nanda agna saputra_unand_pkm-kc.pdf

i

PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

JUDUL PROGRAM

RANCANG BANGUN “PENGHAPUS” (PENDINGIN RUANG HALTE BUS)PORTABLE UNTUK BUS TRANS PADANG

BIDANG KEGIATAN:

PKM KARSA CIPTA

Diusulkan oleh:

Nanda Agna Saputra 1310911028 (Ketua kelompok) angkatan 2013

Uun Rizal 1110912024 (Anggota 1) angkatan 2011

Muhammad Rifqi N 1310912013 (Anggota 2) angkatan 2013

Althaf Esastra 1110912006 (Anggota 3) angkatan 2011

Ahmad Afebri Saputra 1310911071 (Anggota 4) angkatan 2013

UNIVERSITAS ANDALASPADANG

2014

iii

DAFTAR ISI

Halaman Kulit Muka

Hal

Lembar Pengesahan …………………… ...................................................... ii

Daftar Isi ……………………………............................................................ iii

Daftar Gambar ………….……………………………….............................. iv

Ringkasan ......…………………………………………................................. v

BAB 1. Pendahuluan ....................…………………...…………………….. 1

BAB 2. Tinjauan Pustaka................................................................................. 2

2.1 Prinsip Umum Sistem Refrigerasi ......................................................... 2

2.2 Perbedaan Proses Refrigerasi Konvensional dengan Sistem Thermal Cooling

……………………………………………………………………….........3

BAB 3. Metode Pelaksanaan ........................................................................... 6

BAB 4. Biaya dan Jadwal Kegiatan................................................................. 9

4.1 Anggaran Biaya ..................................................................................... 9

4.2 Jadwal Kegiatan .................................................................................... 9

Daftar Pustaka .................................................................................................. 10

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. sistem refrigerasi........................................................................ 2

Gambar 2.2. Skema Kompresi Termal ........................................................... 4

Gambar 3.1. Diagram alir tahapan penelitian................................................. 7

Gambar 3.1.3. Rancangan Komponen Mesin Pendingin ..........................................8

v

RINGKASANProposal ini merupakan proposal yang menerangkan rancangan kami mengenai

rancangan Ac Room Portabel Tenaga Matahari, dimana prinsip kerja alat ini adalahmenggunakan tenaga matahari yang menggantikan energi listrik untuk melakukanpendiginan ruangan. Selain itu Ac ini di rancang khusus untuk dapat digunakan padaruangan yang portable. Maksud ruangan yang portable disini adalah ketika saat cuacapanas ruangan dapat ditutup dan pada saat ruangan ditutup Ac Room Portabeldihidupkan sehingga dapat mendinginkan ruangan.

1

BAB 1PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air conditioning adalah sistem pengaturan suhu dan kelembapan untukruangan. Penggunaan sistem air conditioning yang semakin meningkat di berbagaipertokoan, kantor-kantor, kendaraan pribadi, gedung sekolah, halte dan kampusmenjadi hal yang biasa dalam kehidupan kita sehari-hari. Tren perkembanganpenggunaan sistem air conditioning menunjukkan perkembangan yang sangat pesatdi seluruh dunia.

Dapat kita lihat masalah nya yaitu pada halte trans Padang. Kota Padang memilikisuhu yang agak panas dari kota-kota lainnya di Sumatra Barat. Pada saaat ini kotaPadang memiliki suatu unit transportasi yaitu trans Padang. Tetapi pada halte transPadang ini tidak mengguakan ac pada haltenya. Oleh karena itu akan dirancang suaturoom portable agar ac ini dapat bekerja di halte trans Padang.

Selain itu konsumsi energi listrik pada sistem air conditioning konvensionalrelatif sangat tinggi. Konsumsi energi listrik yang begitu besar menuntut daya listrikyang besar pula. Mengingat bahwa listrik pada umumnya masih dihasilkan olehbahan bakar fosil, penggunaan air conditioning secara tidak langsung jugaberkontribusi secara signifikan terhadap emisi gas rumah kaca. Emisi gas rumah kacamenyebabkan peningkatan efek pemanasan global. Karena suhu lingkungan makinpanas, makin banyak industri dan rumah tangga yang menggunakan perangkat ACdan menyebabkan emisi gas rumah kaca yang semakin banyak. Hal ini membuatsiklus emisi dan pemborosan energi yang tiada habisnya.

Mengingat bahwa menghambat laju penggunaan sistem air conditioning adalahhal yang nyaris mustahil, diperlukan solusi ramah lingkungan untuk sebuah sistem airconditioning baik dari segi proses maupun dari sumber energi yang digunakan. Solusiuntuk masa depan untuk pemenuhan energi yang berkelanjutan memerlukan sebuahsistem yang menggunakan energi terbarukan dan sekaligus ramah lingkungan.

Oleh sebab itu, pada program kreativitas mahasiswa - karsa cipta (PKM-KC)kami mencoba untuk menerapkan teknologi room portable yang dimana akanditerapkan pada halte trans padang sehingga halte tersebut bisa menggunakanpendingin ruangan. Selain itu kami juga menerapkan teknologi ramah lingkungan(green technology) pada Air conditioning dengan energi terbarukan adalah sistemsolar thermal cooling, pendinginan ruangan dengan menggunakan panas matahari.Keluaran yang diharapkan dari karya ini adalah sebuah rancangan dan prototipe ACroom portable tenaga matahari .

2

BAB 2TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Prinsip Umum Sistem Refrigerasi

Tentu saja secara alami energi panas hanya dapat berpindah dari benda bersuhu tinggike benda yang bersuhu rendah. Untuk terus menerus memindahkan energi panas dariruangan yang dingin ke lingkungan yang lebih panas diperlukan suatu sistemrefrigerasi.

Secara sederhana dapat dikatakan bahwa sistem refrigerasi harus memiliki “bagiandingin” dan “bagian panas”. Agar ruangan menjadi lebih dingin, energi panas harusdiserap dari dalam ruangan oleh “bagian dingin” sistem refrigerasi dan dibuangmelalui “bagian panas” sistem refrigerasi. Tentu saja sesuai hukum ke-2thermodinamika, tidak mungkin suatu siklus sistem apapun dapat bekerja secarakontinu memindahkan energi panas dari “bagian dingin” ke “bagian panas” tanpamemerlukan input energi dari luar. Pada penggunaan air conditioning, umumnyainput energi ini berupa energi listrik yang digunakan untuk menggerakkan kompresormekanik. Lalu bagaimana sebuah sistem refrigerasi modern bekerja?

Gambar 2.1. sistem refrigerasi

Sistem refrigerasi modern memanfaatkan sifat cairan yang dapat menyerap kuantitaspanas yang besar pada saat penguapan (evaporasi) dan melepaskan kuantitas panasyang besar pada saat pengembunan (kondensasi). Baik evaporasi dan kondensasi

2







2







3

dapat terjadi pada suhu tertentu yang dikenal sebagai titik didih atau titik embun.Nilai titik didih atau titik embun ditentukan oleh tekanan fluida. Pada tekanan yangtinggi, titik didih akan menjadi lebih tinggi dan pada tekanan yang lebih rendah, titikdidih akan menjadi lebih rendah.

Jika kita turunkan tekanan suatu fluida sehingga suhu didihnya menjadi lebih rendahdaripada suhu ruangan, maka fluida tersebut akan mendidih dan menguap(evaporasi). Untuk berubah fase dari cairan menjadi gas, fluida memerlukan energipanas. Energi panas ini akan diambil oleh fluida dari ruangan sehingga ruangan akanmenjadi dingin dan panas digunakan oleh fluida untuk berubah wujud menjadi fasegas. Komponen yang mengakibatkan evaporasi dikenal sebagai evaporator.

Setelah fluida menyerap aliran kalor dari ruangan dan berubah menjadi gas, energipanas yang berhasil diserap harus dibuang ke lingkungan luar. Akan tetapi tekananfluida masih rendah, jika diekspos langsung ke “bagian panas” dari sistem, fluida inimalah akan menyerap lebih banyak panas karena titik didih masih lebih rendahdaripada suhu lingkungan. Agar energi panas dapat dibuang, fluida dalam bentuk gasini harus memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada lingkungan luar. Supaya titikdidih lebih tinggi, tekanan fluida harus dinaikkan. Komponen yang berfungsi untukmenaikkan tekanan fluida dikenal sebagai kompresor. Setelah melalui kompresor,tekanan fluida akan menjadi lebih tinggi.

Setelah melalui kompresor, fluida akan memiliki tekanan dan titik didih yang lebihtinggi dari lingkungan. Karena titik didih fluida lebih tinggi dari lingkungan, proseskebalikan dari apa yang terjadi di evaporator terjadi. Fluida gas akan berubah wujudmenjadi cair (kondensasi) dan membuang aliran energi panas ke lingkungan. Agarsiklus lengkap, supaya fluida dapat dialirkan ke evaporator lagi tekanan fluida harusditurunkan oleh alat yang dikenal sebagai expansion valves.

2.2 Perbedaan Proses Refrigerasi Konvensional dengan Sistem Solar ThermalCooling

Lalu dimanakah letak perbedaan antara sistem refrigerasi dengan listrik biasa dandengan panas matahari? Pada prinsipnya tidak ada perbedaan kecuali pada bagaimanafluida dapat dinaikkan titik didihnya sehingga dapat mengembun (kondensasi) padakondenser. Pada sistem biasa yang menggunakan input listrik, titik didih ini dicapaidengan menggunakan kompresi mekanik. Pada sistem pendingin yang menggunakanenergi matahari, titik didih ini dicapai dengan menggunakan “kompresi thermal”.

4

Bandingkan gambar siklus di bawah ini dengan diagram skema pendinginamkonvensional pada gambar sebelumnya.

Bagaimanakah kompresi thermal bekerja? Kompresi thermal bekerja denganmenggunakan kombinasi generator, absorber, pompa dan heat exchanger untukmenggantikan kerja kompresor. Fluida yang praktis untuk digunakan adalahcampuran air dengan LiBr. Fungsi dari penggunaan larutan LiBr adalah untukmenaikkan titik didih dari air, namun menurunkan tekanan uap saturasi dari air.

Gambar 2.2. Skema Kompresi Termal

Fluida bersuhu dan tekanan rendah memasuki “bagian dingin” evaporator danmenguap dengan menyerap energi panas dari lingkungan. Setelah melalui evaporator,uap fluida bersuhu dan tekanan rendah memasuki absorber yang memiliki larutanyang rendah kadar airnya. Larutan ini menyerap refrigerant dan bertambah kadarairnya. Proses penyerapan ini bersifat eksothermik sehingga energi panas dibuang kelingkungan pada proses ini. Larutan yang kadar airnya tinggi dipompa sehinggalarutan bergerak memasuki generator. Pada generator, energi di supply denganmenggunakan energi panas matahari, sehingga uap air terbentuk pada tekanan yangtinggi. Uap bertekanan tinggi ini diembunkan di kondenser sehingga melepas energipanas ke lingkungan. air yang telah berkondensasi diturunkan tekanannyamenggunakan expansion valves lalu dikembalikan ke evaporator dan begitu siklusterus berlanjut. Pada proses ini, input energi panas matahari pada generator

5

menggantikan input energi listrik pada kompresor. Di sini digunakan pompa jugauntuk mengalirkan fluida namun dayanya jauh lebih kecil daripada daya kompressor(dapat diabaikan). Penyerapan panas terjadi pada evaporator, sama dengan sistemkonvensional dan pembuangan panas terjadi pada absorber dan kondenser. Denganmenggunakan sistem yang dikenal sebagai absorption chilling ini, energi listrik yangmahal dapat digantikan oleh panas matahari menggunakan proses kompresi. Jikapanas matahari sedang tidak mencukupi dapat di backup juga dengan menggunakanpemanas gas.

6

BAB 3

METODE PELAKSANAAN

3.1 Tahapan Penelitian

Penelitian ini diawali dengan identifikasi dan perumusan masalah, studi literatur daribeberapa penelitian sistem pendingin yang telah dilakukan sebelumnya, perancangan,pembuatan dan pengujian dan analisa sistem pendingin dan penarikan kesimpulan.Secara garis besar, tahapan penelitian dapat digambarkan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Diagram alir tahapan penelitian

ya

tidak

Pembuatan Mesinpendingin

Pengujian danAnalisa Data

Identifikasi danPerumusan Masalah

Studi Literatur

Kesimpulan danSaran

Sesuai denganspesifikasirancangan?

Perancangan MesinPendingin

7

3.1.1. Identifikasi dan Perumusan Masalah

Latar belakang penelitian merupakan acuan awal dari tahapan identifikasipermasalahan yang terjadi yaitu pada system pendingin ruangan bagi korban bencanaalam khususnya bayi. Pengidentifikasian masalah ditujukan untuk mengetahui intipermasalahan yang terjadi sehingga dirumuskan beberapa poin yang merupakantujuan ataupun target dari penelitian yang akan dilakukan

3.1.2. Studi Literatur

Studi literatur dimaksudkan untuk mendapatkan berbagai macam referensi daribermacam-macam sumber diantaranya buku, jurnal paper atau dari browsing diinternet guna mendukung penyelesaian penelitian ini. Dari literatur yang didapatkanmaka diperoleh sebuah rangkuman teori dasar, konsep serta metode yang tepatdimana dapat digunakan sebagai acuan dalam melaksanakan penelitian ini. Selain itu,tahap ini dilakukan guna menunjang pencapaian tujuan dan pemecahan masalahdengan pendekatan teori yang sesuai topik penelitian. Studi literatur meliputi studikepustakaan dan review penelitian sebelumnya.

3.1.3. Perancangan Mesin PendinginPada tahap perancangan mesin pendingin terdapat beberapa langkah yang dilakukanyaitu perumusan konsep perancangan, penentuan spesifikasi perancangan, penentuankarakteristik komponen, tata letak, analisa, penentuan komponen, hasil disain (detaildesign).

1. Penentuan KomponenSetelah didapatkan hasil analisa perhitungan sistem pendingin yang sesuaidengan spesifikasi rancangan, maka dilakukan tahap penentuan komponensistem yang akan dibuat.

2. Hasil DisainSetelah proses perancangan dilakukan maka hasil perancagan tersebut akandituangkan dalam bentuk detail design. Hasil rancangan mesin pendingin akandigambar dengan menggunakan software Autodesk Inventor 2013.

8

Gambar 3.1.3. Rancangan Komponen Mesin Pendingin

3.1.4. Pembuatan Mesin PendinginBerdasarkan informasi yang dihasilkan pada tahapan perancangan maka tahapanberikutnya adalah pembuatan mesin pendingin. Pembuatan mesin pendingin akandilakukan di laboratorium dan dibengkel manufaktur yang ada di Padang, agarpembuatan mesin pendingin dapat di monitor dengan mudah.

3.1.5. PengujianPengujian berguna untuk mengetahui peforma kinerja mesin pendingin sebelumdigunakan. Untuk metode pengujian mesin pendingin absorpsi terbagi menjadibeberapa pengujian yaitu:

Pengukuran temperatur komponen mesin pendingin Pengukuran temperatur udara didalam ruang pendingin Pengukuran tekanan komponen mesin pendingin

9

BAB 4

BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN

4.1. Anggaran BiayaAnggaran biaya penelitian adalah sebagai berikut:

Tabel 4.1. Anggaran Biaya

No Jenis PengeluaranBiaya yangdiusulkan (Rp)Tahun I

1 Peralatan penunjang 1.170.000

2 Bahan habis pakai 7.570.000

3 Perjalanan 850.000

4 Lain-lain 500.000Jumlah 10.090.000

4.2. Jadwal PenelitianJadwal pelaksanaan penelitian ini dilakukan selama 1 tahun, seperti yangdiperlihatkan pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.2. Bar Chart Jadwal Penelitian

No Jenis Kegiatan Bulan Ke-1 2 3 4

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 41 Studi lapangan dan studi

literature2 Penentuan fitur AC room

portable tenaga matahari3 Desain awal dan

observasi komponen4 Pembuatan AC room

portable tenaga matahari5 Pengujian6 Pembuatan laporan

10

A. DAFTAR PUSTAKA

Abu-Ein, Suleiman., Fayyad, Sayel M. 2009. Performance analysis of solar poweredabsorption. Journal of Heat Mass Transfer 46., hal. 137-145.

Ajib, Salman dan Karno, Ali. 2008. Thermo physical properties of acetone-zincbromide for using in a low temperature driven absorption refrigeration machine.Journal Heat Mass Transfer 45., hal. 61-70.

Alizadeh, Sahab. 2000. Multi-Pressure Absorption Cycles in Solar Refrigeration: ATechnical and Economical Study. Solar Energy Vol. 69, No.1., hal. 37-44.

Cascales, J.R. Garcia., Garcia, F.Vera., Izquierdo, J.M., Marin, J.P. Delgado.,Sanchez, R. Martinez. 2011. Modelling an absorption system assisted by solarenergy. Apllied Thermal Engineering 31., hal. 112-118.

Cengel, Yunus A., Michael A. Boles. 2006. Thermodynamics An EngineeringApprocah 5th. Singapore: Mc Graw-Hill.

Chen, Guangming and Hihara, Eiji. 1999. A New Absorption Refrigeration CycleUsing Solar Energy. Solar Energy Vol. 66, No. 6., hal. 479-482

16

Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Penelitian1. Peralatan Penunjang

Material Justifikasi Pemakaian KuantitasHargaSatuan(Rp)

Harga PeralatanPenunjang (Rp)

Th 1Termokopel Untuk alat pengukuran

suhu dibeberapakomponen yang adadalam sistem

10 m 20.000 200.000

Termometerdigital

Untuk pembacaan hasilpengukuran temperatur

1 buah 250.000 250.000

Sistem kontrol Mengatur operasi danfungsi peralatan yangada dalam sistem

1 paket 600.000 600.000

Pressure gauge Alat pengukurantekanan

2 buah 60.000 120.000

SUB TOTAL (Rp) 1.170.000

2. Biaya PerjalananJumlah (Rp)

Survey Awal Obser Vasi 200.000Pembelian Besi danPeralatan di Pasar

200.000

Perjalanan Tempatperakitan

50.000

Pengujian Alat diBengkel

400.000

SUB TOTAL (Rp) 850.000

3. Bahan Habis Pakai

Material Justifikasi Pemakaian KuantitasHargaSatuan(Rp)

Harga PeralatanPenunjang (Rp)

Th 1Evaporator Alat perpindahan

panas yang berfungsiuntuk mendinginkan

1 paket 1.000.000 1000.000

17

3. Bahan Habis Pakairuang pendingin

Kondensor Alat pembuang panas 1 paket 800.000 800.000Pompa Mengalirkan fluida

kerja dalam sistem1 buah 500.000 500.000

Solar Colection Mengumpulkan panasmatahari

1 buah 1.250.000 1.250.000

Amoniak Refrigeran sistempendingin

2 botol 500.000 1.000.000

Solar kolektor Alat pengumpulpanas dari energimatahari

1 paket 600.000 600.000

Pipa tembaga Untuk sistemperpipaan

1 gulung 700.000 700.000

Pipa aluminium Untuk sistemperpipaan

1 gulung 450.000 450.000

Kabel listrik Untuk instalasikelistrikan sistem

5 meter 10.000 50.000

Fan Mengalirkan uapdingin ke ruangpendingin

4 buah 55.000 220.000

Cooling box Ruang pendinginan 1 paket 700.000 700.000Paku keling Penyambungan pelat 2 kotak 15.000 30.000Pelat seng Bahan untuk bodi

ruang pendingin1 lembar 250.000 250.000

Saklar Pemutus arus sistem 2 buah 10.000 20.000SUB TOTAL (Rp) 7.570.000

18

LAMPIRAN 3. Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas

No Nama / NIM ProgramStudi

Bidang Ilmu Alokasi Waktu(Jam/Minggu)

Uraian Tugas

1 Nanda Agna Saputra TeknikMesin

Perancangandan KonversiEnergi

36Jam/Minggu

Mengkoordinasianggota danmemantau setiaptanggung jawabyang telahdiberikankepada anggotasekaligusmembuat alatbersama anggotakelompok.

2 Uun Rizal TeknikMesin

Material 25Jam/Minggu

Mendata tempatbeserta alat yangakan dipilihuntuk membuatRoom Portabelbersama anggotakelompok.

3 Althaf Esastra TeknikMesin

Material 25Jam/Minggu

Menyediakanalat-alat dankeperluan yangdibutuhkanuntukpembuatan AcRoom Portabelbersama anggotakelompok.

4 Muhammad Rifqi N TeknikMesin


16Jam/Minggu

Mendisain,menggambar,perhitungandimensi danpemilihan bahanyang akandigunakan.

19

5 Ahmad AfebriSaputra

TeknikMesin


21Jam/Minggu

Bertanggungjawab terhadapadministrasi danpembuatanlaporan akhirsekaligusmembuat AcRoom Portabelbersama anggotakelompok.

21

LAMPIRAN 5. Gambar Teknologi yang Akan Dibuat

1. Rancangan dari pendingin ini memanfaatkan energi matahari untuk mengubahtemperatur panas yang ada pada ruangan kesuhu dingin dengan mengunakanevaporator.

2. Ruangan di halte bus dibuat portable atau bisa di ubah-ubah, yakni bisadiubah sesuai dengan keadaan cuaca, jika cuaca sejuk ruangan dapat dibukadan apabila cuaca sedang panas maka ruangan dapat ditutup dan ruangandapat didinginkan oleh air conditioning.

3. Penutup dari ruangan tersebut adalah plastik yang kedap terhadap udarasehingga udara hanya dapat tersirkulasi melalui air conditioning.

nanda agna saputra_unand_pkm-kc.pdf

Documents