Bab III Metodelogi Penelitian 3.1. Kerangka Penelitian Dalam pengujian analisa kinerja AC split merk TCL 3/4 PK mengunakan refrigeran R-22 dan MC-22 dengan variasi tekanan tanpa pembebanan terdapat beberapa tahapan yang dilakukan. Pertama diawali dengan start kemudian melakukan studi pustaka untuk persiapan penelitian, setalah itu perancangan dan pembuatan alat uji kemudian melakukan percobaan alat uji dengan menggunakan refrigeran R-22 apabila sistem tidak bekerja kembali ke perancangan dan pembuatan alat uji tetapi apabila sistem bekerja berlanjut ke validasi alat ukur untuk melaksanakan pengujian dan pengambilan data dengan refrigeran R-22 dan refrigeran MC-22 tanpa pembebanan kemudia menganalisa data hasil dari pengujian dengan referensi-referensi yang mendukung setelah mengetahui hasil analisa data pengujian menyimpulkan hasil dari pengujian dan selesai. Diagram alir kerangka pelaksanaan penelitian dapat dilihat seperti pada Gambar 3.1. 3.2. Studi Pustaka Studi pustaka dilakukan guna memperdalam bidang yang akan diteliti, baik mengenai masalah kinerja alat uji maupun pembuatan piranti penunjang penelitian guna mendapatkan hasil maksimal. Studi pustaka juga digunakan untuk membandingkan hasil penelitian atau mengembangkan penelitian terdahulu atau literatur yang berhubungan dengan topik penelitian. 3.3. Persiapan Penelitian Persiapan penelitian dilakukan guna untuk mempersiapkan apa saja yang dibutuhkan didalam penelitian seperti membeli peralatan untuk pembuatan alat pengujian, mencari refrensi, buku atau jurnal-jurnal penelitian terdahulu yang berhubungan dan berguna untuk penelitian ini sebagai bahan acuan serta berkonsultasi dengan dosen pembimbing untuk menetukan instalasi peralatan uji. 30
Start Studi Pustaka Persiapan Penelitian Perancangan dan Pembuatan Alat Uji Percobaan Alat Uji dengan refrigerant R-22 Validasi Alat Ukur Sistem Bekerja Tidak Ya Dengan Refrigeran R-22 Tanpa Pebenbanan Pengujian dan Pengambilan Data Analisa Data Dengan Refrigeran MC- 22 Tanpa Pembebanan Kesimpulan Referensi Selesai Gambar 3.1 Diagram Alir Metodelogi Penelitian 3.4. Instalasi Peralatan UJi Instalasi peralatan uji dirangkai sedemikian rupa agar identik dengan instalasi sistem pengkondisian udara ruangan pada umumnya, dimana semua komponen utama disesuaikan dengan kondisi sebenarnya. Perbedaan terletak pada penambahan alat ukur yang dipakai untuk menentukan kondisi pada saat pengujian. Instalasi peralatan uji terdiri dari kornponen utama sistem pengkondisian udara, yaitu berupa evaporator, kondensor, katup ekspansi dan kompresor yang digerakan oleh motor listrik. Alat ukur yang dipakai antara lain termometer 31
digital, pressure gauge, anemometer, timbangan, voltmeter dan ampermeter. Instalasi alat uji ditunjukan seperti pada Gambar 3.2 dan skema instalasi alat uji seperti pada Gambar 3.3. Gambar 3.2 Alat Uji Pengkondisian Udara Keterangan : 1. Saklar AC 2. Saklar Lampu 3. Remot Kontrol 4. Ampermeter 5. Voltmeter 6. Pressure Gauge P1 7. Pressure Gauge P2 8. Pressure Gauge P3 9. Pressure Gauge P4 10. Termometer Tr 11. Termometer T1 12. Termometer T2 13. Termometer T3 14. Termometer T4 15. Evaporator 16. Lampu 32
Kondensor P3 T3 P2 T2 Receiver Katup Ekspansi Kompresor Evaporator P4 T4 P1 T1 Ruangan Tr Gambar 3.3 Skema Instalasi Peralatan Uji Keterangan : P = Pressure Gauge T = Termometer Tr = Termometer pada Ruangan 3.5. Validasi Alat Ukur 3.5.1. Termometer Dalam mengkalibrasi termometer ada beberapa langkah kaliberasi yang dilakukan antara lain sebagai berikut : 1. Menyiapkan termometer acuan sebagai standar yang dijadikan sebagai perbandingan dengan termometer yang akan dikalibrasi. 2. Meletakan ujung sensor termocoupel secara berdekatan dalam sebuah wadah berisi air, kemudian memanaskan wadah ini. 33
3. Memperhatikan dan membandingkan kenaikan temperatur yang ditunjukan semua termometer secara bertahap misalkan dari suhu 30 o C, 40 o C, 50 o C hingga 100 o C. 4. Bila terjadi penyimpangan skala temperatur antara termometer yang dikalibrasi dengan termometer acuan, maka melakukan langkah kalibrasi seperti diatas. 3.5.2. Pressure Gauge Langkah-langkah yang dapat dilakukan untuk mengkalibrasi pressure gauge sebagai berikut : 1. Mempersiapkan peralatan kalibrasi pressure gauge set, piston (1 kg = 9,81 N) dan beban 0,2 kg, 0,5 kg, 1 kg dan seterusnya. 2. Memasang pressure gauge yang dikalibrasi pada jalur yang disedikan, sehingga membentuk rangkaian tertutup. 3. Mengisi air pada bagian closely-fitting cylinder (333 mm 2 ) hingga keluar dari saluran overflow harus tidak terdapat kebocoran pada jalur yang lain. 4. Mengeluarkan udara yang terperangkap didalam dengan cara memiringkan dan mengetuk perlahan rangkaian ini. 5. Memasukan piston ke closely-fitting cylinder dan menambah beban secara bertahap. 6. Memperhatikan dan membandingkan nilai tekanan yang ditunjukan peralatan kalibrasi dengan pressure gauge yang dikalibrasi, untuk setiap setiap beban yang ditambahkan. 7. Jika terjadi penyimpangan tekanan nilai pressure gauge yang dikalibrasi dengan peralatan kalibrasi, maka melakukan kalibrasi dengan langkah-langkah seperti diatas. 3.6. Peralatan Pengujian Dalam pengujian membutuhkan alat utama maupun alat bantu untuk kesuksesan dalam pengujian. Adapun alat-alat yang digunakan didalam pengujian sebagai berikut : 34
3.6.1. AC Split TCL 3/4 PK AC split digunakan sebagai bahan utama dalam pembuatan alat uji pengkondisian udara dan dapat dilihat seperti pada Gambar 3.4. Berikut adalah spesifikasi AC split yang digunakan dalam pengujian : TCL split type air conditioner Model TAC-07CS/K Capcity 7000 Btu/h Rate current 3,7 A Input power 790 W Rate volt 220-240 V Rate Frequency 50 Hz LRA of compressor 17 A Noise 50 db(a) Weight 24 Kg Water proof protection IPX4 Refrigerant/Charge R22/630 g Gambar 3.4 AC Splite TCL 3/4 PK 3.6.2. Pompa Vakum Pompa vakum diperlukan untuk mengosongkan refrigeran dari sistem pendingin sehingga dapat menghilangkan gas-gas yang tidak terkondensasi seperti udara dan uap air. Hal ini dilakukan agar tidak mengganggu kerja mesin refrigerasi. Karena uap air yang berlebihan dalam sistem pendingin dan refrigerator dapat memperpendek umur operasi filter drier dan mengakibatkan penyumbatan, khususnya pada bagian sisi tekanan rendah seperti di katup ekspansi atau pada pipa kapiler. Adanya uap air dan gas-gas tidak terkondensasi dalam sistem akan menghalangi perpindahan panas di kondensor dan evaporator. Pompa vakum dapat dilihat seperti pada Gambar 3.5. 35
Gambar 3.5 Pompa Vakum 3.6.3. Pressure Gauge Secara sederhana pressure gauge dapat didefinisikan suatu alat untuk membaca tekanan dengan pengamatan langsung. Kalau dalam bahasa detail dan formal, pressure gauge adalah suatu field instrument untuk mengukur pressure (psia/bar) dengan pengamatan direct reading measurement type. Preassure gauge yang digunakan dalam penelitian ini ada dua tipe, pertama high preassure dan coumpound pressure. Untuk mengetahui bentuk dan tipenya dapat dilihat pada Gambar 3.6 warna merah untuk tekanan tinggi (high pressure) dan warna biru untuk tekanan rendah (coumpound pressure). Gambar 3.6 Pressure Gauge 36
3.6.4. Termometer Termometer berfungsi untuk mengukur temperatur. Kerja dari termometer berdasarkan efek pemuaian dan penyusutan dari air raksa (termometer manual). Untuk termometer model digital tidak menggunakan air raksa, tapi menggunakan sebuah sensor panas dan pembacaannya ditampilkan dalam digit angka. Disarankan menggunakan termometer digital karena lebih akurat dan mudah dalam pembacaannya. Termometer dapat dilihat seperti pada Gambar 3.7. Gambar 3.7 Thermometer 3.6.5. Amperemeter Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Ampermeter dapat dibuat atas susunan mikroamperemeter dan shunt yang berfungsi untuk mendeteksi arus listrik pada rangkaian. Amperemeter bekerja sesuai dengan gaya lorentz dan gaya magnetik. Arus yang mengalir pada kumparan yang selimuti medan magnet akan menimbulkan gaya lorentz yang dapat menggerakkan jarum amperemeter. Amperemeter dapat dilihat seperti pada Gambar 3.8. Gambar 3.8 Ampermeter 37
3.6.6. Voltmeter Voltmeter adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur teganggan listrik. Gaya magnetik akan timbul dari interaksi antar medan magnet dan kuat arus. Gaya magnetik tersebut akan mampu membuat jarum alat pengukur voltmeter bergerak saat ada arus listrik. Voltmeter dapat dilihat seperti pada Gambar 3.9. Gambar 3.9 Voltmeter 3.6.7. Manifold Gauge Digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran pada alat pengkondisian udara pada saat pengisisan. Manifold gauge dipenelitian ini digunakan pada proses pengisian massa refrigeran untuk mengetahui tekanan setalah evaporator atau tekanan sebelum kondensor. Manifold gauge dapat dilihat seperti pada Gambar 3.10 (http://www.shineyear.com.tw/products/product4.php). Gambar 3.10 Manifold Gauge 38
3.6.8. Timbangan Digunakan untuk mengetahui berapakah massa refrigeran yang masuk kedalam alat uji baik untuk refrigeran R-22 maupun refrigeran MC-22. Disini mengunakan timbagan digital untuk mepermudah dalam pembacaan. Timbangan dapat dilihat seperti pada Gambar 3.11 (http://timbanganbandung.blogspot.com/). Gambar 3.11 Timbangan 3.6.9. Refrigeran Refrigeran adalah media perpindahan panas yang menyerap kalor dengan penguapan pada temperatur rendah dan memberikan kalor dengan pengembunan pada temperatur dan tekanan tinggi. Refrigeran merupakan fluida kerja dalam sistem refrigerasi. Refrigeran yang digunakan dalam penelitian ini adalah refrigeran R-22 dan refrigeran MC-22 dapat dilihat seperti pada Gambar 3.12. Gambar 3.12 Refrigeran R-22 dan MC-22 39
3.6.10. Anemometer Anemoter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan udara. Anemometer dipenelitian ini digunakan sebagai pengukur kecepatan laju udara dari blower evaporator dan suhu yang keluar dari blower evaporator. Anemometer dapat dilihat seperti pada Gamabar 3.13. Gambar 3.13 Anemometer 3.7. Langkah Pengujian 3.7.1. Pemeriksaan Sebelum Pengujian Sebelum melakukan pengujian melakukan pemeriksaan seluruh peralatan uji dan perlengkapannya merupakan langkah pertama yang mungkin dilakukan untuk menjaga keselamatan dan kondisi peralatan alat uji agar senantiasa baik. Hal-hal yang perlu diperhatikan sebelum melakukan pengujian adalah: 1. Memeriksa seluruh kondisi peralatan alat uji antara lain seperti power supply dan sistem kelistrikan. 2. Memastikan kipas kondensor dan blower evaporator bekerja dengan baik dan tidak ada kerusakan. 3. Mencoba menyalakan alat uji untuk memeriksa adanya kebocoran pada instalasi pemipaan. 4. Menempatkan wadah air pada selang pembuangan untuk tempat pembuangan air. 40
3.7.2. Pemvakuman Sistem Sebelum sistem pengkondisian udara ini diisi dengan refrigeran, hal terpenting yang harus diperhatikan adalah ada tidaknya uap air dalam sistem. Uap air dapat membeku di dalam alat ekspansi dan mengakibatkan penyumbatan. Oleh sebab itu, uap air ini harus dikeluarkan terlebih dahulu dengan cara pemvakuman sistem. Petunjuk pemvakuman sistem pada AC split sebagai berikut (http://indonesiasejahtera.wordpress.com/2009/12/17/petunjuk-teknis-retrofit-acsplitwindowpackage-unit-dengan-menggunakan-refrigeran-hidrokarbon-mc-22/) : 1. Memasang manifold gauge untuk kedua katup pada kompresor. 2. Menutup kedua katup pada manifold gauge. 3. Menghubungkan hose tekanan tinggi (selang warna merah) pada manifold gauge ke sisi buang kompresor dan hose tekanan rendah (selang warna biru) ke sisi hisap kompresor. 4. Menyambungkan hose tengah (selang warna kuning) pada manifold gauge ke saluran hisap pompa vakum (vacum pump). 5. Membuka kedua katup pada manifold gauge. 6. Menghidupkan pompa vakum sekitar 15 menit, sehingga tekanan pada manifold gauge mencapai -30 in Hg. 7. Menutup kedua katup pada manifold gauge dan mematikan pompa vakum. 8. Membiarkan kondisi ini lebih dari 5 menit dan memperhatikan tekanan pada manifold gauge. 9. Jika terdapat kenaikan tekanan setelah langkah no.8 berarti terdapat kebocoran dari sistem, maka harus memeriksa dan memperbaiki kebocoran tersebut. 10. Mengulangi langkah pemvakuman l-8 kembali hingga tidak terdapat kebocoran. 41
3.7.3. Pengisian Refrigeran R-22 dan MC-22 Pengisian refrigeran R-22 dan MC-22 dalam pengujian ini dilakukan dengan cara sebagai berikut : 1. Meletakan tabung R-22 atau MC-22 diatas timbangan dan mencatat berat awal untuk mengetahui berapa isian massa refrigeran yang masuk pada alat pengkondisian udara. 2. Menghubungkan nipple pada tabung R-22 atau MC-22 dengan hose tengah (selang warna kuning) pada manifold gauge. 3. Membuka kran tabung R-22 atau MC-22 sehingga refrigeran masuk melalui hose tengah (selang warna kuning) dengan posisi kedua katup pada manifold gauge tetap tertutup (untuk musicool dianjurkan hanya membuka kran pada tabung musicool hanya 1/3 bagian saja) 4. Memutar sedikit conection pada manifold gauge dengan hose tengah untuk membuang udara yang terdapat pada hose tengah tersebut kemudian mengencangkan kembali. 5. Membuka kedua katup pada manifold gauge dan tabung refrigran untuk memasukan refrigeran sampai mencapai tekanan pada P1 (katup hisap kompresor) sesuai dengan tekanan yang ditentukan dalam pengujian ini (variasi tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia). 6. Menutup kedua katup pada manifold gauge jika tekanan pada P1 sudah benarbenar stabil. 7. Melakukan pengujian dan pengambilan data. 8. Mengulangi langkah 1-7 untuk masing-masing variasi tekanan (variasi tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia) 3.7.4. Pengambilan Data Pengambialan data saat menggunakan refrigeran R-22 maupun saat mengunakan refrigeran MC-22 dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Mempersiapkan alat tulis dan lembar pengambilan data. 2. Mempersiapkan dan menempatkan seluruh alat ukur pada posisinya dan memastikannya dalam kondisi yang baik. 42
3. Menghidupkan alat uji dan menunggu hingga kondisinya benar-benar stabil atau steady. 4. Mengatur blower evaporator pada posisi high cool dan pada suhu evaporator dengan remot kontrol sesuai dengan suhu yang telah ditentukan untuk pengujian yaitu pada suhu 20 o C. 5. Mengatur suhu ruangan pada suhu yang ditentukan (30 o C) dan tekanan pada pressure gauge di P1 pada tekanan yang telah ditentukan untuk pengujian ini (variasi tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia). 6. Mencatat parameter-parameter tekanan dan suhu refrigeran yang masuk dan keluar dari kompresor, kodensor, katup ekspansi dan evaporator setiap terdapat perubahan nilai pada termometer di T1. 7. Mencatat parameter suhu udara dan kecepatan laju udara yang keluar dari blower evaporator serta suhu ruangan (Tr) setiap ada perubahan nilai pada termometer di T1. 8. Mencatat parameter ampermeter dan voltmeter setiap ada perubahan nilai pada termometer di T1. 9. Mematikan mesin uji sistem pengkondisian udara. 10. Mengulangi langkah 1 sampai 9 untuk setiap variasi tekanan yang telah ditentukan (variasi tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia). 43