MESIN PENDINGIN

1.1 LATAR BELAKANG

Dewasa ini energi merupakan kebutuhan manusia yang paling pokok. Kebutuhan

manusia terhadap ketersediaan energi listrik sangatlah besar, sehingga pemakaiannya

haruslah bijaksana, produktif dan efisien. Kita semua menyadari bahwa sumber

energi yang kita pakai cadangannya terbatas, bahkan untuk sumber energi dari

minyak bumi dan gas alam, disamping cadangannya terbatas juga tidak dapat

diperbaharui.

Refrigerasi merupakan suatu kebutuhan dalam kehidupan saat ini teruma bagi

masyarakat perkotaan. Karena itu kita perlu mempelajari sistem kerja refrigerasi dan

sekaligus mengenal komponen-komponen refrigerasi. Refrigerasi dapat berupa

lemari es pada rumah tangga, mesin pembeku (freezer), endingin sayur dan buah -

buahan pada supermarket dan sebagainya. Peralatan ini dapat dijumpai mulai dari

skala kecil pada rumah tangga hingga skala besar pada aplikasi di industri. Sistem

refrigerasi kompressi uap juga digunakan pada aplikasi tata udara (air conditioner).

Aplikasi tata udara untuk hunian manusia, mesin yang digunakan dapat ditemui mulai

dari skala kecil seperti AC window dan AC spilit dan skala besar sepertiair cooled

chiller.

1.2 TUJUAN

Dalam pembahasan mengenai system pendingin dan tata udara ini memiliki beberapa

tujuan yaitu:

1. Dapat mengetahui pengertian dari system pendingin dan tata udara yang

meliputi AC, refrigerator, dan freezer

2. Dapat mengetahui bagian-bagian dari sistem pendingin itu

1

3. Dapat mengetahui cara perawatannya

4. Dapat mengetahui pengoperasian dari AC, refrigerator, dan freezer

DASAR TEORI

2.1 SEJARAH MESIN PENDINGIN

Pada tanggal 7 desember 1926, sebuah paten dikeluarkan bagi Baltzar carl von platen

dan Carl georg munters dari stockholm swedia. Untuk rancangan mesin pendingin

(refrigerator) keduanya adalah mahasiswa royal institute of technology, stockhlom.

teknologi tersebut kemudian dikomersilkan oleh produsen peranti rumah tangga

Electrolux dan meraih sukses internasional.

Sebelum mesin pendingin ditemukan, pengawetan dengan cara penyimpanan

pada suhu rendah dilakukan didalam sebuah rumah es. pendinginan buatan pertama

kali dipertunjukkan oleh william cullen dari universitas glasgow, skotlandia, pada

tahun 1748. penemu as oliver evans, kemudian di juluki “bapak mesin pendingin”

berkat temuan “vapor-compression refrigeration” pada tahun 1805.

Sejumlah rancangan lain masih kembangkan sebelum akhirnya rancangan von

platen dan munters yang dioperasikan dengan gas berhasil menjadi mesin pendingin

pertama yang praktis dan dapat di aplikasikan secara komersil. mesin pendingin

electrolux-servel memasuki pasar Amerika Serikat pada tahun 1826 dan sejak 1827

menjadi penjual tunggal di pasar AS hingga tahun 1950-an.

2

1.2. JENIS DAN TIPE MESIN PENDINGIN

Jenis dan tipe mesin pendingin disesuaikan dengan kegunaan dan daya yang

dimilikinya. Misalnya AC untuk kantor-kantor besar berbeda dengan AC untuk

rumah tangga. Begitu juga untuk jenis kulkas.Karena di pasaran sudah tersedia

berbagai jenis dan tipe mesin pendingin.

1.3. JENIS-JENIS MESIN PENDINGIN

Dari berbagai mesin pendingin yang ada, serta ditinjau dari segi kegunaan dan

fungsinya dikenal empat macam jenis mesin pendingin

1.3.1. REFRIGERANT

Jenis ini lebih dikenal dengan sebutan kulkas atau lemari es. Tipe dan kapasitasnya

bermacam-macam, dan umumnya di gunakan untuk rumah tang-ga. Fungsinya tidak

lain adalah untuk mendinginkan minuman, mengawetkan bahan makanan seperti

sayur-sayuran, daging, ikan laut dan lain-lain. Untuk kapasitas besar dapat digunakan

untuk es batu

1.3.2. FREEZER

Jenis yang satu ini tidak berbeda dengan kulkas atau lemari es, hanya saja

kapasitasnya jauh lebih besar. Sebab umumnya digunakan oleh perusaha-an-

perusahaan pembuat es maupun untuk menyimpan bahan makanan dalam jumlah

banyak.

3

Gambar 2.1 Freezer

1.3.3. AIR CONDITIONER (AC)

Pada waktu yang lalu peralatan penghasil ruangan sejuk yang dinamakan AC ini

masih tergolong barang mewah dan hanya gedung-gedung tinggi saja yang

mempergunakanya seperti kantor-kantor, gedung-gedung pemerintahan, hotel-hotel

maupun restaurant-restaurant besar. Tetapi sejak pabrik-pabrik penghasil AC mulai

berlomba dengan produknya, dan mengeluarkan berbagai tipe untuk berbagai

keperluan, seperti untuk mobil, untuk ruangan, kamar rumah dan sebagainya dan

dengan harga yang bersaing, sejak itu AC menjadi barang umum dan kian

memasyarakat. Sehingga tidak hanya gedung-gedung saja melainkan ruangan dalam

kamar.

1.3.4. KIPAS ANGIN

Walaupun pada dasarnya peralatan yang satu ini tidak menghasilkan udara atau suhu

yang dingin sebagaimanan kilkas atau AC, tetapi karena putaran kipas dan system

kerjanya mirip dengan kerja dari kedua peralatan di atas, maka kipas angin

merupakan salah satu dari bagian mesin pendingin.

4

1.4. KOMPONEN UTAMA MESIN PENDINGIN

Sistem refrigerasi sangat menunjang peningkatan kualitas hidup manusia. Kemajuan

dalam bidang refrigerasi akhir-akhir ini adalah akibat dari perkembangan sistem

kontrol yang menunjang kinerja dari sistem refrigerasi.

Apalikasi dari sistem refrigerasi tidak terbatas, tetapi yang paling banyak

digunakan adalah untuk pengawetan makanan dan pendingin suhu, misalnya lemasi

es gambar 1 freezer, cold strorage, air conditioner/AC Window, AC split gambar 2

dan AC mobil. Dengan perkembangan teknologi saat ini, refrigeran (bahan

pendingin) yang di pasarkan dituntut untuk ramah lingkungan, disamping aspek

teknis lainnya yang diperlukan. Apapun refrigeran yang dipakai, semua memiliki

kelebihan dan kekurangan masing-masing oleh karena itu, diperlukan kebijakan

dalam memilih refrigerant yang paling aman berdasarkan kepentingan saat ini dan

masa yang akan datang.

Selain itu, tak kalah pentingnya adalah kemampuan dan ketrampilan dari para

teknisi untuk mengaplikasikan refrigeran tersebut, baik dalam hal mekanisme kerja

sistem, pengontrolan maupun keselamatan kerja dalam pemakaiannya.

1.4.1. KOMPRESOR

Kompresor memompa bahan pendingin ke seluruh sistem. Gunanya adalah untuk

menghisap gas tekanan rendah dan suhu terendah dari evaporator dan kemudian

menekan/memampatkan gas tersebut, sehingga menjadi gas dengan tekanan dan suhu

tinggi, lalu dialirkan ke kondensor. Jadi kerja kompresor adalah untuk :

5

Gambar 2.1 Kompresor

1. Menurunkan tekanan di evaporator, sehingga bahan pendingin cair di

evaporator dapat menguap pada suhu yang lebih rendah dan menyerap

lebih banyak panas dari sekitarnya.

2. Menghisap gas bahan pendingin dari evaporator, lalu menaikkan tekanan

dan suhu gas bahan pendingin tersebut, dan mengalirkannya ke kondensor

sehingga gas tersebut dapat mengembun dan memberikan panasnya pada

medium yang mendinginkan kondensor.

Ada tiga macam kompresor yang banyak dipakai pada mesin-mesin

pendingin yaitu:

1. Kompresor Torak, kompresinya dikerjakan oleh torak.

2. Kompresor Rotasi, kompresinya dikerjakan oleh blade atau vane dan

roller

6

3. Kompresor Centrifugal, kompresor centrifugal tidak mempunyai alat-

alat tersebut kompresi timbul akibat gaya centrifugal yang terjadi karena

gas diputar oleh putaran yang tinggi kecepatannya dan impeller.

Ketiga macam kompresor mempunyai keunggulan masing-masing. Pema-

kaiannya ditentukan oleh besarnya kapasitas, penggunaannya, instalasinya

dan jenis bahan pendingin yang dipakai.

1.2.1. KONDENSOR

Kondensor adalah suatu alat untuk merubah bahan pendingin dari bentuk gas menjadi

cair. Bahan pendingin dari kompresor dengan suhu dan tekanan tinggi, panasnya

keluar melalui permukaan rusuk-rusuk kondensor ke udara. Sebagai akibat dari

kehilangan panas, bahan pendingin gas mula-mula didinginkan menjadi gas jenuh,

kemudian mengembun berubah menjadi cair.

Gambar 2.1 Kondensor

7

1.2.2. EVAPORATOR

Evaporator adalah suatu alat dimana bahan pendingin menguap dari cair menjadi gas.

Melalui perpindahan panas dari dinding-dindingnya, mengambil panas dari ruangan

disekitarnya ke dalam sistem, panas tersebut lalu di bawa ke kompresor dan

dikeluarkan lagi oleh kondensor.

Gambar 2.2 Evaporator

1.2.3. EXPANSION VALVE

Pipa kapiler gunanya adalah untuk:

1. Menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir di dalam pipa

tersebut.

2. Mengontrol atau mengatur jumlah bahan pendingin cair yang mengalir dari

sisi tekanan tinggi ke sisi tekanan rendah.

8

2.4.4. KATUP EKSPANSI

Katup ekspansi ada 2 macam yaitu :

1. Automatic Expansion Valve

2. Thermostatic Expansion Valve

Thermostatic Exspansion Valve lebih baik dan lebih banyak dipakai, tetapi pada AC

hanya dipakai automatic expansion valve, maka disini kita hanya akan membicarakan

automatic expansion valve saja. Gunanya untuk menu-runkan cairan dan tekanan

tekanan evaporator dalam batas-batas yang telah di tentukan dengan mengalirkan

cairan bahan pendingin dalam jumlah yang tertentu ke dalam evaporator.

Gambar 2.3 Expansion Valve

1.4.4. MEDIA PENDINGIN (REFRIGERANT)

Refrigerant adalah suatu zat yang mudah menguap dan berfungsi sebagai penghantar

panas dalam sirkulasi pada saluran instalasi mesin pendingin. Bahan pendingin

(refrigerant) adalah, suatu zat yang mudah berubah wujud dari gas menjadi cair atau

9

sebaliknya. Dapat mengambil panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor.

Untuk instalasi Refrigerator/kulkas, AC dipakai freon R-12 atau R-22 sebagai

refrigerant.

Gambar 2.4 Refrigerant

1.1. ANALISA THERMODINAMIKA MESIN PENDINGIN

Ada dua jenis diagram yang digunakan untuk menganalisis siklus thermodinamika sistim

pendinginan, yaitu diagram tekanan Enthalpy (ph) dan temperatur entropi (Ts) diagram ph

digunakan uiit.uk menentukan harga-harga yang diperlukan dalam perhitungan thermodinamika.

sedangkan diagram Ts digunakan untuk menganalisis persoalan-persoalan

thermodinamika dari sistim pendinginan. Dari diagram Ph dengan menggunakan label refrigerant

yang dipilih, maka dapat ditentukan harga-harga tekanan enthalpy untuk masing-masing titik.

Harga ini diperlukan dalam perhitungan thermodinamika seperti berikut ini:

1.1.1. EVAPORASI (PENGUAPAN)

Dalam evaporator, uap refrigerant menguap dan menyerap panas dari ruangan atau

produk yang diinginkan. Besarnya panas yang discrap tersebut dapat ditentukan

dengan persamaan berikut ini:

10

qevap = hC' - hB (Btu/hr)

Besarnya 1 evap ini disebut juga efek pendinginan.

1.1.2. KOMPRESI

Kompresor akan segera menghisap uap refrigerant dari evaporator, lalu

dikompresikan hingga tekanan dan temperaturnya naik jumlah panas yang ditimbulkan

akibat kompresi dapat dihitung dengan rumus :

Wcomp = hD’- hC’ (Btu/hr)

1.1.3. KONDENSASI

Setelah uap refrigerant meninggalkan kompresor dalam bentuk super heated, panas

yang dikeluarkan oleh kondensor dapat ditulis dengan rumus :

qcond= hD' - hA' (Btu/hr)

1.1.4. KESEIMBANGAN PANAS (HEAT BALANCE)

Untuk proses idial adibatis, kerja ekspansi sama dengan nol. Keseimbangan panas dalam sistim

akan dicapai dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

Qevap + Wcomp = qcond (Btu/hr)

1.1.5. JUMLAH ALIRAN REFRIGERANT

Bila G adalah berat refrigerant yang bersikulasi tiap ton per menit, dan 1 ton refrigerant yang

bersikulasi = 200 Btu/nr maka jumlah aliran refrigerant dapat dihitung dengan rumus :

11

G = = (Btu/hr)

Dimana G adalah jumlah aliran refrigerant.

1.1.6. DAYA (HORSE POWER)

Daya yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor per ton refrigerant :

Dimana :

J = Panas mekanik equivalen

1.1.7. COEFFICIENT OF PERFORMANCE (CP)

Coefficient of performance dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut

1.1. BEBAN PENDINGIN

Perhitungan beban pendinginan pada dasarnya adalah bertujuan untuk menentukan

besarnya kapasitas equipment yang akan diinstal. Beban pendinginan diukur dalam satuan

Btu/hr atau ton refrigerant. Ada beberapa istilah dalam perhitungan beban pendinginan

seperti berikut ini:

1.1.1. HEAT GAIN (BEBAN PANAS)

12

Heat gain didefinisikan sebagai banyaknya panas yang masuk atau yang timbul dalam suatu

ruangan yang akan dikondisikan. Beban panas ini berasal dan pancaran radiasi sinar

matahari, lampu, orang, perpindahan panas transmisi melalui dinding, atap dan ditambah

dengan adanya infiltrasi serta peralatan lain yang terdapat pada ruangan yang berfungsi

sebagai penyumbang panas.

1.1.2. COOLING LOAD

Cooling load didefinisikan sebagai banyaknya panas yang harus dikeluarkan dari dalam

ruangan untuk mempertahankan kondisi udara dalam ruangan pada harga tertentu. Cooling

load sesaat tidak sama dengan beban panas, hal ini disebabkan karena panas radiasi yang

timbul diserap oleh permukaan material yang melingkupi ruangan (dinding, lantai, langit-

langit). Setelah beberapa saat material tersebut akan lebih panas dari udara dalam

ruangan sehingga akan terjadi perpindahan panas konveksi dari permukaan material ke

udara dalam ruangan, panas inilah yang menjadi Cooling load.

Dalam perhitungan beban pendinginan dapat diklasiflkasi seperti berikut ini:

1.1.2.1. BEBAN PANAS KONDUKSI

Beban panas konduksi adalah jumlah panas yang merambat akibat adanya

perbedaan temperatur ruangan yang didinginkan dengan sekelilingnya, beban panas

ini biasanya terjadi melalui dinding permukaan ruang pendingin. Besarnya beban

panas konduksi dapat dihitung dengan rumus :

Qk = U x A x At (Btu/hr)

Dimana:

Qk = Jumlah beban panas konduksi (Btu /hr)

U = Koefisien perpindahan panas (Btu /hr.sq.ft)

A = Luas dinding (sq. ft)

At = Perbedaan antara kedua sisi dinding (Btu/hr.sq.ft.°F)

13

Jumlah beban panas ini sangat tergantung pada konstruksi ruangan pendingin yang

direncanakan.

1.1.2.2. BEBAN PANAS INFILTRASI

Beban panas infiltrasi terjadi akibat udara yang menyusup masuk kedalam ruangan

pendinginan melalui pintu dan sejenisnya, beban panas infiltrasi dapat dihitung dengan

rumus:

Qs = 1,08 x Cfm x (to - trm) Btu/hr

Dimana:

to = Temperatur udara luar ruangan °F

trm = Temperatur udara dalam ruangan °F.

QL = 0,68 x Cfm x (Wd - Wrm) Btu/hr

Dimana:

Wd = Kandungan uap air udaar luar °F gram/lb dry air.

Wrm = Kandungan uap air udara dalam ruangan °F gram/lh dry air.

1.1.2.3. BEBAN PANAS DARI LUAR RUANGAN

Beban panas yang berasal dari luar ruangan adalah beban panas yang sumber panasnya

berasal dari luar ruangan itu sendiri, beban panas ini terdiri dari beberapa komponen antara

lain:

A. BEBAN PANAS RADIASI MATAHARI MELALUI DINDING

Beberapa beban panas karena radiasi dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai

berikut:

Qw = U. A. Δt (btu/hr) Dimana:

Qw = Beban panas akibat radiasi matahari melalui dinding (Btu/hr).

U = Koefisien perpindahan panas total melalui dinding (Btu/hr. sq. ft).

14

A = Luas dinding (sq ft)

Δt = Equivalen temperatur differen yang mana perbedaan temperatur yang

menghasilkan total panas yang menembus dinding luar yang disebabkan oleh banyaknya

radiasi sinar matahari dan temperatur luar. Besarnya beban panas untuk atap dan pintu dapat

dicari dengan persamaan seperti di atas.

B. BEBAN PANAS DARI DALAM RUANGAN

Beban panas yang berasal dan dalam ruangan adalah beban panas yang sumber

panasnya berasal dari dalam ruangan itu sendiri, beban panas ini terdiri dari beberapa

komponen antara lain :

a. BEBAN PANAS DARI MANUSIA

Untuk menentukan beban panas yang berasal dari manusia maka terlebih dahulu

harus ditentukan jumlah manusia yang ada pada suatu ruangan yang

dikondisikan pada jam perencanaan. Besarnya beban panas sensible dan beban panas laten

yang dilepas oleh manusia tergantung dari jenis aktifitas yang dilakukan serta suhu

ruangan yang dikondisikan.

b. BEBAN PANAS DARI LAMPU

Jumlah perolehan kalor dari dalam ruangan yang disebabkan oleh penerangan tergantung

pada daya / watt lampu - lampu dan jenis lampu. Bila digunakan lampu pelepas

harus electron (fluerescent) energi yang dipancarkan oleh balas harus dihitung juga,

dimasukkan sebagai beban internal. Besamya Panas yang berasal dari lampu dapat dicari

dengan persamaan sebagai berikut:

q = Total light, watt x 1,25 x 3,4

Dimana :

15

Q = Perolehan kalor dari lampu (Btu/hr)

= Faktor penggunaan atau fraksi penggunaan lampu yang terpasang

= Faktor balast untuk lampu - lampu fluerescent = 1,2 untuk fluerescent biasa

c. BEBAN PANAS PRODUK

Beban panas yang terjadi akibat proses panas yang berlangsung dalam

ruangan panas merupakan beban panas yang secara langsung mempengaruhi

temperatur ruangan didinginkan. Rumus umum yang digunakan untuk menghitung

beban panas ini adalah :

Qp = m . C . (ti –t2) (Btu/hr)

Dimana:

Qp = Beban panas dari produk (Btu/hr)

m = Berat produk (LB)

c = Panas jenis produk Btu/Lb °F

ti = Temperatur produk pada saat dimasukkan kedalam ruangan pendinginan,

°F

t2 = Temperatur akhir produk °F

1.1. KESIMPULAN

Dapat kita ketahui bahwa mesin pendingin ada berbagai macam,dan tipe ,maka dari

itulah dapat kita simpulkan bahwa mesin pendingin banyak sekali terdapat di

kalangan masyarakat yang kita ketahui seperti ac, kulkas, kipas angin ataupun

sejenisnya. Dalam hal ini mesin pendingin merupakan alat yang banyak sekali di

pakai dalam rumah tangga atupun di instansi-instansi lainnya.mesin pendingin

tersebut merupakan proses dari perpindahan daya listrik menjadi suhu dingin.

16

1.1. DAFTAR PUSTAKA

Ilyas, Sofyan. 1983. Teknologi Refrigerasi Hasil Perikanan. Teknik Pendinginan

Ikan. Jilid I. CV. Paripurna, Jakarta.

Ilyas, Sofyan. 1983. Teknologi Refrigerasi Hasil Perikanan. Teknik Pembekuan Ikan.

Jilid II. CV. Paripurna, Jakarta.

K, Handoko. 1981. Teknik memilih, memakai, memperbaiki Lemari Es. PT. Ichtiar

Baru, Jakarta.

Sunarman dkk. 1977. Mesin Pendingin Petunjuk Untuk Operator di Kapal Ikan. Priga

- Jakarta

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38