TUGAS AKHIR ANALISA TERHADAP SISTEM PENGKONDISIAN UDARA PADA KABIN PESAWAT TERBANG BOEING GELAR STRATA SATU.

Transkripsi

1 ANALISA TERHADAP SISTEM PENGKONDISIAN UDARA PADA KABIN PESAWAT TERBANG BOEING INI DISUSUN UNTUK MEMENUHI PERSYARATAN MENEMPUH GELAR STRATA SATU Disusun Oleh : Nama : KRISNA MEIDY L NIM : TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008

2 LEMBAR PENGESAHAN ANALISIS TERHADAP SISTIM PENGKONDISIAN UDARA PADA KABIN PESAWAT TERBANG BOEING Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menempuh gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Tugas ini telah diperiksa dan disetujui oleh : Pembimbing Tugas Akhir (Ir. Yuriadi Kusuma M.Eng)

3 LEMBAR PENGESAHAN ANALISIS TERHADAP SISTIM PENGKONDISIAN UDARA PADA KABIN PESAWAT TERBANG BOEING Diajukan untuk memenuhu salah satu persyaratan dalam menempuh gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Tugas ini telah diperiksa dan disetujui oleh : Koordinator Tugas Akhir, (Nanang Ruhyat,ST.MT)

4 LEMBAR PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini : NAMA : KRISNA MEIDY LAKSANA NIM : JURUSAN FAKULTAS PERGURUAN TINGGI : TEKNIK MESIN : TEKNOLOGI INDUSTRI : UNIVERSITAS MERCU BUANA Menyatakan dengan sesungguh sungguhnya dan sebenar benarnya bahwa Tugas Akhir yang saya buat dan susun ini adalah hasil pemikiran serta karya saya sendiri. Tugas Akhir ini tidak dibuat oleh pihak lain, duplikat baik sebagian atau keseluruhan. Kutipan kutipan diambil hanya dari referensi yang telah disebutkan sumbernya. Jakarta, November 2008 Yang membuat pernyataan (KRISNA MEIDY LAKSANA)

5 ABSTRAK Jika berbicara tentang teknologi yang memberikan kenyamanan, kita mengenal salah satunya adalah system pengkondisian udara atau dikenal dengan istilah Air Conditioning (AC). System pengkondisian udara menggunakan suatu mesin yang terdiri dari berbagai komponen yang betujuan untuk menciptakan kondisi udara dengan temperature, kelembapan, dan kebersihan sesuai persyaratan untuk didistribusikan ke dalam suatu ruangan sehingga memberikan kondisi nyaman sesuai kebutuhan. Selain untuk memberikan kenyamanan, system pengkondisian udara juga juga digunakan untuk penyimpanan suatu benda atau zat pada kondisi ruangan dengan suhu tertentu. Untuk mengatasi masalah pengkondisian udara pada pesawat terbang, yaitu udara terkondisi pada tekanan 1 atm (1,01325 bar) dan temperatur antara C, maka digunakan sistem refrigerasi udara jenis bootstrap. Kata kunci : pesawat terbang, sistim pengkondisian udara, ACM

6 KATA PENGANTAR Syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah.swt yang telah memberikan rahmat, hidayah serta karunia-nya kepada penulis hingga dapat menyelesaikan penyusunan laporan Tugas Akhir ini. Laporan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk kelulusan jenjang pendidikan Strata Satu ( S1 ) pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Jakarta. Pada tugas akhir penulis juga berkesempatan melakukan tinjauan langsung atau riset di PT. GMF AeroAsia selama satu bulan, tapi dengan waktu yang sesingkat itu penulis mendapatkan banyak kesempatan untuk melakukan pengamatan langsung di lapangan yang kemudian disesuaikan antara teori yang penulis dapatkan dibangku perkuliahan dengan aplikasi dilapangan. Pada kesempatan kali ini, penulis ingin sekali menyampaikan ucapan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu penyelesaian laporan ini, terutama untuk : 1. Allah. SWT yang selalu memberikan kesehatan akal, rahmat hidayah serta karunia-nya. 2. Ayah, Ibu dan adik yang selalu memberikan doa, kasih sayang dan kepercayaan. Terima kasih atas dorongan moril ataupun materil sehingga memotivasi saya untuk menyelesaikan penyusunan laporan ini. 3. Bapak Dr. H. Abdul Hamid, M. Eng selaku dosen pembimbing akademik. 4. Bapak Nanang Ruhyat, ST, MT selaku koordinator Tugas Akhir. 5. Bapak Ir. Yuriadi Kusuma,Msc selaku dosen pembimbing Tugas Akhir. i

7 6. Bapak Octav selaku pembimbing lapangan di GMF AeroAsia. 7. Keluarga besar penulis terutama mama Yanti, tante Ina dan oom Iwan yang begitu banyak memberikan dukungan doa maupun materil. 8. Kawan kawan di jurusan Teknik Mesin khususnya angkatan Semua yang tidak bisa disebutkan satu persatu, baik Rektor, Dekan, Dosen, Karyawan, dan semua mahasiswa mahasiswi UMB (khususnya Fakultas Teknik). Penulis menyadari Laporan Tugas Akhir ini jauh dari kesempurnaan. Maka dari itu saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan. Kiranya laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua. Amien. Jakarta, November 2008 Penulis ii

8 DAFTAR ISI Kata Pengantar... i Daftar Isi... iii Daftar Notasi... vi Daftar Gambar... ix Daftar Tabel... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Tujuan Penulisan Ruang Lingkup Permasalahan Teknik Pengumpulan Data Sistematika Penulisan... 4 BAB II LANDASAN TEORI Macam Siklus Pengkondisian Udara Siklus Kompresi Uap Sistim Absorbsi Siklus Refrigerasi Gas Aplikasi Sistim Refrigerasi Udara Pada Pesawat Terbang Sistim Sederhana Bootstap Sistim Regenerative Sistim Reduced Ambient Sistim iii

9 BAB III METODELOGI PENELITIAN Air Conditioning Pack Penukar Panas Air Cycle Machine Pemisah Uap Air Katup Sumber Udara Untuk Sistim Pengkondisian Udara Pneumatic System Auxiliary Power Unit Mesin Turbo Fan Alat Bantu di Darat Cara Kerja Sistim Siklus Kerja Darat Siklus Kerja Udara Sistim Pendistribusian dan Sirkulasi Udara Kabin Penumpang Sistim Pengaturan Tekanan Pada Kabin Flow Chart BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA Perhitungan Beban Pengkondisian Perhitungan Luas Permukaan Dinding dan Bagian iv

10 Transparan Perhitungan Luas Permukaan Dinding Luar dan Dalam Perhitungan Luas Bagian Transparan Panas Melalui Dinding Pesawat Radiasi Sinar Matahari Bagian Transparan Panas Dari Penumpang dan Awak Pesawat Panas Dari Peralatan dan Perlengkapan Elektronik Panas Dari Sistim Penerangan dan Peralatan Elektronika Panas Dari Peralatan dan Perlengkapan Dapur Perhitungan Kapasitas Mesin Pengkondisian Udara Pesawat Boeing Analisa Terhadap sistim BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran v

11 DAFTAR TABEL 1. Tabel 4.1 Dimensi Pesawat Boeing Tabel 4.2 Data Material Lapisan Dinding Pesawat Boeing Tabel 4.3 Data Jendela Kokpit Tabel 4.4 Data Jendela Kokpit Tabel 4.5 Data Jendela Kokpit Tabel 4.6 Data Jendela Kabin Penumpang Tabel 4.7 Data Jendela Pintu Tabel 4.8 Panas yang dipancarkan oleh lampu Tabel 4.9 Peralatan dan Perlengkapan Dapur Tabel 4.10 Beban Pendinginan Pesawat Boeing xi

12 DAFTAR GAMBAR 1. Gambar 2.1 Sistim Pendinginan Siklus Kompresi Uap Gambar 2.2 Skema Diagram Sistim Refrigerasi Absorbsi Gambar 2.3 Skema dan Siklus Termal Sistim Refrigerasi Gas Gambar 2.4 Skema dan Siklus Sistim Sederhana Gambar 2.5 Skema dan Siklus Sistim Bootstrap Gambar 2.6 Skema dan Siklus Sistim Regenerativ Gambar 2.7 Skema dan Siklus Sistim Reduced Ambient Gambar 2.8 Diagram DART Gambar 3.1 Air Conditioning Pack Pada Pesawat Boeing Gambar 3.2 Penukar Panas (Heat Exchanger) Gambar 3.3 Air Cycle Machine (ACM) Gambar 3.4 Water Separator Gambar 3.5 Flow Control dan Shutoff Valve Gambar 3.6 Auxiliary Power Unit Gambar 3.7 Mesin turbo fan GE CF6-80C2-B1F Gambar 3.8 Flow Chart Gambar 4.1 Penampang Pesawat Boeing Gambar 4.2 Penampang upper deck dan Kokpit Gambar 4.3 Penampang main deck Gambar 4.4 Penampang Kargo Gambar 4.5 Jendela Kopit I Gambar 4.6 Jendela Kokpit II ix

13 23. Gambar 4.7 Jendela Kokpit III Gambar 4.8 Jendela Kabin Penumpang dan Pintu x

14 DAFTAR NOTASI SATUAN 1. a = absorbtivitas thermal 2. A I = Luas permukaan dinding dalam pesawat m 2 3. A KB = Luas permukaan dinding kabin m 2 4. A kg = Luas permukaan dinding kargo m 2 5. A o = Luas permukaan dinding luar pesawat m 2 6. b = Tebal dinding kabin m 7. COP = Coefficient Of Performance 8. D ml = Diameter dalam penampang pesawat m 9. D mo = Diameter luar penampang pesawat m 10. G t = Total radiasi sinar matahari W/m h = Koefisien konveksi W/m 2.K 12. h c = Koefisien konveksi udara dalam kabin W/m 2.K 13. h k = Jumlah koefisien perpindahan panas didalam kabin W/m 2.K 14. h r = Koefisien Radiasi W/m 2.K 15. h u = Koefisien konveksi udara luar W/m 2.K 16. K = Koefisien konduktifitas W/m.k 17. L = Panjang Pesawat m 18. L a = Panjang kargo belakang m 19. L f = Panjang kargo depan m 20. L m = Panjang kabin utama m 21. L u = panjang kabin atas m vi

15 22. m a = Laju massa aliran udara terkondisikan dikabin kg/s 23. m R = Laju massa aliran ram air kg/s 24. P 2 = Tekanan ram air actual bar 25. P 2 = Tekanan ram air teoritis bar 26. P 3 = Tekanan bleed air actual bar 27. P 4 = Tekanan bleed air masuk kompresor ACM bar 28. P 5 = Tekanan bleed air keluar kompresor ACM bar 29. P 6 = Tekanan bleed air masuk turbin pendingin bar 30. Q d = Jumlah panas konduksi melalui dinding pesawat W 31. Q p = Jumlah panas yang timbul dari penumpang dan awak pesawat W 32. Q rm = Jumlah panas radiasi melalui daerah transparan W 33. Q total = Jumlah panas W 34. Q w = Jumlah panas yang timbul dari perlengkapan kabin & W elektronika 35. q o = Efek pendinginan kj/kg 36. R = Tahanan kalor total K/W 37. r c = Rasio kompresi kompresor ACM 38. T 2 = Temperatur ram air aktual K 39. T 2 = Temperatur ram air teoritis K 40. T 3 = Temperatur bleed air dari kompresor turbo fan K 41. T 4 = Temperatur masuk kommpresor K 42. T 5 = Temperatur keluar kompresor ACM aktual K 43. T 5 = Temperatur keluar kompresor ACM teoritis K vii

16 44. T 6 = Temperatur masuk turbin pendingin K 45. T 7 = Temperatur keluar turbin aktual K 46. T 7 = Temperatur keluar turbin teoritis K 47. T k = Temperatur kabin K 48. T u = Temperatur udara luar K 49. T u = Temperatur dinamis K 50. W C1 = Daya kompresor turbo fan kw 51. W C2 = Daya kompresor ACM kw 52. W CT = Daya turbin pendingin kw 53. W NET = Daya bersih kw 54. W R = Daya ram kw 55. η C = Efisiensi kompresor 56. η CT = Efisiensi turbin pendingin ACM (Air Cycle Machine) 57. η M = Efisiensi mekanis poros ACM 58. ε 1 = Primary heat exchanger 59. ε 2 = Secondary heat exchanger 60. τ = Faktor transmisi tambahan 61. ΔP 3-4 = pressure drop di primary heat exchanger in.hg 62. ΔP 5-6 = Pressure drop di secondary heat exchanger in.hg viii

17 BAB I PENDAHULUAN BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK) pada saat ini telah maju dan berkembang dengan pesat. Kita dapat melihat bebagai kemajuan tersebut di segala bidang, seperti bidang transportasi, komunikasi, informasi, dan lain sebagainya. Jika berbicara tentang teknologi yang memberikan kenyamanan, kita mengenal salah satunya adalah system pengkondisian udara atau dikenal dengan istilah Air Conditioning (AC). System pengkondisian udara menggunakan suatu mesin yang terdiri dari berbagai komponen yang betujuan untuk menciptakan kondisi udara dengan temperature, kelembapan, dan kebersihan sesuai persyaratan untuk didistribusikan ke dalam suatu ruangan sehingga memberikan kondisi nyaman sesuai kebutuhan. Selain untuk memberikan kenyamanan, system pengkondisian udara juga juga digunakan untuk penyimpanan suatu bendaatau zat pada kondisi ruangan dengan suhu tertentu. Khusus untuk pesawat terbang, tidak hanya temperature kabin dan kokpit yang harus dikondisikan tetapi juga harus menjaga agar tekanannya sebesar satu (1) atm, mengingat pesawat terbang beroperasi pada ketinggian lebih dari ft. Pada 1

18 BAB I PENDAHULUAN ketinggian tersebut temperature dan tekanan udara luar menurun drastis. Kondisi tersebut sudah tidak cocok untuk manusia sehingga temperature dan tekanan udara harus dikondisikan. Oleh karena itu, mesin pendingin pesawat terbang tidak menggunakan refrigerant cair sebagai media penukar panasnya, melainkan refrigerant dalam bentuk gas. Dalam hal ini digunakanlah udara luar yang bertemperatur rendah. Penggunaan udara luar sebagai media penukar panas dianggap lebih efektif dan efisien serta dapat meminimalkan resiko kebocoran pada sistemnya. Selain itu, konstruksi mesin pendinginnya lebih ringkas dan sederhana sehingga lebih mudah dalam perawatannya Tujuan Penulisan Penulisan Laporan Tugas Akhir ini dimaksudkan untuk menjelaskan cara kerja system pengkondisian udara pada pesawat terbang sehingga dapat diketahui perbedaannya dengan system pengkondisian udara pada kendaraan dan tempat tinggal yang selama ini kita kenal. Serta melakukan perhitungan beban pendinginan yang harus dilayani oleh mesin pendingin dan komponen komponen mesin pendingin berdasarkan beban mesin pendingin Ruang Lingkup Permasalahan Laporan Tugas Akhir ini hanya dibatasi pada cara kerja system pendingin peswawat terbang serta komponen komponennya, dan perhitungan beban yang harus dilayani oleh mesin pendingin. 2

19 BAB I PENDAHULUAN 1.4. Teknik Pengumpulan Data Metode pengumpulan data merupakan suatu metode yang digunakan oleh penulis untuk mendapatkan data dan informasi penunjang dalam melakukan penyusunan tugas akhir ini. Metode metode yang dilakukan dalam pengumpulan data adalah sebagai berikut : Study Observasi Adalah suatu teknik pengumpulan data yang dilakukan dengan melihat dan mengamati secara langsung dilapangan sehingga data yang diperoleh merupakan data actual yang terjadi. Data tersebut biasanya berhubungan dengan kegiatan operator selama berlangsungnya proses produksi. Wawancara dan diskusi Metode ini dilakukan dengan pihak pihak terkait yang berhubungan dengan permasalahan yang diangkat. Biasanya wawancara dan diskusi terjadi ketika penulis ingin mengetahui teknis teknis yang terjadi dilapangan yang tidak dapat diamati secara langsung dan hal hal lain yang belum dimengerti. Study literature Selama penelitian berlangsung penulis membaca dan mempelajari buku buku serta referensi yang ada yang bertujuan untuk mengetahui dan mendapatkan teori teori dan pengolahan data yang berhubungan dengan permasalahan yang dibahas. Data perusahaan Data kegiatan produksi perusahaan yang didapatkan melalui data arsip perusahaan, observasi langsung, wawancara, dan diskusi dengan pihak 3

20 BAB I PENDAHULUAN yang terkait dengan kegiatan proses proses produksi yang berguna sebagai penunjang untuk melakukan pengilahan data Sitematika Penulisan Dalam penulisan laporan tugas akhir ini, untuk mendapatkan hasil yang terstruktur dan mudah dipahami, maka penulisan disusun dengan sistematika sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Merupakan suatu pengantar yang secara garis besar membahas tantang latar belakang masalah, tujuan penulisan, perumusan masalah, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan. Hal ini dimaksudkan untuk memperoleh gambaran umum mengenai masalah yang dihadapi. BAB II LANDASAN TEORI Mengemukakan dasar dasar teori yang berhubungan dengan masalah masalah yang akan dibahas. BAB III PENGUMPULAN DATA Berisikan pengumpulan data yang akan digunakan untuk pengolahan data. Pengolahan data dilakukan berdasrkan hasil wawancara, diskusi, serta data langsung maupun tidak langsung. 4

21 BAB I PENDAHULUAN BAB IV ANALISA Menguraikan analisa terhadap hasil dari pengumpulan dan pengolahan data yang telah dilakukan sebelumnya dengan mengacu pada hasil yang sudah diperoleh pada bab sebelumnya untuk memberikan usulan penyelesain terhadap permasalahan yang terjadi. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Merupakan suatu penutup yang memberikan kesimpulan dan saran yang diperoleh dari hasil analisa dan penelitian secara menyeluruh serta diberikan juga saran saran, baik untuk pihak perusahaan maupun untuk pengembangan penelitian selanjutnya. 5

22 BAB II LANDASAN TEORI BAB II LANDASAN TEORI Pengkondisian udara dapat kita artikan sebagai proses mendinginkan atau memanaskan udara, sehingga kita dapat mengatur temperature, dan kelembaban sesuai dengan persyaratan yang ada untuk system tertentu. Udara yang dikondisikan dibuat sedemikian rupa hingga penghuninya akan merasa nyaman. Tetapi pada pesawat terbang yang dikondisikan tidak hanya temperature dan kelembabannya saja, tetapi tekanan udaranya juga pelu dikondisikan. Hal ini disebabkan karena tekanan udara akan menurun dengan meningkatnya ketinggian suatu pesawat. Hak ini harus diperhatikan karena menyangkut kenyamanan dan keselamatan penumpang maupunpilot yang menerbangkannya. 2.1 Macam Siklus Pengkondisian Udara Seperti kita ketahui bersama untuk membuat suatu system menjadi dingin adalah dengan cara memindahkan panas/kalor yang ada pada sistem tersebut keluar atau ke sistim lain, sehingga temperatur sistim dapat diatur sesuai dengan keinginan kita. Perpindahan kalor seperti itu langsung dilakukan atau juga dengan bantuan zat perantara yaitu Refrigerant. Tidak hanya pendinginan tetapi proses pemanasan pun 6

23 BAB II LANDASAN TEORI 7 dapat dilakukan dengan cara ini. Ada berbagai cara untuk melakukan hal ini, tetapi kita harus mengetahui cara yang paling cocok dalam setiap penggunaan supaya efektif dan efisien. Karena itu kita harus menguasai prinsip dasar pendinginan dan beberapa macam siklus yang ada Siklus Kompesi Uap (Vapor Compression Refrigeration Cycle) Siklus ini merupakan siklus tertutup dimana pepindahan kalornya menggunakan bantuan refrigerant cair, antara lain R-12. Pada siklus ini pendinginan terjadi karena refrigerant mengalami perubahan fasa dari zat cair menjadi uap, dimana kalor yang ada diserap untuk melakukan penguapan ini. Kemudian kalor dilepas pada saat refrigerant dikompresi menjadi zat cair kembali. Aliran siklus itu akan berputar sampai temperatur yang diinginkan. Proses yang terjadi pada siklus kompresi adalah : 1-2 kompresi diabatik dan reversibel dari uap panas jenuh 2-3 pelepasan kalor reversibel pada tekanan konstan menyebabkan penurunan temperatur dan pengembunan refrigerant 3-4 ekspansi ireversibel pada entalphi konstan dari cairan penuh menuju evaporator 4-1 penambahan kalor reversibel pada tekanan yang tetap menyebabkan penguapan refrigerant.

24 BAB II LANDASAN TEORI 8 Gambar 2.1 sistim pendinginan siklus kompresi uap Sistim Absorbsi (Absorption Refrigeration System) Sistim ini lebih kompleks dari sistim sistim pendingin lainnya, karena selain untuk mendinginkan sumber tenaga listriknya sendiri tetapi juga untuk mendinginkan suatu ruangan, sehingga sistim ini tidak menggunakan tenaga listrik yang banyak. Sistim ini biasanya digunakan oleh gedung gedung yang sudah mempunyai sumber tenaga listrik sendiri. Gambar 2.2 skema diagram sistim refrigerasi absorbsi

25 BAB II LANDASAN TEORI 9 Cara kerjanya sebagai berikut : Generator Pada tahap ini campuran refrigerant dan absorbent dipakai untuk mendinginkan generator sehingga menguap, sedangkan absorbment dialirkan kembali ke penampungannya. Kondensor Uap refrigerant yang panas tadi kemudian di alirkan ke kondensor untuk diembunkan Evaporator Refrigerant yang sudah diembunkan di kondensor kemudian akan diekspansikan ke dalam evaporator supaya tekanan dan temperaturnya menurun dan dapat menyerap panas kembali Absorbent Uap refrigerant ini akan diabsorbsi oleh cairan absorbent yang kemudian didinginkan, campuran tersebut akan dialirkan untuk mendinginkan generator. Ada faktor faktor yang harus diperhatikan dalam memilih pasangan refrigerant dengan absorbent yaitu, viskositasnya rendah untuk memudahkan kerja pompa, titik beku yang rendah, dan stabilitas kimia dan termal yang baik. Selain faktor di atas ada juga syarat yang diperlukan seperti solubilitas refrigerant di absorbent harus lebih dari hokum solobilitas Raoult, sehingga semua uap refrigerant dapat bercampur sempurna dengan absorbent, dan titik didih kedua zat ini haruslah jauh berbeda, setidaknya titik didih refrigerant-nya 200 o C dibawah titik didih

26 BAB II LANDASAN TEORI 10 absorbent-nya, sehingga refrigerant dapat benar benar terpisah (menguap) dengan absorbent pada waktu pemanasan di generator Siklus Refrigerasi Gas (Gas Refrigeration Cycle) Gambar 2.3 skema dan siklus termal sistim refrigerasi gas Siklus ini menggunakan udara sebagai refrigerant-nya, perpindahan panasnya dilakukan dengan cara sebagai berikut : Menaikan tekanan (Compretion) Udara sebagai medium pendingin dimampatkan dengan menggunakan kompresor, sehingga tekanan dan temperaturnya lebih tinggi dari tekanan dan temperatur ruangan. Pertukaran panas pada Heat Exchanger Setelah udara dimampatkan dengan kompresor, temperatur yang tinggi

27 BAB II LANDASAN TEORI 11 akibat proses pemampatan selanjutnya akan dibuang (didinginkan) pada heat exchanger, dimana terjadi pertukaran panas antara udara bertekanan dengan udara luar atau ram air yang suhunya lebih rendah. Proses ekspansi (Expantion) Setelah didinginkan udara bertekanan tadi diekspansikan kedalam turbin, proses ini membuat temperatur dan tekanan udara menurun, selain itu juga menyebabkan turbin berputar memutar kompresor sehingga siklus dapat berjalan. Udara yang sudah bertemperatur rendah selanjutnya dialirkan ke refrigerator. 2.2 Aplikasi Sistim Refrigerasi Udara Pada Pesawat Terbang Ada dua sistim refrigerasi udara yaitu siklus tertutup (closed air cycle) dan terbuka (open air cycle). Siklus tertutup mempunyai keuntungan termodinamik, antara lain tekanan masuk kompresor dapat lebih tinggi dari tekanan atmosfer, sehingga kerja yang dibutuhkan lebih sedikit dan nilai COP-nya (Coefficient Of Performance) lebih tinggi. Sedangkan pada sistim siklus jenis terbuka, kompresor yang digunakan harus besar karena mengingat volume harus dikondisikan lebih besar dari pada siklus tertutp. Tetapi masalah ini sudah tidak menjadi masalah lagi karena dengan teknologi turbo jet seperti sekarang ini kecepatan putaran kompresornya dapat mencapai rpm. Beberapa keuntungan dari siklus udara ini dengan memperhatikan kegunaannya untuk refrigerasi pesawat terbang, adalah : Kebocoran kecil dapat ditolerir karena refrigerant-nya adalah udara Siklus udara yang sederhana hanya memerlukan satu buah heat exchanger

28 BAB II LANDASAN TEORI 12 saja, karena siklusnya terbuka Jumlah refrigerant yang banyak diudara terbuka Proses pengkondisian udara dan cabin pressurization dapat digabungkan menjadi satu sistim Tahap kompresi udara sudah dimulai oleh ram effect, konversi dari energi kinetik udara yang relative dengan kecepatan pesawat menyebabkan naiknya tekanan. 2) Diantara keuntungan keuntungan di atas ada juga kelemahan sistim ini, yaitu pada saat kelembaban udara tinggi dapat timbul kabut dan bunga es diakhiri proses ekspansi, hal ini dapat menyebabkan tersumbatnya saluran udara. Sistim ini disebut sistim refrigerasi udara (air refrigeration cycle) karena refrigerant yang digunakan adalah udara yang ada disekitarnya. Ada beberapa jenis siklus yang dipakai untuk pesawat terbang Sistim Sederhana (basic system) Pada sistim ini udara yang telah dikompersi didinginkan pada air coller dengan menggunakan ram air, yang selanjutnya akan diekspansikan kedalam turbin dan keluar dengan tekanan diatas tekanan atmosfer. Turbin ini digunakan untuk memutar fan, dimana udara akan mengalir melalui heat exchanger dan mendinginkan udara terkompresi.

29 BAB II LANDASAN TEORI Bootstrap system Gambar 2.4 skema dan siklus sistim sederhana Gambar 2.5 skema dan siklus sistim bootstrap

30 BAB II LANDASAN TEORI 14 Sistim ini memakai dua buah heat exchanger dan dua buah kompresor, dimana udara yang telah dikompresi akan melewati heat exchanger pertama kemudian dikompresi kembali dan melewati heat exchanger kedua, baru setelah itu diekspansikan kedalam turbin pendingin. Pada sistim ini turbin dipakai sebagai sumber tenaga untuk kompresor sekunder, sehingga tekanan yang dihasilkan lebih tinggi dari sistim sederhana. Aliran udara yang melewati heat exchanger tergantung dari laju aliran udara dari ram air Regenerative system Gambar 2.6 skema dan siklus sistim regeneratif Sistim ini merupakan modifikasi dari sistim sederhana, hanya pada system ini heat exchanger yang digunakan ada dua buah, yang pertama dialirkan dari ram air dan

31 BAB II LANDASAN TEORI 15 yang kedua dialirkan sebagian dari hasil ekspansi turbin. Udara dari heat exchanger kedua akan dialirkan kembali ke kabin Reduced Ambient System Gambar 2.7 skema dan siklus sistim reduced ambient Sistim ini memakai dua buah turbin pendingin, dimana turbin pertama akan mengalirkan udara ke kabin sedangkan yang kedua akan mengalirkan udara melewati heat exchanger. Tenaga yang dihasilkan oleh kedua turbin tersebut digunakan untuk memutar fan yang membantu mengalirkan udara melewati heat exchanger. Dari berbagai macam sistim sistim refrigerasi udara yang dipakai pada pesawat terbang tidak semua cocok dipakai untuk semua pesawat terbang, tergantung dari kecepatan pesawatnya dan temperatur keluar turbin pendingin. Perbandingan dari berbagai sistim yang dipakai pada pesawat terbang dapat dilihat pada diagram DART (Dry Air Rated Temperature).

32 BAB II LANDASAN TEORI 16 Gambar 2.8 diagram DART

33 BAB III METODELOGI PENELITIAN BAB III METODELOGI PENELITIAN 3.1 Air Conditioning Pack Pesawat terbang Boeing menggunakan 3 unit Air Conditioning Pack untuk system pengkondisian udaranya. Masing masing Air Conditioning Pack mempunyai komponen komponen utama dan beberapa komponen pendukung yang sama. Komponen komponen utama dari Air Conditioning Pack adalah sebagai berikut : Penukar panas (Heat Exchanger) Air Cycle Machine (ACM) Pemisah uap air (Water Separator) 17

34 BAB III METODELOGI PENELITIAN 18 Komponen komponen inilah yang mengkondisikan udara bertekanan (Bleed Air) yang dihasilkan kompresor mesin turbo fan/apu (Auxilary Power Unit), untuk menghasilkan udara yang mempunyai temperatur, kelembaban, dan tekanan (Conditioned Air) sesuai dengan kebutuhan untuk didistribusikan ke kabin, cockpit, dan ruang kargo. Gambar 3.1 Air Conditioning Pack pada pesawat Boeing Sumber : Aircraft Maintenance Manual For Boeing Boeing Company USA Penukar Panas (Heat Exchanger) Heat exchanger berfungsi untuk mendinginkan udara yang berasal dari kompresor utama (Primary Compressor) dan kompresor kedua (Secondary Compressor). Dalam hal ini primary compressor adalah kompresor pada mesin turbo fan, sedangkan secondary compressor adalah kompresor pada Air Conditioning Pack. Media pendingin pada Heat Exchanger adalah udara luar (Ram Air).

35 BAB III METODELOGI PENELITIAN 19 Tipe Heat Exchanger yang digunakann adalah Dual Heat Exchanger yang terdiri atas dua bagian, yaitu Primary Cores dan Secondary Cores. Keduanya berdisain counterflow yang terdiri atas plat pipih dan sirip (fin). Gambar 3.2 penukar panas (Heat Exchanger) Sumber : Overhaul manual. Hamilton Sunstrand. A United Technologies Company Air Cycle Machine (ACM) Air cycle machine terdiri dari kompresor, turbin, pendingin, (Cooling turbine), dan fan. Ketiganya terletak pada satu poros, turbin dan kompresor yang digunakan adalah jenis sentrifugal dengan aliran radial. Sedangkan fan merupakan jenis aliran aksial. Kompresor berfungsi untuk mensirkulasikan dan menaikan tekanan udara yang berasal dari primary cores pada heat exchanger, untuk kemudian dialirkan ke

36 BAB III METODELOGI PENELITIAN 20 secondary cores pada heat exchanger. Dengan tekanan tinggi diharapkan perpindahan panas di heat exchanger lebih sempurna. Turbin pendingin berfungsi untuk mengekspansikan udara yang berasal dari secondary cores dari heat exchanger, sehingga terjadi penurunan temperature tekanan. Fan berfungsi untuk mensirkulasikan dan mendinginkan ram air yang akan digunakan sebagai media pendingin heat exchanger. Pada saluran masuk udara yang menuju fan, terdapat saringan (mesh screen), untuk menyaring debu atau partikel partikel kecil. Fan bekerja selama pesawat berada di darat, sedangkan pada saat di udara ram air langsung di-bypass ke heat exchanger melalui cooling air check valve tanpa melalui fan. Gambar 3.3 Air Cycle Machine (ACM) Sumber : Overhaul manual. Hamilton Sunstrand. A United Technologies Company

37 BAB III METODELOGI PENELITIAN Pemisah uap air (Water Separator) Water separator berfungsi untuk memisahkan uap air dari udara yang berasal dari turbin pendingin. Sehingga diperoleh udara kering untuk dimasukan kedalam kabin. Water separator terdiri dari : Fabric coaleser Vortex generator (generator vortex) Collector drain Pressure relief valve (katup pelepas tekanan) Gambar 3.4 Water separator Sumber : Aircraft Maintenance Manual For Boeing Boeing Company USA Katup (valve) Selain komponen komponen utama seperti yang telah dijelaskan diatas, pada Air Conditioning Pack terdapat beberapa katup (valve) sebagai komponen

38 BAB III METODELOGI PENELITIAN 22 pendukung. Katup katup tersebut adalah sebagai berikut : 1. Flow control dan Shutoff valve Berfungsi untuk mengatur jumlah udara bertekanan (bleed air) yang masuk ke air conditioning pack, yang berasal dari pneumatic distribution system. Tekanan maksimum bleed air yang masuk ke air conditioning pack adalah 42 psi dan tekanan minimum 8 psi (55 kpa). Suhu udara maksimum 212 o C. jika tekanan udara dan suhu udara diatas maksimum, maka shutoff valve akan menutup, dan air conditioning pack berhenti bekerja. Gambar 3.5 Flow control dan shutoff valve Sumber : Aircraft Maintenance Manual For Boeing Boeing Company USA 2. Ram Air Check Valve Terletak di saluran masuk ram air yang menuju heat exchanger. Berfungsi untuk mencegah terjadinya aliran balik dari ram air. 3. Cooling Air Check Valve Berfungsi untuk mengalirkan ram air tanpa melalui fan pada ACM menuju

39 BAB III METODELOGI PENELITIAN 23 heat exchanger. Katup ini terbuka pada saat pesawat diudara, dan menutup pada saat pesawat berada didarat. 4. Compressor Bypass Check Valve Berfungsi untuk mengalirkan udara dari heat exchanger menuju turbin pendingin tanpa melalui kompresor ACM. 5. Cooling Turbine Bypass Valve Berfungsi untuk mengalirkan udara menuju water separator tanpa melalui turbin pendingin, untuk mengontrol suhu udara di water separator agar tidak terjadi pembekuan. 6. Conditioned Air Check valve Berfungsi mencegah aliran balik udara yang telah terkondisikan ke-pack dan mengatur jumlah udara yang masuk ke mixing manifold. 3.2 Sumber Udara Untuk Sistem Pengkondisian Udara Untuk mengoperasiakan mesin pengkondisian udara, dalam hal ini adalah Air Conditioning Pack, maka dibutuhkan system untuk mensuplai udara bertekanan (bleed air) yang dibutuhkan. Adapun sumber sumber udara untuk air conditioning pack yakni sebagai berikut : Auxiliary power unit (APU) Mesin turbo fan Alat Bantu didarat Penggunaan sumber sumber udara tersebut disesuaikan dengan kondisi pesawat, yakni pada saat didarat (on ground) atau pada saat di udara (in flight).

40 BAB III METODELOGI PENELITIAN 24 Pada saat didarat dan lepas landas, digunakan udara bertekanan (bleed air) yang dihasilkan oleh APU Pada saat di udara, digunakan udara bertekanan yang dihasilkan oleh kompresor mesin turbo fan Pada saat didarat (dalam keadaan APU tidak dihidupkan), digunakan ground source Pneumatic System Udara bertekanan yang dihasilkan oleh auxiliary power unit (APU), mesin turbo fan dan ground air source, terlebih dahulu dialirkan ke pneumatic distribution system. Dari pneumatic distribution system, bleed air didistribusikan untuk mengoperasikan berbagai macam system dipesawat yang membutuhkan suplai udara bertekanan yakni sebagai berikut : Untuk menhidupkan mesin pesawat utama (turbo fan) Untuk mengoperasikan air conditioning pack untuk mencegah pembentukan es pada sayap pesawat Auxiliary Power Unit Merupakan suatu unit tenaga cadangan yang berfungsi untuk menghasilkan tenaga untuk system kelistrikan dan pneumatik selama pesawat berada didarat. Komponen utama APU terdiri atas mesin turbin gas twin spool, ruang bakar, kompresor, dan 2 generator AC. Setiap generator mampu mensuplai arus sebesar 90 kvauntuk system kelistrikan pesawat. Kompresor berfungsi untuk menghasilkan

41 BAB III METODELOGI PENELITIAN 25 udara bertekanan untuk proses pembakaran, dan untuk system pneumatik pesawat yang akan digunakan untuk mengoperasikan air conditioning pack, menghidupkan mesin turbo fan dan mengoperasikan pompa pompa hidolik. Komponen komponen untuk menghidupkan dan untuk proses pembakaran APU adalah sebagai berikut : APU battery APU battery berfungsi untuk menyalakan motor starter. Battery yang digunakan adalah cadmium battery 28 dc volt 50 ampere. Selain itu APU battery juga digunakan untuk menyalakan ignition exciter untuk proses pembakaran. Motor starter Terletak di accessory gearbox. Berfungsi untuk menyalakan APU dengan memutar baling baling generator gas untuk menyediakan aliran udara untuk proses pembakaran awal. Ignition excter Berfungsi untuk mengubah arus listrik 28 dc yang dihasilkan APU battery menjadi voltase pulsa tinggi sebagai outputnya. Ignition cable Terdiri dari 2 kabel yang berfungsi untuk menyalurkan arus listrik yang dihasilkan ignition exciter ke ignitor plug. Ignitor plug Berfungsi untuk menyalakan campuran udara dan bahan bakar diruang bakar, untuk men-start APU.

42 BAB III METODELOGI PENELITIAN 26 Gambar 3.6 auxiliary power unit (APU) Sumber : Aircraft Maintenance Manual For Boeing Boeing Company USA Mesin Turbo Fan Pesawat terbang boeing menggunakan 4 buah mesin turbo fan yang masing masing 2 buah terletak dibagian sayap pesawat. Secara garis besar mesin turbo fan terbagi atas 5 bagian, yaitu sebagai berikut : 1. Bagian fan (fan module) yang terdiri atas fan, kompresor tekanan rendah 8 tingkat yang digerakan oleh turbin gas tekanan rendah. 2. Bagian inti (core module) yang terdiri atas kompresor tekanan tinggi 14 tingkat yang digerakan oleh turbin gas tekanan tinggi, ruang bakar tipe annular. 3. Bagian turbin tekanan tinggi (high pressure turbine module) yang terdiri dari turbin gas tekanan tinggi 2 tingkat. 4. Bagian turbin tekanan rendah (low pressure turbine module) yang terdiri dari turbin gas tekanan rendah 5 tingkat.

43 BAB III METODELOGI PENELITIAN Bagian accessory drive yang terdiri dari inlet gearbox, poros penggerak, dan transfer gearbox. Gambar 3.7 mesin turbo fan seri GE CF6-80C2-B1F Sumber : Kroes, Michael. Aircraft power plant Alat Bantu di Darat (Ground Air Source) Pada saat pesawat berada di darat dan dalam kondisi APU tidak dihidupkan, maka digunakan alat bantu untuk menyuplai udara bertekanan ke air conditioning pack. Ground air source terbagi 2, yaitu : 1. APU car Berfungsi sebagai APU, menghasilkan udara bertekanan untuk dialirkan ke pneumatic distribution system melalui ground service connector.

44 BAB III METODELOGI PENELITIAN Ground carts Unit mobil AC yang menghasilkan udara terkondisi yang langsung dapat dialirkan kedalam pesawat. 3.3 Cara Kerja Sistem Pesawat boeing menggunakan system refrigerasi udara dengan cara kerja system nya terbagi 2 siklus, yaitu : 1. Siklus kerja darat (ground cycle) 2. Siklus kerja udara (flight cycle) Siklus kerja darat (ground cycle) Selama pesawat berada di darat, sumber udara yang akan dikondisikan di air conditioning pack berasal dari APU. Namun apabila APU tidak dioperasikan maka digunakan ground carts yang menghasilkan udara yang terkondisikan, sehingga dapat langsung dialirkan ke dalam pesawat. Bleed air (udara bertekanan) yang dihasilkan APU berasal dari kerja kompresor APU. Sebagian udara bertekanan tersebut digunakan untuk proses pembakaran, dan sebagian lagi dialirkan ke 3 unit air conditioning pack untuk dikondisikan. Jumlah bleed air yang masuk ke air conditioning pack diatur oleh flow control dan shutoff valve agar sesuai kebutuhan serta menjaga agar temperature tidak melebihi 212 o C. Selanjutnya bleed air dialirkan menuju bagian primary cores dari heat exchanger untuk didinginkan. Heat exchanger yang digunakan berdisain counterflow, yang terdiri dari plat

45 BAB III METODELOGI PENELITIAN 29 pipih dan sirip (fin). Bleed air mengalir melalui plat pipih, dan udara luar (ram air) sebagai media pendinginnya mengalir melalui sirip. Sehingga bleed air memberikan panasnya ke ram air yang selanjutnya dibuang ke luar melalui ram air exit door. Karena selama berada di darat temperatur ram air cenderung tinggi, maka sebelum masuk ke heat exchanger, ram air didinginkan dahulu oleh fan dari ACM (air cycle machine). Dari heat exchanger, bleed air dialirkan menuju kompresor ACM. Disini, bleed air mengalami kenaikan tekanan dan temperature. Selanjutnya bleed air dialirkan menuju secondary cores dari heat exchanger, untuk didinginkan kembali. Setelah proses ini, bleed air masuk ke dalam cooling turbine dari ACM. Disini bleed air mengalami proses ekspansi, sehingga temperatur dan tekanannya menurun drastis. Udara yang keluar dari cooling turbine, selanjutnya dialirkan menuju water separator. Di water separator, uap air yang ada di udara dipisahkan, sehingga kelembabannya berkurang. Udara yang keluar dari water separator inilah yang merupakan udara yang terkondisikan (conditioned air). Selanjutnya conditioned air dialirkan menuju conditioned air plenum untuk seterusnya didistribusikan ke berbagai zona di pesawat, seperti kabin, kokpit, kargo dan sebagainya Siklus kerja udara (Flight cycle) Pada saat diudara, bleed air untuk conditioning pack tidak lagi disuplai oleh APU, melainkan oleh kompresor tekanan rendah dan tinggi dari mesin torbo fan. Kompresor mesin turbo fan terdiri dari kompresor 8 tingkat dan kompresor 14 tingkat. Apabila putaran mesin turbo fan normal, maka kompresor 8 tingkat akan

46 BAB III METODELOGI PENELITIAN 30 menyuplai bleed air untuk dikondisikan di conditioning air pack. Namun jika putaran mesin turbo fan rendah, maka kompresor 14 tingkat yang akan menggantikan tugas itu secara otomatis. Selanjutnya siklus udara di air conditioning pack sama prinsipnya dengan siklus darat. Untuk media pendingin heat exchanger, digunakan udara luar yang memiliki temperatur dan tekanan yang sangat rendah. Udara ini masuk melalui ram air inlet door, dimana volume udara yang masuk bias di atur sesuai kebutuhan. Udara tersebut langsung dialirkan menuju heat exchanger sebagai media pendingin heat exchanger. Udara yang keluar dari air conditioning pack sebelum didistribusikan ke berbagai zona di pesawat, dialirkan terlebih dahulu menuju mixing manifold. Mixing manifold adalah saluran untuk mencampur udara yang berasal dari air conditioning pack dengan udara tersirkulasi yang berasal dari kabin, dan bleed air dari kompresor torbo fan yang didinginkan di heat exchanger dan langsung di-bypass tanpa melalui kompresor dan cooling turbine ACM. Pencampuran dilakukan karena temperatur udara yang keluar dari air conditioning pack sangat rendah sekali. Setelah dicampur baru diperoleh temperatur udara yang ideal untuk didistribusikan ke berbagai zona di pesawat. 3.4 Sistem Pendistribusian dan Sirkulasi Udara Udara terrkondisi (conditioned air) yang dihasilkan 3 unit air conditioning pack selanjutnya didistribusikan ke berbagai zona kabin penumpang, kargo, serta kokpit. Pada pesawat boeing sistem pendistribusian udara terkondisikan

47 BAB III METODELOGI PENELITIAN 31 untuk kabin penumpang di bagi menjadi bebrapa zona. Pembagian zona zona tersebut adalah : 1. Zona kabin atas (upper deck) serta kokpit disebut zona F 2. Zona kabin utama (main deck) terdiri atas : Zona A dimulai dari bagian depan sampai pintu 1 Zona B mulai dari pintu 1 sampai pintu 2 Zona C mulai dari pintu 2 sampai pintu 3 Zona D mulai dari pintu 3 sampai pintu 4 Zona E mulai dari pintu 4 sampai pintu 5 Sistem pendistribusian conditioned air terdiri dari komponen komponen utama yakni sebagai berikut : 1. Conditioned air plenum 2. Zones risers 3. Trim air system 4. Under floor recirculation system Udara terkondisi yang dihasilkan 3 unit air conditioning pack pertama dialirkan menuju conditioned air plenum. Setelah itu dialirkan menuju zones risers, zones risers dihubungkan dengan saluran udara panas (trim air) atau udara tersirkulasi untuk dicampur denagan udara dingin dari conditioned air plenum. Banyaknya udara yang dicampurkan disesuaikan dengan kebutuhan yang diatur oleh sistem pengatur temperature (temperature control system). Zones risers selanjutnya mendistribusikan conditioned air ke tiap tiap zona melalui distribution ducts. Temperatur masing masing zona diatur oleh zone temperature control system.

48 BAB III METODELOGI PENELITIAN 32 Salah satu komponen temperature control system adalah sensor temperatur. Sensor temperatur terdaoat di masing masing zona. Untuk zona B, C, dan D sensor temperaturnya berjumlah 2. Sedangkan zona A, kokpit, dan F dan upper deck masing masing mempunyai 1 sensor temperatur. Udara yang tekondisi dialirkan melalui grill yang berada di kiri dan kanan rumah lampu baca di atas tempat duduk penumpang. Udara yang telah besirkulasi di kabin sebagian dibuang melalui air exit grille dan sebagian lagi masuk ke under floor recirculation system. Udara yang keluar dari exit grille selanjutnya masuk ke kargo untuk di alirkan keseluruh bagian kargo. 3.5 Kabin Penumpang (Passenger Compartment) Pesawat boeing merupakan pesawat penumpang komersial yang terdiri dari kabin atas (upper deck) dan kabin utama (main deck). Kapasitas maksimum penumpang adalah 405 orang. Terdiri dari 323 penumpang kelas ekonomi dan 82 penumpang kelas bisnis serta ditambah 19 awak pesawat. 3.6 Sistem Pengaturan Tekanan pada Kabin (Pressurization) Penggunaan sistem pengkondisian udara dengan menggunakan udara sebagai refrigerannya. Selain untuk mengkondisikan udara di kabin juga digunakan untuk mengatur tekanan di kabin pesawat. Pengaturan tekanan sangat penting untuk mengatur keamanan dan kenyamanan para penumpang dan awak pesawat. Besarnya tekanan didalam kabin dipengaruhi oleh jumlah udara yang bersirkulasi dikabin. Semakin banyak udara yang bersirkulasi maka tekanan kabin akan meningkaat, sebaliknya tekanan berkurang pada saat jumlah udara yang bersirkulasi sedikit.

49 BAB III METODELOGI PENELITIAN 33 Komponen Sistem Tekanan Sistem pengaturan tekanan terdiri atas beberapa komponen kompnen utama, yaitu : 1. Panel Selector Panel selector terletak di kokpit, dan berfungsi mengatur buka tutup dari 2 unit outflow valve pada saat pengoperasian cabin pressure control system di buka secara manual. 2. Cabin Pressure Controller Pada saat cabin pressure controller system (CPCS) beroperasi secara otomatis, cabin pressure controller menerima data besarnya tekanan kabin melalui sensor tekanan dikabin untuk digabungkan dengan data mengenai ketinggian pesawat dari flight management computer. Data data tersebut kemudian diolah, dan selanjutnya cabin pressure controller mengirim perintah ke control interface untuk mengatur buka tutup outflow valve. 3. Control Interface Berfungsi untuk mengatur buka tutup outflow valve pada saat CPCS beroperasi secara otomatis, setelah menerima perintah dari cabin pressure controller. Control interface tidak akan berfungsi pada saat CPCS beroperasi secara manual, karena perintah buka tutup outflow valve dilakukan dari kokpit oleh panel selector. 4. Outflow Valve Outflow valve berjumlah 2 unit yang terletak di ekor pesawat. Outflow

50 BAB III METODELOGI PENELITIAN 34 valve membuka pada saat tekanan kabin tinggi untuk membuang sebagian udara terkondisi di kabin, dan menutup pada saat tekanan kabin rendah. Mekanisme buka tutup outflow valve dilakukan oleh control interface pada saat CPCS beroperasi secara otomatis. Pada saat CPCS beroperasi secara manual, buka tutup outflow valve dilakukan dari kokpit melalui selector panel.

51 BAB III METODELOGI PENELITIAN Flow Chart Metodelogi penelitian yang digunakan selama penyusunan tugas akhir ini disajikan dalam flow chart berikut ini : Penetapan perusahaan yang diminati Tujuan penelitian Metode Penelitian Pengumpulan data Pengolahan Data Analisa Data Tidak ya Kesimpulan dan Saran

52 BAB IV PERHITUNGAN dan ANALISA BAB IV PERHITUNGAN dan ANALISA 4.1 Perhitungan Beban Pengkondisian Beban pengkondisian adalah jumlah panas atau kalor yang harus dikondisikan oleh 3 unit mesin pengkondisian udara atau air conditioning pack. Setelah dilakukan pengamatan (observasi) pada pesawat boeing , maka terdapat beberpa sumber panas atu kalor yang harus dilayani oleh air conditioning pack. Sumber sumber panas tersebut berasal dari : 1. Panas yang berpindah melalui dinding pesawat (Q d ) 2. Radiasi sinar matahari melalui bagian transparan (Q m ) 3. Panas yang berasal dari penumpang dan awak pesawat (Q p ) 4. Panas dari peralatan dapur dan elektronik dikabin dan kokpit (Q w ) Jadi total beban pendingin yang harus dilayani oleh air conditioning pack adalah : Q total = Q d + Q m + Q p + Q w 36

53 BAB IV PERHITUNGAN dan ANALISA 37 Sebelum menghitung beban pendingin, maka terlebih dahulu dihitung luas beban pendinginan, dalam hal ini luas pesawat berdasarkan dimensi pesawat boeing Dimensi pesawat boeing dapat dilihat pada tabel 4.1 berikut ini. Table 4.1 Dimensi Pesawat Boeing NAMA DIMENSI panjang pesawat L = 70,66 m Panjang kabin Kabin atas (upper deck) + kokpit L u = 13,716 m Kabin utama (main deck) L m = 56,38 m Panjang kargo Depan L f = 12,85 m Belakang L a = 12,59 m Diameter penampang pesawat Diameter luar D mo = 6,096 m Diameter dalam D mi = 5,796 m Tebal dinding kabin b = 0,15 m Jumlah kaca Kabin penumpang 202 buah Kokpit 10 buah Jumlah penumpang Bisnis 82 orang Ekonomi 323 orang Awak pesawat 19 orang Total jumlah penumpang 424 orang Sumber : Aircraft Maintenance Manual For Boeing Boeing Company USA Perhitungan Luas Permukaan Dinding dan Bagian Transparan Perhitungan Luas Permukaan dinding Luar (A o ) dan Dinding Dalam (A I ) Perhitungan dinding pesawat boeing terdiri dari dinding luar dan

54 BAB IV PERHITUNGAN dan ANALISA 38 dinding dalam. Untuk perhitungan, luas dinding luar diberi notasi (A o ) dan luas dinding dalam diberi notasi (A I ). Gambar 4.1 Penampang pesawat boeing Perhitungan Luas Permukaan Dinding Luar (A o ) Luas permukaan dinding luar main deck (A md ) = 2 π R I L m = 2 (3,14) 3, ,38 = 1079,194 m 2 Luas permukaan dinding luar upper deck (A ud ) = kel. Permukaan. panjang upper deck 1 Kel. permukaan upper deck =. 2 π r = π. r 2 = 3,14. 2,032

55 BAB IV PERHITUNGAN dan ANALISA 39 = 6,38 m Luas permukaan upper deck (A ud ) = 6,38 (13,716) = 87,508 m 2 Jadi luas permukaan dinding luar (A o ) = A md + A ud = 1079, ,508 = 1166,702 m 2 Perhitungan Luas Permukaan Dinding dalam (A I ) Luas permukaan dinding dalam adalah jumlah luas permukaan dinding kabin dan luas permukaan dinding kargo. Luas permukaan dinding kabin diberi notasi (A KB ) dan luas permukaan kargo (A KG ). A I = A KB + A KG Luas Permukaan Dinding Kabin (A KB ) Kabin penumpang pesawat boeing terdiri dari kabin atas (upper deck) dan kokpit beserta kabin utama (main deck).

56 BAB IV PERHITUNGAN dan ANALISA 40 Luas permukaan dinding upper deck dan kokpit Gambar 4.2 Penampang upper deck dan kokpit Keliling permukaan dinding upper deck dan kokpit (K U ) 1 =. 2 π r = π. r 2 = 3,14. 2,032 = 6,38 m Sehingga luas permukaan upper deck dan kokpit (A U ) A U = K U. panjang upper deck dan kokpit (L U ) = 6,38. 13,716 m = 87,508 m 2

57 BAB IV PERHITUNGAN dan ANALISA 41 Luas permukaan dinding kabin utama (main deck) (A m ) β α Gambar 4.3 Penampang main deck Diketahui : AB = 0 2π. 3, Dimana : Sin α = 0,762 3,048 = 0,25 α = 14, ,48 Maka : AB =. 2π. 3,048 o 360 = 0,77 m AB = DE = 0,77 m

58 BAB IV PERHITUNGAN dan ANALISA 42 AC = o 360 2π. 3,048 m Sin β = 1,625 3,048 = 0,5331 β = 32,21 o 32,21 Maka AC = o 360 o 2π 3,048 = 1,71 m AC = DF = 1,71 m Panjang BC = AB + AC = 0,77 + 1,71 = 2,48 m Panjang dinding main deck = BC + EF = 2,48 + 2,48 = 4,96 m Panjang atap main deck atau lantai upper deck = 2. CH = 2. 3,048 cos 32,21 o = 5,157 m 5,18 m Jadi luas selimut dinding (tanpa lantai) dari main deck A m = (panjang busur dinding main deck + panjang atap main deck)panjang main deck = (4,96 + 5,16). 56,38 = 570,565 m 2 Jadi luas permukan dinding kabin (A KB ) adalah jumlah luas kabin atas dan kokpit dan luas kabin utama. A KB = A U + A m

59 BAB IV PERHITUNGAN dan ANALISA 43 = 87, ,565 = 658,073 m 2 Luas Permukaan Dinding Kargo (A kg ) Cosγ = 0,762 3,048 = 0,25 γ = 75,52 o γ Gambar 4.4 Penampang kargo K kg = BE = O 180 2π 3,048 75,52 = O 180 O 2π 3,048 = 8,03 m

60 BAB IV PERHITUNGAN dan ANALISA 44 Luas permukaan dinding kargo (A kg ) A kg = K kg. {panjang kargo depan (L f ) + panjang kargo belakang (L a )} = 8,03 (12, ,59) = 204,283 m 2 Jadi luas permukaan dinding dalam total (A d ) A d = A kg + A kg = 658, ,283 = 862,356 m Perhitungan Luas Bagian Transparan (A t ) Radiasi sinar matahari yang masuk melalui bidang transparan merupakan salah satu beban pandinginan yang harus dilayani oleh air conditioning pack. Bidang transparan berupa jendela yang terdapat di kabin penumpang dan kokpit. Jendela kokpit (A j-kp ) Jendela kokpit berjumlah 6 buah dan terdiri dari 3 jenis. Jendela kokpit 1 (A j-kpi ) Gambar 4.5 jendela kokpit I

61 BAB IV PERHITUNGAN dan ANALISA 45 Jumlah : 2 buah Perhitungan luas : A j-kpi = (80. 39).2 = = 6240 cm 2 = 0,624 m 2 Jendela kokpit 2 (A j-kpii ) Gambar 4.6 jendela kokpit II Jumlah : 2 buah Perhitungan luas : A j-kpii = = = 4646 cm 2 = 0,4646 m 2

62 BAB IV PERHITUNGAN dan ANALISA 46 Jendela kokpit 3 (A j-kpiii ) Gambar 4.7 jendela kokpit III Jumlah : 2 buah Perhitungan luas : A j-kpiii = = 493,5. 2 = 987 cm 2 = 0,0987 m 2 Jadi luas total jendela kokpit (A j-kp ) A j-kp = L. jendela 1 + jendela 2 + jendela 3 = = cm 2 = 1,1873 m 2

63 BAB IV PERHITUNGAN dan ANALISA 47 Jendela Kabin Penumpang (A j-k ) Jumlah : 202 buah Terdiri dari 42 buah pada kabin atas (upper deck) dan 160 pada kabin utama (main deck) Jendela kabin penumpang terdiri dari 3 lapisan yaitu : o o o Outer pane = 0,35 inci = 8,89 mm Middle pane = 0,22 inci = 5,58 mm Inner pane = 0,35 inci = 8,89 mm Ketiga struktur tersebut bertujuan untuk mencegah pengkabutan, pembekuan serta untuk meredam kebisingan. Gambar 4.8 jendela kabin penumpang dan pintu Perhitungan luas : A j-k = (luas bidang E + luas bidang F +luas bidang G).202 = {(22.27) + (11.8.2) + (3, )}.202 = 970,96 cm = ,92 cm 2 =19,613 m 2