MAKALAH SISTEM AC ANALISIS PRINSIP KERJA, KONSTRUKSI, GANGGUAN/KERUSAKAN KONDENSOR DAN EVAPORATOR DISUSUN OLEH : KELOMPOK 1 o HADI SANJAYA (5131122003) o RAYMOND M PURBA (5133122021) o HELMI ANDRIAN (5132122005) PENDIDIKAN TEKNIK OTOMOTIF FAKULTAS TEKNIK MESIN UNIVERSITAS NEGERI MEDAN 2014 / 2015
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami ucapkan atas berkat dan rahmat Tuhan Yang Maha Esa, sehingga kami dapat menyusun dan menyelesaikan makalah ini dengan baik. Dalam makalah ini akan dibahas tentang Analisis prinsip Kerja, Konstruksi, Gangguan/Kerusakan pada kondensor dan evaporator AC. Makalah ini dibuat dengan beberapa bantuan dari berbagai pihak untuk membantu menyelesaikan tantangan dan hambatan selama mengerjakan makalah ini. Oleh karena itu, kami mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini. Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang mendasar pada makalah ini. Oleh karena itu kami sangat mengharapkan pembaca untuk memberikan saran dan kritik yang dapat membangun kami. Kritik konstruktif dari pembaca sangat kami harapkan untuk penyempurnaan makalah selanjutnya. Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi kita sekalian. Medan, Maret 2015 Penulis i
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Penggunaan AC (air conditioner) pada mobil merupakan hal yang tidak bisa dielakkan lagi. Udara yang semakin panas ditambah polusi yang semakin parah menjadikan pemakaian AC mobil menjadi sangat penting bagi penumpang, baik mobil angkutan umum maupun mobil pribadi. Disamping memperoleh kenyaman dengan menggunakan AC, keamanan penumpang lebih terjamin karena pintu dan jendela kaca mobil harus ditutup saat AC dihidupkan, hal tersebut menyebabkan penggunaan AC pada mobil semakin banyak. Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, maka perkembangan teknologi dibidang teknik pendinginan pun menjadi semakin pesat khususnya pada sistem service and repair pada komponen AC mobil. Oleh karena itu penulis tertarik membahas tentang salah satu komponen dari sistem AC pada mobil yaitu Kondensor dan Evaporator. Karena komponen ini sangat berperan penting dalam terjadinya pendinginan dalam mobil (AC Cooler) sehingga menyebabkan komponen sering mengalami masalah. 1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan pemilihan judul di atas permasalahan yang diangkat dapat dirumuskan sebagai berikut: 1. Apa yang dimaksud dengan Kondensor dan Evaporator dan fungsinya dalam sistem AC mobil? 2. Jenis jenis Kondensor/Evaporator dan prinsip kerjanya? 3. Troubleshooting dan perbaikan Kondensor dan Evaporator? 3
BAB II KOMPONEN-KOMPONEN SISTEM AC DAN FUNGSI 1. Kompresor Digunakan untuk mensirkulasi refrigran di dalam system AC. Compressor ini akan menghisap uap Freon dan memampatkannya sehingga suhunya meningkat. Selanjutnya kompresor akan mengalirkan uap refrigran ke kondensor dalam keadaan uap bertekana tinggi menuju cair. 2. Kondensor Kondensor berfungsi untuk menyerap panas dari refrigran yang dikompresikan oleh compressor. Yaitu denagn cara mengkipasi kondensor dengan extra fan. Selain itu kondensor juga menjaga agar suhu dari refrigran tidak melebihi 70 derajat celcius. 4
3. Receiver Dryer Komponen ini berfungsi untuk wadah penampungan refrigran dan sekaligus mengeringkan refrigran (menghilangkan kelembaban) dengan cara menyerap uap air yang terkandung di dalam refrigran. Selian itu receiver dryer juga berfungsi untuk menyaring refrigran sebelum dialirkan ke katup ekspansi. 4. Katup ekspansi Berfungsi untuk mengijeksikan refrigran yang telah meglami filtrasi di receiver dryer ke dalam evaporator. Selian itu receiver dryer juga berfungsi untuk menurunkan suhu dan tekanan dari refrigran. Refrigran cair bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi diubah menjadi 5
refrigran cair yang mempuyai tekanan dan suhu yang lebih rendah kemudian dialirkan ke dalam evaporator. 5. Evaporator Berfungsi mengambil panas zat pendingin agar menjadi lebih dingin serta merubahnya menjadi gas. Sepintas mirip kondensor cuma evaporator lebih banyak mengambil panas dibandingkan kondensor. Evaporator diletakkan dalam dashboard mobil dan dilengkapi motor blower atau kipas peniup untuk menghembuskan udara dingin ke dalam kabin mobil. Agar udara yang ditiup bersih maka diperlukan filter untuk menyaring kotoran yang ikut tertiup blower. jenis evaporator: tipe plate fin 6
tipe serventine tube 6. Blower Blower di dalam ruang penumpang berfungsi untuk mensirkulasi udara ke evaporator. Persinggungan udara dan evaporator akan memmbuat udara yang mengalir menjadi lebih dingin dan kemudian dihembuskan/dialirkan ke ruang penumpang. 7. Extra Fan berfungsi untuk mendinginkan freon di dalam kondensator agar suhu froen tidak melebihi 7
70 derajat 8.Pulley dan belt pulley berfungsi sebagai rumah belt. Pulley dan belt merupakan komponen penerus tenaga dari mesin ke kompresor AC mobil. Jenis belt yang digunakan pada AC mobil diantaranya adalah V belt dan ribbed belt. Perbedaan keduanya terletak pada bentuk dan kemampuan meneruskan tenaga. Jenis ribbed belt memiliki kemampuan meneruskan tenaga lebih baik dari pada jenis V belt dan tidak mudah slip. 9. Pipa refrigerant Pipa refrigerant AC terbuat dari karet (pipa elastic) dan pipa logam yang tahan terhadap tekanan dan temperature tinggi serta tahan terhadap getaran. Bagian dalam pipa logam terbuat dari tembaga dan alumunium yang diproses dengan baik sehingga lebih tahan terhadap unsur kimia dalam refrigerant. Pipa karet dibuat berlapis-lapis agar lebih kuat menahan kebocoran dan reaksi unsur kimia. 8
10. Pengatur suhu elektronik (Thermistor) Termistor adalah sebuah resistor yang mempunyai koefisien termal negative. Artinya, semakin rendah suhunya, semakin tinggi tahanannya, dan sebaliknya. Sifat ini dimanfaatkan oleh amplifier untuk menghidupkan dan mematikan kompresor. Pada suhu tinggi, tahanan thermistor rendah, amplifier akan mengalirkan arus listrik dari baterai ke kopling magnet, sehingga kompresor bekerja. Pada saat suhu rendah, tahanan thermistor tinggi, amplifier akan memutus arus listrik dari baterai ke kopling magnet, sehingga kompresor tidak bekerja. 11. Pressure Switch Pressure switch merupakan komponen kelistrikan AC mobil yang berfungsi memutus dan menghubungkan aliran listrik yang menuju ke kompresor yang bekerja berdasarkan tekanan refrigerant. Pada tekanan refrigerant yang tidak normal, pressure switch akan 9
bekerja. Pressure switch yang banyak digunakan pada system AC mobil adalah tipe dual pressure switch. Pressure switch dipasang pada pipa yang berisi cairan diantara receiver dan katup ekspansi. Alat ini mampu mendeteksi ketidaknormalan tekanan di dalam system dan akan memutus aliran listrik yang menuju kopling magnet jika terjadi tekanan yang terlalu tinggi atau terlalu rendah, sehingga kompresor berhenti bekerja. Pressure switch akan bekerja pada tekanan 448 psi untuk R-134a dan 378 psi untuk R-12. Jika terdapat kebocoran pada pipa, seal, dan pada sambungan antar komponen sehingga tekanan dalam system cukup rendah, sekitar 28 psi untuk R-134a dan 378 psi untuk R-12, pressure switch akan mematikan kopling magnet. 12. Amplifier Amplifier merupakan rangkaian elektronik yang berfungsi mengatur kerja AC mobil agar selalu dalam kondisi aman dan sesuai dengan keinginan pemakai. Pada prinsipnya amplifier bekerja sebagai relay otomatis yang menghubungkan dan memutus aliran listrik dari baterai yang menuju ke kopling magnet. Terdapat dua jenis amplifier yang digunakan pada AC mobil, yaitu temperature control amplifier dan temperature control idling stabilizer amplifier. 13. Sakelar (Selector switch) Sakelar yang digunakan pada system AC mobil umumnya adalah jenis sakelar putar. Sakelar ini digunakan untuk mematikan dan menghidupkan kompresor, serta memilih kecepatan putaran blower evaporator. Sakelar terdiri dari tombol putar (menunjuk posisi off, low, medium, dan high) dan terminal listrik. 10
Saat tombol diputar pada posisi off, hubungan antar terminal terputus. Pada posisi low, sakelar akan menghubungkan terminal line ke posisi low dan kompresor. Pada posisi medium, sakelar akan menghubungkan terminal line ke posisi medium dan kompresor. Pada posisi high, sakelar akan menghubungkan terminal line ke posisi high dan kompresor. Untuk mengetahui adanya arus listrik yang menghubungkan antar terminal pada sakelar, digunakan multitester. 11
BAB III. EVAPORATOR DAN KONDENSOR Tujuan Instruksional Khusus Mahasiswa mampu menghitung kebutuhan evaporator dan kondensor. Cakupan dari pokok bahasan ini meliputi keseimbangan panas dan massa pada evaporator dan kondensor, analisis rancangan evaporator dan kondensor serta berbagai jenis evaporator dan kondensor A. Pendahuluan Kondensor dan evaporator adalah jenis dari penukar panas (heat exchanger). Refrigeran melepaskan panas di kondensor dan menyerap panas di evaporator. Salah satu kalisfikasi kondensor dan evaporator dilihat dari letak refrigeran (di dlam atau di luar tabung) dan dari zat pendingin yang digunakan (gas atau cair). Klasifikasi ini dijelaskan pada tabel 1. Gas yang umum digunakan adalah udara dan air merupakan cairan yang sering digunakan sebagai zat pendingin. Tabel 1. Klasifikasi refrigeran di kondensor dan evaporator Komponen Refrigeran Zat pendingin Kondensor Di dalam pipa Gas di luar Cairan di dalam* Di luar pipa Gas di dalam Cairan di dalam Evaporator Di dalam pipa Gas di luar Cairan di luar Di luar pipa Gas di dalam* Cairan di luar 12
* = jarang digunakan Evaporator dan kodensor umumnya berbentuk pipa. Perpindahan panas terjadi dari refrigeran ke dinding dalam ke dinding luar lalu ke zat pendingin. Tidak semua panas refrigeran dapat diserap oleh zat pendingin karena adanya koefisien pindah panas pada dinding pipa. Koefisien pindah panas ini dihitung dengan persamaan:... 8-1 dengan Uo = koefisien pindah panas keseluruhan (W/m2K) ho = koefisien pindah panas di dalam pipa (W/m2K) hi = koefisien pindah panas di luar pipa (W/m2K) x = tebal pipa (m) Ao = luas pipa luar (m2) Am = luas rata-rata pipa (m2) Ai = luas pipa dalam (m2) Jika cairan berada di dalam pipa, maka koefisien pindah panas di dalam pipa dihitung dengan:... 8-2 dengan h = koefisien konveksi (W/m2K) D = diameter dalam pipa (m) k = konduktifitas termal fluida (W/mK) V = kecepatan aliran fluida (m/det) 13
ρ = rapat massa fluida (kg/m3) μ = viskositas fluida (Pa.detik) cp = panas jenis fluida (J/kgK) Pada heat exchanger dengan fluida yang berbeda (cairan dan gas), karena perbedaan nilai koefisien konveksi, maka akan terjadi perbedaan perpindahn panas. Untuk mengantisipasi hal ini, pipa pada bagian fluida yang berupa gas, diperluas permukaannya dengan penambahan sitip (fin). Karenanya, persamaan koefisien pindah panas keseluruhan ditulis kembali menjadi:... 8-3 dengan hf = koefisien konveksi udara (W/m2K) Ap = luas pipa antara sirip (m2) Ae = luas sirip (m2) η = efektifitas sirip efektifitas sirip bar dihitung dengan persamaan:... 8-4... 8-5 dengan L = panjang sirip (m) k = konduktifitas bahan sirip (W/m) 14
y = setengah dari tebal sirip (m) atau menggunakan grafik di bawah. Grafik di bawah digunakan untuk sirip lingkaran. Pada sirip persegi, luasan sirip persegi diubah menjadi luasan srip lingkaran untuk mendapatkan diameter sirip. 15
B. Kondensor Berdasarkan zat pendingin yang digunakan, kondensor dibedakan menjadi kondensor berpendingin udara dan air. Sedangkan menurut konstruksinya, kondensor berpendingin air dibagi menjadi shell and tube, double pipe, dan shell and coil condensor. Pada kondensor udara, dibedakan menjadi kondenser dengan aliran udara paksa dan alami. Di bawah adalah gambar beberapa jenis kondensor. Gambar 8.1. Kondensor berpendingin udara Gambar 8.2. Kondensor berpendingin air Laju perpindahan panas pada kondensor adalah fungsi dari kapasitas refrigerasi dan suhu evaporasi serta suhu kondensasi. Kondensor harus dapat membuang panas yang diserap di evaporator dan yang ditambahkan di kompresor. Istilah yang umum digunakan untuk menunjukkan tingkat perpindahan panas dari kondenser ke evaporator adalah rasio pelepasan panas (heat rejection ratio) yang dihitung dengan persamaan:... 8-6 16
namun rasio perpindahan panas ini kurang tepat karena tidak memperhitungkan kerja kompresi. Nilai rasio perpindahan panas ini juga dapat dihitung dengan bantuan grafik di bawah. Pada kondensor, terjadi kondensasi pada uap yang mengembun di luar pipa. Koefisien kondensasi yang terjadi di luar pipa dihitung dengan persamaan:... 8-7 denganhct = koefisien kondensasi (W/m2K) g = percepatan gravitasi (m/s2) ρ = rapat massa fluida (kg/m3) hfg = kalor laten penguapan (J/kg) μ = viskositas kondensat (Pa.detik) Δt = perbedaan suhu antara kondensat dan pipa (K) N = jumlah pipa dalam baris vertikal D = diameter luar pipa (m) saat kondensor berpendingin air telah digunakan selama beberapa waktu, akan terjadi pengendapan pada pipa karena adanya kotoran pada fluida yang mengalir. Pengendapan ini akan mengurangi proses pindah panas dan besarnya disebut sebagai fouling factor Beberapa perusahan menetapkan fouling factor sebesar0.000176 m2k/w.koefisien pindah panas keseluruhan ditulis ulang menjadi: 17
... 8-8 refrigeran berada dalam keadaan superheat, sebaran suhu digambarkan pada grafik dibawah. Karena perbedaan penurunan suhu ini, beda temperatur antara refrigeran dan pendingin dihitung dengan persamaan:... 8-9 PRINSIP KERJA KONDENSOR Kondensor atau condenser pada Ac mobil berfungsi untuk mendinginkan atau membuang panas dari refrigerant atau freon bersuhu dan bertekanan tinggi yang datang dari kompessor ac. Menggunakan cooling fan mesin atau condenser fan untuk merubah gas freon menjadi cair. Singkatnya kondensor adalah komponen ac mobil yang berfungsi untuk merubah freon dalam bentuk atau wujud gas menjadi bentuk cair atau kondensasi. Contoh peristiwa kondensasi: Sebongkah es di masukan kedalam gelas, beberapa saat kemudian bagian luar gelas terbentuk titik-titik air. Ketika mengendarai mobil saat hujan, bagian dalam kaca mobil ikut berembun atau terbentuk titik-titik air 18
Refrigerant atau freon dalam wujud gas yang di pompa oleh kompressor ac, masuk lewat inlet (warna merah) dalam kondisi bersuhu dan bertekanan tinggi. Hembusan atau hisapan angin dari fan condensor dan atau cooling fan membuang panas yang di hasilkan serta menurunkan tekanan refrigerant dan terjadi perubahan wujud dari gas menjadi cair. Selanjutnya modulator yang juga terdapat filter drier didalamnya bertugas untuk memastikan bahwa yang keluar dari kondensor adalah refrigerant (freon ) cair, sebelum di kabutkan oleh expansi valve. Jika kemampuan kondensor untuk mendinginkan atau membuang panas berkurang menyebabkan tekanan pada siklus refrigerant naik dan menjadi penyebab ac mobil tidak dingin serta membebani mesin dan mengurangi kemampuan ac untuk mendinginkan kabin. Penting untuk menjaga kondensor tetap bersih dari debu atau kotoran dan memastikan cooling fan bekerja dengan baik. Masalah yang sering dterjadi pada kondensor ac mobil adalah: 19
1. Kemampuan pendinginan kurang, hal ini biasanya terjadi karena kotoran dan debu jalanan yang menempel atau bekas deburan cat yang kemungkinan bisa saja terjadi. 2. Kondensor ac bocor, biasanya terjadi karena masalah usia mobil, sampai mobil berumur lima tahun pun atau kilometer tempuh sampai 500 ribukilometer, belum tentu kondensor akan keropos dan bocor, kondensor bocor biasanya karena accident atau benturan dengan benda keras, ini berdasarkan catatan kerja saya Ya. 3. Letak dan Posisi Kondensor, Jika pendinginan kondensor menggunakan satu kipas atau dua kipas tetapi kedua kipas tersebut posisinya berada dibelakang radiator seperti Blazer atau Avanza Xenia, Vios, maka jarak antara kondensor dan radiator tidak boleh terlalu jauh dan terlalu dekat, tujuannya adalah agar pendinginan kondensor maksimal,silakan lihat gambar dibawah. 20
4. Kondensor Ac tersumbat, kondensor ac tersumbat biasa terjadi untuk kendaraan yang sudah berumur lama, biasanya sumbatan kondensor ini berasal dari keausan kompresor berupa kerak kehitaman yang bisa juga dilihat dari sighglass pada pipa ac tekanan tinggi. 21
C. Evaporator Pada banyak sistem pendinginan, refrigeran akan menguap di evaporator dan mendinginkan fluida yang melalui evaporator. Evaporator ini disebut sebagai direct-expansion evaporator. Berdasarkan zat yang didinginkan, evaporator dibedakan menjadi evaporator pendingin udara dan pendingin cairan. Berdasarkan konstruksinya, evaporator pendingin udara dibedakan menjadi plat, bare tube, dan finned evaporator. Evaporator plat biasa digunakan pada kulkas rumah. Evaporator pendingin udara ini umumnya digunakan untuk sistem pengkondisian udara (AC). Gambar 8-3. Evaporator Evaporator pendingin cairan umumnya digunakan untuk mendinginkan air, susu, jus, dan kegunaan industri lainnya. Jenis evaporator yang sering digunakan adalah evaporator baretube karena proses pengambilan panas terjadi langsung dari bahan ke ferigeran. Terdapat bebrapa tipe evaporator yang sering digunakan, seperti pipa ganda, Baudelot cooler, tipe tank, shell and coil cooler dan shell and tube cooler. Masalah yang sering terjadi pada evaporator ac mobil adalah: Jika Evaporator beku akan membuat ac menjadi tidak dingin, ditandai dengan angin 22
semakin lama semakin mengecil dan semakin mengecil. Kemungkinan Penyebabnya sebagai berikut : - Evaporator Kotor karena debu (sensor otomatis thermostart menempel pada badan evaporator, jika sensor tersebut ter selimuti debu maka akan membuat otomatis compressor menjadi tidak stabil untuk memutuskan arus ke compressor, alhasil membuat compressor akan jalan terus memompa Freon terus menerus 23
dan membuat Evaporator mendapatkann supply Freon dingin secara menerus sehingga lama kelamaan menjadi Freeze / beku) - Expansi Valve mampet - Termostart Mati / Tidak bekerja di kota besar yang penuh dengan polusi, DEBU adalah sesuatu yang tidak bisa kita hindari. oleh sebab itu karena faktor pemakaian, lama kelamaan evaporator ac mobil juga akan kotor. 24
Awal gejala dari evaporator kotor adalah : - Hembusan angin menjadi pelan - Bau Asem / Bau Tidak Sedap - Kurang dingin pada saat Siang Hari ada cara manual yang kita bisa ketahui sendiri tanda-tanda ac mobil kotor, yaitu dengan cara stel angin ke posisi maximal, lalu perhatikan antara suara blower dengan hembusan angin yang keluar apakah seimbang? Jika ac kotor suara kipas blower nya berisik seperti 25
tertahan namun angin yang keluarnya sangat pelan. Bagaimana Solusi untuk kasus beku pada evaporator : - EVAPORATOR perlu di turunkan untuk dibersihkan, lalu sensor juga jangan ketinggalan untuk dibersihkan dari debu2 yang menempel - Jika Expansi Valve Mampet solusinya diganti - Begitu pun Dengan thermostart jika mati juga harus diganti 26
Jika anda mengalami kasus beku, lalu belum sempat dibawa kebengkel ac mobil, ini ada sedikit tips sementara yang bisa dilakukan agar ac mobil bisa kembali dingin normal lagi untuk SEMENTARA WAKTU. - MATIKAN TOMBOL (A/C) : tujuannya agar compressormati dan tidak memompa Freon kedalam evaporator - HIDUPKAN BLOWER AC KEPOSISI MAXIMAL : tujuannya agar angin dapat Melumerkan Es yang sudah 27
membeku pada evaporator. Diamkan dengan posisi seperti ini kira-kira 3 menit-5 menit, lalu setelah itu kembalikan ke posisi semula, yaitu dengan menekan tombol saklar A/C dan kembalikan Posisi angin blower sesuai kemauan anda. dengan cara ini bisa membuat angin otomatis kencang dan kembali normal. tapi Tips ini tidak disarankan untuk jangka panjang ya, karena kalau dibiarkan beku untuk jangka panjang akan membuat komponen lain seperti 28
compressor,dll menjadi bermasalah. jadi sebaiknya jika sudah sempat sebaiknya segera dibawa ke bengkel untuk di check. 29
DAFTAR PUSTAKA http://kelixmama t.blogspot.com/2 013/05/kompone n-ac-danfungsinya.html http://lombokpro mocenter.blogsp ot.com/2012/04/ prinsip-dan-carakerja-kondensorpada.html http://www.otoqi ta.com/2014/03/f ungsicondensor-acmobil-danmasalahnya.html http://www.oto.c o.id/infootomotif /Tips_detail.asp? ContentID=OTO 2307052001123-438437 30