1

I. SISTEM REFRIGERASI

1.1 Jenis-jenis Sistem Refrigerasi

Berbagai jenis sistem refrigerasi yang bekerja berdasarkan berbagai proses dan

siklus dapat ditemui dalam praktek. Secara umum ada dua siklus dari sistem refrigerasi

yaitu sistem refrigerasi siklus tertutup dan sistem refrigerasi siklus terbuka. Namun

demikian sistem refrigerasi siklus tertutup dapat dikelompokkan berdasarkan jenis siklusnya

diantaranya:

Sistem refrigerasi siklus thermodinamika

Sistem refrigerasi siklus thermo-elektrik

Sistem refrigerasi siklus thermo-magnetik

Yang termasuk mesin refrigerasi siklus thermodinamika antara lain;

1. Mesin refrigerasi siklus kompresi uap

2. Mesin refrigerasi siklus absorpsi

3. Mesin refrigerasi siklus jet uap

4. Mesin refrigerasi siklus udara

5. Mesin refrigerasi tabung vorteks

Pada modul ini hanya akan dibahas sistem refrigerasi siklus thermodinamik

khususnya mesin refrigerasi siklus kompresi uap.

1.2 Mesin Refrigerasi Siklus Kompresi Uap

Mesin refrigerasi Siklus Kompresi Uap merupakan jenis mesin refrigerasi yang

paling banyak digunakan saat ini. Mesin refrigerasi siklus kompresi uap terdiri dari empat

komponen utama, yaitu kompresor, kondensor, alat ekspansi dan evaporator. Susunan empat

komponen tersebut secara skematik ditunjukkan pada Gambar dibawah.

Gambar 1.1 Diagram Proses Siklus Kompresi Uap

2

Cara Kerja Siklus Kompresi Uap;

1. Proses 1-2 ; refrigeran meninggalkan evaporator dalam wujud uap jenuh dengan

temperatur dan tekanan rendah, kemudian oleh kompresor uap tersebut dinaikkan

tekanannya menjadi uap super panas dengan temperatur yang tinggi, lebih tinggi dari

temperature lengkungan sehingga pembuangan panas bisa berlangsung.

2. Proses 2-3 ; setelah mengalami proses kompresi, refrigeran berada dalam fase panas

lanjut dengan tekanan dan temperatur tinggi. Untuk merubah wujudnya menjadi cair

(kondensasi), kalor harus dilepaskan ke lingkungan melalui alat yang disebut dengan

kondensor. Refrigeran mengalir melalui kondensor pada sisi lain dialirkan fluida

pendingin (udara atau air) dengan temperatur lebih rendah dari pada temperatur

refrigeran. Oleh karena itu kalor akan berpindah dari refrigeran ke fluida pendingin

dan refrigeran akan mengalami penurunan temperatur dari kondisi uap panas lanjut

menuju kondisi uap jenuh, selanjutnya mengalami proses pengembunan menjadi

refrigeran cair. Refrigeran keluar kondensor sudah berupa refrigeran cair. Proses

kondensasi berlangsung pada temperature dan tekanan yang konstan.

3. Proses 3-4 ; refrigeran dalam keadaan wujud cair jenuh (tingkat keadaan 3)

kemudian mengalir melalui alat ekspansi. Refrigeran mengalami ekspansi pada

entalpi konstan dan berlangsung secara tak reversibel sehingga tekanan refrigeran

menjadi rendah (tekanan evaporator). Refrigeran keluar alat ekspansi berwujud

campuran uap-cair pada tekanan dan temperatur rendah.

4. Proses 4-1 ; Refrigeran dalam fase campuran uap-cair, mengalir melalui evaporator.

Di dalam evaporator refrigeran mengalami proses penguapan sebagai akibat dari

panas yang diserap dari sekeliling evaporator. Dengan adanya penyerapan panas ini,

maka disekeliling evaporator (ruangan yang dikondisikan) menjadi dingin atau

temperaturnya turun. Selanjutnya refrigeran yang meninggalkan evaporator dalam

fase uap jenuh. Proses penguapan tersebut berlangsung pada temperatur dan tekanan

yang konstan.

1.3 Satuan Kapasitas Pendinginan

Satuan kapasitas pendingin (Cooling capacity) adalah Ton Refrigeration (Ton R),

yang didefinisikan sbb: Kalor yang dikeluarkan/ dibutuhkan pada proses perubahan air 1

ton pada 0 oC, 76 cmHg menjadi 1 ton es pada 0 oC dalam daur 24 jam.

Bila panas laten pembekuan air adalah 144 BTU/lbm, maka:

3

1 Ton R = jam

lbmBTUtonlbmton

24

)/144()/2000()1(

1 Ton R = 12000 BTU/jam atau

1 Ton R = 200 Btu/manit atau

1 Ton R = 3024,1935 kCal/jam

catatan:

1 BTU = 778 lbf

1 HP = 33000 ft lbf/menit

= 550 ft lbf/detik

1.4 Pengertian-pengertian pada Siklus Kompresi Uap

1. Diagram Mollier

Diagram mollier atau diagram P h, menunjukkan karakteristik dari gas refrigeran,

yang menyatakan hubungan antara tekanan (P) pada ordinat dan enthalpy (H) pada absis

dari siklus refrigerasi. Seperti yang terlihat pada Gambar 4.2 (a), diagram mollier dibagi

menjadi tiga bagian untuk membedakan tingkat keadaan rerigeran yaitu tingkat keadaan

cairan super dingin (sub-cooled), uap basah dan uap super panas (super heat vapor) oleh

garis cair jenuh (saturated liquid line) dan garis uap jenuh (saturated vapor line).

Garis Cair Jenuh

Garis cair jenuh merupakan garis lengkung mulai dari sebelah kiri bawah

sampai titik kritis. Pada garis cair jenuh ini tingkat keadaan cairan refrigeran mulai

menguap. Daerah cairan super dingin yang temperaturnya lebih rendah dari cairan

jenuh terletak di sebelah kiri garis cair jenuh. Sedangkan daerah uap basah yang

merupakan campuran fase cair dan uap terletak disebelah kanan garis cair jenuh.

Garis Uap Jenuh

Garis uap jenuh dunyatakan oleh garis lengkung di bagian kanan sampai titik

kritis. Refrigeran pada garis uap jenuh berada pada tingkat keadaan uap jenuh

kering. Sedangkan pada daerah uap super panas yang suhunya lebih besar dari uap

jenuh berada di sebelah kanan dari garis uap jenuh. Jadi daerah uap basah berada

diantara garis cair jenuh dan garis uap jenuh.

Tekanan (Pressure) (P, dalam psia)

Tekanan dinyatakan pada sumbu ordinat. Garis tekanan tetap (isobar)

menghubungkan titik-titik keadaan yang bertekanan sama yaitu garis horizontal.

4

Tekanan (P) dinyatakan dengan satuan lb/inch2 abs, atau dalam psia. (psia = pound

per square inch absolute).

Enthalpi (h, dalam BTU/lbm)

Enthalpi dinyatakan sebagai absis, oleh karena itu garis isoenthalpi adalah

garis vertical.

Temperature (t, dalam oF)

Pada daerah cair, garis temperatur tetap (isothermal) boleh dikatakan vertical.

Pada daerah uap basah, garis isothermal sering kali tidak diperlihatkan karena garis

isothermal horizontal berimpit dengan garis tekanan tetap (isobar) yang

bersangkutan. Tetapi pada daerah uap super panas, garis isothermal agak

melengkung menuju ke arah kanan bawah (Gbr 4.2.c).

Derajat Kekeringan, (x)

Garis iso-derajat kekeringan menunjukkan besarnya derajat kekeringan dari

uap basah, dimana garis ini merupakan garis-garis bagi dari garis-garis datar antara

garis cair jenuh dan garis uap jenuh. Misalnya x = 1,0 menyatakan derajat

kekeringan sama dengan satu, jadi menyatakan kondisi uap jenuh kering. X = 0,7

menyatakan kondisi uap basah dengan kandungan uap kering 70% dan cairan 30%.

Perhatikan Gbr 4.2.d

5

Gambar 1.2 Penjelasan tentang Diagram Mollier

h (Btu/lbm

h (Btu/lbm h (Btu/lbm

h (Btu/lbm

h

Ft3/lbm

h

h (Btu/lbm)

h (Btu/lbm) h (Btu/lbm)

h (Btu/lbm)

6

2. Diagram Mollier dan Perubahan Tingkat Keadaan Refrigeran

Pada diagram Mollier, proses siklus refrigerasi menyangkut empat hah pokok yaitu

penguapan kompresi pengembunan ekspansi kompresi dan seterusnya, dapat

digambarkan sehingga mempermudah perhitungan perancangan ataupun pemeriksaan

terhadap kondisi operasinya (lihat Gambar 4.3).

Gambar 1.3 Diagram Mollier dan Siklus Refrigerasi (Perubahan tingkat keadaan refrigeran)

Di dalam menggambar diagram Mollier dari siklus refrigerasi, hal-hal berikut ini

hendaknya diperhatikan :

1. Garis-garis horizontal menunjukkan proses tekanan konstan, seperti terjadi pada

proses penguapan refrigeran dalam evaporator serta pengembunan refrigeran

dalam kondensor.

2. Proses kompresi di dalam kompresor merupakan proses adiabatic reversible

(isentropic) sehingga terjadi pada garis entropy konstan.

3. Ekspansi trotling, yaitu proses penurunan tekanan pada enthalpy konstan yang

terjadi pada waktu refrigeran melalui katup ekspansi atau pipa kapiler, dan

berlangsung sepanjang garis iso-enthalpi (arah vertical). Jadi enthalpy refrigeran

sebelum dan sesudah katup ekspansi/pipa kapiler adalah sama.

4. Dalam proses refrigerasi ini perpindahan kalor antara refrigeran dengan media

yang ada disekitarnya dianggap hanya terjadi pada evaporator dan kondensor

saja. Disamping itu selama proses tersebut dianggap tidak terjadi kerugian

Psi

a

Evaporator

h (Btu/lbm

7

tekanan (pressure drop) karena gesekan atau sebab lain. Oleh sebab itu siklus

refrigerasi ideal yang terlukis pada diagram Mollier akan berbeda dengan siklus

refrigerasi yang sebenarnya (actual).

Gambar 1.4 Penggambaran Siklus Refrigerasi Kompresi uap Ideal pada Diagram

Mollier.

Keterangan gambar:

1 2 : proses kompresi refrigeran di kompresor

2 3 : proses kondensasi (pengembunan) refrigeran di kondensor.

3 4 : proses ekspansi refrigeran di katup ekspansi atau pipa kapiler.

4 1 : proses penguapan refrigeran di evaporator.

3. Efek Refrigerasi (Refrigeration Effect)

Efek refrigerasi (ER) merupakan jumlah kalor yang diserap oleh refrigeran di dalam

evaporator untuk setiap satu satuan massa refrigeran, terjadi pada proses 4 ke 1 seperti pada

gambar 4.4. Satuan efek refrigerasi (ER) adalah BTU/lbm. Jadi dengan demikian maka

besarnya efek refriogerasi (ER) adalah :

ER = h1 h4 (BTU/lbm)

Dimana;

h1 = enthalpy refrigeran pada titik 4 (sesi masuk evaporator, BTU/lbm).

h4 = enthalpy refrigeran pada titik 1 (sesi keluar evaporator, BTU/lbm).

Enthalpy, Btu/lbm

Condensation E

xp

an

sio

n

Evaporation

Compression

Pre

ssru

re,

Psi

a

4

3

1

2

8

Harga ER dari suatu sistim refrigerasi sangat penting artinya karena menunjukkan

banyaknya kalor yang bias diserap oleh refrigeran di dalam evaporator untuk setiap pound

(lbm) penguapan refrigeran. Dengan mengetahui harga ER dan besarnya massa refrigeran

yang dapat diuapkan tiap satu satuan waktu pada evaporator, maka dapat ditentukan

besarnya kapasitas pendinginan (Cooling Capasity) dari sistim refrigerasi tersebut, demikian

pula sebaliknya.

Jadi:

KR = 200

.. TonRmrER (BTU/menit)

Dimana :

ER = efek refrigerasi (BTU/lbm).

Mr = laju aliran massa refrigeran (lbm/menit).

4. Kerja Kompresi (Wk)

Kerja kompresi (Wk) yang dibutuhkan pada proses kompresi uap refrigeran di dalam

kompresor besarnya sama dengan selisih enthalpy pada proses 1 ke 2. Hubungan ini

diturunkan dari Steady flow energy equation dengan mengabaikan adanya perubahan

energi kinetik dan energi potensial (lihat gambar 4.4).

Jadi:

h1 + q = h2 + Wk

oleh karena proses 1 ke 2 berlangsung secara adiabatic reversible (q = 0), maka

Wk = h1 h2 (BTU/lbm)

Selisih enthalpy ini mempunyai harga negatif berarti bahwa kerja diberikan ke sistim dari

luar.

5. Koefisien Prestasi (Coefficient of Performance) (COP)

Koefisien prestasi (COP) adalah suatu koefisien yang besarnya sama dengan efek

refrigerasi (ER) dibagi dengan kerja kompresi (Wk)

COP = (ER) (Wk)

Koefisien prestasi ini identik dengan efisiensi pada motor bakar. Makin tinggi harga COP

nya, makin baik sistim refrigerasi tersebut. Harga COP ini biasanya lebih besar dari pada

satu (1).

9

6. Panas Yang Dibuang Kondensor (Qk)

Dari kesetimbangan energi, kalor yang dilepaskan di kondensor haruslah sama

dengan jumlah efek refrigerasi (ER) dan kalor yang ekivalen dengan kerja yang diberikan

kepada refrigeran selama langkah kompresi di kompresor (Wk). Dalam gambar 4.4, proses

pelepasan kalor di dalam kondensor terjadi pada proses 2 ke 3.

ER = h1 h4 dan Wk = h2 h1

Maka;

Qk = (h1 h4) + (h2 h1)

= h2 h4

= h2 h3 (BTU/lbm) , jadi (h3 = h4)

dimana;

h2 = enthalpy uap refrigeran pada sesi masuk kondensor (BTU/lbm).

H3 = enthalpy cairan refrigeran pada sesi keluar kondensor (BTU/lbm).

7. Jumlah Refrigeran yang Bersirkulasi

Jumlah refrigeran yang bersirkulasi adalah jumlah refrigeran yang dimasukkan dan

diuapkan di dalam evaporator untuk memperoleh kapasitas pendinginan yang diperlukan.

Jumlah refrigeran yang bersirkulasi biasanya disebut dengan Laju aliran massa refrigeran

dapat diperoleh dengan persamaan berikut ini :

rM = (KR) / (ER) (lbm/jam).

Dimana:

KR = kapasitas pendinginan yang diperlukan (BTU/jam)

ER = efek refrigerasi (BTU/lbm).

Dengan mengetahui tingkat keadaan refrigeran pada sesi masuk kompresor, titik 1

pada Gbr 4.4, maka dapat diketahui pula volume spesifik dari refrigeran, v1 (ft3/lbm). Hal

ini dimaksudkan untuk dapat mengetahui volume uap refrigeran yang bersirkulasi (laju

aliran volume refrigeran) yaitu;

V1 = mr . v1 (ft3/lbm)

Dengan mengetahui laju aliran volume refrigeran yang dihisap oleh kompresor

setiap langkah hisapnya akan dapat ditentukan besarnya kompresor yang diperlukan untuk

mensirkulasikan refrigeran (lbm/jam) supaya dapat diperoleh kapasitas pendinginan yang

diinginkan.

10

8. Daya yang Dibutuhkan Kompresor, (Pk) (HP)

Daya yang diperlukan oleh kompresor untuk mensirkulasikan refrigeran dapat

ditentukan dengan persamaan :

Pk = 33000

..778 mrWk (HP)

Dimana;

Wk = kerja yang diperlukan kompresor (BTU/lbm)

Mr = laju aliran massa refrigeran (lbm/menit)

Contoh Soal dan Pemecahannya

Mesin refrigerasi dengan siklus kompresi uap mempunyai kapasitas refrigerasi 15

Ton R. Refrigeran yang digunakan adalah R-12, dengan temperatur kondensor 95 oF dan

temperatur evaporator 20 oF

Tentukan:

a. Efek refrigerasi sistim (BTU/lbm)

b. Jumlah refrigeran yang disirkulasikan, dalam (lbm/menit)

c. Daya untuk menggerakkan kompresor (HP)

d. Koefisien prestasi sistim (COP)

e. Kalor yang dilepaskan di kondensor (BTU/lbm).

Penyelesaian:

Terlebih dahulu digambarkan diagram P-h dari sistim refrigerasi sesuai dengan data

yang diberikan sbb:

Enthalpy, Btu/lbm

Pre

ssru

re,

Psi

a

4

3

1

2

20 oF

95 oF

11

Dari table A-3 (Refrigeration and Air Conditioning) untuk R-12 diperoleh :

Pada te = 20 oF, maka h1 = 79,4 BTU/lbm dan v1 = 1,099 ft

3/lbm

Tk =95 oF, maka h3 = h4 = 29,9 BTU/lbm.

Dari diagram Mollier untuk R-12 didapat;

H2 = 88,8 BTU/lbm

a. Efek refrigerasi (ER):

ER = h1 h4

= (79,4 29,9) (BTU/lbm)

= 49,5 (BTU/lbm).

b. Jumlah refrigeran yang disirkulasikan (mr)

Mr = KR / ER

= RTonlbmBTU

lbmBTURTon

1./5,49

/200.15

= 60,6 lbm/menit.

c. Daya untuk menggerakkan kompresor (Pk)

Kerja kompresi pada kompresor

Wk = h2 h1

= (88,8 79,4) BTU/lbm

= 9,4 BTU/lbm

Pk = 33000

..778 mrWk (HP)

= 13,4 HP

d. Koefisien prestasi sistim (COP)

COP = ER / Wk

= lbmBTU

lbmBTU

/4,9

/5,49

= 5,26

e. Kalor yang dilepaskan di kondensor (Qk)

Qk = h2 h3

= (88,8 29,9) BTU/lbm

= 58,9 BTU/lbm

12

II. KOMPONEN SISTEM REFRIGERSI SIKLUS KOMPRESI UAP

Komponen utama dari sistem refrigerasi siklus kompresi uap terdiri dari; kompresor,

kondensor, evaporator dan alat ekspansi. Disamping komponen utama terdapat komponen

tambahan seperti; strainer/ filter, drier, akumulator, fan motor.

2.1 Kompresor

Kompresor adalah bagian yang terpenting dari mesin refrigerasi. Pada tubuh

manusia, kompresor dapat diumpamakan sebagai jantung yang memompa darah ke seluruh

tubuh kita. Dalam mesin refrigerasi, kompresor menekan refrigeran ke semua bagian dari

sistim. Kompresor ini bekerja membuat perbedaan tekanan sehingga refrigeran dapat

mengalir dari satu bagian ke bagian lainnya dari sistim. Karena adanya perbedaan tekanan

antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah maka refrigeran cair dapat mengalir

melalui alat pengatur refrigeran (Alat ekspansi) ke evaporator. Tekanan gas di evaporator

harus lebih tinggi dari pada tekanan gan dalam saluran hisap, agar gas dingin dari

evaporator dapat mengalir melalui saluran isap kompresor. Gas dingin tersebut di dalam

kompresor hermetic berguna untuk mendinginkan kumparan motor listrik dan minyak

pelumas kompresor. Kompreso pada sistim refrigerasi berguna untuk :

1. Menurunkan tekanan di dalam evaporator sehingga refrigeran cair di evaporator

dapat menguap pada suhu yang lebih rendah dan menyerap panas lebih banyak

dari ruangan di dekat evaporator.

2. Menghisap refrigeran gas dari evaporator pada suhu dan tekanan rendah lalu

memamfatkan gas tersebut sehingga menjadi gas bertekanan dan bersuhu tinggi.

Kemudian mengalirkannya ke kondensor hingga gas tersebut berubah fase

menjadi cair (pengembunan) dengan melepaskan panas refrigeran ke lingkungan

atau kepada zat yang mendinginkan kondensor.

Untuk menentukan seberapa rendah suhu yang harus dicapai oleh evaporator antara

lain ditentukan oleh suhu terendah pada penguapan di evaporator. Hal ini tergantung dari

refrigeran yang digunakan dan macam kompresor yang dipakai.

Jenis-jenis kompresor dapat digolongkan berdasarkan :

1. Penggolongan berdasarkan metode kompresi

a. Metode kompresi positif

- Kompresor bolak-balik

- Kompresor bolak-balik kerja tunggal

13

- Kompresor bolak-balik kerja gamda.

- Kompresor putar (rotary)

- Kompresor sekrup

b. Metode kompresi non positif

- Kompresor sentrifugal

- Satu tingkat

- Banyak tingkat

2. Penggolongan menurut bentuk

a. Jenis vertical

b. Jenis horizontal

c. Jenis silinder banyak

3. Penggolongan menurut konstruksi (hubungan motor dengan kompresornya)

a. Kompresor jenis terbuka

b. Kompresor jenis semi-hermetik

c. Kompresor jenis hermetic

2.2 Kompresor Torak

Kompresor torak sampai saat ini adalah yang paling banyak dipaki untuk keperluan

refrigerator. Terutama dipergunakan dengan refrigeran yang memerlukan pergerakan torak

(piston displacement) yang kecil dan mengembun pada tekanan yang tinggi. Refrigeran

yang banyak dipakai dengan kompresor torak adalah: R-12, R-22, R-500, R-502 dan R-717.

Prinsip kerja kompresor torak ini seperti pada motor bakar dua langkah (2-stroke).

Pada kompresor torak juga terdapat silinder dimana torak bergerak bolak-balik didalamnya.

Gerak bolak-balik ini disebabkan oleh gerak putar poros engkol (crank shaft) yang

digerakkan oleh motor listrik.

Pada waktu langkah isap, torak bergerak ke bawah, terjadi penurunan tekanan atau

vakum di dalam silinder antara torak dan tutup silinder sehingga katup hisap (suction valve)

terbuka. Refrigeran gas dapat dihisap masuk melalui katup hisap ke dalam silinder. Pada

langkah tekan (kompresi) torak bergerak ke atas memampatkan gas dan mendorongnya

keluar melalui katup tekan (discharge valve) ke kondensor. Kemudian torak bergerak ke

bawah dan ke atas lagi begitu seterusnya sehingga kompresor torak disebut dengan

kompresor bolak-balik.

14

Gambar 2.1 Kompresor Torak Terbuka

Pada kompresor yang kecil, lapisan film minyak pelumas pada dinding silinder telah

cukup kuat untuk menahan tekanan gas yang bocor diantara torak dan dinding silinder. Oleh

karena itu torak dengan diameter kurang dari 50 mm pada umumnya tidak memakai cincin

torak (piston ring).

Untuk menghindari gas bocor kembali melalui katup kompresor maka katup

kompresor harus direncanakan agar dapat menutup dengan cepat dan rapat. Agar katup

dapat mudah membuka dan cepat menutup, katup harus dibuat dari logam yang ringan dan

konstruksinya dibuat agar dapat cepat terangkat. Katup harus kuat dan dapat diandalkan

juga harus bekerja dengan teratur dan otomatis.

2.3 Kompresor Rotari

Kompresor rotari dapat dibedakan berdasarkan Blade-nya yaitu kompresor rotari

dengan daun pisau tetap (Stationary blade) dan kompresor rotari dengan daun pisau berputar

(Rotary blade)

a. Kompresor Rotari dengan Daun Pisau Tetap (Stationary blade)

Kompresor ini terdiri dari; roller sebuah besi baja berbentuk silinder yang berputar

pada ujung poros rotor yang tidak sepusat (eksentrik). Kedua roller dan ujung poros

berputar dalam rumah yang bentuknya selindris yang selanjutnya akan disebut silinder.

Oleh karena ujung poros tidak sepusat maka roller juga berputar tidak sepusat dan

15

menyinggung bagian dalam dinding silinder pada satu garis. Jika poros berputar, roller juga

ikut pada bagian dalam dari silinder tersebut.

Sebuah pisau (blade) yang ditekan oleh pegas dari belakang melalui alur pada

silinder selalu menekan roller pada satu garis. Daun pisau bergerak maju mundur pada alur

dari silinder mengikuti roller selama roller berputar pada bagian dalam silinder. Kedua

ujung silinder, atas dan bawah mempunyai dinding penutup dan satu dari padanya berfungsi

sebagai menunjang poros. Roller dan pisau mempunyai tinggi yang sama dengan tinggi

silinder. Saluran hisap dan tekan berpangkal dari silinder tersebut, pada bagian kanan dan

kiri didekat alur dari daun pisau.

Saluran hisap tidak mempunyai katup hisap (suction valve) tetapi mempunyai

saringan untuk menyaring kotoran agar tidak masuk ke dalam silinder. Saluran tekan

mempunyai katup tekan (discharge valve) untuk menghindari gas tekanan tinggi pada waktu

kompresor sedang berhenti agar tidak mengalir kembali ke dalam silinder. Di dalam

silinder pada umumnya ada dua buah ruangan yaitu; ruang tekanan rendah dan ruang

tekanan tinggi. Pada waktu roller menutup lubang saluran hisap dan tekan pada saat yang

bersamaan maka di dalam silinder hanya ada satu ruang tekanan rendah saja.

Gambar 2.2 Kompresor Rotari dengan Daun Pisau Tetap

1. Poros 2 Roller 3. Silinder/rumah

4. Pisau/blade 5. Pegas 6. Tabung

b. Kompresor Rotari dengan Daun Pisau Berputar (Rotary Blade)

Kompresor ini terdiri dari satu silinder yang didalamnya terdapat roller yang

dilengkapi dengan 2 atau 4 buah daun pisau (blade atu vane). Ujung poros yang tidak

sepusat dapat memutar roller selalu menyinggung dinding silinder yang hanya dipisahkan

oleh lapisan minyak yang sangat tipis. Kedua dinding penutup silinder menutup bagian

bawah dan atas silinder sambil memegang poros yang berputar. Pisau-pisau bergerak maju

mundur pada alurnya.

16

Waktu poros berputar ujung pisau selalu menempel pada dinding silinder bagian

dalam. Ujung pisau ini dapat menempel pada dinding silinder karena dorongan gaya

sentrifugal dari poros yang sedang berputar. Ada juga yang diberi pegas dibelakang pisau

agar dapat menekan lebih kuat dan rapat.

Gambar 2.3 Kompresor Rotari dengan Daun Pisau Berputar

1. Roller 2. Silinder/rumah 3. Daun pisau 4. Tabung

Gas masuk melalui saluran hisap dan dimampatkan oleh pisau-pisau yang berputar

lalu mendorongnya keluar melalui saluran tekan. Kompresor ini mempunyai sebuah katup

tekan pada saluran tekan, untuk menghindari gas tekanan tinggi mengalir kembali ke

kompresor pada waktu kom presor sedang berhenti.

2.4 Kompresor Terbuka (Open type Compressor))

Pada kompresor terbuka ini, kompresornya terpisah dari penggeraknya. Penggerak

kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik, ada juga yang memakai

motor bensin atau motor diesel. Salah satu ujung poros engkol menonjol keluar sebagai

tempat memasang puli transmisi. Melalui tali kipas (V belt) puli dihubungkan dengan

tenaga penggeraknya.

Putaran kompresor itu mudah diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya

mengubah diameter puli saja. Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa

kerja (umur) dari bantalan, katup, torak dan lkomponen lain. Selain itu kompresor lebih

mudah distart, sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start

yang tinggi.

17

Gambar 2.4 Kompresor Open Unit

Keuntungan kompresor terbuka :

1. Jika motornya rusak, kita dapat memperbaiki motornya saja tanpa mengganggu

kompresor dan refrigeran yang ada dalam sistim.

2. Dengan mengubah diameter puli pada motor atau pada kompresor, kita sudah

dapat mengubah dan mengatur jumlah putaran kompresor.

3. Minyak pelumas di dalam kompresor mudah diperiksa melalui gelas pemeriksa

(sight glass).

4. Pada daerah yang tidak ada listrik, kompresor open unit bias dipakai dengan

tenaga penggerak daro motor diesel uatu motor bensin.

Kerugiannya:

1. Bentuknya lebih besar, lebih berat dan harganya juga lebih mahal.

2. Seal dari kompresor pada poros engkol sering rusak sehingga minyak pelumas

dan refrigeran bocor.

2.5 Kompresor Semihermetik

Pada kompresor semi hermetic, poros engkol dari kompresor menjadi satu dengan

mopor listriknya, sehingga beberapa kerugian mekanis dapat ieliminasi disamping

berkurangnya pemakaian seal pencegah kebocoran refrigeran pada kompresor. Namun

demikian, harus diperhatikan agar dipergunakan isolator listrik pada motor listrik sebaik-

baiknya, dan juga harus menggunakan refrigeran yang mempunyai sifat sebagai isolator.

Pada kompresor semi-hermetik ini, bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih bias

dibuka. Keuntungan lain penggunaan kompresor semi-hermetik adalah bentuknya yang

integrated dan ringkas.

18

Gambar 2.5 Kompresor Semi Hermetik

2.6 Kompresor Hermetik

Pada dasarnya, kompresor hermetic hampir sama dengan semi-hermetik,

perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor dengan

stator motor penggeraknya. Pada kompresor hermetic dipergunakan sambungan las

sehingga rapat udara. Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah terbuat dari besi tuang,

bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat dibuka. Sebaliknya dengan

kompresor hermetic, rumah kompresor dibuat dari baja dengan pengerjaan las, sehingga

baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat diperiksa tanpa memotong rumah

kompresor. Bagian-bagian dari kompresor:

Gambar 2.6 Kompresor Hermetik Tecumseh model AE

Oil

Pump

Silinder Head

A. Rotor

B. Stator

C. Silinder

D. Torak

E. Batang torak

F. Poros engkol

G. Rumah

H. Sambungan rumah las

I. Terminal

19

3. Kondensor

Kondensor merupakan pesawat penukar kalor yang berfungsi untuk mengembunkan

uap refrigeran yang mengalir dari kompresor. Untuk mengembunkan uap refrigeran yang

bertekanan dan bertemperatur tinggi (yang keluar dari kompresor) diperlukan usaha untuk

melepaskan kalor sebanyak kalor laten pengembunan dengan cara mengdinginkan uap

refrigeran tersebut. Jumlah kalor yang dilepaskan pada kondensor sama dengan jumlah

kalor yang diserap refrigeran di dalam evaporator ditambah kalor yang ekivalen dengan

energi yang diperlukan untuk melakukan kerja kompresi dalam kompresor.

Ditinjau dari media yang digunakan untuk mendinginkan kondensor, maka

kondensor dapat dibagi menjadi :

a. Kondensor dengan pendinginan air (Water cooled condensor)

b. Kondensor dengan pendinginan udara (Air cooled condensor)

c. Kondensor dengan pendinginan air dan udara (Evaporative condensor)

3.1 Kondensor Tabung dan Pipa Horizontal (Shell and Tube)

Kondensor jenis ini banyak dipakai pada unit kondensor berukuran kecil sampai

besar, unit pendinginan air dan penyegar udara paket baik untuk ammonia maupun untuk

refrigeran yang lainnya. Pada kondensor ini terdapat banyak pipa pendingin dimana air

pendingin mengalir di dalam pipa-pipa itu. Kedua ujung pipa pendingin terkait pada pelat

pipa sedangkan diantara pelat pipa dan tutup tabung dipasang sekat-sekat yang juga

berfungsi untuk mengatur agar kecepatannya cukup tinggi (1,5 2 m/s) Air pendingin

masuk kondensor melalui bagian bawah lalu masuk ke dalam pipa pendingin dan akhirnya

keluar melalui bagian atas kondensor.

Gambar 2.7 Kondensor Tabung dan Pipa Bersirip Horizontal

20

Pipa pendingin harus dibersihkan secara periodic, tergantung pada kwalitas air

pendingin yang dipergunakan yaitu dengan cara membuka kedua tutup tabung kondensor.

3.2 Kondensor Tabung dan Coil

Kondensor tabung dan koil pipa pendingin di dalam tabung yang dipasang pada

posisi vertical. Koil pipa pendingin tersebut biasanya dibuat dari tenbaga tanpa sirip atau

dengan sirip (aerofine tube) Pada kondensor tabung dan koil, air pendingin mengalir di

dalam koil pipa pendingin. Endapan dan kerak yang terbentuk di dalam pipa harus

dibersihkan dengan mempergunakan zat kimia (detergen).

Gambar 2.8 Kondensor Tabung dan Koil

3.3 Kondensor Jenis Pipa Ganda

Kondensor jenis pipa ganda merupakan susunan dari dua pipa koaksial, dimana

refrigeran mengalir melalui saluran yang terbentuk antara pipa dalam dan pipa luar dari atas

ke bawah. Sedangkan air pendingin mengalir didalam pipa-dalam, dalam arah berlawanan

dengan arah aliran refrigeran yaitu dari arah bawah ke atas.

Gambar 2.9 Kondensor Koil Pipa Ganda

21

Pipa-dalam dapat dibuat bersirip atau tanpa sirip. Kondensor ini dapat mencapai

kondisi super dingin karena arah aliran refrigeran dan air pendingin yang berlawanan.

Penggunaan air pendingin yang relatif kecil, kesulitannya dalam membersihkan pipa harus

mempergunakan detergen. Karena konstruksinya, pemeriksaan terhadap korosi dan

kerusakan pipa tidak mungkin dilaksanakan dan penggantian pipa juga sukar dilakukan.

3.4 Kondensor Berpendingin Udara

Udara yang mendinginkan kondensor dapat mengalir karena aliran udara secara

alamiah atau aliran udara yang ditiupkan oleh fan motor. Mesin refrigerasi yang kecil

seperti lemari es memakai kondensor dengan pendinginan udara secara alamiah yang

disebut dengan kondensor statis. Sedangkan lemari es yang lebih besar dan berbagai jenis

mesin refrigerasi seperti AC window, AC split dan sebagainya menggunakan kondensor

dengan fan motor. Fan motor dapat meniupkan udara ke arah kondensor dalam jumlah yang

lebih besar sehingga kapasitas kondensor bertambah.

Gambar 2.10 Kondensor Pendingin Udara Koil Bersirip Plat

Sirip dari pipa pendingin mempunyai jarak antara 20 35 mm. Diameter luar dari

pipa pendingin yang biasa dipergunakan adalah 19,5 mm dan tebalnya 0,6 1,2 mm (0,5

untuk pipa kecil). Kecepatan udara yang mengalir melalui bidang pendingin kira-kira 2,5

m/s dengan luas bidang pendinginan yang diperluka per Ton refrigerasi kira-kira 12 s/d 15

m2. Temperatur pengembunan refrigeran kira-kira (15 20) oC lebih tinggi dari temperatur

atmosfir.

Refrigeran dari konpresor dengan suhu dan tekanan tinggi mengalir ke bagian paling

atas dari kondensor. Setelah refrigeran mengalami proses pendinginan oleh udara luar

22

(Membuang kalor laten pengembunanny) maka terjadi perubahan wujud refrigeran dari gas

menjadi cair dan skhirnya keluar melalui bagian bawah kondensor.

Bentuk atau konstruksi kondensor statis ada tiga macam yaitu :

a. Pipa dengan jari-jari penguat (wire and tube condensor)

b. Pipa dengan pelat besi (Plat type condensor)

c. Pipa dengan sirip-sirip (tube and fins condensor)

Gambar 2.11 Kondensor Statis untuk Lemari Es

Kondensor pendinginan udara dengan fan motor terdiri dari koil pipa pendingin

bersirip plat (pipa tembaga dengan sirip aluminium, atau pipa tembaga dengan sirip

tembaga). Udara mengalir dengan arah tegak lurus pada bidang pendingin. Gas refrigeran

yang bertemperatur tinggi masuk ke bagian atas dari koil dan secara berangsur-angsur

mencair dalam alirannya ke bagian bawah koil.

4. Evaporator

Sebuah evaporator dalam sistim refrigerasi adalah suatu pesawat penukar kalor yang

memindah kalor dari zat-zat yang diinginkan ke refrigeran. Pada prinsipnya perpindahan

panas yang terjadi dalam evaporator sama dengan perpindahan panas yang terjadi pada

kondensor. Hanya saja di dalam kondensor, panas dilepas atau dibuang oleh refrigeran ke

media pendingin kondensor sedangkan di dalam evaporator kalor diserap oleh refrigereran

dari media yang didinginkan.

Evaporator dapat dibagi ke dalam beberapa golongan sesuai dengan keadaan

refrigeran yang ada didalamnya yaitu: Jenis ekspansi kering (Dry atau direct expansion

evaporator) dan evaporator jenis basah (Fooded evaporator). Pada evaporator jenis ekspansi

1-Pipa dengan jari-jari penguat 2-Pipa dengan pelat besi 3-Pipa dengan sirip-sirip

23

kering, cairan refrigeran yang diekspansikan melalui katup ekspansi, pada waktu masuk ke

dalam evaporator sudah dalam keadaan campuran cair dan uap sehingga keluar dari

evaporator dalam keadaan uap kering. Oleh karena sebagian dari evaporator terisi oleh uap

refrigeran maka perpindahan kalor yang terjadi tidak begitu besar jika dibandingkan dengan

keadaan dimana evaporator terisi oleh refrigeran cair.

Gambar 2.12 Evaporator Jenis Ekspansi Kering

Pada evaporator jenis basah sebagian besar dari evaporator terisi oleh refrigeran cair.

Proses penguapannya terjadi seperti pada ketel uap.

Gelembung refrigeran yang terjadi karena pemanasan akan naik dan pecah pada permukaan

cairan atau terlepas dari permukaannya. Sebagian refrigeran kemudian masuk ke dalam

akumulator (liquid receiver) yang memisahkan uap dari cairan, maka refrigeran dalam

bentuk uap sajalah yang akan masuk ke dalam kondensor.

Gambar 2.13 Evaporator Jenis Basah

24

Ditinjau dari konstruksi evaporator dapat dibagi menjadi tiga yaitu: evaporator

tabung dan koil, evaporator tabung dan pipa jenis ekspansi kering, dan evaporator koil

dengan pendinginan udara. Pada evaporator tabung dan koil terdapat koil pipa tunggal atau

koil pipa ganda di dalam sebuah silinder.

Gambar 2.14 Evaporator Tabung dan Koil

Refrigeran mengalir didalam koil pipa untuk mendinginkan air atau larutan garam

yang ada dibagian luar koil. Evaporator jenis ini hanya dipakai pada mesin refrigerasi yang

kecil karena laju perpindahan kalornya sangat rendah.

Evaporator jenisTabung dan Pipa Ekspansi Kering menggunakan banyak pipa yang

dipasang di dalam tabung. Refrigeran mengalir di dalam pipa sedangkan cairan yang akan

didinginkan mengalir dibagian luar pipa refrigeran yaitu didalam tabung.

Gambar 2.15 Evaporator Tabung dan Pipa Jenis Kering

Pelat sekat yang ada didalam silinder berfungsi menunjang pipa refrigeran dan

mengarahkan aliran cairan yang hendak didinginkan sehingga dapat mengalir tegak lurus

pada pipa dengan kecepatan yang lebih tinggi. Hal ini akan menyebabkan laju perpindahan

kalornya makin baik karena kontak antara cairan yang hendak didinginkan dengan pipa

25

refrigeran dapat dibuat lebih baik. Di dalam evaporator, refrigeran menguap sempurna dan

selanjutnya mengalir ke dalam kompresor.

Sedangkan bentuk atau konstruksi evaporator kering untuk lemari es ada tiga macam

yaitu:

a. Permukaan datar (plate surface)

b. Pipa (bare tube)

c. Pipa dengan siripsirip (finned tube)

Gambar 2.16 Beberapa Bentuk Evaporator Kering

5. Katup Ekspansi

Katup ekspansi dipergunakan untuk mengekspansi secara adiabatic cairan refrigeran

yang bertekanan dan bertemperatur tinggi sampai mencapai tingkat keadaan tekanan dan

temperatur rendah. Jadi melaksanakan proses trotel atau proses ekspansi pada enthalpy

konstan. Selain itu katup ekspansi mengatur pemasukan refrigeran sesuai dengan beban

pendinginan yang harus dilayani oleh evaporator. Pada mesin refrigerasi yang mempunyai

kapasitas rendah, katup ekspansi tidak digunakan tetapi diganti dengan pipa kapiler. Pipa

kapiler adalah pipa kecil yang berdiameter (0,024 sampai 0,09)inch dengan panjang ( 2

20) feet. Tahanan dari pipa kapiler inilah yang digunakan untuk mentrotel dan menurunkan

tekanan refrigeran.

Ada beberapa jenis katup ekspansi yang sering digunakan antara lain: katup ekspansi

otomatik dan katup ekspansi thermostatic. Pada katup ekspansi otomatik ini bekerjanya

26

berdasarkan tekanan yang seimbang pada below atau diafragma dari dua tekanan yang

berlawanan dan saling mengimbangi.

Tekanan yang berlawanan tersebut terdiri dari tekanan evaporator (P2) dan tekanan

pegas (P1) Takanan evaporator (P2) menekan diafragma keatas, membuat lubang saluran

menutup. Tekanan pegas (P1) yang dapat diatur menekan diafragma pada arah yang

berlawanan, membuat lubang saluran membuka. Katup ini akan bekerja secara otomatis

yaitu mengatur jumlah refrigeran yang mengalir ke evaporator untuk menbuat tekanan

evaporator dan tekanan pegas dalam keadaan seimbang atau konstan.

Gambar 2.17 Katup Ekspansi Otomatik

Pada katup ekspansi thermostatic (dengan penyama tekanan dalam), bagian keluar

katup ekspansi berhubungan dengan ruang bagian bawah diafragma atau below.

Gambar 2.18 Prinsip Kerja Katup Ekspansi Otomatik dengan Diafragma

Jadi tekanan dari bagian masuk evaporator selalu menekan diafragma atau below dari

bagian bawah keatas berusaha menutup lubang saluran diafragma.

Ada dua keadaan yang dapat mempengaruhi kerja katup ekspansi thermostatic

dengan penyama tekanan dalam :

a. Keseimbangan tekanan dibagian bawah dan diatas diafragma atau below.

A- Inlet B- Screen C- Needle and seat D- Outlet E- Valve adjustment F- Bonnet G- Adjustment spring H- Valve housing

I- Control diaphragma

1 Baut pengatur 2 Pegas 3 Diafragma 4 Jarum dan dudukan

5 Saringan P2 Tekanan Evaporator P1 Tekanan Pegas

P1

27

b. Penambahan atau pengurangan gas panas lanjut (super heat) pad akhir

evaporator.

Gambar 2.19 Katup Ekspansi Thermostatik dengan Penyama Tekanan Dalam

Tabung sensor thermal diletakkan pada saluran hisap didekat evaporator, maka

dapat merasakan perubahan suhu gas yang mengalir keluar dari evaporator. Perubahan super

heat sangan besar pengaruhnya terhadap tabung sensor thermal yang dapat berubah-ubah

dipengaruhi oleh perubahan temperatur saluran hisap. Tekanan gas jenuh didalam tabung

sensor thermal dinamakan (P1), menekan dari bagian atas diafragma ke bagian bawah untuk

membuka lubang katup. Tekanan dibagian bawah diafragma menekan keatas untuk

menutup lubang katup. Tekanan tersebut terdiri dari :

a. Tekanan evaporator P2 yaitu tekanan refrigeran pada bagian masuk evaporator

atau bagian keluar katup ekspansi.

b. Tekanan pegas pengatur super heat (P3)

Gambar 2.20 Prinsip Kerja Katup Ekspansi Thermostatik dengan Penyama Tekanan Dalam

Ruang dibawah diafragma berhubungan dengan bagian keluar katup ekspansi atau

bagian masuk evaporator (P2) selalu menekan dari bagian bawah diafragma keatas.

Tekanan pegas yang dapat diatur (P3) juga menekan dari bagian bawah diafragma keatas

P1

P3 P2

28

berusaha menutup lubang katup ekspansi. Pada waktu beban evaporator konstan dengan

superheat yang tertentu, diafragma dalam keadaan seimbang P1 = P2 + P3. Katup ekspansi

thermostatic mengalirkan jumlah refrigeran yang tertentu sesuai dengan keadaan beban

evaporator.

Katup ekspansi thermostatic bekerjanya dapat menyesuaikan diri dengan bertambah

atau berkurangnya beban evaporator. Pada waktu beban evaporator bertambah, superheat

juga bertambah. Refrigeran cair akan menguap dengan kecepatan yang tinggi sehingga

tekanan dan suhu evaporator juga menjadi lebih tinggi. Penambahan suhu dan tekanan di

evaporator akan menambah tekanan evaporator (P2) pada bagian bawah diafragma. Suhu

refrigeran pada bagian keluar evaporator, tempat pemasangan tabung sensor thermal akan

naik dari suhu jenuh menjadi suhu gas panas lanjut (superheat), maka suhu dalam tabung

sensor thermal juga ikut naik. Penambahan suhu dan tekanan pada tabung sensor thermal

juga akan menambah tekanan P1 pada bagian atas diafrgma. Jadi tekanan pada bagian atas

dan bawah diafragma, semuanya bertambah besar dan berusaha untuk saling mengibangi.

6. Pipa Kapiler

Pipa kapiler juga disebut impedan V tube, chore tube, capillary tube dan lain

sebagainya. Adapun guna dari pipa kapiler adalah :

a. Menurunkan tekanan refrigeran cair yang mengalir di dalam pipa tersebut.

b. Mengontrol atau mengatur jumlah refrigeran cair yang mengalir dari sisi

tekanan tinggi ke sisi tekanan rendah.

Pipa kapiler banyak sekali macam dan ukurannya, dan dimensi yang diukur yaitu

diameter dalam, lain dengan pipa tembaga, yang diukur adalah diameter luarnya. Pipa

kapiler menghubungkan sisi tekanan tinggi dengan sisi tekanan rendah atau antara saringan

dengan evaporator dan pada bagian tengahnya mungkin dilewatkan pada pipa hisap dan

disolder. Bagian yang disolder ini dinamakan heat exchanger.

Gambar 2.21Pipa Kapiler dan Penukar Panasnya

29

Pada pemasangan pipa kapiler tidak boleh ada bagian yang mempunyai bengkokan

tajam, karena ini dapat menyebabkan lubang pipa tersebut menjadi buntu. Pipa kapiler tidak

dapat menahan atau menghentikan aliran refrigeran pada waktu kompresor sedang jalan

maupun sedang berhenti. Oleh karena itu waktu kompresor dihentikan, refrigeran pada sisi

tekanan tinggi akan terus mengalir ke sisi tekanan rendah sampai tekanan kedua sisi menjadi

sama

Waktu yang diperlukan untuk menyeimbangkan tekanan ini disebut equalization time.

Biasanya pada RAC diperlukan waktu 3 menit. Setelah tekanan kedua sisi sama atau sistim

dalam keadaan seimbang, sehingga waktu kompresor hendak dijalankan kembali motornya

dapat start kembali dengan mudah. Oleh karena itu sistim yang memakai pipa kapiler dapat

memakai split phase motor tanpa stat capasitor atau unloader dan sebagainya. Hal ini

merupakan keuntungan dari sistim yang memakai pipa kapiler.

7. STRAINER

Saringan untuk RAC dibuat dari pipa tembaga, yang besar dan panjangnya

tergantung dari keperluannya. Biasanya dibuat dari pipa ukuran 5/8 atau 3/3 OD. Kedua

ujung dikecilkan, yang satu untuk pipa kapiler dan ujung yang lainnya untuk pipa keluaran

dari kondensor, dengan ukuran 1/4", 5/16 atau 3/8 ID, yang didalamnya diberi saringan

yang berbentuk kantung dari bahan tembaga, monel atau broze dengan diameter kawat

(0,004 0,005) inchi, ukurannya (100 120) mash, yang artinya pada tiap inch

panjangterdapat (100 120) kawat. Jadi dalam I inch persegi terdapat 10.000 14.400

lubang. Saringan gunanya untuk menyaring kotoran-kotoran didalam sistim, umpamanya:

potonga timah, kerak, karat dan lainnya agar tidak masuk kedalam pipa kapiler atau alat

ekspansi lainnya.

Gambar 2.22 Saringan dengan 1,2,3 Lubang Pipa Kapiler

30

Saringan harus menyaring semua kotoran didalam sistim, tetapi tidak boleh

menyebabkan penurunan tekanan atau membuat sistim menjadi buntu. Jika kompresor

hermetic rusak atau motornya terbuka, maka saringan harus ditukar dengan yang baru. Pada

waktu menyambung saringan, bagian keluar dari saringan yang akan disambung dengan

pipa kapiler harus dikerjakan lebih dahulu dan pipa kapiler harus dimasukkan (1,5 2) cm,

jika mungkin sampai 3 cm, agar pada waktu dibrazing tidak sampai menjadi buntu.

8. AKUMULATOR

Kondisi refrigeran yang meninggalakan evaporator setelah mengalami proses

penguapan akibat adanya panas yang diterima refrigeran, tidak seratus persen dalam kondisi

uap jenuh atau gas, kadang-kadang masih ada sedikit berupa cairan. Untuk mengamankan

kondisi kompresor agar refrigeran yang dihisap seluruhnya benar-benar kondisi. Minimal

uap jenuh maka ditempatkanlah akumulator diantara evaporator dan kompresor, dengan

tujuan supaya panas yang timbul di kompresor karena operasionalnya. Jadi akumulator

mempunyai fungsi untuk memisahkan refrigeran cair dengan uapnya sehingga hanya yang

berwujud uap/gas saja yang diteruskan untuk dapat dihisap oleh kompresor.

Gambar 2.23 Akumulator

31

III REFRIGERAN

3.1 Pengertian Refrigeran

Refrigeran adalah suatu media (fluida) perambat panas yang menyerap panas dengan

jalan menguapkannya pada temperatur dan tekanan rendah serta melepaskan panas dengan

jalan mengembunkannya pada tekanan dan temperatur tinggi. Jadi refrigeran yang ada pada

sistim (refrigeration cycle) mudah mengalami perubahan phase.

3.2 Kondisi Fisik Refrigeran dalam Sistem

Refriegran yang berupa uap kering atau uap jenuh yang keluar evaporator

dikompresikan oleh kompresor sehingga tekanan dan temperaturnya mengalami kenaikan

yang disebut dengan uap super panas (super heat vapor), selanjutnya menuju kondensor. Di

kondensor panas refrigeran dikeluarkan sehingga proses kondensasi dapat berlangsung,

dimana refrigeran dari uap super panas berubah phase menjadi refrigeran cair jenuh pada

tekanan konstan. Selanjutnya refrigeran cair jenuh ini menuju alat ekspansi, dan di dalam

alat ekspansi ini berlangsung proses ekspansi yaitu penurunan tekanan refrigeran menjadi

bertekanan rendah dan diikuti dengan penurunan temperatur refrigeran. Refrigeran yang

bertekanan dan bertemperatur rendah ini menuju evaporator, di dalam evaporator

berlangsung proses evaporasi (penguapan refrigeran) dengan lajan menyerap panas dari

ruangan yang dikondisikan sehingga refrigeran berubah phase dari cair menjadi uap jenuh,

menyebabkan temperatur ruangan akan turun (dingin).

Gambar 3.1 Diagram Mollier dan Keadaan fisik Refrigeran

Evaporator

32

3.3 Jenis-jenis Refrigeran

Menurut Standard ASRE (american society refrigeration engineering) , refrigeran

diklasifikasikan kedalam beberapa kelompok sebagai berikut :

Refrigeran Primer :

a. Refriegran Halocarbon Compounds;

Refrigeran CFC

Refrigeran HCFC

Refrigeran HFC

b. Refrigeran Hydrocarbon Compounds

c. Refrigeran Inorganic Compounds

d. Refrigeran Azeotropes

e. Refrigeran Nitrogen Compounds

f. Refrigeran Oxygen Compounds

g. Refrigeran Cyclic Organic Compounds

h. Refrigeran Unsaturated Organic Compounds

i. Refrigeran Sulfur Compounds.

Refrigeran Sekunder

a. Larutan Garam (Brine)

b. Larutan anti beku (Anti freezes)

Larutan; - Air dengan glikol etilen

- Air dengan glikol propilen

- Air dengan kalsium klorida

c. Air

Refrigeran Dua Substansi

a. Sistim Air Amoniak

b. Sistim Air Alkohol

c. Sistim LiBr Air

3.3.1 Refrigeran Halocarbon Compounds

Refrigeran halocarbon compounds adalah merupakan refrigeran yang mengandung

satu atau labih unsure-unsur halogen seperti; Fluorine, Clorine dan Bromine. Refrigeran

yang paling popular dari kelompok ini adalah R-11, R-12 dan refrigeran R-22, R-134a.

33

3.3.2 Azeotropes Compounds

Azeoptrope merupakan refrigeran campuran antara dua jenis refrigeran dimana hasil

campuran tersebut tidak dapat diuraikan kembali dengan jalan distilasi, dan refrigeran hasil

campuran tersebut mempunyai sifat yang berbeda dengan refrigeran penyusunnya.

Refrigeran azeotrope diantaranya;R-500, R-501 dan R-502.

3.3.3 Hydrocarbons Compounds

Hydrocarbon compounds merupakan refrigeran yang banyak dipakai terutama untuk

menggantikan refrigeran halocarbon compounds, dimana refrigeran hydrocarbon tidak

merusak lingkungan sedangkan refrigeran dari kelompok halocarbon sangat merusak

lingkungan terutama menyebabkan pengikisan lapisan ozon dan menyebabkan pemanasan

global permukaan bumi. Contoh refrigeran yang termasuk dalam kelompok hydrocarbon

adalah R290 (propane), dan R-600 (butane)

3.3.4 Inorganic Compounds

Merupakan refrigeran yang banyak digunakan untuk tujuan komersial mengingat

mudahnya pengadaan dan murah harganya. Contohnya; R717 (ammonia), R-744 (carbon

dioksida), R-729 (udara)

3.4 Beberapa Merk Refrigeran dan Warna Tabung

Refrigeran dibuat oleh beberapa negara dari beberapa perusahaan dengan memakai

nama dagang (merk) mereka masing-masing. Beberapa diantaranya yang telah beredar di

Indonasia:

Nama Pabrik Negara

Freon E.I.Du Pont De Nemeurs& Company USA

Genetron Allied Chemical Corporation USA

Frigen Hoechst AG Jerman

Arcton Imperial Chemical Industries Ltd Inggris

Asahi Fron Asahi Glass Co,Ltd Jepang

Forane Pasific Chemical Industries Pty Australia

Daiplon Osaka Kinzoku Kogya Co, Ltd Jepang

Ucon Union Carbide Chemicals Corporation USA

Isotron Pensylvania Salt Manufacturing Co USA

34

Refrigeran disimpan dalam tabung atau silinder dan drum. Untuk mengetahui isinya,

tabung-tabung tersebut diberi warna, keterangan pada tabung dan label yang diisikan pada

tabung. Memakai tanda warna pada tabung adalah suatu cara yang mudah dan praktis untuk

menentukan dengan tepat dan cepat jenis refrigeran yang ada didalam tabung. Adapun

warna-warna tabung refrigeran dari Du Pont adalah sebagai berikut:

Nama Refrigeran Warna Tabung

Freon 11 Jingga (orange)

Freon 12 Putih

Freon 22 Hijau

Freon 502 Ungu Muda (orchid)

Refrigeran 717 (ammonia) Perak

3.5 Sifat-sifat Beberapa Refrigeran

Sebagaimana diketahui bahwa sifat-sifat refriogeran satu dengan yang lainnya

tidak ada yang sama, namun mempunyai cirri khas masing-masing. Dalam sub bagian ini

akan diuraikan sedikit sifat-sifat beberapa refrigeran terpenting dan penggunaannya secara

umum.

1) Refrigeran 12 (R-12)

Pemakaian: sangat luas pada air conditioning (AC) dan refrigerasi yang besar-besar

sampai lemari es, freezer, ice cream cabinet, water cooler, RAC dan lainnya, dengan suhu

kerja (-40 s/d 10 oC). R-12 juga merupakan refrigeran yang utama pada Air conditioning

mobil (Automotive air conmditioning). Suhu penguapan (-29,7 oC) pada tekanan 1 atm.

Jadi R-12 dapat dipakai untuk suhu rendah, sedang dan tinggi, dan juga dapat menggunakan

ketiga jenis kompresor (Torak, Rotary dan sentrifugal).

R-12 adalah refrigeran yang sangat aman, tidak korosif, tidak beracun, tidak dapat

terbakar dan tidak dapat meledak sendiri, tetapi bila berhubungan dengan api yang sedang

menyala dapat membentuk gas yang sangat beracun. R-12 dapat bercampur dengan minyak

pelumas dalam segala keadaan, sehingga tidak saja mempermudah mengalirkan minyak

kembali ke kompresor. Dengan terbebasnya kondensor dan evaporator dari minyak, maka

kemampuan perpindahan panas dari ke dua alat tersebut dapat dipertahankan dengan baik.

35

2) Refrigeran 22 (R-22)

Pemakain: Paling banyak dipakai pada air conditioning yang sedang dan kecil,

serta banyak dipakai pada freezer, cold storage, display cases dan sebagainya. Suhu

penguapan pada 1 atm sebesar 40 oC. Tekanan penguapan 28,2 psig pada 5 oF dan tekanan

kondensasi 158,2 pada 86 oF. Mula-mula dikembangkan untuk suhu rendah, kemunian

banyak digunakan pada packaged air conditioner.

Untuk kapasitas yang sama, R-22 dibanding R-12 memerlukan pergerakan torak

yang lebih kecil, maka bentuk kompresornya juga lebih kecil dan dapat ditempatkan pada

ruang yang terbatas, sehingga R-22 sangat sesuai dipakai pada packaged dan room air

conditioner, sedangkan HP/ton refrigerasi yang diperlukan hampir sama.

Minyak dengan R-22 pada bagian tekanan tinggi dapat bercampur dengan baik,

tetapi pada bagian tekanan rendah terutama pada evaporator, minyak memisah dengan

refrigeran. Pada evaporator yang direncanakan dengan baik, tidak akan terjadi kesukaran

untuk mengembalikan minyak dari evaporator menuju kompresor.

Kemampuan menyerap lembab air oleh R-22 lebih besar disbanding dengan R-12,

sehingga kecil sekali kemungkinan terjadi pembekuan dari lembab air di evaporator pada

sistim yang memakai R-22. Hal ini sebetulnya bukan merupakan keuntungan, karena di

dalan sistim harus bersih dari lembab air. Kompresor yang cocok digunakan untuk R-22

adalah kompresor Torak dan rotary. Dan jika dibandingkan dengan R-12 dapat diringkas

sebagai berikut:

Keuntungan R-22 terhadap R-12

- Untuk pergerakan torak yang sama, kapasitasnya dapat lebih besar.

- Ukuran pipa yang dipakai dapat lebih kecil

- Untuk kapasitas yang sama, bentuk kompresor dapat lebih kecil

- Pada suhu evaporator (-30 s/d 40)oC, tekanan R-22 lebih dari 1 atm.

Keuntungan R-12 terhadap R-22

- Tekanan kerja lebih rendah

- Dapat bercampur dengan minyak pelumas pada segala keadaan

- Harganya lebih murah (sebelum ada larangan penggunaannya).

3) Refrigeran Amonia (R-717)

Pemakaian: Digunakan pada industri-industri besar misalnya; pabrik es, Packing

plants, lapangan sketing, Cold storage, pada sistim refrigerasi absorpsi dan lain sebagainya.

Temperatur penguapan pada 1 atm sebesar -33 oC

36

Satu sifat terkenal dari refrigeran R-717 adalah memiliki panas laten penguapan

yang tinggi (589,3 Btu/lb pada titik didihnya), sehingga untuk kapasitas yang sama

membutuhkan laju aliran massa yang kecil atau volume kompresi yang kecil. Refrigeran

ammonia walupun telah sejak lama dipakai, masih merupakan refrigeran yang tetap dipakai

sampai saat ini karena harganya murah, mempunyai efisiensi yang tinggi dan mempunyai

kalor laten penguapan yang besar dibandingkan dengan refrigeran yang lainnya.

Refrigeran ammonia sangat korosif terhadap bahan seperti; tembaga, kuningan dan

semua paduan tembaga bila bercampur dengan air, tidak bereaksi dengan besi dan baja.

Refrigeran ammonia tidak dapat bercampur dan larut dengan minyak pelumas. Dan untuk

menghindari minyak pelumas ikut mengalir ke evaporator, maka harus ditambah pemisah

minyak (Oil sparator) pada saluran tekan dari kompresor.

.Hubungan suhu dan tekanan refrigeran dapat digambarkan pada gambar grafik

dibawah ini;

Gambar 3.2 Grafik hubungan suhu dan tekanan beberapa refrigeran

Refrigeran ammonia cukup berbahaya (beracun) dan dapat menyebabkan iritasi pada mata.

Untuk konsentrasi (0,5 s/d 1)% volume, dalam waktu setengah (0,5) jam bisa mematikan.

Oleh karena itu refrigeran ammonia tidak dibenarkan dipakai pada Air conditioning untuk

37

Hotel, rumah tangga, tempat-tempat umum yang banyak orangnya. Refrigeran ammonia

bias terbakar pada konsentrasi (16 s/d 25)% volume. Kompresor yang cocok adalah

kompresor torak. Kekuatan dielektrik dari ammonia rendah, sehingga tidak dapat dipakai

pada kompresor hermetic yang berhubungan langsung dengan alat-alat listrik. Refrigeran

ammonia sangat mudah menyerap uap air atau larut dalam air sehingga dalam

pemakaiannya harus hati-hati

3.6 Minyak Pelumas Mesin Refrigerasi

Minyak kompresor untuk mesin-mesin refrigerasi harus mempunyai sifat-sifat

khusus, tidak seperti minyak pelumas pada umumnya. Minyak kompresor dipakai untuk

melindungi dan melumasi bagian-bagian yang bergerak dari kompresor. Karena dalam

kenyataannya minyak kompresor selalu berhubungan, bahkan bercampur dengan refrigeran

di dalam kompresor dan mengalir bersam-sama ke semua bagian dari sistim, maka minyak

pelumas harus tahan terhadap suhu dan tekanan yang tinggi dari kompresor dan tetap dapat

memberikan pelumasan dan melindungi bagian-bagian kompresor yang bergerak agar tidak

aus dan rusak. Pada suhu yang rendak minyak kompresor tidak boleh menimbulkan kotoran

atau endapan yang dapat membuntukan pipa kapiler atau keran ekspansi atau pipa-pipa pada

evaporator.

Minyak pelumas yang diisikan ke kompresor, selain mutunya harus baik juga

jumlahnya harus tepat. Kurang minyak pelumas akan menyebabkan bagian-bagian yang

bergerak kurang mendapat pelumasan sehingga cepat rusak, menambah gesekan dan

menimbulkan suara. Terlalu banyak minyak pelumas akan menyebabkan kompresor

menghisap banyak minyak pelumas sehinga jumlah refrigeran yang dihisap berkurang dan

kapasitas pendinginannya berkurang.

Dalam data dan spesifikasi kompresor selalu disebutkan; merk, type dan jumlah

minyak pelumas yang harus diisikan ke dalam kompresor. Minyak pelumas untuk mesin

refrigerasi dibuat oleh beberapa perusahaan dengan nama dagang dan typenya tersendiri.

Sebagai contoh spesifikasi kompresor dengan merk, type dan jumlah minyak pelumas yang

diperlukan, seperti pada table dibawah ini.

38

Jika data tidak ada, maka dapat digunakan table pendekatan dibawah ini;

Refrigeran Model Kompresor Kekentalan SUS

Pada 100 oF

Refrigeran 11 Centrifugal 280 300

Refrigeran 12 Torak 150 300

Rotari 280 300

Centrifugal 280 300

Refrigeran 22 Torak 150 300

R 717 Torak 150 300

R 744 Torak 280 300

R 764 Torak 70 200

Rotari 280 300

Minyak kompresor untuk mesin refrigerasi dibuat oleh beberapa perusahaan dengan

nam dagang dan typenya, sebagai berikut;

Kekentalan (SUS)

Pada 100 oF (37,8 oC) 100 150 200 300 500

Caltex Capella A B C D E

Shell Clavus 17 27 29 33 37

Sun Oil Co Suniso - 3 GS - 4 GS 5 GS

ESSO Norpol 40 45 45 50 55

Zerice 40 42 45 50 55

Mobil Arctic Extra 155 C Heavy 300 -

Flowrex C 151 C Heavy E.H -

Castrol Icematic Light Medium F 200 Heavy F 30

B.P Energol LPT-50 LPT-50 LPT-80 LPT-100 -

Union Turmaco - 150 215 315 465

3.7 Refrigeran Hydrocarbon

Refrigeran hydrocarbon merupakan refrigeran alternatif terbaik untuk menggantikan

refrigeran sintetik seperti refrigeran dari golongan CFC dan HCFC, karena disamping

mempunyai performansi yang baik juga sangat ramah terhadap lingkungan (tidak

menyebabkan pengikisan ozon/ non ODP dan pemanasan global/ non GWP). Refrigeran

39

golongan HFC memang cukup baik juga untuk menggantikan CFC dan HCFC akan tetapi

masih memberikan efek pemanasan global (GWP) yang cukup tinggi.

Dengan dilarangnya penggunaan CFC dan HCFC tersebut, telah dilakukan

pengembangan refrigeran Hydrocarbon (HC) oleh industri di luar negeri maupun di dalam

negeri. Sebagai contoh Industri Foron GmbH di Jerman timur pada tahun 1992 telah

memproduksi refrigeran campuran propane-isobutana dan menerapkannya pada sistim

refrigerasi. Di Indonesia misalnya PT. Citra Total Buana Biru di Bandung memproduksi

refrigeran Hidrokarbon (HC) dengan merk Hycool, dan PT.Pertamina dengan

produksinya yang diberi nama Petrozon-Rossy.

No Nama Refrigeran Komposisi Refrigeran

yang diganti Negara

1 R 170 (Ethana)

Natural Refrigeran

2 R 290 (Propane)

3 R 1270 (Propilena)

4 R 600 (Butana)

5 R 600a (Isobutana)

6 Esanty ER 12 Isobutana + Propana R-12 & R-134a Australia

7 Esanty ER 22 Ethane + Propana R-22 Australia

8 Petrozon Rossy R-12 Isobutana + Propana R-12 Indonesia

(PT.Pertamina)

9 Petrozon Rossy R-22 Ethane + Propana R-22 Indonesia (PT.Pertamina)

10 Petrozon Rossy R-34 Isobutana + Propana R-134a Indonesia (PT.Pertamina)

11 Hycool HCR-12 Isobutana + Propana R-12 & R134a Indonesia (PT.Citra

Total Buana Biru)

12 Hycool HCR-22 Ethana + Propana R-22 Indonesia (PT.Citra Total Buana Biru)

13 Hycool HCR-502 R-502 Indonesia (PT.Citra Total Buana Biru)

14 Core 30 Isobutana + Propana R-12 Jerman

15 Core 40 Propana R-22 Jerman

16 Core 50 Ethana + Propana R-22 & R-502 Jerman

Beberapa hal penting yang harus diperhatikan bila menggunakan refrigeran

hidrokarbon, diantaranya;

Selalu menghindarkan percikan api pada sistim serta pada lokasi kebocoran.

40

Jumlah refrigeran yang diisikan ke dalam sistim harus dalam batasan-batasan

tertentu sesuai dengan luas, tipe dan lokasi dari sistim refrigerasi.

Batas praktis (Practical limit/ Mpl) adalah menunjukkan jumlah pengisian sistim

yang dapat diterima untuk luas ruangan tertentu. Mpl batasannya adalah 20% dari

batas nyala bawah (Low explosion plammable limit) seperti pada table sebelumnya.

Untuk refrigeran hydrocarbon besarnya Mpl = 8 gram/m3

No Refrigeran Titik didih (oC) T outoignation (

oC) Mpl. In g/m

3

1 R170 - 82,0 515 8

2 R290 - 42,0 470 8

3 R1270 - 27,6 455 8

4 R600 - 0,4 365 8

5 R600a - 11,7 460 8

Cat; T boil dan T outoignation pada tekanan 1 bar

Contoh pemakaian;

Sebuah AC split digunakan pada ruangan dengan ukuran ruang;

Berdasarkan tabel dan gambar didapatkan;

Volume ruangan = 5 x 5 x 3 = 75 m3

Massa refrigeran hydrocarbon = 8 x 75 = 590 gram

Misalkan massa refrigeran hydrocarbon = 40% dari massa R-22

Maka massa refrigeran 22 (R-22) = 100/40 x 590

= 1475 gram

Biasanya untuk AC 1 Pk, massa refrigeran-22 nya berkisar (500 700) gram,

maka kapasitas AC dengan massa refrigeran dari perhitungan diatas adalah 2

3 Pk untuk ruangan yang sama.

5 m

3 m

5 m

41

Ada beberapa aspek teknik yang harus diperhatikan dalam melakukan retrofit

(penggantian refrigeran) dengan menggunakan hydrocarbon, sebagai berikut:

Mempelajari data dari sistim yang akan diganti, seperti refrigeran yang

digunakan, sistim kelistrikannya, dan lainnya harus teridentifikasi semuanya.

Prosedur pengeluaran refrigeran lama dari sistim.

Penggantian semua komponen sistim kelistrikan yang bisa menimbulkan

percikan api dengan komponen yang bebas percikan api (spark free component)

seperti; relay kompresor, over load, on/off switch, thermostat, switch lampu,

panel listrik, pressure switch dan compressor terminal box.

Prosedur pengisian sistim.

Pemasangan alarm (Flammable gas alarm).

3.8 Mengetes Kebocoran, Memvakum dan Pengisian Sistem

3.8.1 Mengetes Kebocoran Sistim

Setelah sistem dilakukan perbaikan terhadap komponen mekaniknya ,maka

selajutnya harus dilakukan pengecekan terhadap kebocorannya.

Dan ada beberapa metode yang digunakan untuk mengetes kebocoran sistim:

Mencari kebocoran dengan menggunakan busa sabun (soap bubbles)

Mencari kebocoran dengan nyala api (Halide torch detector)

Mencari kebocoran dengan alat elektronik (Electronic leak detector)

Mencari kebocoran dengan zat warna (Colored tracing agent)

Mencari kebocoran dengan cara merendam dalam air setelah diberi tekanan.

a. Mencari Kebocoran dengan Menggunakan Air Sabun

Mencari kebocoran dengan busa sabun merupakan cara yang paling murah dan

sederhana. Kebocoran dapat diketahui letaknya tepat pada tempat yang bocor atau dimana

gelembung gas terjadi. Electronic leak detector dan halide torch leak detector tidak dapat

menunjukkan secara tepat tempat terjadinya kebocoran seperti pada penggunaan busa sabun.

Busa sabun hanya dapat dipakai untuk kebocoran yang tidak terlalu besar dan pada tempat-

tempat yang muda dilihat dengan mata serta dapat dijangkau dengan tangan. Memakai busa

sabun harus pada bagian dari sistim yang ada tekanannya. Dan setelah selesai melakukan

pengetesan, sistim harus dibersihkan dari busa sabun. Selain busa sabun juga dapat

menggunakan minyak yang encer dan beberapa cairan khusus seperti; Search (The liquid

42

leak detector), D-tekt (Bubble leak detector), Leak spot (Bubble disperser), Restorseek leak

locator, leak finder foam, drop & dab leak detector dan lain sebagainya.

Gambar 3.3 Gelembung Gas pada Sistim yang Bocor

b. Mencari Kebocoran dengan Menggunakan Nyala Api

Halide torch adalah suatu alat pencari kebocoran dengan menggunakan nyala api

dengan memakai bahan bakar; alcohol, gas propane (gas elpiji atau camping gas), gas

butana dan gas alam. Alat ini khusus untuk mencari kebocoran refrigeran dari golongan

halogen. Unsur-unsur halogen bila berhubungan dengan tembaga yang sedang terbakar

(membara) akan bias mempengaruhi nyala api yang timbul pada alat tersebut. Dari

perubahan nyala api dapat diketahui tempat terjadinya kebocoran pada sistim.

Nyala api halide torch tidak boleh terlalu besar, karena

pada kebocoran yang kecil tidak akan dapat

mempengaruhi warna nyala apinya. Warna api halide

torch akan berubah-ubah sebagai berikut:

Tidak ada kebocoran refrigeran - Biru

Sedikit kebocoran refrigeran - hijau

Kebocoran refrigeran yang besar - Ungu

Di ruangan yang terdapat banyak refrigeran,

pemeriksaan dengan alat ini menjadi sukar, kita harus

menunggu sampai refrigeran yang terbuang habis tertiup

udara.

Penggunaan alat ini harus ada sirkulasi udara agar hasil pengukurannya benar-benar

mendeteksi kebocoran yang terjadi. Refrigeran sendiri tidak berbahaya, tetapi refrigeran

yang sedang terbakar sangat beracun sehingga berbahaya bagi kesehatan.

Gambar 3.4 Halide Torch Detector

43

c. Mencari Kebocoran dengan Electronic Leak Detector

Electronic leak detector adalah suatu alat untuk mencari kebocoran dengan

menggunakan sistim elektronika. Alat ini yang terbaik, mudah dan aman untuk mencari

kebocoran, tetapi harganya yang termahal diantara pendeteksi yang lainnya.

Prinsip kerjanya adalah memanfaatkan tahanan

elektronik dari contoh gas, jika ada refrigeran di udara

yang sedang diukur, maka arus yang mengalir berubah,

dan perubahan ini dapat dinyatakan pada perubahan;

jarum pada meter, bunyi dan lampu. Alat ini sangat

sensitive, maka kebocoran yang kecilpun dapat diketahui

tempatnya. Selain itu alat ini dapat digunakan untuk

mengetahui adanya gas refrigeran dalam ruangan.

d. Mencari Kebocoran dengan Zat Warna (Colored Tracing agent)

Colored tracing agent adalah suatu bahan tambahan (additive) yang berupa cairan

dan berwarna merah tua, dipakai dengan memasukkan cairan tersebut ke dalam sistim agar

bercampur dengan refrigeran dan ikut bersirkulasi ke semua bagian sistim. Pada bagian

yang bocor, refrigeran akan keluar ke udara, sedangkan zat warna tersebut akan ikut keluar

juga, tetapi tetap tinggal pada permukaan yang bocor dan akan memberikan warna, sehingga

tempat yang bocor dapat diketahui. Zat warna ini harus mempunyai sifat stabil, tidak

bereaksi dengan refrigeran, minyak pelumas dan semua bahan yang digunakan pada sistim.

Colored tracing agent dibuat oleh beberapa pabrik dengan merk; Visoleak, Trace dan

lainnya. Pabrik Do-Pont telah mengeluarkan produk freon-12 dengan zat warna yang diberi

nama Dytel. Freon dengan Dytel banyak digunakan pada auto air conditioning, karena

besarnya getaran sering terjadi kebocoran. Dengan adanya zat warna ini, bila ada kebocoran

refrigeran, maka dengan mudah dapat diketahui.

Gambar 3.5 Electronic Leak Detector

44

3.8.2 Memvakum Sistim

Memvakum sistim sering disebut dengan Evacuating atau Dehydrating, yaitu

suatu kegiatan mengosongkan atau menghampakan sistim dari udara dan gas lainnya.

Membuat vakun sistim merupakan suatu keharusan atau standar yang harus dilakukan

sebelum melakukan pengisian refrigeran ke dalam sistim.

Untuk tingkat kevakuman yang baik adalah 50 s/d 100 mikron, namun 1500 s/d

2000 mikron sudah bias dianggap cukup baik.

0 mikron = 100% vakum = 29,921 inch Hg vakum

100 mikron = 0,004 inch = 29,917 inch Hg vakum

2000 mikron = 0,08 inch = 29,841 inch Hg vakum

Setiap kali sistim diperbaiki atau ada bagian yang diganti, selalu harus diperiksa

dahulu terhadap kemungkinan adanya kebocoran. Setelah selesai pemeriksaan kebocoran

barulah sistim dilakukan pemvakuman. Ada beberapa metode memvakum sistim sbb:

Dengan menggunakan pompa vakum

Dengan menggunakan kompresor diluar kompresor sistim

Dengan menggunakan kompresor sistim itu sendiri.

Memvakum Sistim dengan Menggunakan Pompa Vakum

Membuat vakum dengan menggunakan pompa vakum adalah cara yang terbaik dan

aman terhadap kemungkinan gangguan yang ditimbulkan oleh udara yang tersisa di dalam

sistim. Alat yang digunakan adalah pompa vakum dan charging manifold.

Cara memvakum sistim sbb:

Mempersiapkan peralatan yang digunakan

Pipa pengisian (proses tube) dari kompresor dibuka dan dihubungkan dengan selang

charge manifold yang warna biru (L).

Selang kuning charge manifold (tengan) dihubungkan dengan pompa vakum

(Gambar-A) atau dihubungkan dengan tabung refrigeran (Gambar-B). Sedangkan

selang warna merah (kanan/ H) dihubungkan dengan saluran tekanan tinggi dari

sistim (Gambar-A) atau dihubungkan dengan pompa vakum (Gambar-B).

Katup (H) dan katup (L) pada charge manifold dibuka penuh, selanjutnya pompa

vakum dihidupkan.

45

Gambar 3.6 Membuat vakum Sistim dengan Pompa Vakum

Setelah meter ganda pada (L) menunjukkan 30 inch Hg, katup (H) dan (L) ditutup

dan biarkan selama kurang lebih 30 menit.

Kalau meter ganda terjadi kenaikan tekanan, maka hidupkan lagi pompa vakum

sampai meter ganda tidak terjadi kenaikan telakan lagi (kedua katup dibuka). Kalau

sudah beberapa kali proses pemvakuman diulang, masih terjadi kenaikan tekanan,

maka sistim masih mengalami kebocoran dan harus diperbaiki. Setelah selesai

kembali lagi ke proses no;1

Kalau sistim sudah vakum, maka sistim sudah siap dilakukan pengisian.

3.8.3 Pengisian Sistem

Sistim yang telah divakum dengan baik, langkah selanjutnya dilakukan pengisian

sistim. Sistim dapat diisi refrigeran dalam wujud gas dari sisi tekanan rendah sistim, dan

kalau dari sisi tekanan tinggi sistim, refrigeran dalam wujud cair. Pengisian dari tekanan

rendah biasanya untuk sistim refrigerasi yang berkapasitas kecil sampai menengah.

Sedangkan untuk sistim refrigerasi yang berkapasitas besar biasanya diisi dari sisi tekanan

tinggi lewat reservoir sistim. Ada beberapa metode/ cara pengisian sistim sbb:

Pengisian berdasarkan berat

Pengisian berdasarkan tekanan dan suhu

Pengisian berdasarkan frost line

1-Saringan 2- Process tube 3-Manifold

4-Pompa vacum

1-Kompresor 2-Pipa pengisian 3-Manifold 4-Refrigeran

5-Pompa vakum 6Minyak pelumas

4

46

a. Pengisian Berdasarkan Berat

Pengisian sistim berdasarkan berat refrigeran yang tercantum pada Name plate

dari sistim yang diisi. Pada name plate sistim biasanya dicantumkan; jenis refrigeran yang

digunakan dan jumlah massa refrigeran yang diisikan. Dapun alat yang diperlukan; charge

manifold, timbangan berat, tabung refrigeran, tang ampere, pembuntu pipa dan lain

sebagainya.

Gambar 3.8 Pengisian sistim Berdasarkan Berat

Proses pengisiannya sbb:

Siapkan peralatan yang dibutuhkan.

Tabung refrigeran diletakkan diatas timbangan

Lakukan pembilasan pada selang isi (selang tengah)

Pengisian sistim dilakukan secara perlahan-lahan dengan membuka katup charge

manifold pada (L) dan katup tabung refrigeran, dan jalankan sistim (katup H off).

Perhatikan pengurangan berat refrigeran pada timbangan, sampai mencapai berat

refrigeran yang harus diisikan ke sistim (sesuai denga name plate sistim) kemudian

pengisian dilebihkan sedikit untuk mengganti kehilangan refrigeran pada selang isi.

Setelah dicapai pengisian yang tepat, tutup keran charge manifold pada (L), dan

perhatikan arus yang digunakan pada tang ampere, apakah sudah sesuai name plate.

Melalukan pembuntuan pipa isi (proses tube), kemudian dibrazing agar tidak bocor.

b. Pengisian Berdasarkan Tekanan dan Temperatur

Proses pengisian berdasarkan tekanan dilakukan, bila tidak diketahui jumlah berat

refrigeran yang harus diisikan ke sistim. Disini kita membandingkan suhu dan tekanan dari

sistim, dalam keadaan normal tekanan dan temperatur refrigeran pada kondensor harus lebih

tinggi dari tekanan refrigeran pada suhu udara lingkungan. Begitu juga tekanan dan

temperatur refrigeran di evaporator harus lebih rendah dari pada tekanan refrigeran pada

1- Saringan 2- Process tube 3- Manifold 4- Timbangan

5- Pompa vacum

4

47

suhu ruang yang dikondisikan. Alat yang dugunakan; charge manifold, tang ampere,

thermometer suhu, grafik karakteristik beberapa refrigeran, pembuntu pipa dan alat las.

Secara umum langkah pengisiannya sbb:

Siapkan peralatan yang dibutuhkan

Lakukan pembilasan pada selang isi (selang tengah)

Pengisian sistim dilakukan secara perlahan-lahan dengan membuka katup charge

manifold pada (L) dan katup tabung refriogeran, dan jalankan sistim (katup H off)

Perhatikan tekanan gauge manometer sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah.

Misal; R-12 *untuk AC tekanan tingginya = 150 200 psig

Tekanan rendahnya = 25 45 psig

* untuk refrigerator, tekanan tingginya = 130 180 psig

Tekanan rendahnya tergantung dari sistimnya.

Kalau sudah mencapai tekanan yang ditentukan, tutup katup charge manifold.

Perhatikan arus yang digunakan sistim pada tang ampere, apakah sudah sesuai

dengan name platenya.

Melakuka pembuntuan pipa isi (proses tube), kemudian dibrazing agar tidak bocor.

Gambar 3.9 Pengisian Berdasarkan Tekanan dan Suhu

48

IV. PERALATAN KERJA DAN ALAT UKUR.

Pekerjaan teknisi sistem refrigerasi dan tata udara memerlukan pengetahuan dasar

mengenai penggunaan peralatan kerja dan alat ukur. Kesuksesan seorang teknisi ditentukan

oleh kemampuan mendiagnosa sistem, kemampuan pemilihan peralatan serta kecakapan

pemakaianya.

4.1 Peralatan kerja pada sistem refrigerasi

7.1.1 Hand tools

a. Kunci (wrenches)

Kunci merupakan peralatan tangan yang digunakan secara luas untuk

menahan, memutar mur, baut, atau sambungan lainnya. Penggunaan torsi

yang berlebih dapat menyebabkan baut menjadi rusak. Ukuran kunci

ditentukan dengan ukuran rahang.

a.1 Open end wrenches

a.2 Box end wrenches

a.3 Combination wrenches

49

a.4 Adjustable wrenches

a.5 Allen wrenches

a.6 Flare nut wrenches

a.7 Socket wrenches

50

b. Tang (pliers)

Tang biasanya digunakan untuk memegang, memotong ataupun

menekuk material.

b.1 Linemans pliers

b.2 Long nose pliers

b.3 Diagonal cutting pliers

b.4 Adjustable pliers

51

c. Obeng (screwdrivers)

Obeng digunakan sebagai penggerak berbagai macam sambungan

seperti baut

d. Palu (hammer)

Merupakan peralatan yang digunakan untuk memalu material.

e. Gergaji (hacksaws)

Peralatan ini digunakan untuk memotong metal object. Tingkat

kekasaran gergaji ditentukan oleh jumlah gigi per inch.

52

f. Bor (drill)

Bor digunakan untuk melubangi material. Tiap-tiap bor di design

untuk masing-masing material berbeda.

g. Gunting (snips)

Merupakan peralatan yang digunakan untuk memotong sheet metal dll.

4.2 Tubing tools

Tubing tools merupakan peralatan kerja yang berhubungan dengan

pengerjaan pipa untuk proses refrigerasi dan tata udara.

a. Tube cutter, Tube cutter digunakan untuk memotong pipa tembaga.

53

b. Reamer

Peralatan ini digunakan untuk menghaluskan atau

membersihkan bagian dalam atau luar pipa dari geram-geram sisi

proses pemotongan pipa.

c. Tube Benders

Digunakan untuk menekuk/membengkokan pipa.

d. Flaring and swagging tools

d.1 Flaring tools digunakan untuk membuat flaring pada bagian ujung

pipa.

54

d.2 Swagging tools

Digunakan untuk memperbesar diameter pipa, agar dapat

dilakukan sambungan.

4.3 Brazing tools, digunakan untuk proses penyambungan/ pengelasan pipa tembaga.

55

4.4 Alat ukur pada sistem refrigerasi

b) Manifold gauges

Beberapa fungsi manifold gauge:

a. Mengobservasi tekanan kerja sistem refrigerasi.

b. Memonitor pompa vakum saat proses pemvakuman.

c. Mengetahui jumlah refrigeran saat pengisian

56

c) Termometer, digunakan untuk mengukur temperatur bagian sistem refrigerasi.

d) Multimeter

Merupakan peralatan yang digunakan untuk mengukur besaran-

besaran listrik seperti arus, tegangan, hambatan.

57

e) Leak detector

Digunakan untuk mendeteksi adanya kebocoran refrigeran di dalam

sistem refrigerasi.

58

IV. MOTOR DAN SISTIM KELISTRIKAN

Untuk memutarkan kompresor diperlukan mesin penggerak. Untuk keperluan

tersebut maka mesin penggerak yang paling popular adalah motor listrik. Motor listrik

mempunyai keunggulan dibandingkan mesin penggerak yang lainnya, yaitu susunannya

sederhana, tidak berisik dan mudah pengoperasiannya karena dilengkapi dengan pengatur

otomatis. Motor listrik didalam mesin refrigerasi selain untuk menggerakkan kompresor

juga sebagai penggerak kipas angin (fan), blower, pompa dan sebagainya. Motor listrik

yang akan dibahas adalah motor listrik satu phase, 110 dan 220 volt, 50 dan 60 Hertz

terutama untuk kompresor hermetic dan fan motor. Motor listrik yang akan dibahas

diantaranya adalah sbb:

Motor Induksi (Induction Motor)

Motor Split-fase (Split-phase motor)

Motor Kapasitor (Capasitor motor)

4.1 Motor Induksi (Induction Motor)

Motor induksi bekerja berdasarkan induksi antara rotor (armature) dan stator.

Rotornya sangat sederhana, tidak mempunyai kumparan-kumparan, tidak memakai

komutator dan arang, tetapi hanya terdiri dari inti besi yang berlapis-lapis membentuk

silinder dan menjadi satu kesatuan dengan porosnya. Bagian luar dari silinder dibuat

beralur-alur hampir parallel denga poros motor. Alur tersebut diisi dengan batang tembaga

yang ujung-ujungnya ditutup dengan cincin tembaga yang tebal dan disolder. Jika ada

induksi dari stator, lilitan batang tembaga tersebut dapat dialiri arus listrik. Arus listrik

tersebut dapat membuat rotor menjadi magnet yang kutub-kutubnya berlawanan dengan

kutub stator, sehingga rotor dapat berputar. Rotor dengan lilitan batang tembaga seperti ini

disebut squirrel-cage winding. Stator terdiri dari lapisan-lapisan pelat besi yang disusun

sama tinggi dengan rotor dan pada bagian dalam mempunyai banyak alur-alur yang diberi

kumparan kawat tembaga yang berisolasi. Jika arus listrik mengalir melalui kumparan

kawat tersebut maka intinya akan menjadi magnet yang akan menginduksi rotoe, sehingga

rotor juga menjadi magnet. Kerja selanjutnya sama dengan prinsip kerja motor listrik.

Motor induksi ini bentuknya sangat sederhana. Oleh karena startnya lemah, maka tidak bisa

digunakan untuk beban yang berat.

59

4.2 Motor Split-fase (Split-phase Motor)

Motor ini khusus untuk arus bolak balik. Sering disebut dengan resistance Start

Induction Run (RSIR) motor. Banyak dipakai pada kompresor hermetic utnuk lemari es dan

room air conditioner. Konstruksinya sederhana, terdiri dari stator, rotor dan dilengkapi

dengan start relai. Rotornya squirrel-cage winding, sama seperti pada motor induksi.

Statorny mempunyai kumparan dari dua macam kawat tembaga yang berisolasi yaitu;

Kumparan utama (main winding) dan kumparan pembantu (starting winding).

Gambar 4.1 Motor Split Phase

Kumparan utama (main winding atau running winding) mempunyai kawat tembaga

yang lebih besar dengan jumlah lilitan kawat yang sedikit sehingga hambatannya kecil.

Pada saat motor berputar pada kecepatan penuh, aliran listrik hanya melalui kumparan

utama saja, jadi motor bekerja seperti motor induksi. Kumparan utama ditempatkan pada

stator dan dihubungkan denga listrik dari luar. Stator dengan dua buah kumparan atau dua

kutub untuk motor dengan kecepatan tinggi 3000 rpm sedangkan stator dengan empat buah

kumparan atau empat kutub untuk motor dengan kecepatan 1500 rpm.

Kumparan pembantu (Starting winding atau auxillary winding) mempunyai diameter

kawat tembaga yang lebih kecil, tetapi jumlah lilitannya lebih banyak dari kumparan utama

sehingga hambatannya lebih besar. Kumparan pembantu juga ditempatkan pada stator.

Jumlah kutub kumparan pembantu sama denga jumlah kutub kumparan utama. Kumparan

pembantu ditempatkan diantara kutub-kutub kumparan utama. Fungsi kumparan pembantu

adalah untuk membantu memberikan tambahan daya gerak putar pada waktu permulaan

start dan untuk menentukan arah putaran motor.

Pada waktu start, kumparan pembantu dapat memberikan daya gerak putar tambahan

yang lebih besar. Setelah motor hampir mencapai putaran penuh, hubungan listrik ke

kumparan pembantu harus dilepas oleh start relai karena kumparan pembantu tidak boleh

dialiri listrik terus menerus.

60

Gambar 4.2 Kumparan Utama dan Kumparan Pembantu

Gambar 4.3 RSIR Motor dengan Relai Magnetik

Motor ini startnya lemah, maka hanya dipakai pada kompresor hermetic 1/20 1/3

DK, terutama dipakai pada sistim yang memakai pipa kapiler untuk lemari es, freezer,

fan motor, blower dan sebagainya.

4.3 Motor Kapasitor (Capasitor Motor)

Motor kapasitor merupakan motor listrik yang menggunakan kapasitor dan sangat

popular dan banyak digunakan pada mesin refrigerasi.

Jenis-jenis motor kapasitor:

Capasitor Start-Induction Run (CSIR) Motor

Capasitor Start & Run (CSR) Motor

Permanent Split Capasitor (PSC) Motor

Capasitor Start Induction Run (CSIR) motor atau motor dengan start kapasitor,

bentuk dan sifatnya hampir sama dengan split-phase motor, hanya saja pada CSIR motor

ditambahkan start kapasitor yang dihubungkan seri dengan kumparan pembantu oleh start

relai. Start kapasitor hanya dipakai waktu permulaan start sehingga gaya gerak putar

mulanya bertambah besar. Setelah motor mencapai putaran penuh start kapasitor dan

kumparan pembantu hubungannya dilepas oleh start relai.

61

Gambar 4.4 Diagram motor dengan start kapasitor dicoba langsung dan CSIR motor denga

relai magnetik

Dengan start kapasitor daya gerak putar mula motor dapat dinaikkan sampai 40%,

menjadi motor yang mempunyai daya gerak putar mula tinggi. Motor ini dipakai untuk

sistim yang memakai pipa kapiler atau katup ekspansi. Umumnya dipakai untuk motor dari

1/6 DK, satu fase pada 110 dan 220 Volt.

Capasitor Start & Run (CSR) motor atau motor dengan start dan run kapasitor

mempunyai bentuk juga hampir sama dengan split-phase motor. Pada motor jenis ini, start

dan run kapasitor dipasang secara parallel dan dihubungkan seri dengan kumparan

pembantu. Pada waktu start, kedua start dan run kapasitor yang dihubungkan seri dengan

kumparan pembantu mendapat aliran listrik dan memberikan tambahan tenaga kepada

kumparan pembantu selama waktu start. Setelah motor hampir mencapai putaran penuh,

kontak dari start relai membuka, maka hubungan listrik dari start kapasitor ke kumparan

pembantu terputus, tetapi run kapasitor masih terus berhubungan. Selanjutnya motor akan

terus berputar denga kumparan utama, kumparan pembantu dengan run kapasitor.

Run kapasitor dihubungkan seri dengan kumparan pembantu untuk memperbaiki

factor kerja (power factor). CSR motor selain daya startnya kuat juga bekerjanya efisien

dan factor kerjanya baik. Motor ini banyak dipakai untuk mesin refrigerasi yang memakai

pipa kapiler atau katup ekspansi juga pada room air conditioner dari - 3 DK, sati fase

pada 110 dan 220 volt.

Gambar 4.5 Diagram motor dengan Start dan Run kapasitor dicoba

62

langsung

Permanent Split Capasitor (PSC) motor atau motor dengan run kapasitor, bentuknya

juga hampir sama dengan split phase motor, hanya pada PSC motor ditambahkan run

kapasitor yang dihubungka seri dengan kumparan pembantu secara permanen. Jenis motor

ini tidak memakai start relai, kumparan utama dihubungkan langsung dengan listrik dari

luar.

Gambar 4.6 Diagram PSC motor dicoba langsung

Run kapasitor dan kumparan pembantu tetap mendapat aliran listrik selama waktu

start dan setelah motor mencapai putaran penuh. Run kapasitor gunanya untuk

memperbaiki factor kerja dan juga sebagai start kapasitor. Daya gerak mula motor tersebut

kecil sehingga hanya dapat dipakai untuk motor yang tidak memerlukan daya start yang

besar atau sistim yang memakai pipa kapiler. Digunakan terutama untuk kompresor rotar