BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Landasan Teori Sebelum membahas dan menguraikan cara kerja dan fungsi dari rancangan ACOS (Automatic Change Over Switch) pada AC (Air Conditioning) Split Wall. Penulis terlebih dahulu akan mengulas beberapa teori dasar dan pengenalan terhadap beberapa komponen, terutama bagian bagian yang secara umum diketahui sebagai pendukung prinsip kerjanya, dengan tujuan agar nantinya dapat membantu dalam bahan metode perancangan Teori Tentang AC (Air Conditioning) / Penyegar Ruang Pengertian AC (Air Conditioning) AC (Air Conditioning) / Penyegaran udara adalah suatu proses mendinginkan udara sehingga dapat mencapai temperatur dan kelembaban yang sesuai dengan yang dipersyaratkan. Serta mengatur aliran udara agar merata ke sekeliling ruangan dan membesihkan udara dari kotoran dan debu. Sistem penyegaran udara umumnya dibagi menjadi dua golongan yaitu 1 : Penyegaran udara untuk kenyamanan Penyegaran udara untuk industri 1 Wiranto Arismunandar, Heizo Saito, PENYEGARAN UDARA (Jakarta PT, PRADNYAPARAMITA, 1980), h. 2 7

2 Prinsip Kerja AC (Air Conitioning) Secara garis besar prinsip kerja AC (Air Conitioning) adalah penyerapan panas oleh evaporator, pemompaan panas oleh kompresor, pelepasan panas oleh kondesor serta proses ekspansi. Proses-proses ini berkaitan erat dengan temperature didih dan temperature kondesasi refrigerant. Refrigerant adalah zat yang mudah berubah bentuk (menjadi uap atau cair) sehingga cocok jika di gunakan sebagai media pemindah panas dalam mesin pendingin. Temperatur didih dan temperature kondensasi berkaitan dengan tekanan. Titik didih dan titik embun dapat di geser naik atau turun dengan mengatur besarnya tekanan yang diberikan. Hal ini berpengaruh besar terhadap proses perpindahan panas yang terjadi pada AC. Cara kerja AC dapat dilihat pada gambar dibawah. Pada mulanya perpindahan panas dari dalam ruangan keluar ruangan. Kompresor (4) yang berfungsi mengalirkan zat pendingin (refrigerant) ke dalam pipa tembaga yang berbentuk kumparan (1). Udara ditiupkan oleh kipas udara (blower atau fan) di sela-sela kumparan tadi, sehingga panas yang ada dalam udara diserap oleh pipa refrigerant dan kemudian mengembun. Udara yang melalui kumparan dan telah diserap panasnya, masuk kedalam ruangan dalam keadaan sejuk/dingin (3). Selanjutnya udara dalam ruang dihisap dan selanjutnya proses penyerapan panas diulang kembali p.2

3 9 Gambar 2.1 Cara Kerja AC Jenis-Jenis AC Untuk jenis-jenis mesin penyegar udara disini Penulis hanya mencantumkan 4 (empat) jenis mesin penyegar, adapun jenis jenis mesin penyegar dimaksud antara lain : Penyegar Udara Sentral (AC Central) Penyegar udara sentral adalah mesin pendingin yang penempatannya jauh dari lokasi ruangan/ bangunan yang dikondisikan biasanya terletak dibagian atas gedung dengan beberapa peralatan tambahan dapat menyalurkan udara yang telah dikondisikan suhunya untuk disalurkan ke beberapa ruangan Mesin Penyegar jenis Semi Sentral Pada prinsipnya mesin penyegar semi sentral sama dengan mesin penyegar sentral yang membedakan untuk mesin penyegar semi sentral dimana udara dingin langsung dihembuskan dari evaporator melalui ducting-ducting udara menuju ke setiap ruangan. 3 Wiranto Arismunandar, Heizo Saito, PENYEGARAN UDARA (Jakarta PT, PRADNYAPARAMITA, 1980), h. 74

4 Mesin Penyegar Udara Sentral tipe Air Cooled Chiller Mesin penyegar udara sentral dengan tipe Air Cooled Chiller : Pendingin /Chiller. Pompa Air Chiller / Chiller Water Pump (CHWP). Unit Penanganan Udara / Air Handling Unit (AHU). Sistem otomatis Gedung / Building Automatic System (BAS) Mesin penyegar Udara Jenis Jendela (AC Window) Mesin penyegar udara jenis jendela disebut juga AC Window karena penempatan semua komponen AC menjadi satu dimana evaporator terletak dibagian dalam ruangan dan kondensor berada diluar ruangan. Untuk saat sekarang mesin penyegar tipe ini jarang digunakan lagi, karena tingkat kenyamanan dan keamanan kurang baik dimana kebisingan yang ditimbulkan dari AC ini serat lubang besar tempat mesin penyegar mudah dilepaskan dari luar sehingga memungkinkan hal-hal yang tidak diinginkan bias terjadi / pencurian. Gambar 2.2 Mesin Penyegar Udara Jenis Jendela (AC Window)

5 Mesin Penyegar Udara Jenis Terpisah (Split) Mesin penyegaran udara jenis terpisah yang biasa disebut AC Split karena letak komponen mesin penyegarnya terpisah dimana untuk evavorator berada didalam ruangan dengan bantuan lobang kecil berisi pipa tembaga tempat penyaluran bahan pendingin (freon) menuju kondensor dan kompresor serta sebuah lobang lagi berisi selang plastik untuk penyaluran air dari kondensasi evaporator sedangkan kompresor dan kondensor berada diluar ruangan. Mesin Penyegar jenis ini dalam pemasangannya terbagi menjadi : Dinding (wall) Lantai (Floor Standing) Langit - langit (ceiling suspended) Gambar 2.3 Mesin Penyegar Udara jenis Terpisah (Split) Sesuai bentuknya yang tidak merusak estetika bangunan maka AC jenis ini sekarang banyak digunakan, ada beberapa alasan antara lain : Mudah dan cepat pemasangannya.

6 12 Bentuknya indah dengan bermacam- macam model. Tidak merusak bangunan. Tidak ada getaran karea kompresor berada diluar. Aman dari Pencurian karena letaknya tidak membutuhkan lobang besar pada dinding. Gambar 2.4 Rangkaian Unit AC split

7 Bagian-bagian AC Kompresor Kompresor adalah bagian yang terpenting dari room air conditioner. Pada manusia kompresor dapat diumpamakan sebagai jantung, yang memompa darah ke seluruh tubuh kita, sedangkan kompresor memompa bahan pendingin ke seluruh sistem. Gunanya adalah untuk menghisap gas tekanan rendah dan suhurendah dari evaporator dan kemudian menekan/memampatkan gas tersebut, sehingga menjadi gas dengan tekanan dan suhu tinggi, lalu dialirkan ke kondensor 4. Jadi fungsi kerja kompresor adalah untuk : Menurunkan tekanan di evaporator, sehingga bahan pendingin cair di evaporator dapat mendidih / menguap pada suhu yang lebih rendah dan menyerap lebih banyak panas dari sekitarnya. Menghisap gas bahan pendingin dari evaporator, lalu menaikkan tekanan dan suhu gas bahan pendingin tersebut, dan mengalirkannya ke kondensor, sehingga gas tersebut dapat mengembun dan memberikan panasnya pada medium yang mendinginkan kondensor Kondensor Kondensor adalah suatu alat untuk merubah bahan pendingin dari bentuk gas menjadi cair. Bahan pendingin dari kompresor dengan suhu dan tekanan tinggi, panasnya keluar melaluhi permukaan rusuk-rusuk kondensor ke udara. 4 Handoko.K, Room Air Conditioner, Jakarta, P.T.Ichtiar Baru, 1979, h.42

8 14 Sebagai akibat dari kehilangan panas, bahan pendingin gas mula-mula didinginkan menjadi gas jenuh, kemudian mengembun menjadi gas cair. Pada room air conditioner yang sedang jalan, semua bagian dari pipa-pipa kondensor akan terasa panas yang merata 5. Pada umumnya media pendingin yang di pakai pada kondensor adalah air, udara dan campuran keduanya. Kondensor dibagi dalam tiga jenis menurut cara pendinginannya : Kondensor berpendingin udara (air cooled). Kondensor berpendingin air (water cooled). Kondensor berpendingi campuran, yang disebut evaporative Evaporator Evaporator adalah suatu alat dimana bahan pendingin menguap dari cair menjadi gas. Melalui perpindahan panas dari ruangan disekitarnya kedalam sistem, panas tersebut lalu dibawa ke kompresor dan dikeluarkan lagi oleh kondensor. Evaporator sering juga disebut : Cooling Coil, Boiler dan lain-lain, tergantung dari bentuknya. Karena keperluan dari evaporator yang sangat berbeda-beda, maka evaporator dibuat dalam bermacam-macam bentuk, ukuran dan perencanaan. Evaporator dapat juga dibagi dalam beberapa golongan dari : konstruksinya, cara kerjanya, aliran bahan pendingin, macam pengontrolan bahan pendingin dan pemakaiannya 6. Evaporator dari cara kerjanya dapat dibagi dua : 5 Ibid, h.48 6 Ibid, h.50

9 15 Evaporator kering (Dry or Direct Evaporator), hanya terdiri dari pipapipa saja. Evaporator banjir (Flooded Evaporator), terdiri dari tabung dan pipa. Dari konstruksinya evaporator dapat dibagi beberapa type : Pipa dengan rusuk-rusuk (Finned) Pipa saja (Bare Tube) Permukaan pelat (Plate Surface) Tabung dengan pipa (Shell and Tube) Klep Ekspansi (Expantion Valve) Pipa kapiler / Expantion Valve adalah sebuah alat yang dapat menurunkan tekanan cairan pendingin dan dapat mengatur jumlah bahan pendingin cair tadi unuk dialirkan ke evaporator. Ada dua macam klep ekspansi: Automatic expantion Valve Thermostatic Expantion Valve Thermostatic Expantion Valve lebih baik dan lebih banyak dipakai. Gunanya untuk menurunkan cairan dari tekanan tinggi menjadi tekanan rendah sebelum masuk ke evaporator, sambil mempertahankan tekanan evaporator (evaporator pressure atau suction pressure) dalam batas-batas yang ditentukan dengan mengalirkan cairan bahan pendingin dalam jumlah tertentu (sama banyak dengan bahan pendingin yang dipompa / dihisap oleh compressor) kedalam evaporator 7. 7 Handoko.K, Room Air Conditioner, Jakarta, P.T.IchtiarBaru, 1979, h.56

10 Komponen Electrical Panel Hubung Bagi (PHB) PHB adalah perlengkapan hubung bagi yang pada tempat pelayanannya berbentuk suatu panel atau kombinasi panel-panel, terbuat dari bahan konduktif atau tidak konduktif yang dipasang pada suatu rangka yang dilengkapi dengan perlengkapan listrik seperti sakelar, kabel dan rel. Perlengkapan hubung bagi yang dibatasi dan dibagi-bagi dengan baik menjadi petak-petak yang tersusun mendatar dan tegak dianggap sebaga isatu panel hubung bagi MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) MCCB atau Moulded Case Circuit Breaker 9 adalah alat pengaman yang berfungsi sebagai pengaman terhadap arus hubung singkat dan arus beban lebih. MCCB memiliki rating arus yang relative tinggi dan dapat disetting sesuai kebutuhan, konstruksi MCCB dapat dilihat pada gambar.. Gambar 2.5 MCCB 8 PUIL 2000, h Ibid, h. 4

11 MCB (Mini Circuit Breaker) MCB merupakan 10 pengaman otomatis untuk memutuskan sirkit secara otomatis apabila arusnya melebihi setting dari MCB tersebut. Pengaman otomatis dapat langsung dioperasikan kembali setelah mengalami pemutusan (trip) akibat adanya gangguan arus hubung singkat dan beban lebih. Gambar 2.6 MCB Saklar Magnet Kontaktor Sakelar magnet yang lebih dikenal dengan nama kontaktor magnet yang menpunyai gerakan menutup dan membuka akibat tarikan magnet, dapat disimpulkan bahwa sakelar magnet atau kontaktor adalah sakelar yang bekerja secara elektromagnet h. 3

12 18 Rating kerja kontaktor dapat ditentukan dengan rumus berikut 11 : Keterangan: I I total 80%... (2.1) I I total = Rating arus kerja kontaktor (A) = Arus beban total (A) Cara Kerja Kontaktor Magnet Apabila kumparan di beri aliran arus listrik maka akan timbul medan magnet yang menyebabkan kumparan magnet kontaktor bekerja dan menghubungkan kontak terminal kontaktor dan apabila kumparan tidak dialiri arus listrik maka pegas akan memdorong kembali ke posisi semula, pada setiap kontaktor dapat dipasang kontak yang jumlah disesuai dengan kebutuhan pemakaian Spesifikasi Kontaktor Magnet Dalam pemakaian kontaktor magnet harus diperhatikan adalah spesifikasi dari ukuran dari kontaktor berikut: Kemampuan daya kontaktor ditulis dalam ukuran HP (hourse power) penentuan besar HP yang akan dipergunakan disesuaikan dengan beban yang akan di hubungkan dengan kontaktor. Kemampuan menghantarkan arus listrik dari kontak kontaktor di tulis dalam satuan ampere. 11 Ibid, h. 7

13 19 Kemampuan tegangan dari kumparan magnet, apakah untuk tegangan 127 volt atau 220 volt, begitu pula frekuensinya kemampuang tegangan dari kumparan magnet kontaktor DC (arus searah) umumnya kecil yaitu mulai dari tegangan 24 volt, 12 volt, dan 6 volt. Kemampuan melindungi terhadap tegangan rendah, misalnya 20% dari tegangan kerja, hal ini perlu diperhatikan karena kalau tegangan turun sekitar 20% dari tegangan kerja, maka daya magnet tidak akan kuat melawan daya pegas sebaliknya apabila tegangan terlalu besar sekitar 15% di atas tegangan nominal maka kumparan magnet akan panas. Dengan demikian dari segi keamanan dan penggunaan kontaktor magnet jauh lebih baik dari pada sakelar biasa oleh karena itu apabila tegangan turun maka kontak akan membuka dan tidak akan menutup kembali walaupun tegangan sudah normal. Bagian bagian utama kontaktor magnet terdiri atas 12 : Kumparan magnet berfungsi menarik kontak dari kontaktor pada saat kumparan magnet tersebut dialiri arus listrik. Kontak utama adalah kontak yang langsung menghubungkan sumber tegangan dengan beban sehingga pada kontak ini mengalir arus ke beban. Kontak bantu (auxsillary contact) mempunyai kemampuan menghantarkan arus listrik yang kecil dan berfungsi untuk mengalirkan arus kontrol. 12 Kismet, Instalasi Motor Motor Listrik (Angkasa Bandung 1999 hal.70)

14 20 Gambar 2.7 Konstruksi Kontaktor Relai Relai elektromekanik terdiri atas sebuah armatur inti-besi yang ditarik oleh medan magnet yang dibangkitkan oleh sebuah kumparan. Armatur membuka atau menutup kontak-kontak relai. Arus tarik tergantung banyaknya kontak, daya yang diperlukan lazimnya berada diantara kira-kira 30 dan 600 mw. Impedansi kumparan kira-kira antara 350 dan 2200 Ω.Waktu kontak ON dan OFF masingmasing kira-kira 10 ms dan 3 ms 13. Kontak-kontak relai biasanya terbuat dari bahan perak, perak-nekel, Oksida perak kadmium, tungsten dan juga emas. Bahan kontak tersebut disesuaikan dengan tegangan dan arus kerja dari kontak-kontak tersebut. 13 Frank D.Petruzella, ElektronikIndustri, h.27

15 21 Gambar 2.8 Simbol Relay TOLR (Thermal Overload Relay) TOLR 14 adalah suatu pengaman beban lebih menurut PUIL 2000 bagian yaitu proteksi beban lebih (arus lebih) dimaksudkan untuk melindungi motor dan perlengkapan kendali motor, terhadap pemanasan berlebihan sebagai akibat beban lebih atau sebagai akibat motor tak dapat di asut. Biasanya tiap-tiap TOLR batas ratingnya dapat diatur, untuk lebih jelasnya lihat gambar konstruksi TOLR. Gambar 2.9 TOLR 14 download tanggal 18 April 2015, pukul 16:56

16 TDR (Time Delay Relay) dan Timer TDR 15 (Time Delay Relay) sering disebut juga relay timer atau relay penunda batas waktu banyak digunakan dalam instalasi motor terutama instalasi yang membutuhkan pengaturan waktu secara otomatis. Peralatan kontrol ini dapat dikombinasikan dengan peralatan kontrol lain, contohnya dengan MC (Magnetic Contactor), Thermal Over Load Relay, dan lain-lain. Gambar 2.10 Timer Fungsi dari peralatan kontrol ini adalah sebagai pengatur waktu bagi peralatan yang dikendalikannya. Timer ini dimaksudkan untuk mengatur waktu hidup atau mati dari kontaktor atau untuk merubah sistem bintang ke segitiga dalam delay waktu tertentu. Timer dapat dibedakan dari cara kerjanya 15 download tanggal 18 April 2015, pukul 18:10

17 23 yaitu timer yang bekerja menggunakan induksi motor dan menggunakan rangkaian elektronik. Timer yang bekerja dengan prinsip induksi motor akan bekerja bila motor mendapat tegangan AC sehingga memutar gigi mekanis dan menarik serta menutup kontak secara mekanis dalam jangka waktu tertentu. Sedangkan relay yang menggunakan prinsip elektronik, terdiri dari rangkaian R dan C yang dihubungkan seri atau paralel. Bila tegangan sinyal telah mengisi penuh kapasitor, maka relay akan terhubung. Lamanya waktu tunda diatur berdasarkan besarnya pengisian kapasitor. Bagian input timer biasanya dinyatakan sebagai kumparan (Coil) dan bagian outputnya sebagai kontak NO atau NC. Kumparan pada timer akan bekerja selama mendapat sumber arus. Apabila telah mencapai batas waktu yang diinginkan maka secara otomatis timer akan mengunci dan membuat kontak NO menjadi NC dan NC menjadi NO. Gambar 2.11 Tampak Belakang Timer

18 24 Pada umumnya timer memiliki 8 buah kaki yang 2 diantaranya merupakan kaki coil sebagai contoh pada gambar di atas adalah Timer type H3CR A8 dengan 8 kaki yaitu kaki 2 dan 7 adalah kaki coil, sedangkan kaki yang lain akan berpasangan NO dan NC, kaki 1 akan NC dengan kaki 4 dan NO dengan kaki 3. Sedangkan kaki 8 akan NC dengan kaki 5 dan NO dengan kaki 6. Kaki kaki tersebut akan berbeda tergantung dari jenis relay timernya Saklar Manual/Mekanik Saklar adalah komponen pasif elektronika yang mampu merubah posisi atau keadaan yang satu ke yang lain. Saklar dapat dibedakan menjadi saklar elektronik dan saklar mekanik.saklar mekanik digunakan untuk merubah posisi dengan digerakkan secara mekanik. Saklar mekanik dapat dibedakan dalam beberapa jenis, yakni saklar toggle dan saklar geser. Saklar-saklar mekanik tersebut untuk merubah posisi yang lain perlu menggunakan tenaga dengan cara memutar tuas pemutar maupun tuas pembangkit Selector Switch Pada dasarnya Selector Switch adalah kontak/saklar yang digerakkan oleh tombol atau tuas putar untuk memilih satu dari dua atau lebih posisi. Saklar pemilih biasanya dipasang pada panel kontrol untuk memilih jenis operasi yang berbeda, dengan rangkaian yang berbeda pula. Ada yang berlaku seperti toggle switch dimana selektor dapat berhenti pada satu posisi, dan ada yang berlaku

19 25 seperti push button, dimana setelah melakukan pemilihan maka seletor akan kembali ke posisi semula atau posisi netral. 16 Gambar 2.12 Selector Switch Jenis Kabel Instalasi Listrik Berdasarkan penggunaannya dapat dibedakan menjadi: Kabel Instalasi Tegangan Rendah. Digunakan untuk instalasi dalam gedung untuk beban beban yang bertegangan rendah, seperti lampu, peralatan elektronik, dan lain lain. Jenis jenis kabel tegangan rendah: download tanggal 18 April 2015, pukul 18:39 17 ibid, h. 276

20 NYA Gambar 2.13 Kabel NYA NYAF Gambar 2.14 Kabel NYAF

21 NYM Gambar 2.15 Kabel NYM Kabel kontrol Digunakan untuk instalasi dalam gedung, switching station, industrial plan, dimana resiko kecelakaan mekanisnya kecil. Jenis jenis kabel kontrol antara lain 18 : NYFLY Gambar 2.16 Kabel NYFLY 18 Ibid, h. 282

22 NYY-HY Gambar 2.17 Kabel NYY-HY NYM-HY Gambar 2.18 Kabel NYM-HY

23 Power cable Digunakan untuk instalasi dalam gedung maupun dalam tanah (underground power cable). Jenis jenis kabel power antara lain 19 : NYY Gambar 2.19 Kabel NYY NYFGBY Gambar 2.20 Kabel NYFGBY 19 Ibid, h. 285

24 NYM-T Gambar 2.21 Kabel NYM-T Lampu Indikator Lampu indikator atau lampu tanda merupakan sebuah tanda yang menggambarkan bahwasanya aliran arus listrik pada panel dalam keadaan bekerja atau mengalir. Biasanya terdiri dari tiga warna lampu yaitu warna merah (fase R), kuning (fase S), dan hijau (fase T) yang dipasang pada pintu panel. Gambar 2.22 Lampu Indikator

25 Sistem Pentanahan Sistem pentanahan atau biasa disebut sebagai grounding adalah sistem pengamanan terhadap perangkat-perangkat yang mempergunakan listrik sebagai sumber tenaga, dari tegangan sentuh, gangguan, lonjakan listrik, petir dan lainnya. Tujuan utama dari adanya pentanahan adalah menciptakan jalur yang lowimpedance (tahanan rendah) terhadap permukaan bumi untuk gelombang listrik dan transient voltage. Penerangan, arus listrik, circuit switching dan electrostatic discharge adalah penyebab umum dari adanya sentakan listrik atau transient voltage. Elektrode bumi 20 ialah penghantar yang ditanam dalam bumi dan membuat kontak langsung dengan bumi. Penghantar bumi yang tidak berisolasi yang ditanam dalam bumi dianggap sebagai bagian dari elektrode bumi. Jenis elektrode bumi Elektrode pita ialah elektrode yang dibuat dari penghantar berbentuk pita atau berpenampang bulat, atau penghantar pilin yang pada umumnya ditanam secara dangkal. Elektrode ini dapat ditanam sebagai pita lurus, radial, melingkar, jala-jala atau kombinasi dari bentuk tersebut seperti pada Gambar 2.23, yang ditanam sejajar permukaan tanah dengan dalam antara 0,5 1.0 m. 20 Ibid, h. 80

26 32 Gambar 2.23 Cara pemasangan elektrode pita Elektrode batang ialah elektrode dari pipa besi, baja profil, atau batang logam lainnya yang dipancangkan ke dalam tanah. Elektrode pelat ialah elektrode dari bahan logam utuh atau berlubang. Pada umumnya elektrode pelat ditanam secara dalam. Bila persyaratannya dipenuhi, jaringan pipa air minum dari logam dan selubung logam kabel yang tidak diisolasi yang langsung ditanam dalam tanah, besi tulang beton atau konstruksi baja bawah tanah lainnya boleh dipakai sebagai elektrode bumi. Kualitas dari sistem pentanahan dapat diketahui dari nilai resistansi jenis tanah dan nilai resistansi pentanahan. Nilai resistansi jenis tanah berbeda-beda tergantung dari jenis tanahnya. Nilai resistansi elektroda pentanahan tergantung pada jenis tanah dan keadaan tanah serta susunan dari elektroda pentanahan tersebut. Besarnya resistansi jenis tanah dan resistansi elektroda pentanahan diperlihatkan pada table berikut ini.

27 Tabel 2.1 ResistansiJenis Tanah 33