Analisa
Kerja
Kompresor
Terhadap
Penggunaan
Refrigeran
R134A Dan
Hidrokarbon
Jenis
Propane Iso
Butane
(PIB)
Mastur 1, Andi Hidayat2
1,2 Program Studi Teknik Mesin STT Wiworotomo Purwokerto
Jl. Sumingkir No. 1 Tlp. (0281)626266 Fax. (0281)632870 Purwokerto Barat
Abstrak
This study aims to determine the compressor work against the use of R134a refrigerant and hydrocarbon type Iso Butane Propane (PIB), to determine the highest temperature generated by both the refrigerant, determine the electricity consumption used a cooling circuit with the use of a different refrigerant, and to determine the Coefficient of Performance (COP) and the efficiency generated by both the refrigerant. The research methodology used is experimenting with ways to collect data by using interfal 30 minutes. Data were analyzed by using the test results of descriptive techniques. From the data that has been obtained, the actual COP gained highest 15.73 R134a refrigerant for use in 30 minutes, while using a hydrocarbon refrigerant type PIB 7.26 at 30 minutes, the calculation for the highest ideal generated COP R134a 1.75 at 30 minutes , for hydrocarbon types PIB 0.6 at 30 min, to the resulting efficiency R134a 23.61 at 120 minutes, sedangkat for hydrocarbon types PIB 187.8 minutes to 120. Compressor work lighter compared using hydrocarbon refrigerant R134a. The electrical current used Hydrocarbon Type PIB lower than R134a. The resulting efficiency of hydrocarbon types PIB higher than R134a.
Keyword:COP, Effisiensi, Refrigerant.
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kerja kompresor terhadap penggunaan refrigerant R134a dan hidrokarbon jenis PropaneIsoButane (PIB), untuk mengetahui temperature tertinggi yang dihasilkan oleh keduarefrigerant tersebut, mengetahui konsumsi listrik yang digunakan satu rangkaian pendingin dengan penggunaan refrigerant yang berbeda, dan untuk mengetahui Coefficient Of Performance (COP) dan effisiensi yang dihasilkan oleh kedua refrigerant tersebut. Metodologi penelitian yang digunakan adalah eksperimen dengan cara pengambilan data dengan menggunakan interfal waktu 30 menit. Data hasil pengujian dianalisis dengan menggunkan teknik deskriptif. Dari data yang telah diperoleh, didapat COP aktual tertinggi untuk penggunaan refrigerant R134a 15,73 pada menit 30, sedangkan dengan menggunakan refrigerant hidrokarbon jenis PIB 7,26 pada menit 30, hasil perhitungan untuk COP ideal tertinggi yang dihasilkan R134a 1,75 pada menit 30, untuk hidrokarbon jenis PIB 0,6 pada menit 30, untuk effisiensi yang dihasilkan R134a 23,61 pada menit 120, sedangkat untuk hidrokarbon jenis PIB 187,8 menit ke 120. Kerja kompresor lebih ringan menggunakan refrigeranthidrokarbon dibandingkan R134a.Arus listrik yang digunakan Hidrokarbon Jenis PIB lebih rendah dari R134a.Effisiensi yang dihasilkanhidrokarbon jenis PIB lebih tinggi dari R134a.
Kata Kunci: COP, Effisiensi, Refrigerant.
1. Pendahuluan
kondensor, katup ekspansi, evaporator dan refrigerant itu sendiri, selain bagian utama tersebut terdapat juga bagian pelangkap antara lain: kipas, filter dryer, liquid receiver, sight glass, acumulator, heat exchanger dan oil separator[2]. Bagian-bagian tersebut mempunyai fungsi dan kegunaan masing-masing yang mana dapat mempengaruhi efek refrigerasi dan kerja kompresi dalam suatu sistem refrigerasi. Efek refrigerasi dan kerja kompresor sangat dipengaruhi oleh jenis refrigerant yang digunakan, hal ini disebabkan oleh karena sifat termofisik yang dimiliki oleh refrigerant itu sendiri[3][2].
Refrigerant yang baik dan banyak digunakan sampai dengan beberapa tahun yang laluadalah refrigerant dari kelompok halokarbon, khususnya Chloroflorocarbon (CFC) dan
Hydrochloroflorocarbon (HCFC). Namun pada tahun 1974 Rowland dam Molina
mengemukakan hipotesanya yang menyatakan bahwa unsur chloro pada refrigeran tersebut memiliki potensi perusakan lapisan ozon, Ozone Depletion Potential (ODP) sehingga dapat merusak lapisan ozon dan jugamemiliki potensi pemanasan global, Global Warming Potential (GWP)[4]. Refrigerant merupakan senyawa stabil, ketika refrigerant meninggalkan bumi melewati troposfer dan mencapai statosfer, refrigerant tersebut akan bereaksi dengan ozon. Di lapisan statosferrefrigerant menyebar dan dengan pancaran sinar ultraviolet yang kuat memecahkan susunan molekul refrigerant dan menghasilkan chloro. Dengan chloro sebagai katalisator, ozon akan terurai dan menjadi semakin tipis dan akhirnya membentuk lubang. Unsur chloro yang masuk ke lapisan statosfer akan tetap tinggal dan penipisan lapisan ozon akan terus berlanjut[4][5].
Untuk menghindari pembesaran lubang lapisan ozon, maka diperlukan
suatu
refrigerant
pengganti, mengingat
refigerant
dari mesin refrigerasi dipastikan
selalu ada yang lepas keudara
[6].
Refrigerant
pengganti yang banyak digunakan saat ini
adalah R-134a dan
ammonia
, tetapi kedua jenis
refrigerant
ini masih memiliki
kekurangan-kekurangan, misalnya R-134a yang dirancang untuk menggantikan R-12,
walaupun memiliki ODP=0 ternyata memiliki potensi untuk menyebabkan pemanasan
global yang sangat besar
[4].
Dari uraian diatas penulis kemukakan hasil penelitian ini sebagai konsep pertimbangan pemilihan penggunaan refrigerant yang sangat baik dan ramah lingkungan untuk digunakan dalam satu system refrigerasi.Tujuan Penelitian adalah Untuk mengetahui kerja kompresor terhadap penggunaan refrigerant R134a dan hidrokarbon jenis propane iso butane (PIB), untuk mengetahui temperature yang dihasilkan dari kedua refrigerant tersebut, Untuk mengetahui konsumsi listrik yang digunakan satu rangkaian pendingin dengan penggunaan refrigeran yang berbeda, dan mengatahui Coefficient Of Performance (COP) dan efisiensi yang dihasilkan oleh kedua refrigerant tersebut.
2. Metodologi Penelitian
Metode Penelitian ini menggunakan metode penelitian eksperimen. Metode penelitian eksperimen adalah metode yang digunakan untuk mencari pengaruh perbedaan tertentu terhadap yang lain dalam kondisi yang terkendalikan [8]. Eksperimen dilakukan untuk mencari parameter kerja kompresor dengan melakukan perubahan refrigeran dari R134A ke Hidrokarbon jenis PIB, dan meneliti system pendinginan secara keseluruhan dengan melakukan pergantian refrigeran R134A dan Hidrokarbon jenis PIB[8].
Populasi dalam penelitian ini diidentifikasikan sebagai jumlah atau kesatuan individu atau orang maupun benda yang memiliki beberapa sifat yang sama dan kepadanya kesimpulan penelitian akan diberikan. Populasi adalah jumlah dari keseluruhan objek yang karakteristiknya hendak diduga. Sedangkan populasi dalam penelitian ini adalah refrigeran R-134a dan hidrokarbon jenis PIB dengan satu buah instalasi system pendingin.
2. Sampel Penelitian
Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah refrigerant dengan jenis Clouro Fluro Carbon (CFC) dan Hidrokarbon jenis PIB dengan perbedaan waktu 0, 30, 60, 90, 120 menit.
b. Variabel Penelitian
Variabel penelitian adalah segala sesuatu yang berbentuk apa saja yang ditetapkan peneliti untuk dipelajari sehingga diperoleh informasi tentang hal tersebut kemudian ditarik kesimpulan tentang informasi yang diperoleh[8]. Variabel dibagi menjadi beberapa jenis, antara lain:
1. Variabel bebas yang digunakan dalam penelitian ini adalah: Refrigerant R134A dan Hidrokarbon jenis Propana Iso Butana (PIB) Dalam penelitian ini akan dibandingkan hasil kerja kompresor dari proses pendinginan dengan satu buah rangkaian freezer yang dirancang atau dibuat sendiri. Dari dua refrigeran yaitu R134A dan Hidrokarbon Jenis PIB. 2. Variabel Dependen/Terikat ; Variabel dependen/terikat merupakan variabel yang dipengaruhi atau yang menjadi akibat, karena adanya variabel bebas. Variabel terikat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: Suhu hasil pendinginan yang dihasilkan oleh masing-masing refrigerant.
3. Variabel Control; Variabel control yang digunakan pada penelitian ini adalah: Waktu pengoperasian mesin pendingin menggunakan dua refrigeran, yang disikluskan kedalam mesinpendingin tersebut. Dimulai dari 0, 30, 60, 90, 120 menit.
c. Proses Pengambilan Data
Setelah mesin refrigerator dan alat yang diperlukan semuanya sudah lengkap, selanjutnya dilakukan penyetelan dan tes kebocoran. Mula-mula dilakukan pemvakuman yang berarti mengosongkan atau menghampakan sistem dari udara dan kotoran, karena jika sistem yang bekerja didalamnya masih ada udara, pada saluran buang (Discharge line) akan menyebabkan suatu gangguan karena udara tidak dapat diembunkan pada suhu dan tekanan pengembunan refrigerant, disamping itu udara dapat menaikan temperatur dan tekanan pada saluran buang kompresor yang dapat menyebabkan korosi dan merusak kompresor.
Setelah pengecekan selesai selanjutnya adalah pengisian refrigerant, refrigerant pertama yang diisikan kedalam kompresor adalah R134a. Refrigerant diisikan secara perlahan-lahan dengan menhidupkan kompresor. Pengisian refrigerant ini dianggap cukup bila tekanan discharge sudah pada tekanan 250 Psi[7]. Pengambilan data dilakukan setelah mesin sudah dalam keadaan normal.
d. Proses Pengujian
hidrokarbon jenis PIB, penambilan data dimulai setelah suhu dan tekanan sudah kembali normal, pengambilan data untuk refrigerant hidrokarbon jenis PIB ini sama dengan pengambilan data untuk R134a.
Gambar 1.Skema alat uji sesuai prinsip refrigerasi 3.Hasil Penelitian Dan Pembahasan
3.1 Hasil Pengujian Dengan Refrigerant R-134a
Setalah dilakukan pengujian dengan menggunakan refrigerant R134a didapatkan hasil yang di masukan dalam tabel 4.
Tabel 4.Data hasil pengamatan menggunakan refrigeran R-134a.
Titik pengukuran Waktu (Menit)
0 30 60 90 120
Tekanan Discharge (bar) 8,6 10,3 8,7 8,6 8,9
Tekanan Suction (bar) 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1
Tekanan Keluar Kondensor (bar) 8,9 10,3 8,9 8,8 8,9
Tekanan Masuk Evaporator (bar) 0,9 0,1 0,1 0,1 0,1
Temperatur Lingkungan (C) 22 28 28 25 25
Temperatur Hasil Pendinginan (C) 22 16 5 2 -1
Temperatur Masuk Evaporator (C) 20 16 7 5 2
Temperatur Keluar Evaporator (C) 30 26 23 21 20
Temperatur Discharge (C) 25 33 34 34 36
Temperatur Suction (C) 21 27 9 8 8
Arus (A) 0 1,38 1,38 0,9 0,9
Tegangan (V) 256 185 222 234 234
a. Hasil pengujian dengan menggunakan refrigeran hidrokarbon jenis PIB.
Setalah dilakukan pengujian dengan menggunakan refrigeranthidrokarbon jenis PIB didapatkan hasil yang di masukan dalam tabel 5.
Tabel 5. Data hasil pengamatan menggunakan refrigeran hidrokarbon jenis PIB
Titik pengukuran
Waktu (Menit)
0 30 60 90 120
Tekanan Discharge (bar) 18,6 17,2 17,2 16,5 15,5
Tekanan Suction (bar) 0,5 0,3 0,4 0,3 0,6
Tekanan Keluar Kondensor (bar) 19,9 17,2 17,2 16,5 15,5
Tekanan Masuk Evaporator (bar) 0,9 0,3 0,4 0,3 0,6
Temperatur Lingkungan (C) 26 27 26 26 26
Temperatur Hasil Pendinginan (C) 24 2 -3 -11 -13
Temperatur Masuk Evaporator (C) 13 8 1 - 4 -6
Temperatur Keluar Evaporator (C) 25 4 4 4 1
Temperatur Discharge (C) 31 32 34 32 33
Temperatur Suction (C) 25 22 18 18 23
Arus (A) 0 1,34 1,17 1,23 1,22
Tegangan (V) 244 193 188 195 200
Daya (W) 0 258 219 239 244
Refrigeran yang telah mengalami kondensasi akan berfasa cair dan selanjutnya akan masuk ke alat ekspansi. Dalam alat ekspansi ini akan berlangsung proses secara isenthalpy yang berarti pada proses ini tidak terjadi perubahan enthalpy (h3 = h4) = 202,69 kj/Kg tetapi terjadi penurunan tekanan dan temperatur[7].
a. Proses perhitungan Evaporasi/penguapan pada menit ke 30
Besarnya kalor per satuan massa refrigeran yang diserap di evaporator adalah:
qe = h1 – h4
qe = 399,77 kj/Kg – 202.69 kj/Kg = 197,08 kj/Kg
Tabel 6. Data hasil perhitungan COP dan effisiensi.
Jenis refrigerant COP actual menit ke
30 60 90 120
R-134a 15,71 12,78 11,62 10,39
Hidrokarbon jenis PIB 7,26 6,68 6,02 6,01
COP ideal menit ke
30 60 90 120
R-134a 1,75 0,78 0,61 0,44
Hidrokarbon jenis PIB 0,6 0,079 0,014 0,032
Effisiensi menit ke
30 60 90 120
R-134a 8,98 16,38 19,04 23,61
Hidrokarbon jenis PIB 12,1 83,55 43 187,8
3.2` Pembahasan
Dari data diatas, kedua jenis refigeran yang digunakan menghasilkan COP actual yang berbeda setiap 30 menit, R-134a COP actual tertinggi 15,71 pada menit ke 30. Sedangkan hidrokarbon jenis PIB COP actual tertinggi 7,26 pada menit ke 30. Dari tabel diatas dapat dibuat grafik 6 sebagai berikut:
Gambar 6.Grafik COP actual vs waktu pengoperasian.
Gambar 7. Grafik COP ideal vs Waktu pengoperasian.
Sedangkan untuk effisiensi yang dihasilkan refrigerant R134a yang tertinggi 23,61 pada menit 120, dan untuk refrigeranthidrokarbon jenis PIB 187,8 pada menit ke 120. Dapat dilihat dalam grafik hubungan dibawah ini:
Gambar 8. Grafik effisiensi vs waktu pengoperasian.
4.
Kesimpulan
Dari hasil pengujian sistem refrigerasi dengan menggunakan dua jenis refrigeran dapat disimpulkan bahwa:
b. Temperatur yang dihasilkan olehrefrigerant hidrokarbon jenis PIB jauh lebih ting dibandingkan dengan R134a, hidrokarbon bisa menghasilkan suhu -13 C dalam waktu 120 menit, sedangkan R134a hanya -1 C dengan tempo waktu yang sama.
c. Arus listrik yang digunakan pada refrigeranthidrokarbon jenis PIB lebih rendah dibandingkan dengan R134a, berarti lebih menguntungkan dari segi ekonomisnya.
d. COP yang dihasilkan PIB lebih rendah dibandingkan dengan menggunakan R-134a, dan effisiensi yang dihasilkan hidrokarbon jenis PIB lebih tinggi dari pada R134a, berarti sangat bagus digunakan sebab kompresor tidak bekerja berat dalam menjalankan system refrigerasi.
5.
Daftar Pustaka
[1] Arismunandar, Wiranto., 2002, “Penyegaran Udara”. PT. Pradnya Paramita (PERSERO). Jakarta.
[2] Awal, Syahrani., 2006 “Analisa Kerja Kompresor Terhadap Penggunaan Refrigeran R-12 Dan Hidrokarbon Jenis Propane Iso Butane”. Jurnal Mektek. Palu.
[3] Effendy, Marwan., 2005, “Pengaruh Kecepatan Putar Poros Kompresor Terhadap Prestasi Kerja Mesin Pendingin”. Tugas akhir S-1 Teknik mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta.
[4] Karakteristik Bahan dan Aspek Lingkungan Refrigeran Hidrokarbon”, termuat di: http:// indonesiasejahtera.wordpress.com/2007/11/01/karakteristik-bahan-dan-aspek-lingkungan-refrigeran-hidrokarbon-2/, di akses 26 Februari 2013.
[5] Hasan basri, Muhammad., 2009 “Pengaruh Temperatur Kondensor Terhadap Kinerja Mesin Refrigerasi Focus 808”. Jurnal Smartek. Palu.
[6] Stoecker, W.F. dan Jerold, W.J., 1996, “Refrigerasi dan Penyegaran Udara”.Terjemahan Supratman Hara. Penerbit Erlangga. Jakarta.
