1

SUMBER BELAJAR PENUNJANG PLPG 2016

MATA PELAJARAN/PAKET KEAHLIAN

TEKNIK PENDINGIN DAN TATA UDARA

BAB IV SISTEM REFRIGERASI KOMERSIAL

Juli Sardi, S.Pd., M.T.

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN

2016

2

BAB IV

SISTEM REFRIGERASI KOMERSIAL

A. Kompentensi Inti

Menguasai materi, struktur, konsep, dan pola pikir keilmuan yang mendukung mata

pelajaran yang diampu.

B. Kelompok Kompetensi Dasar

1. Merencanakan sistem dan instalasi refrigerasi untuk keperluan komersial

2. Komisioning pemasangan sistem dan instalasi refrigerasi komersial

3. Memelihara sistem dan instalasi refrigerasi untuk keperluan komersial

C. Uraian Materi

1. Merencanakan sistem dan instalasi refrigerasi untuk keperluan komersial

1.1. Sistem refrigerasi komersial

Walaupun dasar operasinya sama, tetapi sistem refrigerasi komersial

menggunakan komponen yang berbeda dengan komponen yang digunakan pada

sistem refrigerasi domestik. Perbedaan-perbedaan tersebut dapat terletak pada

sistem, jenis komponen dan kapasitasnya. Misalnya untuk keperluan efektifitas

pendinginan maka digunakan dua atau lebih evaporator pada sebuah unit

kondensing. Jenis dan kapasitas kompresor yang digunakan juga berbeda. Jenis

dan kapasitas kondenser dan sistem catu daya listrik yang digunakan juga

berbeda. Sistem proteksi dan sistem pengaturan refrijeran yang akan diuapkan di

evaporator juga berbeda.

Refrigerasi komersial memiliki ruang lingkup yang luas, mencakupi peralatan

Cooler, chiller, dan freezer untuk keperluan pengawetan makanan. Kapasitas

Peralatan refrigerasi komersial, memiliki rentang yang lebar, konsumsi daya input

antara 400 watt hingga ribuan watt, dengan menggunakan kompresor sistem

hermetic dan semi hermetik. Ada banyak masalah yang dihadapi oleh dunia

Refrigerasi komersial, antara lain perencanaan atau desain, pemasangan atau

instalasi, dan pemeliharaan. Aplikasi Refrigerasi komersial telah merambah di

banyak bidang usaha, antara lain pasar ritel, restoran, hotel dan industri lainnya

yang berkaitan dengan penyimpanan, pengolahan dan pengawetan makanan.

3

Untuk keperluan studi dan pelajaran, industri Refrigerasi dapat

dikelompokkan ke dalam enam kategori umum, yaitu (1) Refrigerasi domestik, (2)

Refrigerasi komersial, (3) Refrigerasi industri, (4) Refrigerasi transportasi dan

Kapal Laut, (5) Tata Udara untuk kenyamanan Hunian, dan (6) Tata Udara untuk

keperluan proses produksi di industri. Refrigerasi domestic memiliki ruang lingkup

yang agak terbatas, ditujukan pada refrigerator dan freezer untuk keperluan

rumah tangga. Walaupun ruang lingkupnya terbatas, tetapi industri Refrigerasi

domestik ini mengambil porsi yang cukup signifikan pada industri Refrigerasi

secara keseluruhan.

Peralatan Refrigerasi domestik, biasanya berkapasitas kecil, konsumsi daya

input antara 35 watt hingga 375 watt, dengan menggunakan kompresor sistem

hermetic. Tidak banyak masalah yang dijumpai pada Refrigerasi domestik, hanya

memerlukan sedikit pemeliharaan. Ada banyak masalah yang dihadapi oleh

dunia Refrigerasi komersial, antara lain perencanaan atau desain, pemasangan

atau instalasi, dan pemeliharaan. Aplikasi Refrigerasi komersial telah merambah

di banyak bidang usaha, antara lain pasar ritel, restoran, hotel dan industri

lainnya yang berkaitan dengan penyimpanan, pengolahan dan pengawetan

makanan. Sesuai dengan fungsinya, ada banyak jenis dan tipe yang tersedia di

pasaran untuk memenuhi kebutuhan komersial, misalnya reach-in refrigerator,

single-duty service case, double-duty service case, high multishelf produce sales

case, dan open type display. Gambar 50 berikut merupakan gambar dari Reach-in

Refrigerator.

Gambar 50. Reach-in Refrigerator

4

Reach-in Refrigerator merupakan perlatan yang paling banyak pemakainya

untuk keperluan komersial. Beberapa pengguna peralatan ini dapat disebutkan di

sini, toko ritel, toko sayuran dan buah-buahan, toko daging, toko roti, toko obat,

restoran dan warung makan, toko bunga dan hotel. Biasanya peralatan ini

digunakan sebagai tempat penyimpanan dan sebagian lagi digunakan sebagai

tempat pajangan (display). Sebagai tempat pajangan, pintunya terbuat dari kaca.

Salah satu unit refrigerasi komersial yang banyak digunakan adalah Display

Case. Sesuai dengan namanya, display case adalah peralatan Refrigerasi

komersial yang berfungsi sebagai tempat pajangan produk atau komoditi yang

akan dijual. Tampilan display case ini sengaja didesain dengan sangat

atraktif, untuk menimbulkan minat dan ketertarikan para konsumen agar dapat

menstimulasi penjualan produk. Sehubungan dengan fungsinya tersebut, maka

penampilan dan pajangan komoditi merupakan pertimbangan utama dalam

mendesain display case. Pada display case, tidak begitu memperhatikan kondisi

penyimpanan yang optimal, sehingga lama penyimpanan komoditi di dalam

display case sangat terbatas, dengan rentang waktu hanya beberapa jam untuk

produk tertentu hiingga beberapa minggu, untuk produk tertentu pula, dan

biasanya paling lama 3 minggu. Gambar 51 berikut merupakan gambar Display

case.

Gambar 51. Display case Tipe Single Duty

5

1.2. Komponen Sistem Refrigerasi Komersial

Sistem Refrigerasi komersial biasanya menggunakan sistem kompresor

hermetik dan juga sistem kompresor semi hermetik. Sistem hermetik yang

digunakan pada sistem Refrigerasi komersial sama seperti yang digunakan pada

sistem refijerasi domestik hanya berbeda dalam kapasitas dan cara mengatur

refrijeran. Jika pada sistem Refrigerasi domestik menggunakan pipa kapiler, pada

sistem Refrigerasi komersial menggunakan katub ekspansi. Sistem Refrigerasi

komersial berskala kecil diterapkan pada unit beverage dispenser, ice cube maker,

dan ice cream machine. Semihermetic compressor lazim digunakan pada aplikasi

sistem komersial berskala yang lebih besar misalnya storage room yang

menggunakan multiple evaporator.

Sistem Refrigerasi komersial dapat dibagi dalam dua kelompok, yaitu sistem

paket dan sistem split (terpisah). Sistem paket merupakan unit Refrigerasi

komersial yang didisain secara built in oleh pabrikannya, mencakup seluruh

komponen yang digunakan, sistem pemipaan Refrigerasinya, dan sistem

kelistrikannya. Sedang pada sistem split, unit dirakit di tempat. Komponen

utama sistem Refrigerasi komersial seperti kompresor, kondenser, katub

ekspansi, dan evaporator dirakit di tempat termasuk asesoris dan sistem

kelistrikannya. Sistem split biasanya dikaitkan dengan pesanan dan keperluan

konsumen.

Banyak sistem Refrigerasi komersial yang didisain dengan sistem paket.

Komponen utama seperti condensing unit, evaporator, sistem pemipaan

dan sistem kelistrikannya dipasang dalam satu unit. Gambar 52 memperlihatkan

unit Refrigerasi komersial yang didisain dengan sistem paket.

6

Gambar 52. Unit Refrigerasi Komersial Sistem Paket

Gambar 52 memperlihatkan sebuah display case yang banyak digunakan di

supermarket untuk menyimpan bahan makanan beku atau bahan minuman

dingin. Kondisi operasi peralatan komersial ini dijaga ketat khususnya suhu dan

tingkat kelembaban udaranya. Pengontrolan dilakukan secara elektronik.

Komponen sistem paket terbagi menjadi 2 bagian, yaitu sisi tekanan tinggi dan

sisi tekanan rendah. Sisi tekanan tinggi mencakup:

Kompresor, biasanya berupa hermetik

Kondensor, biasanya jenia air colled condneser

Refrigerant throttling, biasanya thermostatic expansion valve

Liquid receiver

High pressure safety motor control, dan

Liquid line yang dilengkapi dengan sight glass.

Sisi tekanan rendah mencakup:

Evaporator

Low pressure atau temperature motor control

Suction line yang dilengkapi dengan filter dryer

Komponen sistem paket yang berskala lebih besar mencakup:

Kompresor, kadang dilengkapi dengan oil separator

7

Kondensor, water atau air cooled condenser

Liquid receiver

High preesure motor control

Liquid line dengan sight glass dan dryer

Water valve, jika menggunakan water cooled condenser

Dalam pemilihan komponen untuk sistem pendingin, ada sejumlah faktor

yang perlu dipertimbangkan dengan hati-hati, yaitu:

a. Mempertahankan efek refrigerasi untuk mengatasi variasi perubahan

beban dari 0 sampai 100%;

b. Mengontrol akumulasi bunga es untuk mempertahankan kinerja yang

berkesinambungan;

c. Variasi dalam afinitasoli refrijeran yang disebabkan oleh perubahan suhu

yang besar, dan berkurangnya oli di dalam crank case kompresor;

d. Pemilihan media pendingin: (i) direct expansion refrigerant, (ii) gravity

atau pump recirculated atau flooded refrigerant, or (iii) secondary

coolant (brines, e.g., salt and glycol);

e. Efisiensi sistem dan pemeliharaan;

f. Jenis kondensor: air cooled, water cooled, atauevaporative;

g. Desain kompresor (hermetic, semi hermetic, open type,reciprocating,

screw, atau rotary);

h. Jenis sistem (single stage, cascade)

1.2.1. Kompresor

Dalam siklus refrigerasi, kompresor memiliki dua fungsi utama yaitu

memompa gas refrijeran dari evaporator sehingga suhu dan tekanan yang

diperlukan dapat dijaga di evaporator. Fungsi kedua adalah untuk menaikkan

tekanan gas refrijeran melalui proses kompresi, dan secara simultan

menaikkan suhu gas. Melalui perubahan tekanan ini superheated refrijeran

mengalir di dalam sistem. Kompresor refrigerasi lazim disebut sebagai jantungnya

8

sistem refrigerasi kompresi gas, dapat dikelompokkan dalam dua kategori, yaitu:

displacement compressor dan dynamic compressor.

Kompresor memompa refrijeran di dalam sirkit refrigerasi dan menghasilkan

peningkatan tekanan refrijeran sesuai yang diperlukan. Refrijeran yang dipilih dan

kisaran suhu operasi yang diperlukan akan menentukan jenis kompresor yang

digunakan. Dalam siklus refrigerasi dikenal dengan refrijeran positif dan

refrijeran negatif. Refrijeran positif beroperasi dengan tekanan kerja di atas

tekanan atmosfir, sedang refrijeran negatif, beroperasi dengan tekanan kerja

di bawah tekanan atmosfir.

Kompresor dengan positive displacement dicirikan dengan reciprocating

piston, umumnya digunakan untuk refrijeran positif. Jenis lain yang memiliki

positive displacement adalah rotating vanes atau cylinder atau intermeshing

screw. Kompresor centrifugal atau turbine lazim digunakan pada sistem yang

besar, tidak memiliki positive displacement melainkan mengakselerasi gas

refrijeran dengan turbin melalui compressor housing. Kompresor ini lazim

digunakan untuk refrijeran negatif yang beroperasi di bawah tekanan atmosfir.

Dalam memilih jenis kompresor ada empat kriteria yang harus dipertimbangkan,

yaitu :

Refrigeration capacity,

volumetric flow rate,

compression ratio, dan

thermal and physical properties dari refrijeran yang digunakan

Hermetic Compressor

Kompresor lebih disukai yang memiliki keandalan terutama untuk keperluan

dengan rentang suhu lebih kecil yang diperlukan pada aplikasi tata udara atau

aplikasi pendinginan. Dalam peralatan kecil dimana biaya merupakan faktor

utama dan instalasi di tempat menjadi minimum, maka sistem hermetik labih

layak digunakan. Pada sistem hermetik komponen internal tidak dapat diakses

untuk pemeliharaan.

9

Kompresor hermetik disediakan untuk memenuhi sistem refrigerasi dan tata

udara kapasitas kecil motor penggerak dan kompresor diletakkan dalam rumahan

tertutup rapat kedap udara secara kompak. Refrijeran dan oli refrijeran tersimpan

dalam rumahan, sehingga refrijeran dan oli kompresor mengenai belitan motor.

Hampir semua pasangan motor kompresor yang digunakan dalam lemari

es,freezer, dan AC untuk keperluan rumah tangga adalah tipe hermetik.

Kapasitas kompresor hermetic dapat diidentifikasi diidentifikasi dengan kapasitas

motor penggeraknya. Misalnya,kapasitas kompresor berkisar dari 1/12 HP hingga

5 HP, dengan putaran per menit 1450 atau 2800 rpm. Kompresor Hermetik dapat

bekerja untuk waktu yang lama dalam sistem pendingin berkapasitas kecil tanpa

persyaratan pemeliharaan dan tanpa kebocoran gas,tetapi merekasensitif

terhadap fluktuasi tegangan listrik, yang dapat membuat isolasi kumparan rusak

dan terbakar.harga kompresor ini relatif lebih murah. Gambar 53 menunjukkan

dua tipikal condensing unit berpendingin udara menggunakan kompresor

hermetik.

Gambar 53. Kondensing Unit dengan Kompresor Hermetik

Semi hermetic Compressor

Dalam ukuran yang lebih besar, kompresor refrigerasi didisain dengan sistem

semi hermetic. Dalam sistem ini, meskipun motor dan kompresor berada dalam

satu rumahan, tetapi komponen dalam kompresor masih dapat diakses untuk

keperluan pemeliharaan. Pada sistem ini refrijeran tidak mengalir di atas

gulungan motor. Akses untuk pemeliharaan sangat mudah, namun diperlukan

sistem pendingin motor secara eksternal untuk membantu efisiensi dalam

10

operasi pendinginan. Harga kompresor hermetic lebih tinggi dari pada unit

hermetik, secara teoritis efisiensi keseluruhan dapat mencapai 70% atau lebih.

Pada sistem dengan multicylinder, kapasitas dapat dikontrol dengan membuat

satu atau lebih silinder tidak efektif (misalnya, dengan mengontrol katup inlet

selalu terbuka). Untuk menurunkan torsi starting, lazimnya digunakan sistem

Cylinder unloading.

Kompresor semi hermetik dirancang dengan kapasitas rendah hingga

menengah, kapasitas motor dapat mencapai 300 kW. Gambar 54

memperlihatkan tipikal semihermetic reciprocating compressor, single stage

untuk kapasitas medium dan untuk aplikasi refrigerasi komersial dengan suhu.

Kompresor ini tersedia untuk berbagai refrijeran (misalnya, R-134a, R-404A, dan

R-507).

Gambar 54. Bukaan Kompresor Sehi Hermetik

1.2.2. Kondensor

Kondensor meruapakan alat penukar kalor pada sisi tekanan tinggi.

Dimana gas panas lanjut refrijeran harus diturunkan suhunya hingga mencapai

titik embunnya sehingga berubah menjadi liquid refrigeram, melalaui proses

penukaran kalor dengan media pendinginan. Ada beberapa jenis kondensor yang

dapat dipertimbangkan penggunaannya jika akan menentukan pilihan untuk

aplikasi tertentu. Jenis kondensor yang biasa digunakan adalah aircooled, water-

11

cooled, shell and tube, shell and coil, tube in tube, dan evaporative condenser.

Setiap jenis kondensor memiliki sifat unik. Beberapa sangat tergantung kondisi

setempat, misalnya ukuran dan berat unit, kondisi cuaca, lokasi (desa atau kota),

ketersediaan tenaga listrik, dan ketersediaan air pendingin. Pemilihan kondensor

tergantung pada kriteria berikut:

Kapasitas kondensor

Suhu dan tekanan kondensasi

Jumlah refrijeran yang disrikulasikan dan sistem pendinginannya,

disain suhu media pendingin refrijeran (udara atau air),

Periode operasi sistem, dan

kondisi cuaca.

Kondensor yang digunakan untuk keperluan refrigerasi komersial biasanya

terdiri atas tiga jenis, yaitu:

water-cooled condenser,

air-cooled condensers, dan

evaporative condenser.

Jenis pemipaan yang biasa digunakan untuk water-cooled dan air-cooled

condenser pada aplikasi komersial adalah:

shell and tube, blow-through horizontal airflow,

shell and coil, draw-through, vertical airflow, and

tube in tube, static, or forced airflow.

Water-Cooled Condenser

Water-cooled condenser diperlihatkan dalam gambar 5 5 Bentuk umum

water- cooled condenser adalah shell and tube dengan refrijeran mengalir melalui

sheel dan air pendingin mengalir melalui tube (pipa). Bagian bawah dari shell

berfungsi sebagai liquid receiver. Kondesor jenis ini biasanya digunakan pada

kapasitas refrigerasi besar dan aplikasi water chilling.

12

Gambar 55. Shell and Tube Condenser

Jika water-cooled condenser digunakan untuk suatu aplikasi maka kriteria

berikut harus dipertimbangkan:

tersedianya air pendingin untuk keperluan proses pembuangan panas,

penggunaan cooling tower jika diinginkan penggunaan air yang lebih hemat,

kebutuhan pompa sirkulasi air pendingin beserta pemipaannya,

kebutuhan water treatment dalam sistem penyediaan air pendingin,

persyaratan area,

situasi maintenance and service situation

Dalam kenyataanya, water-cooled condenser digunakan bersama dengan

cooling towers.

Air-Cooled Condeser

Air-cooled condenser banyak dijumpai pada aplikasi refrigerasi domestic,

commercial, dan industrial, chilling, freezing, dan sistem tata udara (air-

conditioning system) dengan kapasitas antara 20−120 ton (gambar 2.22).

Centrifugal fan air- cooled condenser (dengan kapasitas 3−100 ton) digunakan

secara khusus untuk aplikasi heat recovery dan auxiliary ventilation.

Kenyataanya, air-cooled condenser menggunakan udara sekitarnya sebagai

cooling medium. Keuntungan air-cooled condenser antara lain:

tidak memerlukan ketersediaan air,

standard outdoor installation,

terhindar dari freezing, scaling, and corrosion problem,

13

terhindar dari instalasi water piping, circulation pump, dan water treatment,

biaya instalasi rendah, dan

persyaratan service dan maintenance rendah.

Di lain pihak, air-cooled condenser juga memiliki kekurangan sebagai berikut:

suhu kondensing tinggi,

biaya refrijeran tinggi, karena melewati instalasi pipa cukup panjang

konsumsi daya per kW cooling tinggi ,

kebisingan tinggi, dan

multiple unit memerlukan large-capacity system.

Gambar 56 berikut merupakan Air Cooled Condenser

Gambar 56. Air Cooled Condenser

Evaporative Condenser

Evaporative condenser terlihat sebagai water-cooled design dan bekerja

berdasarkan prinsip pendinginan melalui penguapan air di dalam pergerakan

udara. Efektifitas proses evaporative cooling tergantung pada suhu wet-bulb

udara yang masuk ke dalam unit, volume aliran udara, dan efisiensi cooling

tower. Evaporative condenser menggunakan water spray dan airflow ke refrijeran

14

di dalam pipa. Hasil kondensasi refrijeran ditampung ke dalam sebuah tanki yang

disebut sebagai liquid receiver. Karakteristik evaporative condenser:

menurunkan air yang disirkulasikan pada kapasitas yang sudah ditentukan,

diperlukan water treatment,

mengurangi space,

ukuran pipa kecil, dan pendek,

sistem pompa air kecil, dan

tersedia dalam rentang kapasitas besar dan dapat dipakai dalam ruangan.

Gambar 57. Evaporative Condenser

Cooling Tower

Cooling tower (gambar 58) seperti evaporative condenser, bekerja dengan

prinsip mendinginkan benda melaui penguapan air pada pergerakan aliran

udara. Efektifitas evaporative cooling process tergantung pada suhu wet-bulb

udara masuk ke dalam unit, volume aliran udara, dan efisiensi udara atau

15

interface air. Sebagaimana disebutkan di atas, menara pendingin (cooling tower)

merupakan evaporative cooler besar dimana air pendingin disirkulasikan melalui

shell and tube condenser. Perhatikan bahwa air pendingin bersirkulasi melalui

tabung sementara gas refrijeran mengembun dan terkumpul dibagian yang lebih

rendah dari sistem penukaran kalornya. Sistem penukaran kalor ini akan

mendinginkan refrijeran sampai di bawah titik suhu kondensasi melalui air

pendingin yang bersuhu paling dingin. Kemudian air pendingin yang suhunya

menjadi hangat karena proses penukaran kalor dengan refrijeran disemprotkan

melalui bagian atas cooling tower dan didinginkan menggunakan fan

berkepatan tinggi. Sehingga suhu air pendingin kembali ke suhu semula dan siap

digunakan kembali untuk mendinginkan refrijeran. Yang perlu diperhatikan

adalah jumlah air pendingin yang ada di bak penampungan harus tetap dijaga

agar sesuai dengan level yang diinginkan.

Gambar 58. Cooling Tower

1.2.3. Evaporator Komersial

Evaporator merupakan alat penukar kalor pada sisi tekanan rendah. Di mana

liquid refrijeran super dingin (subcooled) harus dinaiikan suhunya hingga

mencapai titik uapnya sehingga berubah menjadi gas refrijeran, melalaui proses

penukaran kalor dengan produk atau media yang didinginkan. Ada beberapa jenis

16

evaporator yang dapat dipertimbangkan penggunaannya jika akan menentukan

pilihan untuk aplikasi tertentu. Ada berbagai jenis evaporator sebagai alat utama

panukar kalor dalam sistem refrigerasi kompresi uap. Secara umum dapat dibagi

dalam dua kelompok, yaitu: (i) direct cooler evaporator yang langsung

mendinginkan udara dan sekaligus mendinginkan produk, dan (ii) indirect

cooler evaporator yang mendinginkan air (chiling water) dan chilling water ini

digunakan untuk mendinginkan udara ruang atau produk tertentu.

Dalam parkteknya, evaporator yang banyak digunakan untuk keperluan

refrigerasi komersial dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu; (1) air cooler,

untuk mendinginkan udara di dalam suatu kabinet arat ruang, (2) Liquid

cooler, untuk mendinginkan spesial likuid atau brin. Evaporator untuk

mendinginkan udara di dalam kabinet atau ruang terbagi menjadi dua jenis, yaitu

: (1) natural convection evaporator, dan (2) forced convection.evaporator.

Di dalam natural convection evaporator, sirkulasi udara di dalam kabinet

atau ruang yang dikondisikan suhu udaranya tergantung pada grafitasi atau

sirkulasi thermal, di mana suhu udara yang lebih hangat akan cenedrung menuju

ke bagian atas dan suhu udara yng lebih rendah akan cenderung berada di bagian

bawah. Natural convection evaporator, dapat dibedakan menjadi tiga kelas, yaitu:

(1) frosting evaporator, (2) defrosting evaporator, dan (3) non-frosting evaporator

Kondisi operasi evaporator harus didasarkan sesuai kelasifikasinya. Kondisi

tersebut mencakup rentang suhu kabinet atau suhu ruang yang diinginkan, beda

suhu antara suhu evaporasi dan suhu kabinet/ruang.

Air Cooler

Jenis cooler ini biasanya disebut sebagai direct expansion coil dan terdiri dari

serangkaian pipa tembaga yang dibentuk sedemikian rupa untuk meningkatkan

efisiensi penukaran kalornya. Pemipaan dirangkai dengan fin untuk meningkatkan

luas permukaan penukaran kalornya. Direct expansion coil hanya digunakan pada

sistem kompresor dengan positive displacement. Seperti halnya pada liquid

cooler, dry coller juga diklasifikasikan menjadi dua kategori, flooded and dry type.

Pada flooded coil, digunakan float valve untuk menjaga level liquid, agar koil

evaporator selalu dipenuhi oleh liquid refrijeran. Kontak penuh antara liquid

17

refrijeran dengan dinding permukaan pipa menghasilkan efek penukaran kalor

maksimal. Dalam prakteknya, flooded-type evaporator kurang ekonomis, karena

lebih banyak memerlukan refrijeran. Sistem dry coil hanya memerlukan sedikit

refrijeran sehingga lebih ekonomis. Untuk mengontrol refrijeran digunakan

metering device (misalnya, thermal expansion valve) yang akan mengontrol laju

refrgeran memasuki koil evaporator untuk menjaga derajad superheat pada pipa

keluarannya.

Frosting Evaporator

Pada jenis frosting evaporator, selama unit komersial beroperasi maka

bunga es (frost) akan selalu terakumulasi pada permukaan koil evaporator.

Biasanya unit frosting evaporator beroperasi dengan siklus sebagai berikut, cut

out jika suhu refrijeran mencapai -15oC, cut in jika suhu refrijeran mencapai -

4oC. Untuk mengatasi akumulasi bunga es yang terlalu tebal sehingga

membahayakan operasi siklus Refrigerasi, maka sistem Refrigerasinya harus

dimatikan (shut down) secara berkala selama periode waktu tertentu,

(berdasarkan ketebalan lapisan bunga es).

Lapisan bunga es yang terakumulasi di permukaan koil evaporator

berasal dari kandungan uap air yang ada di udara. Seperti kalian ketahui, bahwa

udara sekitar kita pada hakekatnya terdiri dari dua zat yakni dry air (udara kering

atau non condensable gas) dan moisture (uap air). Karena banya kehilangan

uap air maka udara di dalam kabinet/ruang hanya terdiri dari udara kering saja.

Jika udara di dalam kabinet terlalu kering, maka akan berakibat buruk pada

produk makanan yang tersimpan di dalam kabinet/ruang. Jika suhu refrijeran

mencapai di bawah 4oC, dibutuhkan energi panas untuk mencairkan bunga es di

permukaan evaporator. Kalau tidak, kerja evaporator harus dihentikan (turn off)

lebih lama daripada siklus normal.

Beberapa evaporator harus dioperasikan pada suhu yang sangat rendah

untuk mempertahankan kondisi tertentu. Hal ini akan menyebabkan timbulnya

lapisan bunga es (frost and ice) di permukaan koil evaporator. Jika lapisan bunga

es semakin tebal, maka efisiensi pendinginan evaporator menjadi turun.

18

Defrosting Evaporator

Banyak evaporator dioperasikan dengan bantuan defrosting cycle, yaitu

kegiatan pencairan lapisan bunga es secara periodik dalam kurun waktu tertentu.

Selama kondensor beroperasi, maka suhu evaporator menjadi sangat rendah. Hal

ini mengakibatkan timbulnya akumulasi bunga es di permukaan koil

evaporator. Jika kompresor berhenti bekerja, maka suhu pada permukaan koil

evaporator akan naik hingga mencapai 0oC. Pada suhu tersebut, lapisan bunga es

di permukaan koil evaporator akan mencair. Ketika kompresor bekerja kembali,

maka suhu evaporator akan terjaga pada suhu -7oC hingga -6oC.

Sistem pencairan bunga es seperti tersebut di atas lazim disebut dengan

istilah “air defrosting”. Cara tersebut dapat membuat permukaan koil evaporator

menjadi bersih dari bunga es sehingga dapat memberikan efek pendinginan atau

pemindahan panas dengan efisien. Hal ini juga akan menjaga kelembaban udara

di dalam kabinet tetap tinggi, sekitar 90%RH sampai 95%RH. Sudah pasti,

cara ini akan mengacaukan perbedaan suhu antara suhu refrijeran dan suhu

udara di dalam kabinet/ruang.

Pencairan bunga es di permukaan koil evaporator, kadangkala menimbulkan

masalah. Bunga es di bagian atas permukaan evaporator mencair, cairan uap

air mengalir ke bagian bawah permukaan koil evaporator. Sebelum cairan

uap air tersebut jatuh ke tempat penampungan, karena suhu koil yang dingin

ia membeku dan menempel di bagian bawah fin evaporator. Akumulasi es di

bagian bawah fin evaorator ini dapat menhambat sirkulasi udara di sekitar

evaporator.

Nonfrosting Evaporator

Nonfrosting evaporator terjadi pada evaporator yang dioperasikan pada

suhu di atas nol derajat cecius. Pada kasus ini tidak akan timbul bunga es di

permukaan koil evaporator. Pada evaporator jenis nonfrosting ini, bunga es

masih dapat muncul di evapotaor, tetapi begitu kompresor berhenti bekerja,

maka bunga es langsung mencair selama off cycle. Evaporator ini beroperasi

pada suhu 0,5oC hingga 1oC. Tetapi suhu refrijeran di dalam pipa evaporator

berada pada kisaran suhu -7oC hingga -6oC. Karena tidak seluruh kandungan

19

uap air di dalam kabinet berubah menjadi bunga es di permukaan evaporator,

evaporator hanya menarik sebagian kecil uap air di dalam kabinet, maka

kelembaban relatif di dalam kabinet masih dapat dijaga pada level 75%RH

hingga 85%RH. Hal ini dapat menjaga produk makanan tetap segar dan tidak

terjadi penguranga berat.

Gambar 59. Non-Defrosting Evaporator

Gambar 60. Non-Frosting Evaporator

20

1.2.4. Throttling Device

Pada praktek nyata, throttling device, lebih dikenal dengan sebutan katub

ekspansi atau expansion valve atau throttling valve. Katub ekspansi digunakan

untuk menurunkan tekanan kondensasi refrijeran (sisi tekanan tinggi) ke tekanan

evaporasi refrijeran (sisi tekanan rendah) melalui operasi pencekikan (throttling

operation) dan mengatur laju aliran liquid-refrijeran ke evaporator sesuai dengan

karakteristik alat dan beban. Katub ekspansi ini didisain proporsional antara

jumlah liquid refrijeran yang masuk ke koil pendingin dengan refrijeran yang

menguap di evaporator. Jumlah liquid refrijeran yang masuk ke koil pendingin

tergantung pada jumlah panas yang harus diserap dari ruang atau area yang

didinginkan. Jenis katub ekspansi yang sering digunakan adalah:

thermostatic expansion valve,

constant-pressure expansion valve,

float valve, dan

capillary tube.

Di lapangan, sistem refrigerasi dan tata udara dapat dilengkapi dengan

katub ekspansi dan piranti pendukungnya yang bekerja secara mekanik dan

elektronik. Misalnya thermostatic expansion valve, solenoid valve, thermostat dan

pressostat, modulating pressure regulator, filter drier, liquid indicator (sight

glass), non return valves and water valve, serta perangkat yang lebih cangggih

misalnya untuk decentralized electronic system untuk pengaturan yang lebih

cermat.

Thermostatic Expansion Valve

Thermostatic expansion valve merupakan katub ekspansi yang banyak

digunakan untuk berbagai keperluan. Katub ini merupakan katub penurun

tekanan antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah dari sistem refrigerasi

kompresi uap. Katub ini, mengontrol secara otomatik laju aliran liquid-refrijeran

ke evaporator pada suatu besaran yang cocok antara kapasitas sistem dan

kapasitas beban. Katub ini beroperasi dengan mendeteksi suhu superheat gas

refrijeran yang meninggalkan evaporator. Kapasitas katub ditentukan oleh

21

ukuran orivice-nya. Jika thermostatic expansion valve beroperasi dengan layak,

maka suhu pada sisi outlet lebih rendah dari suhu pada sisi inlet. Jika beda suhu

tidak terjadi saat sistem bekerja maka dapat disebabkan oleh katub kotor atau

tersumbat kotoran.

Gambar 61. Thermostatic Expansion Valve

Constant-Pressure Expansion Valve

Constant-pressure valve merupakan pendahulu dari thermostatic expansion

valve. Katub ini lazim disebut sebagai automatic expansion valve (AXV) karena

kenyataannya operasi buka dan tutup katub berlangsung secara otomatik tanpa

bantuan peralatan mekanik dari luar. Pada dasarnya katub ini beroperasi

berdasarkan tekanan (pressure regulating device). Katub ini menjaga tekanan

konstan pada sisi outlet. Katub ini mendeteksi dan menjaga tekanan evaporasi

pada harga konstan dengan mengontrol laju aliran liquid-refrijeran ke evaporator,

berdasarkan pada tekanan hisap (suction pressure). Jumlah refrijeran yang

dialirkan sesuai dengan kapasitas kompresor.

Float Valve

Katub ini dibedakan menjadi dua sesuai posisinya, yaitu high-side float valve

dan low-side float valve. Katub ini bekerja dengan mengatur laju aliran liquid

refrijeran ke liquid cooler jenis flooded. High-side float valve diletakkan pada

sisi tekanan tinggi dari throttling device. Lazim digunakan pada sistem refrigerasi

22

dengan evaporator, compressor, and condenser tunggal. Low-side float valve

diletakkan pada sisi tekanan rendah dari throttling device dan digunakan

pada sistem refrigerasi dengan multiple evaporator. Pada beberapa kasus,

float valve beroperasi melalui katub solenoid yang dikontrol melalui sakelar.

Gambar 62. Float Valve

Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan piranti pengontrollaju aliran liquid refrijeran yang

paling sederhana dan dapat menggantikan fungsi katub ekspansi. Pipa kalpiler

memiliki diameter kecil di mana liquid refrijeran dialirkan ke evaporator. Pipa

kapiler digunakan pada sistem refrigerasi kompresi uap berskala rendah hingga

30 kW. Pipa kapiler menurunkan tekanan kondensing ke tekanan evaporasi

melalui pipa tembaga yang memiliki diamter kecil (0.4–3 mm diameter dengan

panjang antara 1.5–5 m), menjaga tekanan evaporasi konstan tidak tergantung

pada perubahan beban. Pipa kapiler juga sering difungsikan sebagai bagian dari

heat exchanger, khususnya pada aplikasi sistem refrigerasi untuk keperluan

domestik. Disamping piranti utama seperti yang telah dibahas, sistem refrigerasi

masih diperlangkapi dengan berbagai piranti bantu yang fungsinya cukup

strategis dalam mencipotakan operasi sistem yang optimal.

1.2.5. Liquid Receiver

Pada beberapa unit refrigerasi memiliki area yang cukup pada kondensor

untuk mengakomodasikan isi refrijeran di dalam sistem. Jika kondensor tidak

memiliki area yang memadai, dapat ditambahkan piranti bantu yang berfungsi

23

sebagai tanki reservoar. Jumlah refrijeran yang dibutuhkan kelayakan suatu

operasi sistem refrigerasi kompresi uap menentukan perlu tidaknya

menggunakan receiver. Pada prakteknya, sistem refrigerasi yang menggunakan

katub ekspansi sebagai pengatur laju aliran liquid refrijeran. Receiver

menyediakan tempat untuk menyimpan kelebihan refrijeran di dalam system

ketika katub ekspansi membatasi laju aliran liquid refrijeran ke evaporator.

Receiver tidak diperlukan bila menggunakan pipa kapiler. Untuk mengakomodasi

adanya fluktuasi pada refrigerant charge, receiver dapat membantu menjaga

condenser tidak mengalami kelebihan liquid sehingga dapat mengurangi

besarnya area permukaan kondensor yang efektif sebagai penukar kalor.

Gambar 63. Liquid Receiver

1.2.6. Accumulator

Water-cooled condenser diperlihatkan dalam gambar 64 Bentuk umum

water- cooled condenser adalah shell and tube dengan refrijeran mengalir

melalui sheel dan air pendingin mengalir melalui tube (pipa). Bagian bawah

dari shell berfungsi Accumulator adalah piranti bantu pada sistem refrigerasi

kompresi uap. Akumulator merupakan piranti yang dapat memastikan bahwa

kompresor tidak menghisap liquid refrijeran. Kompresor didisain untuk

24

menghisap gas refrijeran dan bukan liquid refrijeran. Liquid refrijeran yang

masuk ke kompresor akan mengencerkan oli, membersihkan sistem pelumasan

bantalan dan pada beberapa kasus dapat menyebabkan hilangnya oli di dalam

compressor crankcase. Kondisi ini dikenal dengan sebutan oil pumping atau

slugging yang dapat menyebabkan kerusakan pada valve reed, piston, rod, dan

crankshaft. Fungsi accumulator beraksi sebagai sebuah reservoir yang

menampung secara temporer kelebihan campuran oil-refrijeran dan

mengembalikannya ke kompresor sesuai kekuatan compressor. beberapa

accumulator dilengkapi dengan koil heat-exchanger untuk membantu penguapan

liquid refrijeran melalui penukaran panas dengan refrijeran di dalam liquid line,

sehingga dapat membantu sistem beroperasi dengan lebih efisien. Pemasangan

akumulator yang tepat adalah pada sisi suction line setelah reversing valve dan

sebelum compressor untuk mengeliminasi kerusakan kompresor.

Gambar 64. Suction Accumulator

1.2.7. Oil Separator

Oil separator dipasang antara kompresor dan kondensor. Oil separator

berfungsi sebagai pemisah oli dari gas refrijeran yang dipampatkan oleh

kompresor dengan besaran antara 0.0003−0.001% dari total refrijeran,

tergantung pada karakteristik sistem, misalnya, kondisi operasi, refrijeran,

frekuensi start/stop, frekuensi load/unload. Separator ini biasanya digunakan

pada sistem berskala besar, misalnya ammonia, R-134a dan propane. Oil

25

separator memerlukan tambahan piranti katub bantu secara eksternal untuk

mengatur jumlah oli kembali ke kompresor.

Gambar 65. Oil Separator

1.2.8. Defrost Controller

Akumulasi bunga es (frost) di permukaan evaporator dapat menggangu

proses trnasfer panas antara refrijeran dengan udara atau produk yang

didinginkan. Oleh karena itu perlu dilengkapi dengan sistem untuk

mencairkan bunga es (deforst). Defrost dikontrol melalui timer. Ada empat

langkah mengatur defrost:

pump out,

hot gas,

equalize, and

fan delay.

26

Gambar 66. Tipikal Hot Gas Defrost

1.3. Beban pendinginan sistem refrigerasi komersial

1.3.1. Macam-Macam Beban Pendinginan

Beban panas yang menjadi beban pendinginan umumnya berasal dari

bermacam-macam sumber yang berbeda. Adapun sumber panas yang umum

adalah:

27

a. Panas yang berasal dari sisi luar dinding berisolasi transparan (melalui

konduksi).

b. Panas yang masuk melalui kaca atau bahan-bahan transparan (melalui

radiasi).

c. Panas yang dibawa udara dari luar ruang pendingin.

d. Panas yang berasal dari produk/benda-benda yang didinginkan.

e. Panas yang berasal dari pekerja /operator.

f. Panas yang berasal dari peralatan yang di simpan di dalam ruangan seperti

motor listrik, lampu, peralatan listrik lainnya.

Pada prakteknya tidak selalu semua jenis sumber panas di atas merupakan

beban pendinginan tergantung dari pemakaiannya saja. Seandainya semua

sumber panas itu ada atau bahkan dari sumber lainnya tidak tertulis di atas

tentu mesti di perhitungkan juga.

1.3.2. Waktu Operasi (Equipment Running Time)

Kapasitas pendinginan yang normal dinyatakan dalam BTU/jam, tapi untuk

menghitung jumlah beban pendinginan secara keseluruhan dihitung dalam

waktu 24 jam (BTU/24 jam). Kemudian untuk menentukan besarnya kapasitas

mesin yang di perlukan, beban total itu (BTU/jam) di bagi jumlah waktu operasi.

Selengkapnya perhitungan kapasitas mesin yang diperlukan dengan

menggunakan persamaan berikut.

Keterangan:

Q : Kapasitas mesin yang diperlukan (BTU/jam)

Qtotal : Jumlah beban pendinginan (Btu/24 jam)

t : Jumlah waktu mesin bekerja (jam)

Walau telah dinyatakan jumlah waktu mesin bekerja, tetapi tetapi pada

saat evaporator diselimuti es (dalam batas-batas tertentu) mesin itu akan

berhenti bekerja untuk memberikan kesempatan agar es yang menempel pada

sirip-sirip evaporator mencair (defrost). Setelah selesai mencair semua, baru

28

mesin itu bekerja lagi. Lapisan es itu berasal dari uap air yang ada di dalam udara

yang disirkulasikan, karena didinginkan sampai di bawah titik bekunya maka uap

air itu membeku. Dengan tertutupinya lalu lintas sirkulasi udara melalui koil

pendingin, maka koil pendingin itu jadi terisolasi, sehingga daya guna koil

pendingin itu menurun. Air hasil defrost dialirkan keluar ruangan pendingin.

Defrost (pencairan bunga es) dilakukan secara berkala dengan jalan

menaikkan temperatur evaporator (koil pendingin) sampai di atas titik cairnya

dan dipertahankan sampai beberapa saat agar semua bunga es mencair dengan

sempurna, juga memberikan kesempatan untuk mengalir keluar ruangan. Dengan

demikian usaha untuk mendapatkan efek pendinginan yang dikehendaki tertunda

dulu. Cara untuk mencairkan bunga es itu adalah dengan jalan menghentikan

kompresor bekerja, artinya membiarkan temperatur evaporator berangsur-

angsur naik akibat panas yang ada di dalam ruangan dan bunga es mencair. Cara

ini disebut sebagai “off-cycle defrosting”, pencairan bunga es dengan jalan

menghentikan kompresor bekerja. Karena panas yang digunakan untuk

mencairkan bunga es itu berasal dari udara di dalam ruangan, tentu saja waktu

yang dibutuhkan relative lama. Berdasarkan pengalaman para ahli untuk “off-

cycle defrosting” ini waktu maksimum yang diijinkan mesin beroperasi adalah 16

jam kerja untuk sehari semalam yang 8 jam lagi untuk pencairan bunga es, artinya

beban pendinginan per 24 jam mesti dapat ditanggulangi oleh manusia selama 16

jam bekerja.

Bila ruangan pendingin dipertahankan pada temperatur di bawah 34 0F,

cara defrost “off cycle” tak dapat digunakan lagi sebab untuk mencairkan

bunga es itu diperlukan temperatur lebih tinggi dari 34 0F akibatnya dapat

merusak produk yang disimpan. Oleh sebab itu untuk temperatur di bawah

34 0F beberapa cara defrost otomatis yang digunakan, antara lain dengan

menggunakan pemanas buatan pada evaporatornya baik dengan menggunakan

pemanas listrik, menggunakan air atau dengan mengalirkan ke dalam evaporator

uap panas yang keluar dari kompresor. Cara defrost itu dilakukan hanya dengan

maksud agar pencairan bunga es dapat dilakukan dengan cepat dan sempurna

dibanding cara “off cycle”. Cara defrost otomatis digunakan untuk sistem

29

pendinginan yang bekerja maksimum antara 18-20 jam kerja/sehari semalam

tergantung dari berapa kali defrost mesti dilakukan. Sekali defrost memakan

waktu berapa lama (menit) dan lain-lain. Secara umum satu kali dalam

waktu 18 jam. Pada sistim pengkondisian udara temperatur kerjanya sekitar 40 0F

tak diperlukan defrost karena kemungkinan adanya isolasi evaporator oleh

lapisan es kecil sekali. Oleh karena itu pada sistem pengkondisian udara

direncanakan harus kerja terus menerus dan beban pendinginan dihitung dalam

BTU/jam.

1.3.3. Perhitungan Beban Pendinginan

Guna menyederhanakan perhitungan, beban pendingin itu dibagi

dalam beberapa macam beban panas tergantung dari asalnya panas itu

bersumber. Setelah didapatkan beban panas/tiap sumber baru dijumlahkan

untuk mendapatkan jumlah total beban pendinginan yang harus diatasi oleh

mesin pendingin. Untuk sistem pendinginan komersial jumlah beban pendinginan

dibagi atas 4 kelompok beban panas secara terpisah, sebagai berikut:

a. Beban panas dari dinding (the wall gain load)

Walaupun dinding bagian dalam diisolasi, tetapi karena tak ada isolasi yang

sempurna, maka tetap terjadi perpindahan kalor dari panas ke dingin. Pada

setiap sistem pendinginan pasti terjadi beban panas melalui dinding dan

merupakan salah satu bagian dari dari beban pendinginan. Tetapi untuk sistem

penyejuk (chiller) biasanya beban melalui dinding dianggap tidak ada, sebab

luas dinding bagian chiller kecil dan terisolasi dengan baik sehingga bocoran

panas melalui dinding demikian kecil bandingkan beban pendinginan secara total.

Sebaliknya untuk sistem pengkondisian udara untuk perumahan, komercial,

untuk ruangan-ruangan penyimpanan (cold- storage) justru beban panas melalui

dinding merupakan bagian beban yang paling besar.

b. Beban panas dari pertukaran udara (the air change load)

Pada saat pintu ruangan yang dikondisikan terbuka, udara panas dari luar

akan masuk menggantikan sebagian udara dingin yang ada di dalam ruangan.

Tentunya hal ini akan mempengaruhi temperatur udara dalam ruangan

30

pendingin. Panas dari udara ini akan merupakan bagian dari beban pendinginan.

Pada beberapa pemakaian, beban panas udara ini tidak merupakan beban yang

harus diperhitungkan. Seperti misalnya untuk pendinginan cairan (liquid chiller)

dimana tidak ada pintu atau lubang haluan lainnya yang dapat menyebabkan

mengalirnya beban panas. Sebaliknya pada sistem pengkondisian udara beban

panas udara ini mesti diperhitungkan. Udara panas itu dapat masuk ke ruangan

melalui celah-celah jendela, pintu atau bocoran lainnya atau disengaja dialirkan

masuk (tentu dalam batas tertentu) untuk ventilasi. Jika jumlah penghuni suatu

ruangan yang dikondisikan cukup banyak tentu udara segar (fresh air) yang

harus dimasukan banyak pula, sehingga sering kali beban panas dari udara

ini menjadi bagian terbesar dari beban pendinginan total.

Pada bidang pengkondisian udara (AC) udara segar itu disebut beban

infiltrasi atau beban ventilasi. Disebut beban ventilasi kalau udara segar yang

sengaja dimasukan untuk maksud ventilasi saja, untuk menggantikan udara yang

telah kurang oksigennya dengan udara segar. Sedangkan beban infiltrasi, jika

udara segar yang masuk itu merupakan udara infiltrasi yang masuk melalui

celah-celah pintu, jendela dan bagian lain dari rumah atau ruangan. Pada

setiap sistem pengkondisian udara akan terdapat salah satu dari beban udara,

ventilasi atau infiltrasi, tetapi tidak kedua-duanya. Pada setiap pendinginan untuk

komersial, pintu-pintu dan celah-celah diberi perapat yang baik, sehingga

kalaupun ada kebocoran hanya dalam jumlah yang kecil. Dengan demikian pada

sistem pendinginan untuk komersial yang harus diperhitungkan adalah beban

panas dari udara yang masuk saat pintu terbuka.

c. Beban panas dari produk

Panas dari produk yang didinginkan sampai dapat mencapai temperatur

kamar pendingin merupakan beban yang harus ditanggulangi mesin pendingin.

Macam-macam produk dapat didinginkan seperti misalnya bahan makanan dan

juga elektroda las, betonan, plastik, karet dan segala jenis cairan. Bila suatu

ruangan didinginkan untuk maksud sebagai ruangan penyimpanan (cold storage),

biasanya produk itu didinginkan terlebih dahulu sebelum dimasukan ke dalam

ruangan penyimpanan, sehingga dengan demikian beban panas dari produk tidak

31

jadi masalah lagi. Tetapi seandainya produk yang disimpan itu bertemperatur

di atas temperatur ruangan pendingin, tentu saja produk itu mengeluarkan

sejumlah panas yang menjadi bagian dari beban pendinginan total. Ada juga

produk yang dimasukkan bertemperatur di bawah temperatur ruangan

pendingin, dengan demikian sudah mengurangi beban pendinginan total. Seperti

misalnya es krim, es krim dibekukan pada temperatur antara 00 sampai 10

0 F, tetapi disimpan pada temperatur 10 0 F. pada kasus ini justru produklah

yang menyerap panas dari udara di ruangan penyimpanannya.

Beban panas produk merupakan bagian dari beban pendinginan total,

hanya pada saat penurunan temperatur produk ke temperatur ruangan

penyimpanan. Setelah dicapai temperatur ruangan, tentu tidak ada lagi beban

produk. Satu hal yang dikecualikan adalah untuk produk buah-buahan dan sayur-

sayuran yang tetap masih mengeluarkan sejumlah panas respirasi walaupun telah

dicapai temperatur penyimpanannya. Ada 2 macam aplikasi pendinginan yaitu

pendinginan sementara dan terus menerus. Pada sistem pendinginan terus

menerus (chilling coolers) produk yang telah didinginkan sampai mencapai

temperatur tertentu, setelah itu produk disimpan di ruangan penyimpanan dan

coolers itu diisi lagi dengan produk baru. Dengan demikian beban produk tetap

ada yang merupakan bagian terbesar dari beban pendinginan total. Contoh

lainnya adalah pendinginan cairan ( liquid chilling). Sedangkan pada sistem

pengkondisian udara tidak ada beban yang terus menerus terjadi, di sini jumlah

beban pendinginan total selalu berubah dari minimal ke maksimum atau

sebaliknya, tergantung pada keadaan dan pemakaian.

d. Beban panas dari alat-alat (beban tambahan)

Selain berbagai beban di atas ada juga beban tambahan seperti misalnya

pada saat ada beberapa pegawai/operator yang bekerja untuk selang waktu

tertentu, juga adanya perlengkapan lain yang dipakai (lampu, kipas angin, dan

lain lain). Pada sistem pendinginan komersial beban tambahan ini kecil

jumlahnya, tetapi pada sistem pengkondisian udara justru besar jumlahnya.

Baban panas dari manusia, peralatan, dianggap sebagai beban terpisah.

Aplikasinya misalnya di gereja, gedung, bioskop, restaurant, dan lain lain.

32

1.3.4. Perhitungan Beban Panas dari Produk

Beban panas dari produk akan muncul kalau produk disimpan

bertemperatur lebih tinggi dari temperatur ruang pendinginnya. Jika temperatur

ruang pendingin dipertahankan di atas temperatur beku produk maka jumlah

panas yang dikeluarkan oleh produk tergantung dari temperatur ruangannya.

Juga terhadap berat produk, panas jenis dan temperatur masuk produk. Jumlah

panas dari produk dapat dicari dari persamaan sebelumnya.

Q = W x c x ( T2 – T1 )

Dimana:

Q = jumlah panas (BTU)

W = berat produk (lb)

c = panas jenis produk diatas temperatur beku (BTU/lb/der.F

T2 = temperatur ruang pendingin (der.F)

T1 = temperatur produk saat masuk (der.F)

Contoh Soal:

Seribu dua ratus lb daging sapi tanpa lemak, bertemperatur 55 0F

didinginkan pada ruangan pendingin yang bertemperatur 25 0F dalam waktu 24

jam

Jawab :

Dari tabel diketahui bahwa panas jenis untuk daging segar tanpa lemak di atas

titik bekunya adalah 0,75 BTU/0F.

Maka jumlah beban panas produk dapat dicari:

Q = 1200 x 0,75 x (55-35)

= 1200 x 0,75 x 20

= 18.000 BTU/24 jam

Perhatikan pada perhitungan di atas tidak ada sangkut pautnya dengan waktu

yang 24 jam itu dan hasil yang didapat merupakan beban panas yang mesti

33

dikeluarkan dari ruang pendingin selama 24 jam. Jika waktu yang diinginkan

kurang dari 24 jam, maka beban total untuk 24 jam itu mesti di bagi dengan

waktu operasi yang diinginkan, maka persamaam di atas jadi berbentuk :

Q =

Contoh 10:

Anggap saja soal di atas itu dikerjakan dalam waktu 6 jam kerja. Carilah jumlah

panas produk yang mesti dibuang tiap jam kerja.

Jawab :

Q =

Q = 72.000 BTU/jam kerja

Bandingkan hasil yang didapat pada contoh sebelumnya.

Bila produk didinginkan dan disimpan di bawah titik bekunya, beban panas

produknya itu di hitung dalam 3 urutan, yaitu :

a. Panas yang dikeluarkan produk dari temperatur masuk sampai ke

temperatur bekunya.

b. Panas yang dikeluarkan produk pada saat dibekukan.

c. Panas yang dikeluarkan produk dari temperatur beku sampai ke temperatur

ruang pendingin.

Untuk bagian 1 dan 3, persamaan digunakan dapat digunakan. Untuk bagian 1,

T1 adalah temperatur produk pada saat masuk dan T2 adalah temperatur

bekunya. Untuk T2 dapat dilihat dari tabel sebelumnya. Untuk bagian 3, T1

adalah temperatur beku produk yang disimpan dan T2 adalah temperatur ruang

pendinginnya. Sedangkan untuk bagian dua dapat dicari dari persamaan :

Q = W x hif

Dimana :

34

W = berat produk ( lb )

Hif = panas laten dari produk (BTU/lb)

Jika proses pendinginan dan pembekuan produk itu dihitung dalam waktu 24

jam, maka jumlah ke 3 bagian itu merupakan beban panas produk selama 24

jam. Jika waktu prosesnya diinginkan kurang dari 24 jam, maka jumlah ke 3

bagian di atas mesti di kalikan 24 dan dibagi lagi dengan jumlah jam kerja yang

diinginkan.

1.3.5. Cara Pendek untuk Menghitung Beban Pendinginan

Selama masih memungkinkan beban pendinginan dapat dicari dengan

prosedur seperti yang telah diuraikan di atas, tetapi untuk ruang pendingin yang

kecil (volumenya di bawah 1600 ft3 ) dan digunakan untuk penyimpanan secara

umum, produknya selalu berganti-ganti dari hari ke hari tidak mungkin mencari

beban pendingian dengan cara yang betul-betul teliti. Pada kasus ini, ada cara

pendek untuk menghitung beban pendinginan dengan menggunakan beberapa

faktor yang didapat dari percobaan- percobaan. Kalau cara pendek yang

digunakan, maka beban pendinginannya dipisah menjadi 2 bagian :

a. Beban dari dinding

b. Beban pemakaian (the usage or service load).

Beban dari dinding dapat dihitung seperti pada sub bab I (perhitungan beban

panas dari dinding), dan beban pemakaian dapat dicari dengan persamaan:

Beban pemakaian = volume bagaian dalam x faktor pemakaian.

Perhatikan, bahwa faktor-faktor pemakaian yang ditulis pada akan

bergantung dari volume bagian dalam ruangan pendingin serta perbedaan

temperatur antara dalam dan luar. Juga hanya digunakan untuk pemakaian yang

normal dan berat saja, mengenai klasifikasi normal dan berat telah di bicarakan

pada sub bab J (perhitungan beban panas dari udara). Bila menggunakan cara

perhitungan yang pendek tidak perlu memakai faktor penggunaan. Jumlah

beban total dibagi jumlah waktu operasi, maka akan didapat beban panas

35

rata-rata tiap-tiap jam kerja, yang nantinya hasil rata-rata ini digunakan untuk

mengadakan pemilihan komponen utama mesin pendingin.

2. Komisioning Pemasangan Sistem dan Instalasi Refrigerasi Untuk Keperluan

Komersial

2.1. Proses evakuasi dan pengisian refrijeran

2.1.1. Proses Evakuasi

Bila sistem pemipaan refrigerasi sudah selesai dirakit maka mutlak perlu

mengevakuasi keseluruhuan sistem pemipaannya dari udara dan uap air serta gas

lain yang sempat masuk ke dalam sistem pemipaan refrigerasi. Untuk keperluan

itu digunakan alat bantu yang disebut vacuum pump. Vacuum pump digunakan

untuk mengevakuasi atau mengeluarkan udara dan uap air yang terjebak di

dalam sistem pemipaan. Dampak adanya udara dan uap air di dalam sistem:

a. Uap air dapat mengakibatkan terjadinya pemblokiran di saluran pipa kapiler

atau dryer bila membeku menjadi es.

b. Udara yang terjebak di saluran bertekanan tinggi pada kondenser dapat

menyebabkan kenaikan tekanan kondensing yang membahayakan

kompresor.

c. Uap air dapat bereaksi dengan refrigeran bila mendapat pemanasan.

Hasilnya adalah senyawa asam hidrofluorik dan hidroklorik yang

mengakibatkan kontaminasi pada sistemnya.

d. Uap air dapat bereaksi dengan lubricant sehingga megubah karakteristik

lubricant karena oksidasi dan acidic.

e. Uap air menyebabkan terjadinya oksidasi.

f. Uap air dapat mempertebal lapisan pipa bagian dalam, sehingga

menyebabkan efek penyempitan pipa.

g. Uap air akan menyebabkan hidrolisis bila bereaksi dengan bahan isolasi

sistetis.

36

Gambar 67. Vacuum Pump

Vacuum Pump

Agar pekerjaan mengevakuasi sistem ini dapat berhasil dengan baik maka

diperlukan peralatan bantu yang tepat. Peralatan standard yang digunakan untuk

mengevakuasi sistem adalah Vacuum Pump. Dalam keadaan darurat sementara

personil menggunakan kompresor hermetik sebagai vacuum pump. Tetapi

masalahnya kompresor hermetik tidak akan sanggup melakukan evakuasi hingga

mencapai tekanan yang sangat rendah seperti yang dipersyaratkan oleh pabrikan

peralatan refrigerasi. Di lain pihak bila dipaksakan maka motor kompresor

hermetik akan mengalami overheat yang dapat menyebabkan terbakar motor.

Saat ini telah tersedia banyak jenis dan tipe vacuum pump yang ada di pasaran

yang mudah dibawa dan ringan (portable).

Metode Triple – Evacuation

Pada prinsipnya evakuasi dapat dilakukan melalui sisi suction atau melalui

dua sisi yaitu sisi suction dan sisi discharge. Pada umumnya peralatan refrigerasi

berskala rendah hanya dilengkapi dengan proses tube pada sisi tekanan rendah

(suction). Tetapi beberapa pabrikan merekomendasikan evakuasi melalui kedua

sisi yaitu sisi suction dan sisi discharge sehingga memasang proses tube pada

kedua sisinya. Biasanya hanya dengan melakukan dua kali evakuasi hingga

mencapai 1 mbar seperti diperlihatkan dalam gambar di atas sudah mencukupi

kebutuhan pada perakitan peralatan baru atau bahkan pada saat melakukan

perbaikan. Tetapi kadangkala pada pelaksanaan perbaikan di lapangan maka

untuk mencapai vacuum hingga 1 mbar susah dicapai. Oleh karena itu dianjurkan

37

untuk melakukan evakuasi dengan metode triple-evakuasi. Maksud dan tujuan

memberi tekanan ekualisasi dengan memasukkan refrigerant ke dalam sistem

dan evakuasi yang berulang-ulang (3X) adalah agar pengeluaran gas dan uap air

dari dalam sistem dapat lebih efisien sehingga persentase gas dan uap air yang

ada di dalam sistem menjadi sangat minimum.

Prosedur Evakuasi :

a. Evakuasi dengan menggunakan vacuum pump untuk mencapai stable

vacuum tidak kurang dari 10 mbar.

b. Masukkan refrigrant R12 ke dalam sistem hingga mencapai tekanan

atmosfir.

c. Ulang evakuasi sistem hingga mencapai 1 mbar

d. Masukkan refrigerant R12 ke dalam sistem hingga mencapai tekanan

atmosfir.

e. Ulang evakuasi sekali lagi.

2.1.2. Pengisian Refrigeran

a. Definisi Refrigeran

Refrigeran adalah bahan pendingin berupa fluida yang digunakan untuk

menyerap kalor melalui perubahan phasa cair ke gas (menguap) dan membuang

kalor melalui perubahan phasa gas ke cair (mengembun). Refrigeran yang baik

harus memenuhi syarat sebagai berikut :

1) Tidak beracun, tidak berwarna, tidak berbau dalam semua keadaan.

2) Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri, juga bila bercampur dengan

udara, minyak pelumas dan sebagainya.

3) Tidak korosif terhadap logam yang banyak dipakai pada sistem refrigerasi

dan air conditiioning.

4) Dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor, tetapi tidak

mempengaruhi atau merusak minyak pelumas tersebut.

5) Mempunyai struktur kimia yang stabil, tidak boleh terurai setiap kali

dimampatkan, diembunkan dan diuapkan.

38

6) Mempunyai titik didih yang rendah. Harus lebih rendah daripada suhu

evaporator yang direncanakan.

7) Mempunyai tekanan kondensasi yang rendah. Tekanan kondensasi yang

tinggi memerlukan kompresor yang besar dan kuat, juga pipanya harus kuat

dan kemungkinan bocor besar.

8) Mempunyai tekanan penguapan yang sedikit lebih tinggi dari 1 atmosfir.

Apabila terjadi kebocoran, udara luar tidak dapat masuk ke dalam sistem.

9) Mempunyai kalor laten uap yang besar, agar jumlah kalor yang diambil

oleh evaporator dari ruangan jadi besar.

10) Apabila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat-alat yang sederhana.

11) Harganya murah.

Refrigeran yang digunakan pertama kali adalah ether, dipakai oleh Perkins

untuk mesin kompresi uap tangan. Kemudian dipakai ethil khlorida (C2H5Cl) yang

kemudian pula diganti dengan ammonia pada tahun 1875. Hampir pada waktu

yang bersamaan dipakai belerang oksida (SO2) pada tahun 1874, methil khlorida

(CH3Cl) pada tahun 1878, dan karbon dioksida (CO2) pada 1881 juga ditemukan

pernah dipakai sebagai refrigeran. Semenjak 1910-1930-an, banyak refrigeran

seperti N2O2, CH4, C2H6, C2H4, C3H8, dipakai sebagai refrigeran. Hidrokarbon

yang tidak mudah terbakar seperti dikloromethana (CH2Cl2), didikholoroethilene

(C2H2Cl2) dan monobromoethana (CH3Br) juga digunakan untuk mesin

refrigerasi dengan pompa sentrifugal, dengan komposisi atom fluor, chlor, dan

terkadang bromida, akan membentuk refrigeran dengan range titik didih yang

lebar pada tekanan sekitar 1 atm (disebut sebagai normal boiling point = titik

didih normal atau temperatur jenuh pada tekanan satu atmosfir), sehingga

memenuhi berbagai kebutuhan temperatur kerja yang berbeda untuk berbagai

mesin refrigerasi. Jumlah fluor menunjukkan ketidak beracunan dari refrigeran.

Refrigeran dibuat oleh beberapa negara dari beberapa perusahaan dengan

memakai nama dagang mereka masing-masing. Beberapa diantaranya yang telah

beredar di Indonesia ditunjukkan oleh Tabel 3. Refrigeran disimpan dalam tabung

atau silender dan drum. Untuk mengetahui isinya, tabung-tabung tersebut

diberi berbagai warna, keterangan pada tabung dan label.

39

Tabel 3. Beberapa Merek dagang refrigeran

b. Pengisian Refrigeran

Pengisian refrigeran ke dalam sistem harus dilakukan dengan baik dan

jumlah refrigeran yang diisikan sesuai/tepat dengan takaran. Kelebihan refrigeran

dalam sistem dapat menyebabkan temperatur evaporasi yang tinggi akibat dari

refrigeran tekanan yang tinggi. Selain itu dapat menyebabkan kompresor rusak

akibat kerja kompresor yang terlalu berat, dan adanya kemungkinan liquid

suction. Sebaliknya bila jumlah refrigeran yang diisikan sedikit, dengan kata lain

kurang dari yang ditentukan, maka sistem akan mengalami kekurangan

pendinginan. Sebaik mungkin dan karena proses pengisian refrigeran ke dalam

sistem ada beberapa cara, diantaranya yaitu :

a. Mengisi sistem berdasarkan berat refrigeran.

b. Mengisi sistem berdasarkan banyaknya bunga es yang terjadi di evaporator.

c. Mengisi sistem berdasarkan temperatur dan tekanan.

Berikut contoh gambar pengisian refrigeran:

Nama Pabrik Negara Freon E.I.du Pont de Nemours & Company U.S.A Genetron Allied Chemical Corporation U.S.A Frigen Hoechst AG Jerman Arcton Imperial Chemical Industries Ltd. Inggris Asahi Fron Asahi Glass Co., Ltd. Jepang Forane Pacific Chemical Industries Pty. Australia Daiflon Osaka Kinzoku Kogyo Co., Ltd. Jepang Ucon Union Carbide Chemicals Corporation U.S.A Isotron Pennsylvania Salt Manufacturing Co. U.S.A

40

Gambar 68. Proses Pengisian Refrigeran

Langkah - langkah pengisian Refrigeran adalah sebagai berikut :

1) Pastikan katup-katup pada manifold gauge tertutup dengan baik, dan sistem

dalam keadaan vakum.

2) Pasangkan selang refrigeran ke manifold. Sebelum dipasang lakukan flushing

untuk membuang udara dalam selang.

3) Buka katup Hi atau Lo, untuk mengisi refrigeran, buka katup refigeran.

4) Bila jumlah refrigeran yang harus dimasukan telah diketahui, gunakan

timbangan atau gunakan Charging Cylinder.

5) Bila refrigeran yang harus diisikan tidak diketahuin atau akan dikira-kira,

isikan refrigeran kira-kira sebagian saja. Baru kemudian kompresor

dijalankan, dan refrigeran diisikan sedikit demi sedikit. Perhatikan tekanan

kerja evaporator dan arus listrik ke kompresor.

6) Penting : jangan menjalankan kompresor bila sistem dalam keadaan kosong

dari refrigeran.

2.2. Peralatan service untuk keperluan pekerjaan refrigerasi

2.2.1. Manifold Gauge

Servis manifold lazim disebut juga sebagai gauge manifold atau ada yang

menyebutnya sebagai system analyser. Service manifold merupakan peralatan

servis memiliki fungsi ganda, yakni sebagai pengukur tekanan operasi dan sebagai

pengukur suhu operasi sistem refrigerasi. Manifold gauge yang ditunjukkan oleh

Gambar 69, terdiri dari meter tekan (discharge) dan meter ganda (suction), dua

41

buah keran yang disatukan dan tiga buah selang isi dengan tiga warna yang

berlainan. Selang pengisian pada manifold gauge, dirancang untuk mampu

menahan tekanan lebih dari 500 psi (3448 kPa). Selang ini memiliki tekanan rata-

rata sampai 200 psi (12790 kPa). Selang tersedia dalam berbagai warna: putih,

kuning, merah, dan biru. Karena warna merupakan salah satu ciri dari

penggunaan selang tersebut. Biru digunakan untuk tekanan rendah, merah

untuk tekanan tinggi, dan putih atau kuning untuk saluran tengah. Ciri warna

berguna untuk memperkecil kemungkinan tertukarnya pemasangan dari manifold

ke sistem. Standar akhir dari selang pengisian dirancang sebesar 1/4 inci (flare)

saluran dari manifold, dan saluran masuk ke kompresor. Selang saluran dapat

diganti dengan Nilon, Neoprene, dan karet atau gasket karet yang disisipkan.

Gasket berfungsi untuk menahan selama proses pemindahan dan langkah

pengisian refrigrant. Selang biasanya dilengkapi dengan jarum pada bagian

ujung saluran yang digunakan untuk menekan pentil saat menyalurkan refrigrant

juga untuk menjaga bagian dalam selang ketika tidak digunakan sehingga

memungkinkan benda asing tidak masuk kedalamnya.

Gambar 69. Manifold gauge

Antara tekanan tinggi dan tekanan rendah pada manifold dilengkapi

dengan katup tangan shut off. Jika katup tengan ini diputar seluruhnya ke arah

kanan, searah jarum jam (cw), manifold akan tertutup. Dalam kondisi ini, tekanan

bisa terbaca pada masing-masing alat ukur. Dengan menghubungkan manifold

gauge kepada sistem, kita dapat lebih cepat mengetahui kesalahan dari sistem.

Tekanan kedua meter dari manifold gauge dapat menunjukkan kepada kita apa

42

yang sedang terjadi di dalam sistem. Selain itu alat tersebut dapat dipakai untuk:

menunjukkan vakum, mengisi refrigeran, menambah minyak pelumas,

memeriksa tekanan dari sistem dan kompresor.

Bila service manifold sudah terpasang pada tempatnya tidak perlu membuka

katub. Tekanan operasi akan langsung terbaca oleh meter begitu tekanan

sistem masuk lewat selang ke meter melalui service valve. Service manifold

merupakan bagian vital dari peralatan servis yang tak terhingga nilainya untuk

keperluan pelayanan operasi dan atau untuk keperluan diagnosa gangguan.

Gambar 70. Konfigurasi Service Manifold

2.2.2. Pompa Vakum

Tekanan atmosfir pada permukaan laut adalah 14.696 psia dan untuk

mempermudah pengaplikasiannya nilai ini biasanya dibulatkan menjadi 14,7 psia.

Pada permukaan laut tekanan 14 psia adalah merupakan kondisi vakum.

Pemvakuman harus dilakukan jika sistem pendinginan mengalami :

43

a. Perbaikan atau perawatan sistem pendinginan

b. Kebocoran refrigrant akibat kerusakan komponen

c. Kontaminasi yang diakibatkan oleh refrigran

Pompa vakum berfungsi untuk membuat vakum (hampa udara) sistem

pendingin sebelum diisi dengan refrigeran. Pompa vakum harus dapat

mengeluarkan semua gas, udara dan uap air dari dalam sistem. Pompa vakum

yang baik harus dapat menarik udara sampai beberapa mikron dari vakum

mutlak. Pompa vakum tersedia dalam berbagai ukuran dan kapasitas. Minyak

pelumas pada pompa vakum harus sering diperiksa. Apabila di dalam pompa

vakum minyaknya bertambah banyak, ini adalah petunjuk bahwa pompa vakum

telah banyak menghisap kotoran, asam, air dan minyak pelumas dari sistem yang

dibuat vakum.

2.2.3. Leak Detector

Alat ini digunakan untuk mencari atau mendeteksi kebocoran yang terjadi

pada sistem pendingin. Alat deteksi kebocoran tersedia dalam beberapa jenis

yaitu electronic detector, halide detector, dan air sabun. Satu contoh leak

detector ditunjukkan oleh Gambar 71.

Gambar 71. Elektronik Leak Detector

Penggunaan dari beragam jenis leak detector tersebut disesuaikan dengan

kebutuhan dilapangan. Kebocoran yang terjadi ada yang mudah dicari, tetapi ada

juga yang sangat sukar dicari tergantung pada tempat dan besarnya kebocoran.

Tempat kebocoran biasanya dapat mudah diketahui karena ada minyak yang

menetes atau lapisan minyak di tempat yang bocor. Adapun halide detector

44

mendeteksi kebocoran dengan jalan menghisap udara melalui selang pencari

kebocoran yang akan disalurkan ruang plat reaksi tembaga.

2.2.4. Thermometer

Alat ini digunakan untuk mengukur temperatur. Temperatur adalah

tingkatan atau derajat panas dari suatu benda yang umumnya diukur dalam

satuan derajat Fahrenheit (0 F) atau Celcius (0 C). Jika panas ditambahkan pada

suatu benda maka temperatur benda itu akan naik. Begitu pula sebaliknya

jika panas dikurangi/dipindahkan dari suatu benda maka temperatur benda itu

akan turun atau menjadi rendah. Temperatur rendah itulah yang disebut dingin.

Gambar 72. Thermometer

2.2.5. Multitester

Multitester seperti ditunjukkan oleh Gambar 73 adalah alat yang digunakan

untuk mengukur tegangan (V) dan hambatan (Ω) pada aliran arus searah (DC) dan

aliran arus bolak-balik (AC). Ketika akan melakukan pengukuran tegangan,

sistem kelistrikan harus dialiri arus listrik. Sebaliknya jika akan mengukur nilai

hambatan pada sistem kelistrikan, arus listrik yang mengalir harus dimatikan

terlebih dahulu.

Gambar 73. Multitester

45

2.2.6. Tang Ampere

Tang Ampere seperti pada Gambar 74, sering disebut juga clamp tester,

hook- on ammeter, clamp-on ampere-volt-ohmmeter, snap-on volt-ampere-

ohmmeter. Alat ini digunakan untuk mengukur kuat arus (ampere), tegangan

(volt), dan hambatan (ohm) dari komponen-komponen kelistrikan mesin

pendingin.

Gambar 74. Tang ampere

2.2.7. Kapasitor Tester

Guna memudahkan pemeriksaan start kapasitor, dipergunakan capasitor

tester. Alat ini menunjukan kondisi start kapasitor dengan tepat, biasanya dengan

bunyi. Cara mempergunakannya adalah dengan menghubungkan kabel

kapasitor tester dengan kedua terminal kapasitor. Bila tombol diletakan akan

keluar bunyi. Hubungan bunyi dengan kondisi kapasitor sebagai berikut:

a. Bunyi dengan nada tinggi kemudian merendah perlahan dan akhirnya

tidak bersuara berarti kondisi kapasitor baik.

b. Nada bersuara tinggi terus menerus berarti kapasitor kontak di dalam.

c. Tidak bersuara berarti kapasitor putus hubungan di dalam.

d. Nada suara rendah terus menerus berarti kapasitor bocor.

Saat ini ada juga kapasitor tester jenis digital, yang dapat menunjukan langsung

nilai kapasitansi dari kapasitor dalam satuan mikro Farad.

46

Gambar 75. Capasitor Tester

2.2.8. Mesin 3R (Recovery, Recycle dan Recharging)

Mesin Recovery, Recycle,dan Recharging biasa juga disebut sebagai mesin

3R, mempunyai tiga fungsi yaitu mengeluarakan dan menangkap refrigeran

(recovery), mendaur ulang refrigeran yang ditangkap (recycle) dengan cara

memisahkannya dari pelumas dan menyaring kotoran padat, dan mengisikan

kembali refrigeran yang ditampung dalam satu mesin adalah agar tidak ada

refrigeran yang terlepas ke atmosfer ke atmosfer sebagai akibat adanya

pergantian selang pada setiap proses. Refrigeran yang terdapat dalam selang

penghubung dapat terlepas ke atmosfer dan merusak ozon.

Gambar 76. Mesin 3R

47

2.2.9. Cutting Copper Tubing

Cutting Copper Tubing adalah proses pemotongan pipa tembaga dengan

menggunakan pemotong pipa (tubing cutter). Pemotong pipa tembaga (tubing

cutter) digunakan agar potongan menjadi rata dan pipa tetap bulat serta tidak

ada retakan, hal ini penting agar pada saat pipa di flare atau di swage pipa tidak

pecah dan hasilnya baik.

Gambar 77. Tubing Cutter

2.2.10. Flaring Copper Tubing

Flaring Copper Tubing adalah proses untuk mengembangkan ujung pipa

tembaga dengan menggunakan flaring tools agar pipa dapat disambung dengan

sambungan pipa dari kuningan yang berulir (flare fitting). Sebelum ujung pipa

dikembangkan, terlebih dahulu memasukkan flare nut (mur dari kuningan).

Selanjutnya baru ujung pipa tersebut di masukkan pada flaring block, dengan

ujung pipa dibuat 3 mm di atas flaring block.

Gambar 78. Flaring Tools

48

2.2.11. Swaging Copper Tubing

Swaging copper tubing adalah proses untuk membesarkan ujung pipa

tembaga dengan menggunakan Swaging tool, agar dua buah pipa yang sama

diameternya dapat disambung dengan las perak (silver brazing).

Gambar 79. Swaging Tools

Panjang sambungan untuk tiap ukuran pipa berbeda, pada umumnya diambil

sepanjang diameter dari pipa yang akan disambung.

2.2.12. Bending Copper Tubing

Bending copper tubing adalah proses untuk membengkokkan pipa

tembaga lunak dengan menggunakan tube bender agar diperoleh hasil

bengkokkan yang tepat dan rapi. Pemakaian tube bender juga dapat

menghindarkan pipa menjadi gepeng atau rusak pada saat pipa dibengkokkan.

Alat pembengkok tipe ini dapat membuat bengkokan pipa dengan radius tertentu

sesuai dengan diameter dari rol, dapat membengkok pipa tepat pada tempatnya

dan dapat membuat sudut bengkokan dengan akurat dengan hasil bengkokan

sangat baik. Dapat membengkokan pipa dari 00-1800.

Gambar 80. Bending

49

2.2.13. Brazing Copper Tubing

Brazing copper tubing adalah proses yang diperlukan untuk menyambung

pipa atau menutup kebocoran. Pipa yang akan disambung biasanya dipanaskan di

atas temperatur material pengisi tetapi masih dibawah titik leleh material pipa

(antara 6000 – 8000 C). Pemanasan dilakukan dengan semburan api hasil

pembakaran bahan bakar dengan oksigen atau udara. Material pengisi yang

umum digunakan adalah silver (perak) dan untuk hasil brazing yang baik

biasanya digunakan flux.

Gambar 81. Brazzing Tools

2.2.14. Dental Mirror

Dental mirror biasanya digunakan oleh dokter gigi, berguna untuk melihat

dan memeriksa bagian-bagian yang terlindung atau sukar dilihat, demikian

halnya pada pemeriksaan bagian-bagian komponen mesin pendingin. Untuk

memeriksa hasil pengelasan atau mencari kebocoran pada tempat yang sukar

dilihat. Alat ini ada yang dilengkapi lampu battery sehingga bisa memeriksa

bagian yang gelap.

50

Gambar 82. Dental Mirror

2.2.15. Katup Servis (Service Valve)

Katup servise berfungsi untuk menyambungkan manifold gauge dengan

sistem refrigerasi guna dilakukan proses pengukuran, pemfakuman dan pengisian

refrigerant. Biasanya terdapat di saluran suction kompresor atau di saluran pipa

cair (liquid line), menyatu dengan liqid receiver. Katup servise memiliki 3 lubang

dan tiga posisi seperti ditunjukan oleh gambar 84.

Gambar 83. Katup servis

2.3. Pemasangan sistem dan instalasi Refrigerasi komersial

2.3.1. Perencanaan dan Perhitungan

Perencanaan dan perancangan disini meliputi perhitungan panjang pipa dan

kabel yang akan digunakan serta perencanaan tata letak dan urutan komponen-

komponen yang digunakan. Perencanaan dan perhitungan panjang pipa dan

kabel disesuaikan dengan gambar sistem pemipaan dan diagram sistem

kelistrikan yang disesuaikan pula dengan luas panel pada trainer yang tersedia.

Sebelum menentukan panjang serta jenis pipa yang akan digunakan, terlebih

dahulu dilakukan perancangan terhadap tata letak dari semua komponen yang

disesuaikan dengan diagram pemipaan yang ada. Dari diagram sistem kelistrikan

51

selanjutnya ditentukan jumlah dan macam kabel serta warna yang digunakan.

Setelah jumlah pipa dan kabel yang dibutuhkan ditentukan, selanjutnya dilakukan

penginstalasian sesuai dengan tata letak dan urutan sesuai dengan gambar dan

rancangan yang telah ditentukan sebelumnya. Dalam penginstalasian ini kami

bagi menjadi dua, yaitu penginstalasian sistem pemipaan dan sistem kelistrikan.

2.3.2. Pengistalasian Sistem

Proses pengistalasian sistem terdiri dari dua bagian, yaitu proses

penginstalasian sistem pemipaan (mekanik) dan instalasi sistem kelistrikan.

a. Instalasi Sistem Pemipaan (mekanik)

Pengerjaan sistem pemipaan meliputi pembengkokan pipa (bending),

swaging dan flaring, pengelasan (welding), serta penginstalasiannya.

1) Penanganan Pipa (Tubing Handling)

Pemrosesan pipa merupakan salah satu dasar yang harus kita perhatikan

atau bahkan harus dapat dipertanggungjawabkan didalam instalasi dan

mekanisme sistem refrigerasi sebab kalau kita abaikan atau ceroboh dalam

pemprosesan pipa misalnya dalam, pemotongan, pembengkokan dan

pembentukan lainya maka sistem yang kita buat akan mudah bocor atau bahkan

gagal. Hal pertama yang harus diperhatikan adalah membuka gulungan pipa.

Gunakan lantai/permukaan yang rata sebagai alas/tempat membuka gulungan.

Sebelum membuka gulungan, perhatikan bahwa kedua ujung pipa usahakan

dalam keadaan tertutup. Setelah gulungan pipa diletakkan pada lantai dalam

posisi tegak, kemudian salah satu ujung pipa ditahan pakai tangan, dan putarlah

gulungan pipa sehingga pipa lurus tertahan di lantai semakin panjang. Jika kira-

kira ukuran pipa sudah mencukupi, kemudian pipa dipotong. Seusai pemotongan,

kembali kedua pipa ujung-ujungnya ditutup/disumbat.

2) Pengerjaan Pipa

Step-step atau langkah-langkah di dalam pengerjaan pipa untuk sistem

antara lain:

a) Pemotongan (cutting)

b) Peluasan (Reaming)

52

c) Pembengkokan (Bending)

d) Flaring dan Swaging

e) Welding

3) Fitting untuk Sistem Pemipaan (Fitting for Piping System)

Yang dimaksud dengan “Fitting” atau penyambungan disini adalah khusus

untuk instalasi pemipaan atau “Piping System” pada saluran-saluran baik itu pada

sistem refrigerasi dan tata udara maupun saluran-saluran lainnya. Sistem

penyambungan yang umum digunakan pada sistem pemipaan terdiri dari :

“Solder fitting” (sambungan patri)

“Flare fitting” (sambungan flare)

“Pipe fitting” ( sambungan pipa)

“Weld fitting” (sambungan las)

“Compression fitting” (sambungan tekan)

“Plastic fitting” (sambungan plastik)

Setelah proses pengerjaan pada pipa selesai dilakukan, kemudian dilakukan

proses penginstalasian pada sistem terhadap sistem mekanik (pemipaan) nya.

Semua komponen utama dan pendukung sistem mekanik dipasang sesuai dengan

tempat yang telah direncanakan. Proses penginstalasian pertama yang dilakukan

adalah meletakkan semua komponen utama sistem, sesuai dengan urutan.

Kemudian, komponen-komponen tersebut dihubungkan satu persatu dengan

menggunakan pipa yang diameternya telah ditentukan.

Pada proses pemasangan pipa ini perlu diperhatikan peletakan dari

komponen-komponen pendukung mekanik yang ada pada sistem. Selain itu,

pemasangan saluran untuk pipa kapiler (alat ukur) ke titik-titik pengukuran harus

diperhatikan pula. Pada trainer, titik-titik pengukuran tekanan tersebut terdapat

pada kedua sisi tekanan kerja sistem. Pada sistem tekanan tinggi titik

pengukuran terdapat pada pipa discharge, pipa masukan katup TXV, dan pipa

masukan kapiler. Sedangkan pada sisi tekanan rendah titik pengukuran diletakkan

pada saluran suction, keluaran EPR, dan keluaran katup TXV.

53

b. Instalasi Sistem Kelistrikan

Tahap pengerjaan instalasi sistem kelistrikan dan kontrol meliputi :

1) Penempatan komponen-komponen sistem kelistrikan dan kontrol.

2) Menyambungkan semua komponen kelistrikan sesuai dengan diagram

kelistrikan pada sistem.

3) Pengetesan sistem kelistrikan.

Sistem kelistrikan dirakit dalam satu panel yang terletak pada bagian

belakang sistem. Secara keseluruhan, rangkaian kelistrikan pada sistem terbagi

dalam dua bagian, yaitu :Rangkaian daya dan Rangkaian kontrol. Rangkaian daya

merupakan rangkaian pokok dari suatu sistem kelistrikan. Komponen yang

digunakan juga merupakan komponen yang terkendali. Dalam rangkaian daya ini

terdapat satu buah motor kompresor yang dihubungkan dengan kontaktor yang

teraliri arus pada rangkaian kontrol. Selain motor kompresor, terdapat beberapa

komponen lain seperti termometer digital, pilot lamp untuk sumber arus pada

sistem, ampere meter, voltmeter, dan wattmeter pada saluran rangkaian daya

yang dilengkapi dengan switch MCB sebagai saklar on/off arus pada sistem.

Rangkaian kontrol merupakan bagian yang mengontrol sistem kelistrikan,

dalam pengoperasiannya dilakukan secara otomatis dan komponennya terpasang

terpisah dengan rangkaian daya. Pada rangkaian kontrol ini terdapat beberapa

komponen yang digunakan seperti saklar (toggel dan MCB) kontaktor, delay

timer, HLP, fault pilot lamp (sebagai indikasi jika HLP bekerja), solenoid valve

dengan pilot lampnya, switch on/off rangkaian kontrol.

Setelah rangkaian kelistrikan selesai diinstal, kemudian dilakukan

pengetesan terhadap rangkaian daya dan kontrol. Pengetesan rangkaian daya

dilakukan dengan menggunakan alat bantu tespen untuk mengetahui

masuk/tidaknya arus pada titik-titik sepanjang line sistem kelistrikan (sistem

menggunakan arus listrik satu fasa). Bekerjanya rangkaian daya ini ditandai

dengan bekerjanya termometer digital dan voltmeter akan segera menunjukkan

pergerakan. Pada saat dilakukan pengetesan, line yang menuju kompresor

(setelah keluar dari kontak utama kontaktor) harus diputuskan terlebih dahulu.

Pada keadaan ini ampere dan wattmeter belum menunjukkan pergerakannya,

54

karena belum ada beban. Lampu I pada panel sebagai indikasi arus pada sistem

akan menyala. Namun sistem masih dalam keadaan mati.

Pengetesan sistem kontrol dilakukan dengan cara menghidupkan saklar

rangkaian kontrol pada sistem (untuk sistem dengan TXV dan kapiler). Jika sistem

bekerja dengan baik, semua alat kontrol yang digunakan akan teraliri arus dan

bekerja, sehingga kompresor pun akan melakukan proses kompresi terhadap

sistem. Sistem rangkaian kontrol ini hanya dapat bekerja jika pada sistem telah

teraliri arus listrik (rangkaian daya aktif, dengan cara menaikkan saklar MCB).

2.4. Pengujian kondisi operasi sistem dan instalasi Refrigerasi komersial

Setelah pemasangan instalasi sistem selesai dikerjakan, di mana semua

pipa/pemipaan telah tersambung dengan komponen, maka selanjutnya dilakukan

pengecekan dan pengujian sistem dan instalasi refrigerasi. Pengecekan dan

pengujian ini meliputi:

2.4.1. Pengujian Kebocoran

Adanya gangguan pada salah satu komponen dapat menggagalkan efek

refrigerasi. Misalnya adanya kebocoran pada salah satu bagian sistem atau

adanya saluran buntu dapat mengagalkan kerja sistem. Bocor pada sistem

pemipaan refrigerasi merupakan penyebab gangguan yang dapat menggagalkan

kerja sistem dan yang paling banyak dialami oleh unit refrigerasi. Tanpa

menghiraukan bagaimana dan penyebab terjadinya kebocoran pada sistem, yang

sudah pasti, adalah bahaya yang dapat timbul yang disebabkan oleh bocornya

unit refrigerasi. yaitu :

1) Hilangnya sebagian atau bahkan mungkin seluruh isi refrigeran charge.

2) Memungkinkan udara dan uap air masuk ke dalam sistem pemipaan

refrigerasi.

Udara dan uap air merupakan gas kontaminan yang sangat serius dan

merupakan barang haram yang sangat berbahaya Sebab disamping dapat

mencemari kemurnian oli refrigeran juga berkontribusi terhadap timbulnya

lumpur dan korosi. Dilain pihak uap air yang ada di dalam sistem dapat menjadi

beku atau freeze-up pada saat mencapai katub ekspansi. Oleh karena adanya

55

kebocoran harus dapat dideteksi secara dini. Ada tiga metoda yang dapat

digunakan untuk memeriksa kebocoran, yaitu:

a. Pressure Test Method

Pada dasarnya, metoda melacak kebocoran menggunakan Pressure Test

Method adalah mengisikan gas iner ke dalam sistem refrigerasi hingga mencapai

tekanan tertentu dan kemudian melacak lokasi kebocoran dengan alat

pendeteksi kebocoran. Gas yang digunakan untuk Pressure Test adalah refrigeran

yang sesuai dengan sistemnya tetapi untuk ekonomisnya maka dapat dilakukan

dengan menggunakan gas nitrogen kering atau campuran antara refrigeran dan

gas nitrogen kering. Pemeriksaan atau uji kebocoran dengan pressure test ini

harus dilakukan khususnya untuk unit baru yang telah selesai dirakit atau unit

lama yang baru selesai diperbaiki atau diganti salah satu komponen utamanya.

b. Bubble Test Method

Bubble test method adalah pelacakan lokasi kebocoran dengan

menggunakan busa sabun. Halide Leak Detector adalah alat pelacak

kebocoran dengan menggunakan halide torch. Biasanya halide torch ini

menggunakan gas buatan yang berwarna biru. Bila ia mencium adanya gas bocor

maka warnanya berubah menjadi kehijau-hijauan. Electronic leak detector adalah

pelacak kebocoran secara elektronik. Bila ia mendeteksi adanya kebocoran gas

maka ada indikator yang akan menunjukkan dapat berupa suara atau secara

visual.

c. Vaccum Test Method

Kalau pada pressure test, uji kebocoran dilakukan dengan memberi tekanan

positif ke dalam sistem maka pada vacuum test sistemnya dibuat menjadi

bertekanan negatif ( vakum ). Untuk membuat vakum, digunakan alat khusus

yang disebut pompa vakum atau vacuum pump. Pompa vakum ini akan

menghisap gas yang ada didalam sistem sampai mencapai tingkat kevakuman

tinggi. Kemudian sistemnya dibiarkan dalam keadaan tersebut selama lebih

kurang 12 jam. Adanya kebocoran dalam salah satu lokasi akan menyebabkan

tingkat kevakumannya turun.Bila menjumpai keadaan seperti itu maka sistemnya

harus diperiksa dengan metoda pressure test lagi untuk memastikan lokasi

56

bocornya. Selanjutnya bila sistemnya sudah terbebas dari gangguan bocor, maka

pekerjaan dapat dilanjutkan ke tahap berikutnya yaitu dehidrasi dan charging

refrigerant.

2.4.2. Pengujian Tekanan (Pressure Test Method)

Petunjuk pengujian Tekanan adalah sebagai berikut:

a) Siapkan alat & bahan yang diperlukan

b) Periksa service manifold, kalibrasi posisi jarum pada angka nol.

c) Periksa pula peralatan lainnya.

d) Ikuti prosedur yang berlaku dan bekerja dengan hati-hati.

e) Jangan sampai tertukar dengan tabung oksigen. Akibatnya sangat

berbahaya.

f) Gambar Kerja

Gambar 84. Rangkaian Pengujian Tekanan

Prosedur Pressure Test

a) Sebelum melakukan pressure test, yakinkan bahwa piranti dan komponen

lain yang tidak perlu di test harus dilepas. Karena kompresor tidak termasuk

komponen yang harus di-test maka pastikan bahwa katub servis kompresor

pada sisi suction dan sisi discharge sudah berada pada posisi front seated.

b) Pastikan katub servis pada liquid receiver sudah dalam posisi terbuka,

demikian juga posisi katub bantu pada sisi hot gas dan liquid line.

c) Hubungkan silinder nitrogen kering ke gauge port katub servis kompresor

pada sisi discharge.

57

d) Karena tekanan gas nitrogen yang ada di dalam silinder dapat mencapai

2000 psi pada kondisi suhu ruang maka pemasukan gas nitrogen ke dalam

sistem harus melalui gauge manifold.

e) Setel tekanan regulator pada tabung nitrogen pada posisi 150 psi. Buka shut

off valve pada tabung nitrogen demikian juga hand valve pada service

manifold. Biarkan nitrogen masuk ke dalam sistem hingga tekanan di dalam

sistem naik hingga 150 psi. Kemudian tutup hand valve service manifoldnya.

f) Pukul-pukul dengan tekanan secukupnya dengan menggunakan palu karet

pada setiap sambungan yang ada baik sambungan dengan brazing maupun

sambungan dengan flare nut umtuk memastikan kekuatan sambungan

tersebut.

g) Kemudian lakukan pelacakan kebocoran pada setiap sambungan pipa

dengan teliti secara menyeluruh baik menggunakan alat atau indera kita.

Untuk itu periksa tekanan di alam sistem. Bila tekanan di dalam sistem

cenderung turun, berarti terjadi kebocoran yang cukup serius. Gunakan

pula indera pendengaran untuk mengetahui adanya suara desis yang

ditimbulkan oleh kebocoran sambungan yang serius. Kebocoran yang relatif

lebih kecil, dapat dideteksi dengan mengguakan busa sabun. Bil perlu

campur air sabun dengan cairan gliserin untuk meningkatkan aksi

gelembungnya.

h) Setelah selesai melakukan uji kebocoran, tutup shut off valve pada silinder

nitrogen. Kemudian buang gas nitrogen yang ada di dalam sistem melalui

saluran tengah service manifold.

i) Bila ditemukan kebocoran, perbaiki dahulu kebocoranya dengan mengulang

pekerjaan pemipaannya dan kemudian lakukan pressure test ulang.

j) Bila sistemnya sudah terbebas dari kebocoran, maka isi kan refrigeran ke

dalam sistem hingga 15 psi. Kemudian isikan nitrogen kering ke dalam

sistem hingga tekanan di dalam sistem naik menjadi 150 psi. Kemudian

sekali lagi lakukan uji kebocoran dengan menggunakan peralatan leak

detector.

58

k) Tahap akhir dari pressure test adalah biarkan sistem berada dalam tekanan

150 psi selama 24 jam. Ingat tekanan di dalam sistem dapat berubah dengan

berubahnya suhu ruangannya. Tekanan di dalam sistem dapat berubah

sebesar 3 psi pada perubahan suhu ruangan sebesar 100 F.

2.4.3. Pemeriksaan Tekanan Kondesing

Bila gas refrigeran didinginkan maka akan terjadi perubahan wujud atau

kondensasi ke bentuk liquid. Tetapi yang perlu mendapat perhatian kita adalah

titik suhu embun atau kondensasi gas refrigeran tersebut juga ditentukan oleh

tekanan gasnya. Pada sistem kompresi gas, maka gas refrigeran dari sisi hisap

dikompresi hingga mencapai tekanan discharge pada titik tertentu dengan tujuan

bahwa gas panas lanjut (superheat) tersebut dapat mencapai titik embunnya

dengan pengaruh suhu ambien di sekitarnya. Misalnya almari es. Untuk sistem

yang berskala besar maka untuk mendinginkan gas superheat ini digunakan air

atau campuran air dan udara paksa.

Gas refrigeran yang keluar dari sisi tekan kompresor disalurkan ke

kondenser. Gas tersebut mempunyai suhu dan tekanan tinggi dalam kondisi

superheat. Selanjutnya saat berada di kondenser gas panas lanjut tersebut

mengalami penurunan suhu akibat adanya perbedaan suhu antara gas dan

medium lain yang ada disekitarnya, yang dapat berupa udara atau air. Penurunan

suhu gas refrigeran tersebut diatur sampai mencapai titik embunnya. Akibatnya

refrigerannya akan merubah bentuk dari gas menjadi liquid yang masih

bertekanan tinggi.Dari pengalaman, agar diperoleh performa yang optimal dari

mesin refrigerasi kompresi gas maka suhu kondensasinya diatur agar

mempunyai harga 6 sampai 17 derajad celsius di atas suhu ambien, tergantung

dari suhu evaporasinya. Prosedur pemeriksaan tekanan kondensing:

a. Jalankan unit refrigerasi

b. Setelah 20 menit, amati data pengukuran dan isi data sesuai nilai yang

diperoleh.

c. Lakukan analisa data sesuai prosedur

d. Buat kesimpulan akhir tentang kondisi tekanan kondensing.

59

Hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut:

a. Bila suhu kondesing hasil pengukuran sama dengan hasil analisis teoritis

berarti sistemnya normal.

b. Bila suhu kondesing hasil pengukuran lebih kecil daripada hasil analisis teoritis

berarti sistemnya mengalami over condensing.

c. Bila suhu kondesing hasil pengukuran lebih besar daripada hasil analisis

teoritis berarti sistemnya mengalami under condensing

2.4.4. Pengujian Kompresor

Gangguan yang sering timbul pada bagian mekanik kompresor dapat terjadi

pada katub kompresor atau bagian laininya yang berakibat penurunan kapasitas

kompresor atau bahkan gagal bekerja (no capacity). Pada tingkatan yang paling

buruk maka kompresor gagal mengkompresi gas dan tidak terjadi sirkulasi

refrigeran. Evaporator menjadi panas dan kondensernya dingin demikian juga

komsumsi listriknya turun.

Pada tingkatan yang agak ringan kompresor dapat mensirkulasi

refrigeran tetapi tidak dapat mencapai tekanan kondensing yang diharapkan.

Untuk mengidentifikasi gangguan yang terjadi pada kompresor perlu dilakukan

serangkaian pengujian. Gangguan pada bagian elektrikalnya juga dapat

berpengaruh pada performa kompresor. Misalnya pada motor penggeraknya,

pada sistem startingnya atau pada sistem proteksinya. Hal ini juga memerlukan

serangkaian pengujian. Pengujian kompresor secar mekanik dipusatkan pada

efisiensi kompresi karena melemahnya katub, kebocoran, stuck kompresor dan

pencemaran oli atau kekurangan oli kompresor.

2.5. Menentukan setting superheat sistem Refrigerasi

Pada siklus refrigerasi aktual terjadi deviasi dari siklus refrigerasi yang

sedarhana. Alasan untuk hal ini karena pada siklus refrigerasi sederhana dibuat

beberapa asumsi yang sebenarnya tidak terdapat pada siklus refrigerasi aktual.

Sebagai contoh, pada siklus refrigerasi sederhana penurunan tekanan (pressure

drops) akibat aliran refrigeran yang mengalir pada pipa saluran, evaporator,

60

kondensor dan sebagainya diabaikan. Lebih lanjut pengaruh dari subcooling dan

superheating tidak dipertimbangkan. Begitu juga kerja kompresi oleh kompresor

diasumsikan sebagai proses isentropik. Pada siklus refrigerasi sederhana,

diasumsikan refrigeran uap yang mengalir ke kompresor berada dalam wujud uap

jenuh pada tekanan dan temperatur penguapan. Pada kenyataannya hal ini tidak

selalu benar. Setelah refrigeran cair seluruhnya menguap di evaporator,

kemudian menjadi dingin, biasanya uap jenuh akan terus menyerap kalor dan

akhirnya menjadi uap panas lanjut sebelum ia mencapai kompresor, seperti

ditunjukkan oleh Gambar 85.

Gambar 85. Siklus diagram aliran superheated

Pada siklus refrigerasi aktual terjadi deviasi dari siklus refrigerasi yang

sedarhana. Alasan untuk hal ini karena pada siklus refrigerasi sederhana dibuat

beberapa asumsi yang sebenarnya tidak terdapat pada siklus refrigerasi aktual.

Sebagai contoh, pada siklus refrigerasi sederhana penurunan tekanan (pressure

drops) akibat aliran refrigeran yang mengalir pada pipa saluran, evaporator,

kondensor dan sebagainya diabaikan. Lebih lanjut pengaruh dari subcooling dan

superheating tidak dipertimbangkan. Begitu juga kerja kompresi oleh kompresor

diasumsikan sebagai proses isentropik. Pada siklus refrigerasi sederhana,

diasumsikan refrigeran uap yang mengalir ke kompresor berada dalam wujud uap

jenuh pada tekanan dan temperatur penguapan. Pada kenyataannya hal ini tidak

61

selalu benar. Setelah refrigeran cair seluruhnya menguap di evaporator,

kemudian menjadi dingin, biasanya uap jenuh akan terus menyerap kalor dan

akhirnya menjadi uap panas lanjut sebelum ia mencapai kompresor, seperti

ditunjukkan oleh Gambar 86.

Gambar 86. Ph diagram untuk perbandingan siklus satarusi dengan siklus

superheated

Pada diagram Ph dalam Gambar 86 dilakukan perbandingan antara siklus

saturasi dengan siklus superheated sehingga temperatur uap jenuh sebesar 200 F

berubah menjadi 700 F. Titik A, B, C, D dan E menunjukkan siklus saturasi dan

titik A, B, C’, D’ dan E menunjukkan siklus superheated. Jika penurunan tekanan

refrigeran pada saluran suction diabaikan, ini berarti dapat diasumsikan bahwa

tekanan uap refrigeran konstan selama proses superheating terjadi. Hal ini juga

berarti bahwa setelah superheating, tekanan uap refrigeran di saluran hisap

kompresor sama dengan tekanan penguapan di evaporator. Berdasarkan asumsi

tersebut, titik C’ dapat diletakkan pada Ph diagram dengan mengikuti garis

tekanan konstan dari titik C di mana garis tekanan konstan tersebut akan

berpotongan dengan garis temperatur konstan pada 700 F. Titik D’ dapat

diketahui dengan cara mengikuti garis entropy konstan dari titik C’ hingga

berpotongan dengan garis tekanan konstan yang menunjukkan garis

62

tekanan kondensing. Pada Gambar 86, properties dari uap panas lanjut di titik C’

dan D’ dapat dilihat dalam Ph diagram yaitu sebagai berikut:

Titik C’ :P = 35,75 psia, T = 70 F, v = 1,260 ft3 /lb , h = 88,6 Btu/lb.

Titik D’ :P = 131,6 psia, T = 164 F, v = 0,380 ft3/lb, h = 99,2 Btu/lb.

Pada Ph diagram, proses C – C’ menunjukkan superheating refrigeran uap

dari 200 F menjadi 700 F pada tekanan penguapan dan perbedaan entalpi pada

titik ini adalah jumlah panas yang diperlukan untuk mencapai superheat untuk

setiap pon refrigeran. Berdasarkan hasil perbandingan dari kedua siklus tersebut,

ada beberapa hal yang menarik untuk diamati, yaitu:

a) Panas kompresi untuk siklus superheated lebih besar daripada untuk siklus

saturasi. Untuk siklus superheated panas kompresinya adalah hD’ – hC’ = 99,2

– 88,6 = 10,6 Btu/lb. Sedangkan untuk siklus saturasi panas kompresinya

adalah hD – hC = 90,6 – 80,49 = 10,11 Btu/lb.

b) Untuk temperatur dan tekanan kondensing yang sama, temperatur uap

refrigeran yang keluar dari kompresor untuk siklus superheated lebih tinggi

dari pada untuk siklus saturasi. Pada kasus ini temperaturnya adalah 164 F

untuk siklus superheated dan 112 F untuk siklus saturasi.

c) Untuk suiklus superheated, jumlah panas yang harus dilepaskan oleh

kondensor lebih besar daripada untuk siklus saturasi. Hal ini terjadi karena

adanya tambahan panas yang diserap oleh uap refrigeran sebelum ia

mengalami superheated dan juga karena adanya kenaikan pada panas

kompresi. Untuk siklus superheated, panas yang harus dilepaskan kondensor

adalah hD’ – hA = 99,2 – 31,16 = 68,04 Btu/lb dan untuk siklus saturasi

panas yang harus dilepaskan oleh kondensor adalah hD – hA = 90,6 – 31,16 =

59,44 Btu/lb.

Sebagai catatan juga bahwa tambahan panas yang harus dilepaskan

kondensor pada siklus superheated adalah semuanya panas laten. Jumlah panas

laten yang harus dikeluarkan kondensor adalah sama untuk kedua siklus ini. Ini

berarti bahwa pada siklus superheated, sejumlah panas sensibel yang harus

63

dilepaskan kondensor ke media pendinginnya adalah sebelum proses kondensasi

dimulai.

3. Memelihara Sistem dan instalasi refrigerasi untuk keperluan komersial

3.1. Prosedur pemeliharaan sistem dan Instalasi Refrigerasi untuk keperluan

komersial

Perkembangan Industri Perawatan Berkala dalam 30 tahun terakhir ini

semakin komplek, yang dikarenakan desain dan standar performa suatu industri.

Untuk mekngatasi masalah tersebut diperlukan teknik dan manajemen

perawatan yang lebih baik. Peranan dan tanggung jawab fungsi perawatan

mempunyai pendekatan baru seperti :

Tumbuhnya kesadaran bahwa kerusakan peralatan akan mempengaruhi

keselamatan dan kerusakan lingkungan.

Tumbuhnya kesadaran bahwa prestasi perawatan akan sangat berpengaruh

terhadap kualitas produk.

Semakin tinggi tuntutan untuk meningkatkan ketersediaan serta

meminimalkan biaya perawatan.

Sebelumnya praktisi perawatan melakukan pendekatan secara terpisah-

pisah, hali ini dilakukan untuk menghindari kegagalan, tetapi pada saat ini banyak

praktisi perawatan yang sudah melakukan perencanaan strategis, perkembangan

teknologi yang tinggi dalam otomasi dan mekanisasi memberikan kebutuhan

terhadap Perawatan yang berkualitas baik.

Metode Pemeliharaan dan Perawatan Yang Baik

Skema Prosedur Perawatan Terencana

64

Gambar 87. Skema Prosedur Perawatan Terencana

Tabel 4. Laporan Frekuensi perawatan

Maintenance item Frequency

1. Check fan and motor bearings and lubricate, if necessary. Check W

tightness and adjustment of thrust collars on sleeve bearing units

and locking collars on ball bearing unit

2. Check belt tension M

3. Clean strainer. If air is extremely dirty, strainer may need W

frequent cleaning.

4. Check, clean and flush sump, as required M

65

5. Check operating water level in sump, and adjust makeup valve, if W

Required

6. Check water distribution, and clean as necessary W

7. Check bleed water line to ensure it is operative and adequate as W

recommended by manufacturer.

8. Check fans and air inlet screens and remove any dirt ar debris D

9. Inspect unit carefully for general preservation and cleanliness, R

and make any needed repairs immediately

10. Check operation of controls such as modulating capacity control M

Dampers

11. Check operation of freeze controls operation such as pan heaters Y

and their controls.

12. Check the water treatment system for proper operation W

13. Inspect entire evaporative condenser for spot corrosion. Treat and Y

refinish any corroded spot.

D : Perawatan dilakukan setiap hari

W : Perawatan dilakukan dalam jangka 1 minggu

M : Perawatan dilakukan dalam jangka 1 bulan

Y : Perawatan dilakukan dalam jangka 1 tahun

Perawatan terencana yang umum dilakukan pada sistem refrigerasi dan tata

udara:

a) Harian

1) Periksa semua peralatan bebas dari noise dan getaran.

2) Periksa temperatur pada jam 8.00., 12.00 dan 17.00 (tergantung hari

kerja /minimal 3 kali).

3) Periksa tekanan suction, discharge dan tekanan oli.

66

b) Mingguan

1) Periksa sight glass

2) Periksa arus pada semua motor utama.

3) Periksa Air cooled condenser bebas dari kotoran

4) Periksa /bersihkan /ganti filter udara seperlunya.

5) Periksa kondisi grilles.

6) Periksa drain

c) Bulanan

1) Periksa semua kondisi sabuk (tension dan kelurusannya)

2) Periksa level oli

d) Tiga bulanan

1) Periksa water cooled condenser

2) Periksa sirip-sirip heat exchanger

3) Lumasi bearing motor /kipas seperlunya.

4) Periksa kebocoran sistem dengan menggunakan elektronik leak detektor

atau dengan alat lainnya.

5) Bersihkan basin drain

6) Periksa humidifier (jika terpasang) bebas dari lumut

7) Jika diperlukan bersihkan sensor dari thermostat diatas 5 sampai 6

bulanan

8) Aktifkan sensing elemen dari humidistat tipe rambut kerjakan menurut

instruction manualnya (apabila terpasang).

e) Tahunan

1) Periksa semua bearing pada motor /kipas /shaft (kalau perlu diganti)

2) Bersihkan cooling tower, kondenser, kalau perlu di cat ulang. Ganti water

treatment chemical (apabilamenggunakannya).

3) Periksa semua operating dan safety control terutama settingnya.

67

3.2. Jenis-jenis gangguan unit Refrigerasi komersial

Gangguan mekanik merupakan gangguan yang biasa terjadi pada bagian

mekanik dan instalasi dari sistem refrigerasi. Sedangkan gangguan kelistrikan

merupakan gangguan biasa terjadi pada bagian daya/ sumber listrik dan bagian

kontrol dari sistem refrigerasi. Permasalahan utama dan gangguan yang timbul

dalam sistem refrigerasi komersial adalah:

3.2.1. Uap Air

Permasalahan yang dapat ditimbulkan oleh uap air antara lain:

a. Uap air dapat mengalami pembekuan pada celah kecil di katup yang

memungkinkan akan menutup aliran refrigeran.

b. Uap air juga dapat menimbulkan korosi. Refrigeran (chlorine) yang terhidrolasi

dengan air sehingga membentuk asam hidrochoric dan akan menimbulkan

korosi dari korosi ini akan membentuk lumpur (sludge) yang akan menyumbat

katup ekspansi, pipa kapiler, saringan.

c. Uap air berubah menjadi asam lalu beremulsi dengan pelumas dan akan

menimbulkan efek oil slugging.

3.2.2. Gas Iner

Gas selain refrigeran tidak dapat berkondensasi di kondenser, sehingga

dapat menaikkan tekanan discharge diatas normal. Gas iner yang dimaksud

antara lain: Nitrogen, Oksigen, Karbondiaksida, Karbonmonoksida, Methana,

Hidrogen. Gas tersebut masuk ke dalam sistem karena :

1) Kurang sempurnanya proses vakum

2) Adanya kebocoran

3) Manifold gauge set tidak di “purge” dulu saat proses pengisian

3.2.3. Kontaminasi

Kontaminasi atau kotoran dalam sistem terjadi karena :

1) Adanya serpihan logam pada saat proses flaring, swaging, cutting ataupun

reaming.

2) Kerak akibat proses pengelasan.

3) Debu yang masuk pada saat instalasi – Karat.

68

3.2.4. Kebocoran sistem

Kebocoran sistem dapat diakibatkan oleh :

1) Proses penyambungan pipa (nut, las) kurang baik

2) Adanya getaran / vibrasi yang berlebihan

3) Proses pemuaian / penyusutan

4) Kerusakan karena pemakaian

3.2.5. Sistem Kelistrikan/Kontrol

Kerusakan pada sistem elektrik dapat terjadi karena:

1) kumparan motor terbakar,

2) relay starting rusak,

3) thermostat rusak,

4) internal protector rusak

5) kerusakan pada tranformatornya.

3.3. Merawat alat penukar kalor dan kompresor sistem Refrigerasi komersial

Klasifikasi heat exchanger ada dua :

a. Berdasarkan tipe aliran. Berdasarkan tipe aliran ada 2 : Aliran parallel dan

Aliran tabrakan.

b. Berdasarkan tipe bentuk. Berdasarkan tipe konstruksi ada 3 : Coil heat

exchanger, plate heat exchanger, shell-and-tube heat exchanger.

Proses perpindahan panas bergantung seluruhnya pada konduktifitas termal

dari fluida untuk perpindahan panas dari dalam aliran ke dinding exchanger,

dimana:

Aliran turbulen lebih baik dalam perpindahan panasnya karena fliuda

bercampur.

Aliran laminar, proses perpindahan panas bergantung seluruhnya pada

konduktifitas termal dari fluida untuk perpindahan panas dari dalam aliran

ke dinding exchanger.

Aliran laminar menghasilkan kerugian kecil, yang hasilnya berbanding lurus

dengan kenaikan kecepatan. contohnya : dua kali lipat kecepatan aliran,

menggandakan kehilangan tekanan.

69

Panas yang dipindahkan ke fluida dingin harus sama dengan perpindahan

panas dari fluida panas. Efektivitas adalah perbandingan aktual panas yang

ditransfer ke panas yang bisa ditransfer oleh penukar kalor dengan ukuran tak

terbatas. Efektivitas adalah cara terbaik untuk membandingkan berbagai jenis

penukar kalor. Contohnya:

Gambar 88. Aliran Fluida Panas

Pada gambar 88 menunjukkan aliran fluida panas yang didinginkan oleh aliran

fluida dingin dengann heat exchanger tipe counterflow, dimana:

Aliran panas keluar dari heat exchanger harus lebih hangat dari suhu inlet

aliran dingin.

Aliran dingin yang keluar dari heat exchanger harus lebih dingin dari suhu

inlet aliran panas.

Dalam sebuah penukar panas yang ideal, dengan = 1, keluar suhu aliran

panas yang sama dengan yang masuk suhu aliran dingin.

Contoh Soal:

Tujuh ratus lima puluh lb daging ungas bertemperatur 40 0F didinginkan dan

kemudian dibekukan sampai temperatur - 5 0F dalam waktu 12 jam kerja. Carilah

jumlah beban panas tiap-tiap jam kerja.

Penyelesaian :

Dari tabel didapat :

70

Panas jenis di atas temperatur beku = 0,79 BTU/lb/ 0F

Panas jenis di baeah temperatur beku = 0,37 BTU/lb/0F

Panas laten = 106 BTU/lb

Temperatur bekunya (freezing point) = 27 0F

Maka jumlah beban panasnya sebagai berikut :

a. Di atas temperatur bekunya = 750 x 0,79 x (40 – 27)

= 7702,5 BTU

b. Di bawah temperatur bekunya = 750 x 0,37 x ( 27 – (-5)

= 8880 BTU

c. Panas latennya = 750 x 106

= 79500 BTU

Jumlah total panas dari produk: 7702,5 + 8880 + 79500 = 96082,5 BTU

Jadi beban panas produk tiap jam kerja adalah sebesar :

Q =

= 192165 BTU/ jam kerja

D. Referensi

Althouse, Turnquist, Bracciano. (2003). Modern Refrigeration & Air Conditioning,

Instructor Manual with answer Key. USA: The Goodheard-Willcox

Company.

Hasan Samsuri, Dkk. (2008). Sistem Refigerasi dan Tata Udara Jilid 2. Jakarta:

Direktorat Pembinaan SMK.

Windy H, Apip B, Tandi S. (2008). Panduan Pratikum Instalasi Sistem Refrigerasi.

Bandung: Politeknik Negeri Bandung.

......................... (2013). Sistem dan Instalasi Refrigerasi 2. Jakarta: Direktorat

Pembinaan SMK.

71

......................... (2013). Kontrol Refrigerasi dan Tata Udara Jilid 2. Jakarta: Direktorat

Pembinaan SMK.

......................... (2013). Sistem dan Instalasi Tata Udara Jilid 2. Jakarta: Direktorat

Pembinaan SMK.