pembangkit suara yang digunakan pada penelitian ini menggunakan loud speaker dengan daya 80 Watt.
d) Amplifier Amplifier
mengamplifikasisinyalsuaraberfrekuensirendah(20 –20000 Hz)hinggakelevel amplitude yang diinginkan.
e) Audio Function Generator
Alat ini berfungsi
sebagaipembangkitbentukgelombangsuara pada frekuensi danamplitudo tertentuyangdiinputkanke amplifier.
C. Alat Ukur
Alat ukur yang digunakan pada penelitian ini adalah : a) Termokopel dan Phywe measure 4
TMTermokopel merupakan salah satu jenis termometer yang banyak digunakan dalam laboratorium teknik. Dimana termokopel berupa sambungan ( junction ) dua jenis logam atau
logam tadi diberi perlakuan suhu yang berbeda dengan sambungan lainnya.
Gambar 3.Phywe measure 4
TMdan termokopel b) Osiloskop. Dengan menggunakan alat ukur ini,
kita dapat mengukur frekwensi, periode dan melihat bentuk-bentuk gelombang seperti bentuk gelombang sinyal audio, sinyal video.
c) Mikrofon
Mikrofon yang digunakan
adalahtipeelektretkondenseryang
berfungsiuntukmenangkapsuaradaripengerassuaradan menjadiinput keosiloskop.
D. Set-up Eksperimen dan Cara kerja
Gambar 4 memperlihatkan bagian-bagian perangkat pendingin termoakustik yang digunakan dalam pengujian, yaitu pengeras suara, resonator, tempat stack dan tutup resonator. Gelombang suara diinputkan dari Function Generator diamplifikasi oleh amplifier menjadi input ke pengeras suara 8 inci berdaya maksimum 80 Watt.
1
4 2
3
5
6 8
Keterangan1. Tabung Resonator 2. Rumah
Loudspeak er 3. Stack 4. Termokop
el 5. Amplifier
6.
AudioFunction
Genera tor
7. Oscillo scope
8. Microf
on
Gambar 4.Set-up eksperimen perangkat pendingin termoakustik
E. Pengambilan Data
Kaji eksperimental yang dilakukan pada penelitian ini yaitu dengan cara mengukur penurunan temperatur dalam perangkat termoakustik, Titik titik yang akan di ukur yaitu: temperatur lingkungan, temperatur kedua ujung stack. Pengukuran suhu ini di lakukan dengan menggunakan software Phywe measure 4
TM. Termokopel yang digunakan adalah termokopeljenis k yang dihubungkan dengan data logger yang dapat dihubungkan dengan computer, sehingga perubahan suhu setiap detiknya akan dicatat pada komputer.
IV. Hasil Dan Pembahasan A. Data Awal Penelitian
Data penelitian diambil dengan variasi bahan resonator. Prosedur pengujian sebaiknya memenuhi beberapa persyaratan untuk lebih menjamin keakuratan data yang direkam. Sebelum melaksanakan pengujian kinerja termal pada perangkat pendingin termoakustik, beberapa hal yang perlu diperhatikan diantaranya waktu pengujian, pengaturan suhu lingkungan, penempatan termokopel serta kesesuaian teori dasar yang diaplikasikan dalam set-up eksperimen.
B. Dimensi Resonator
Resonator berdiameter 5cm dengan panjang 70 cm dipilih untuk digunakan pada pengujian perangkat pendingin termoakustik berdasarkan hasil penelitian sebelumnya, pencapaian perbedaan suhu ujung-ujung stack yang ditunjukkan pada Gambar 4.1[3]. Dua resonator dengan panjang yang sama yaitu 40 cm dengan diameter berbeda, yaitu 3,6 cm dan 5,4 cm diuji dengan dengan input tegangan yang sama dan kedua resonator bekerja pada frekuensi resonansinya.
Panjang, ketebalan dan posisi tengah stack pada kedua resonator masing-masing yaitu 6 cm, 0,15 mm dan 8,3 cm.
Gambar 5.Perbedaan suhu pada resonator dengan diameter berbeda[3]
C. Frekuensi resonansi.
Dua jenis resonator dengan material berbeda yaitu akrilik dan bambu telah diujikan untuk mengetahui
frekuensi resonansi perangkat pendingin termoakustik.
Resonator dipasang melekat dengan pengeras suara pada kotak berukuran 5 x 20 x 20 cm. Hasil frekuensi resonansi adalah 310 Hz untuk kedua resonator.
Frekuensi yang menghasilkan tegangan tertinggi merupakan kisaran frekuensi resonansi.
D. Hasil Penelitian Resonator akrilik
Untuk setiap set data dilakukan pengulangan dua kali pada suhu lingkungan yang relatif sama. Hal ini dilakukan dengan selang waktu 30 menit diantar kedua pengujian. Hasil kedua pengujian yang pada awalnya sama, namun terjadi perbedaan signifikan pada menit kedua. Perbedaan suhu yang signifikan terjadi dalam 4 menit pertama selanjutnya perbedaan suhu terus meningkat stabil.
Pada penggunaan resonator material akrilik, terjadi perbedaan suhu sisi panas dan dingin sebesar 4,8
oC dengan penurunan suhu sisi dingin sebesar 1,5
oC. Sedangkan pada penggunaan resonator material bambu, terjadi perbedaan suhu sisi panas dan dingin sebesar 6,1
oC dengan penurunan suhu sisi dingin sebesar 1
oC. Perbedaan suhu yang dihasilkan menggunakan resonator bambu pada penelitian ini lebih besar menunjukkan fenomena yang sama seperti penggunan resonator akrilik [5].
Gambar 6. Perbedaan suhu yang terjadi pada kedua ujung stack dengan resonator material bambu dan akrilik, hasil penelitian
V. Kesimpulan
Berdasarkan pengujian yang tlah dilakukan dapat disimpulkan:
Penggunaan material resonator akrilik menunjukkan perbedaan suhu di kedua ujung stack sebesar 4,8
oC.
Penggunaan material resonator bambu menunjukkan perbedaan suhu di kedua ujung stack sebesar 6,1
oC.
Potensi laju pendinginan pada resonator bambu lebih baik berdasarkan perbedaan suhu yang terjadi pada kedua ujung stack.
Penghargaan
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Pebedaan suhu ,Th-Tc, (oC)
Waktu, t (menit)
D reso = 3.6 cm D reso = 5.4 cm
Gambar 4.Set-up eksperimen perangkat pendingin termoakustik
E. Pengambilan Data
Kaji eksperimental yang dilakukan pada penelitian ini yaitu dengan cara mengukur penurunan temperatur dalam perangkat termoakustik, Titik titik yang akan di ukur yaitu: temperatur lingkungan, temperatur kedua ujung stack. Pengukuran suhu ini di lakukan dengan menggunakan software Phywe measure 4
TM. Termokopel yang digunakan adalah termokopeljenis k yang dihubungkan dengan data logger yang dapat dihubungkan dengan computer, sehingga perubahan suhu setiap detiknya akan dicatat pada komputer.
IV. Hasil Dan Pembahasan A. Data Awal Penelitian
Data penelitian diambil dengan variasi bahan resonator. Prosedur pengujian sebaiknya memenuhi beberapa persyaratan untuk lebih menjamin keakuratan data yang direkam. Sebelum melaksanakan pengujian kinerja termal pada perangkat pendingin termoakustik, beberapa hal yang perlu diperhatikan diantaranya waktu pengujian, pengaturan suhu lingkungan, penempatan termokopel serta kesesuaian teori dasar yang diaplikasikan dalam set-up eksperimen.
B. Dimensi Resonator
Resonator berdiameter 5cm dengan panjang 70 cm dipilih untuk digunakan pada pengujian perangkat pendingin termoakustik berdasarkan hasil penelitian sebelumnya, pencapaian perbedaan suhu ujung-ujung stack yang ditunjukkan pada Gambar 4.1[3]. Dua resonator dengan panjang yang sama yaitu 40 cm dengan diameter berbeda, yaitu 3,6 cm dan 5,4 cm diuji dengan dengan input tegangan yang sama dan kedua resonator bekerja pada frekuensi resonansinya.
Panjang, ketebalan dan posisi tengah stack pada kedua resonator masing-masing yaitu 6 cm, 0,15 mm dan 8,3 cm.
Gambar 5.Perbedaan suhu pada resonator dengan diameter berbeda[3]
C. Frekuensi resonansi.
Dua jenis resonator dengan material berbeda yaitu akrilik dan bambu telah diujikan untuk mengetahui
frekuensi resonansi perangkat pendingin termoakustik.
Resonator dipasang melekat dengan pengeras suara pada kotak berukuran 5 x 20 x 20 cm. Hasil frekuensi resonansi adalah 310 Hz untuk kedua resonator.
Frekuensi yang menghasilkan tegangan tertinggi merupakan kisaran frekuensi resonansi.
D. Hasil Penelitian Resonator akrilik
Untuk setiap set data dilakukan pengulangan dua kali pada suhu lingkungan yang relatif sama. Hal ini dilakukan dengan selang waktu 30 menit diantar kedua pengujian. Hasil kedua pengujian yang pada awalnya sama, namun terjadi perbedaan signifikan pada menit kedua. Perbedaan suhu yang signifikan terjadi dalam 4 menit pertama selanjutnya perbedaan suhu terus meningkat stabil.
Pada penggunaan resonator material akrilik, terjadi perbedaan suhu sisi panas dan dingin sebesar 4,8
oC dengan penurunan suhu sisi dingin sebesar 1,5
oC. Sedangkan pada penggunaan resonator material bambu, terjadi perbedaan suhu sisi panas dan dingin sebesar 6,1
oC dengan penurunan suhu sisi dingin sebesar 1
oC. Perbedaan suhu yang dihasilkan menggunakan resonator bambu pada penelitian ini lebih besar menunjukkan fenomena yang sama seperti penggunan resonator akrilik [5].
Gambar 6. Perbedaan suhu yang terjadi pada kedua ujung stack dengan resonator material bambu dan akrilik, hasil penelitian
V. Kesimpulan
Berdasarkan pengujian yang tlah dilakukan dapat disimpulkan:
Penggunaan material resonator akrilik menunjukkan perbedaan suhu di kedua ujung stack sebesar 4,8
oC.
Penggunaan material resonator bambu menunjukkan perbedaan suhu di kedua ujung stack sebesar 6,1
oC.
Potensi laju pendinginan pada resonator bambu lebih baik berdasarkan perbedaan suhu yang terjadi pada kedua ujung stack.
Penghargaan
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Pebedaan suhu ,Th-Tc, (oC)
Waktu, t (menit)
D reso = 3.6 cm D reso = 5.4 cm
