jbptppolban-gdl-murtiferdi-4766-3-bab2--6

7/25/2019 jbptppolban-gdl-murtiferdi-4766-3-bab2--6

1/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir

Politeknik Negeri Bandung 5

BAB II

TEORI DASAR

2.1Teori Dasar

Teknologi termoelektrik bekerja dengan mengonversikan energi listrik

menjadi dingin atau panas (pendingin atau pemanas termoelektrik), dan energi

panas menjadi listrik secara langsung (generator termoelektrik), atau sebaliknya.

Untuk menghasilkan listrik, material termoelektrik cukup diletakkan sedemikian

rupa dalam rangkaian yang menghubungkan sumber panas dan dingin. Dari

rangkaian itu akan dihasilkan sejumlah listrik sesuai dengan jenis bahan yang

dipakai.

2.2Sejarah Singkat Termoelektrik

Pada tahun 1821 fenomena termoelektrik pertama kali ditemukan oleh

ilmuwan Prussia, Thomas Johann Seebeck (Gambar 2.1). Ia menghubungkan

tembaga dan bismuth dalam sebuah rangkaian tertutup. Di antara kedua logam

tersebut lalu diletakkan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan,

jarum kompas ternyata bergerak. Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena

aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan magnet

inilah yang menggerakkan jarum kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal

dengan efek Seebeck.

Gambar 2.1 Thomas Johann Seebeck


2/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir


Penemuan Seebeck ini memberikan inspirasi pada Jean Charles Peltier

(Gambar 2.2) untuk melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan

listrik pada dua buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus

listrik dialirkan, terjadi penyerapan kalor pada sambungan kedua logam tersebut

dan pelepasan kalor pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan

panas ini saling berbalik begitu arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada

tahun 1834 ini kemudian dikenal dengan efek Peltier. Efek Seebeck dan Peltier

inilah yang kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi termoelektrik.

Gambar 2.2 Jean Charles Peltier

2.3Prinsip Dasar Secara Umum

Prinsip dasar dari termoelektrik dapat ditentukan oleh beberapa efek

seperti yang telah dibahas sedikit pada sejarah singkat termoelektrik, antara lain

yaitu efek Seebeck dan efek Peltier.

2.3.1 Efek Seebeck

Efek ini menjelaskan bahwa jika dua kawat logam dengan material yang

berbeda dihubungkan dalam suatu rangkaian tertutup dan kedua sambungannya

(junction) dipertahankan pada temperatur yang berbeda maka arus listrik akan

mengalir dalam rangkaian tersebut dan ketika salah satu kawatnya diputuskan lalu

disambung dengan sebuah galvanometer, maka akan terlihat perbedaan tegangan

dari kedua ujung tersebut. Sehingga dengan demikian depat dikatakan bahwa


3/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir


perbedaan temperatur dapat mengakibatkan perbedaan tegangan atau akan

menghasilkan gaya gerak listrik.

Saat ini efek Seebeck dipergunakan luas sebagai prinsip kerja termokopel.

Gambar 2.3 menjelaskan prinsip kerja termokopel untuk mengukur temperatur

dengan menggunakan efek Seebeck. Dalam penarapan pengukuran temperatur,

sambungan termokopel pada titik A digunakan sebgai titik referensi dan dijaga

pada temperatur dingin relatif Tc. Sedangkan sambungan termokopel B diletakkan

pada titik yang ingin diketahui temperaturnya Th. Dimana dalam contoh ini

nilainya lebih tinggi dari temperatur Tc. Dengan adanya energi termal yang

berpindah dari titik B ke titik A, maka timbul tegangan dan arus listrik akan

mengalir nekewati terminal T1 dan T2.

Gambar 2.3 Fenomena efek Seebeck

Berikut ini persamaan dari efek Seebeck :

)

Keterangan :

E = Gaya gerak listrik (GGL) (V)

= Daya termoelektrik (koefisien seebeck) (V/K)

T1 = hot junction = sambungan panas (K)

To = cold junction= sambungan dingin (K)

Dengan sifat yang tidak dapat dibalik (irreversible). Persamaan efek Joule

dapat ditulis sebagai berikut:

Q = I2. R

Keterangan :

Q = Kalor Joule (W)

I = Arus listrik (V/K)


4/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir


R = Hambatan ()

Kalor yang timbul akan merambat secara konduksi dari permukaan panas

ke permukaan dingin. Proses perambatan ini bersifat tidak dapat dibalik

(irreversible) yang disebut juga dengan efek konduksi dengan persamaan:

qc= U (T1-T0)

Keterangan :

qc= Laju aliran kalor konduksi (W)

U = Konduktansi thermal total keseluruhan (W/K)

T1 = Temperatur permukaan panas (K)

T0= Temperatur permukaan dingin (K)

2.3.2 Efek Peltier

Penemuan Seebeck ini memberikan inspirasi pada Jean Charles Peltier

untuk melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan listrik pada dua

buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan,

terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan

panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling

berbalik begitu arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada tahun 1834 ini

kemudian dikenal dengan efek Peltier. Efek Seebeck dan Peltier inilah yang

kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi termoelektrik.

Perhitungan nilai COP cascade (Gambar 2.4) (sumber : Thermoelektric

Technical Reference)

Gambar 2.4 Cascade Stage


5/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir


Mula mula hitung temperatur antara modul 1 dan 2 dengan persamaan,

T m 12 = (0.5 x I2) x (Rm2 + Rm1) + (Km1x Th) + (Km2 x Tc)

I x (m 1 m 2) + Km 1 + Km 2

Setelah mendapatkan temperatur modul 1 dan 2, lanjutkan dengan

menghitung kalor yang diserap oleh sisi dingin,

Qc = ( m2x Tc x I) - (0.5 x I2x Rm2 ) (K m2 x (T m12- Tc))

Untuk mendapatkan nilai daya input, sebelumnya harus diketahui nilai Vin

dengan persamaan dibawah ini,

Vin= ( m2 x (T m12 - Tc)) + (I x Rm2) + ( m1 x (Th - T m12)) + (I x Rm1)

Nilai Vin yang telah diperoleh diolah sehingga mendapatkan nilai Pin,

P in= V inx I

Maka COP cascade dapat diperoleh dari persamaan,

COP cascade = Qc/Pin

Keterangan :

Tm12 = Temperatur modul antara temperatur modul 1 dan 2 (K)

I = Arus (A)

Rm1 = Hambatan pada modul 1 ()

Rm2 = Hambatan pada modul 2 ()

Km1 = Konduktivitas termal modul 1 (W/m.K)

Km2 = Konduktivitas termal modul 2 (W/m.K)

Th = Temperatur sisi panas (K)

Tc = Temperatur sisi dingin (K)

m 1 = Koefisien Seebeck modul 1 (V/K)

m 2 = Koefisien Seebeck modul 2 (V/K)

Qc = Kalor yang diserap (Watt)Pin = Daya input (Watt)

2.4Pendinginan Termoelektrik

Sebuah modul termoelektrik tersusun dari pasangan-pasangan balok

semikonduktor (thermocouple) berbahan Bismuth Telluride yang telah diberi

impurities (doped). Semikonduktor Tipe-N telah diberi impurities oleh bahan-


6/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir


bahan yang memberikan elektron tambahan, sehingga jumlah elektronnya menjadi

berlebih. Sebaliknya pada semikonduktor Tipe-P yang telah diberi impurities

bahan-bahan yang mengurangi jumlah elektron, sehingga terdapat lubang-lubang

(holes) yang nantinya akan menerima elektron dari Tipe-N. Ketika terjadi beda

potensial, elektron-elektron yang mengalir dari semikonduktor tipe-P ke tipe-N

akan menyerap energi kalor dari sisi dingin. Ketika elektron-elektron mengalir

dari semikonduktor tipe-N ke tipe-P akan dilepaskan energi kalor ke sisi panas.

Sehingga daerah di sekitar sambungan dingin akan menjadi dingin dan daerah di

sekitar sambungan panas harus diberikan alat penukar kalor agar modul tidak

rusak akibat overheating. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Sistem Pendingin Termoelektrik

Berdasarkan teori yang telah dijelaskan, maka pendingin termoelektrik

sangat sesuai digunakan pada alat cool box sebagai tempat penyimpanan darah

sementara yang mudah dibawa kemana-mana karena merupakan alat pompa kalor

yang berbentuk solid (solid-state heat pump). Berbentuk solid artinya alat ini tidak

menggunakan refrigeran sebagai media perpindahan kalor, oleh karena itu

termoelektrik memiliki bentuk yang ringkas dan ramah lingkungan. Prinsip kerjatermoelektrik ini adalah berdasarkan pada efek Peltier. Pada efek ini disebutkan

bahwa dari dua kawat material berbeda (kawat termokopel) di mana masing-

masing ujung kawat material membentuk sambungan satu sama lainnya yang

apabila diberi perbedaan tegangan, akan menghasilkan perbedaan temperatur.

Perbedaan temperatur yang dihasilkan ini sebanding dengan jumlah arus searah


7/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir


yang dialirkan sehingga nantinya akan ada sambungan yang menyerap kalor dan

ada sambungan yang melepaskan kalor.

2.5Pemasangan Rangkaian Termoelektrik

Dalam pemasangan termoelektrik, terdapat dua cara pemasangan. Yang

pertama dengan cara single yaitu pemasangan secara terpisah dan yang kedua

yaitu dengan cara cascade yaitu pemasangan dengan cara menumpuk.

Gambar 2.6 Pemasangan secara single

Gambar 2.6 adalah pemasangan termoelektrik secara singleatau terpisah.

Jika menggunakan dua buah termoelektik juga dapat dilakukan secara single

dengan memasang secara berdampingan antara modul termelektrik satu dengan

modul termoelektrik yang lainnya.

Gambar 2.7 Pemasangan secara cascade


8/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir


Gambar 2.7 adalah pemasangan secara bertumpuk atau cascade.

Pemasangannya yaitu dengan menumpuk dua atau lebih modul termoelektrik

dengan sejajar.

Dalam pemakaian termoelektrik secara cascadeterdapat 2 rangkaian yang

dapat digunakan, yaitu rangkaian seri dan rangkaian pararel.

Modul 1 Modul 2

+

-

Gambar 2.8 Rangkaian 2 buah termoelektrik secara seri

Gambar 2.8 adalah merangkai dua buah termoelektrik secara seri. Untuk

merangkainya yaitu dari sumber tenaga bagian positif (+), dihubungkan dengan

bagian positif (+) termoelektrik. Untuk bagian negatif (-) termoelektrik

dihubungkan dengan bagian positif (+) termoelektrik satunya. Sedangkan untuk

bagian negatifnya (-), langsung dihubingkan menuju sumber tenaga bagian negatif

(-).

Modul 1 Modul 2

+

-

Gambar 2.9 Rangkaian 2 buah termoelektrik secara pararel

Gambar 2.9 adalah merangkai dua buah termoelektrik secara paralel.

Untuk merangkainya yaitu dari sumber tenaga bagian positif (+), dihubungkan

dengan bagian positif (+) termoelektrik. Untuk bagian negatif (-) termoelektrik

dihubungkan dengan bagian negatif (-) sumber tenaga. Untuk modul termoelektrik


9/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir


yang satunya, juga sama dihubungkan antara bagian positif (+) dengan sumber

tenaga bagian positif (+), dan bagian negatif (-) dihubungkan dengan sumber

tenaga bagian negatif (-). Antara modul termoelektrik satu dan lainnya saling

terhubung.

2.6Keuntungan dan kekurangan sistem termoelektrik

Kelebihan dari sistem termoelektrik ini adalah :

1. Sederhana dan sedikit komponen yang dibutuhkan

2. Mampu untuk mengubah menjadi pemanas atau pendingin

3. Tidak menggunakan komponen yang bergerak, tidak berisik, dan tidak ada

kebocoran

4. Sistem dapat bekerja pada tiap posisi. Karena tidak dipengaruhi oleh

gravitasi

5.

Sistem dapat dibuat kecil untuk kapasitas refrigerasi yang kecil

6. Umur lebih panjang, karena tidak ada bagian yang bergerak pada sistem

Sedangkan kekurangan dari sistem termoelektrik adalah :

1.

Kapasitas pendinginan yang kecil

2.

Untuk menghasilkan kapasitas pendinginan yang sama seperti pada sistem

kompresi uap, dibutuhkan daya yang lebih besar

3. Jika patrian/sambungan antara bahan termoelektrik dengan tembaga (Cu)

sebagai konduktor listrik, kurang baik. Maka sistem tidak bekerja dengan

baik/wajar.

2.7Dasar Teori Mengenai Darah

2.7.1

Pengertian Darah

Darah (Gambar 2.10) adalah cairan yang terdapat pada semua makhluk

hidup (kecuali tumbuhan) tingkat tinggi yang berfungsi mengirimkan zat-zat dan

oksigen yang dibutuhkan oleh jaringan tubuh, mengangkut bahan-bahan kimia

hasilmetabolisme,dan juga sebagai pertahanan tubuh terhadapvirus ataubakteri.
http://id.wikipedia.org/wiki/Cairanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Jaringanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_kimiahttp://id.wikipedia.org/wiki/Metabolismehttp://id.wikipedia.org/wiki/Virushttp://id.wikipedia.org/wiki/Bakterihttp://id.wikipedia.org/wiki/Bakterihttp://id.wikipedia.org/wiki/Virushttp://id.wikipedia.org/wiki/Metabolismehttp://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_kimiahttp://id.wikipedia.org/wiki/Jaringanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Cairan


10/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir


Istilah medis yang berkaitan dengan darah diawali dengan kata hemo- atau

hemato- yang berasal daribahasa Yunani haima yang berarti darah.

Gambar 2.10 Darah

Darah manusia adalah cairan jaringan tubuh. Fungsi utamanya adalah

mengangkut oksigen yang diperlukan oleh sel-sel di seluruh tubuh. Darah juga

menyuplai jaringan tubuh dengan nutrisi, mengangkut zat-zat sisa metabolisme,

dan mengandung berbagai bahan penyusun sistem imun yang bertujuan

mempertahankan tubuh dari berbagai penyakit. Hormon-hormon dari sistem

endokrinjuga diedarkan melalui darah.

Darah manusia berwarna merah, antara merah terang apabila kaya oksigen

sampai merah tua apabila kekurangan oksigen. Warna merah pada darah

disebabkan oleh hemoglobin, protein pernapasan (respiratory protein) yang

mengandung besi dalam bentuk heme, yang merupakan tempat terikatnya

molekul-molekul oksigen.

2.7.2 Trombosit

Trombosit (Gambar 2.11) itu merupakan salah satu jenis sel darah yang

berfungsi untuk pembekuan darah agar tidak terjadi pendarahan yang

berkepanjangan apabila kita mengalami luka.

Nama lain trombosit adalah platelet atau bahasa Indonesianya keping

darah. Apabila jumlahnya menurun maka akan terjadi pendarahan pada tubuh

kita, misalnya pada orang demam berdarah. Pendarahan tersebut terlihat di kulit
http://id.wikipedia.org/wiki/Bahasa_Yunanihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Jaringan_tubuh&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Oksigenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_imunhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_endokrinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_endokrinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Hemoglobinhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Protein_pernapasan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Besihttp://id.wikipedia.org/wiki/Hemehttp://id.wikipedia.org/wiki/Hemehttp://id.wikipedia.org/wiki/Besihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Protein_pernapasan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Hemoglobinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_endokrinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_endokrinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_imunhttp://id.wikipedia.org/wiki/Oksigenhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Jaringan_tubuh&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Bahasa_Yunani


11/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir


seperti bintik-bintik merah kecil dibawah kulit. Nilai normal trombosit adalah

150000-400000/ mikro liter.

Gambar 2.11 Trombosit

Trombosit Pekat (Plattelets Consentrate) isi utamanya adalah trombosit,

meskipun pada proses pembuatannya mungkin masih tertinggal beberapa leukosit,

eritrosit dan sedikit sekali plasma. Tetapi hal ini tidaklah dalam jumlah yang

bermakna. Sediaan produk ini bisa sebanyak 150-400 ml jika diambil dengan cara

trombaferesis (menggunakan mesin pemisah komponen), namun jika diambil dari

pemrosesan darah lengkap maka paling banyak volume yang didapat hanya 50 ml

saja.

Trombosit pekat yang diproses dari darah lengkap kisaran konsentrasi

trombositnya adalah sebanyak 5 X 1010 trombosit. Jika diproses dari

trombaferesis kisaran konsentrasinya adalah sebanyak 3 X 1011.

2.7.3 Kegiatan Unit Transfusi Darah

Kegiatan transfusi darah tidak dilakukan dengan sembarangan, ada alur

alur yang harus dilalui meliputi Seleksi Donor, Pengambilan Darah, Pemeriksaan

Serologi, Pengolahan Komponen Darah, Penyimpanan Darah dan Pendistribusian

Darah.


12/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir


1. Seleksi Donor

Seleksi donor darah bertujuan untuk menjamin kesehatan dan

keselamatan donor (pemberi), resipien (penerima) dan petugas.

Untuk pendonor harus memenuhi persyaratan berupa beberapa kriteria

kondisi fisik yang disebutkan dibawah ini:

Keadaan umum : pendonor tidak dalam keadaan sakit, minum

alkohol dan tidak menderita penyakit seperti: penyakit jantung,

paru paru, hati, ginjal, kencing manis dan penyakit darah.

Umur donor : Berumur antara 17 - 60 tahun

Suhu tubuh : Suhu tubuh tidak melebihi 37oC

Nadi : Denyut nadi berkisar antara 60-100 kali per menit.

Tekanan darah : Tekanan darah antara 100-160 mmHg

Haid, kehamilan dan menyusui : Setelah selesai haid, 6 bulan

melahirkan dan 3 bulan setelah tidak menyusui diperkenankan

menyumbangkan darahnya.

Pendonor harus terhindar dari penyakit kulit dan penyakit infeksi.

2.

Pengambilan Darah

Pengambilan darah dilakukan pada donor yang telah lolos seleksi.

Penyadapan (pengambilan) darah harus menggunakan alat alat yang

steril. Segera setelah penyadapan, darah harus disimpan pada lemari

pendingin dengan suhu 1-6oC, kecuali darah yang akan diolah menjadi

trombosit pekat harus disimpan dengan suhu antara 20-24oC.

Untuk pengamanan darah, pemeriksaan serologi harus dilakukan

terhadap semua darah sebelum ditranfusikan. Pemeriksaan serologi

meliputi uji saring darah, uji konfirmasi golongan darah dan uji saring

alloantibodi.


13/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir


3. Pengolahan Komponen Darah

Pengolahan komponen darah adalah tindakan memisahkan komponen

darah donor dengan prosedur tertentu menjadi komponen darah yang

siap dipakai. Dalam proses tersebut aspek kualitas dan keamanan harus

terjamin untuk mendapatkan produk akhir yang diharapkan.

Ketentuan umum pengolahan darah :

Sterilitas harus diperhatikan sewaktu menyimpan komponen

darah.

Darah untuk pembuatan komponen darah disimnpan pada suhu

yang sesuai kemudian diolah menjadi komponen maksimal

dalam waktu 8 jam sesudah pengambilan darah.

Unit datah yang akan diolah menjadi trombosit harus disimpan

pada suhu 20-24oC.

4. Penyimpanan Darah

Darah terbagi menjadi 4 jenis komponen yaitu whole blood (darah

campuran), PRC (pure red cell) atau sel darah merah murni, sel darah

putih dan trombosit yang masing-masing memiliki temperatur

penyimpanan yang berbeda-beda. Untuk menyimpan darah berupa

whole blood dan sel darah merah dipakai blood refrigerator yang

bersuhu 1-6oC. Sedangkan untuk menyimpan trombosit pekat

dibutuhkan suhu antara 20-24oC.

Lama penyimpanan trombosit pekat tergantung pada beberapa hal :

a. Jumlah trombosit : Semakin banyak jumlah trombositnya maka

antar trombosit semakin cepat terjadinya agregasi sehingga mudah

rusak.

b. Volume plasma : Plasma berguna sebagai media hidup trombosit

sehingga proporsi yang tepat akan memperlama usia trombositnya.


14/14

BAB II TEORI DASAR

Tugas Akhir


c. Suhu simpan : Dulu penyimpanan trombosit mengikuti suhu simpan

darah lengkap saat ini diketahui bahwa suhu ideal untuk penyimpanan

trombosit pekat adalah berkisar antara 20-24 derajat celcius. Sehingga

ketepatan kisaran suhu simpan bisa memperlambat kerusakan

trombosit.

d. Goyangan : Berbeda dengan komponen lainnya, maka trombosit

yang tersimpan dalam kantong darah perlu selalu bergerak untuk

menghindari agregasi.

e. Permeabilitas kantong darah : Trombosit adalah bagian darah yang

memerlukan asupan oksigen yang adekuat sehingga permeabilitas

kantong darah yang baik akan mempengaruhi sirkulasi oksigen ke

dalamnya.

Bila faktor-faktor tersebut dapat diatur dengan baik, maka trombosit

pekat dapat disimpan selama 5 hari jika menggunakan lemari khusus

ber agitator pada suhu kisaran 22 derajat celcius dan menjadi hanya

3 hari jika disimpan pada lemari pendingin biasa bersuhu kisaran 4

derajat celcius tanpa goyangan.

Darah tidak boleh beku, karena darah beku dapat

menyebabkan hemoli sis dan menimbulkan reaksi transfusi hebat.

5. Pendistribusian Darah

Pendistribusian darah adalah penyampaian darah dari UTD ke Rumah

Sakit melalui Bank Darah Rumah Sakit atau institut kesehatan yang

berwenang.

Proses pendistribusian juga sangat penting dalam menjaga kualitas

suatu darah. Alat yang digunakan harus mampu menjaga temperatur

darah sesuai temperatur yang diijinkan.

Documents

jbptppolban-gdl-murtiferdi-4766-3-bab2--6