## Analisa Efisiensi Daya Kompresor Pada Mesin Trainer Cold Storage .
WIHARJO 1 1 , AGUS BUDIHADI ST.,MT 2 2
1 Mahasiswa Teknik Mesin (Universitas Mercu Buana Jakarta)
2 Dosen Pembimbing Teknik Mesin (Universitas Mercu Buana Jakarta)
Email: wihar00@gmail.com Fakultas Teknik Unversitas Mercubuana

## ABSTRAK
Awal  ditemukannya  prinsip  refrigerasi  pemakaianya  hanya  untuk  produksi  es  sekarang seiring  pesatnya  kemajuan  teknologi,  refrigerasi  memiliki  peran  sangat  penting  dalam  produksi maupun  distrubusi  makanan,  di  samping  untuk  effisiensi  operasi  industri.Terdapat  beberapa  jenis makanan,  sayuran,  dan  buah-buahan  yang  dapat  disimpan  dalam  kondisi  mentah,  walaupun beberapa  memerlukan  proses  awal.  Refrigerasi  seringkali  memegang  faktor  kunci  dalam  proses  ini industri –  industri  yang  perlu  keterlinbatkan  teknik  refrigerasi  adalah  industri  susu  (dairy  products) yang  menghasilkan  milk,  ice  cream,  dan  mentega.  Industri  pengawetan  daging  dan  daging  unggas, pengawetan ikan saat pengapalan.
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui efisiensi daya kompresor dengan diagram mollier pada  mesin  Trainer  Cold  Stroge,  mengetahui  cara  kerja  sistem  refrigerasi,  mengetahui  nilai temperatur  sebelum  dan  sesudah  kompresor,  mengetahui  nilai  entalphy  sebelum  dan  sesudah kompresor,  mengatahui  komponen-komponen  mesin  pendingin  dan  cara  kerja  komponen – komponen  mesin  pendingin,  perhitungan  (COP)  Coeffient  of  performance  dengan  perhitungan  data temperature  yang  akurat  dengan  sistem  sensor  temperatur  digital  dan  Micro  controller  Arduino  uno sehingga dapat menghitung temperature yang akurat dan bisa digunakan memakai komputer, mesin ini  bisa  acuan  bagi  mesin  pendingin  yang  lain  karena  sistem  pada  mesin  ini  sudah  terautomasi  dan moderet.
Kata kunci : sistem refrigerasi, temperatur, Entalphy, COP, efisiensi daya kompresor

## 1. PENDAHULUAN
Sebelum penemuan kulkas, icehouses digunakan penyimpanan selama musim dingin dan  dikemas  dengan  salju  dan  es  selama musim  dingin[1].  Mesin  pendingin  adalah sebuah  alat  siklus  yang  prinsip  kerjanya hampir  sama  dengan  mesin  kalor  yang menggunakan  fluida  kerja  berupa  refrigeran [2]. Cold Storage merupakan suatu alat mesin pendingin  yang  menampung  benda-benda yang  akan  mengalami  proses  pendinginan. Unit  cold  storage  biasa  digunakan  dalam kehidupan  sehari-hari  untuk  mendinginkan atau  mengawetkan  makanan  seperti  daging, sayuran dan buah-buahan begitu juga dengan minuman[3]. Adapun penggunaan cold storage di industri biasa digunakan untuk mendinginkan bahan baku atau bahan jadi dari satu  produk.  Salah  satu  tujuan  cold  storage adalah untuk memperpanjang umur
penyimpanan dengan
cara pendinginan.Industri  pengawetan  daging  dan daging unggas, pengawetan ikan saat pengapalan.  Pembekuan  merupakan  cara pengawetan  dengan  penyimpanan  daging ayam dalam keadaan beku yang dilaksanakan pada suhu di bawah -15  C dimana mikroorganisme tidak akan tumbuh[3].
Berkembangnya  teknologi  dibidang  refrigerasi atau pendinginan memberikan banyak keuntungan  bagi  kebutuhan  manusia,  karena bahan  makanan  yang  disimpan  dengan System  refrigerasi  tersebut  dapat  terjaga kualitas  dan  kesegarannya  sampai  beberapa Minggu  hingga  saat  diperlukan  untuk  diolah lebih  lanjut.  Mengingat  betapa  komplek  dan luasnya  permasalahan  yang  terjadi  pada  cold storage  terutama  pada  sistem  refrigerasinya, untuk merumuskan masalah bagaimana mendesign  sebuah  cold  storage  yang  efisien dan  optimum  terutama  pada  perhitungan beban  kalor  untuk  keperluan  penentuan peralatan  pada  sistem  refrigerasi  khusunya kompressor. [4]
Dalam beroperasi sistem refrigerasi membutuhkan  fluida  yang  mudah  menyerap dan melepas kalor, yang disebut refrigeran [5]. Siklus  refrigerasi  kompresi  uap  merupakan suatu sistem memanfaatkan aliran
perpindahan  kalor  melalui  refrigeran  yang bersirkulasi  secara  terus –  menerus.Proses utama dari kompresi,
kondensasi
(pengembunan),
ekspansi
,evaporasi (penguapan)  [6].  Saat  ini  kebanyakan  sistem refrigerasi  atau  mesin  refrigerasi  yang  bekerja baik  untuk  industri  maupun  untuk  keperluan rumah  tangga  menggunakan  mesin  refrigerasi yang  menggunakan  siklus  kompressi  uap. Salah  satu  komponen  sistem  refrigerasi  yang mempunyai peranan penting adalah kompresor [7]. Kompresor adalah suatu mesin untuk memanpatkan udara atau gas.
Kompresor  menerima  energi/kerja  dari  luar berupa  daya  poros  [8].  Kompresor  hermatik jenis kompresor yang motor langsung memutar  poros  dari  kompresor  sehingga putaran  motor  penggerak  sama  dengan kompresor [9].
Mengingat besarnya peranan sistem refrigerasi  (  pendinginan  )  dalam  industri penyimpanan  produk  makanan  dan  makin banyaknya  produk  yang  dihasilkan  sehingga menuntut  agar  produk  tersebut  tersimpan dalam  kualitas  yang  baik  [3].  Melihat  betapa komplek  dan  luasnya  permasalahan  yang terjadi  pada  cold  storage  terutama  pada sistem  refrigerasinya,  untuk  merumuskan masalah  bagaimana  mendesign  sebuah  cold storage  yang  efisien  dan  telah  diautomasi  [4]. Pemanfaatan  mikrokontroler  akan  banyak membawa  dampak  pada  kemudahan  dan efektivitas  kerja  [10].  Beberapa  penelitian tersebut  diantaranya  masih  menggunakan mikrokontroller yang sudah lama dan dipasaran sudah jarang yang jual, oleh karena itu  digunakan  arduino  uno  dengan  teknologi microcontroller  yang  lebih  baru  dan  banyak tersedia dipasaran [11].

## 1.1 RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang diatas penulis tertarik   untuk melakukan  penelitian  dan mencoba menganalisa mengenai :
1.  perubahan temperatur sebelum (t1) dan sesudah (t2) kompresor
2.  perubahan entalphi sebelum (h1) dan sesudah (h2) kompresor
3.  daya kompresor
4.  COP (coeffisien of performance)

## 1.2 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Mengetahui temperatur sebelum (t1) dan sesudah (t2) kompresor
2. Menghitung entalphi sebelum (h1) dan sesudah (h2) kompresor
3. Menghitung daya kompresor
4. Menghitung
COP
(coeffisien
of
performance)

## 1.3 BATASAN MASALAH
Dalam  penelitian  ini  akan  dibatasi  oleh beberapa masalah yaitu sabagai berikut :
1. Perhitungan temperatur sebelum (t 1 ) dan sesudah (t 2 ) kompresor.
2. Perhitungan entalphi sebelum (h 1 ) dan sesudah (h 2 ) kompresor.

## 3. Perhitungan daya kompresor
4. Perhitungan COP
(coeffisien
of
performance)

## 2. METODE PENELITIAN
2.1. LANDASAAN TEORI
 Cold Storage
Cold  Storage adalah  ruang  pendingin dengan  temperatur  rendah  antara  - 17  ◦c s/d  - 20◦c,  berfungsi  untuk  menyimpan  daging, unggas,  udang,  dll.  Produk  yang  disimpan bertujuan  agar  produk  tidak  rusak  dalam jangka  waktu  yang  agak  lama. Cold  room didesain  berdasarkan  produk  apa  yang  akan disimpan  di  dalamnya  karena  tiap-tiap  jenis produk  akan  membutuhkan  penyimpanan yang  berbeda.  Pada  tugas  akhir  ini,  produk yang diuji ialah daging ayam.
Cold  storage  memiliki  beberapa  jenis yang  umumnya  dikenal  dengan  chilled  room, freezer  room,  blast  freezer,  dan  blast  chiller. Chilled  room  dan  freezer  room  biasanya digunakan  untuk  menyimpan  produk  sesuai dengan  kondisi  suhu  tertentu,  sedangkan untuk blast freezer dan blast chiller digunakan untuk  penyimpanan  produk  dengan  kondisi suhu  tertentu  namun  dengan  waktu  yang cepat  untuk  pendinginannya.  Chilled  room memiliki kondisi suhu pada temperatur rendah antara  1oC  -  7oC.  Ruangan  pada  chilled  ini digunakan untuk menyimpan.
 Prinsip Sistem Pendingin / refrigerasi
sistem refrigerasi unit pendingin ini menggunakan  kompresor  yang  memompa
refrigerant dari sisi tekanan rendah hingga
menjadi  uap  tekanan  tinggi.  Sehingga  pada sistem  refrigerasi  ini  terdapat  dua  kondisi tekanan berbeda yaitu sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan  rendah.  Pada  sisi  tekanan  rendah  inilah yang  digunakan  untuk  proses  pendinginan karena  temperaturnya  juga  rendah  hingga  dapat menyerap panas dari lingkungan sekitarnya Secara  umum  sistem  refrigerasi  ini  terdiri  dari  4 (empat)  komponen  utama,  yaitu:  kompresor, kondensor, alat ekspansi, dan evaporator. adalah sebagai berikut : 1. Proses  1 –  2  (kompresi),  merupakan  proses kompresi  refrigeran  dari  keadaan  awal  tekanan dan  temperatur  rendah  yang  dikompresi  secara reversibel  dan  isentropik  sehingga  sehingga mengakibatkan  tekanan  dan  temperaturnya menjadi lebih tinggi daripada temperatur lingkungan. 2. Proses 2 – 3 (kondensasi), proses ini terjadi di kondensor  dimana  refrigeran  dengan  tekanan dan  temperatur  tinggi  tersebut  kemudian  masuk ke kondensor untuk melepas panas ke lingkungan hingga berubah fasa menjadi refrigeran cair bertekanan tinggi. 3. Proses  3 –  4  (ekspansi),  refrigeran  cair  yang masih  bertekanan  tinggi  kemudian  masuk  alat ekspansi  untuk  diturunkan  tekanannya  sehingga temperaturnya  pun  turun  (lebih  rendah  daripada temperatur  lingkungan)  dan  sebagian  refrigerant cair tersebut berubah fasa menjadi uap. 4.  Proses  4 –  1  (evaporasi),  proses  ini  terjadi  di evaporator  yang  merupakan  proses  terjadinya penguapan  refrigeran  cair  menjadi  uap  jenuh kembali  akibat  penambahan  panas  dari  beban yang  ada  di  evaporator  untuk  selanjutnya  di kompresi kembali di kompresor.
 Kompresor
Kompresor adalah  alat  mekanik yang berfungsi  untuk  meningkatkan  tekanan  fluida yang  mampu  memampatkan  gas  atau  udara. Dalam keseharian, kita sering memanfaatkan
 Koefisien  Kinerja  pada  Sistem  Refrigerasi – Perbandingan antara besarnya kalor dari lingkungan  yang  dapat  diambil  oleh  evaporator dengan  kerja  kompresor  yang  harus  dilakukan disebut  sebagai  koefisien  kinerja  ( Coefficient  Of Performance, COP)
COP Carnot =
COP Aktual =

## 2.2. LANGKAH-LANGKAH PENELITIAN

## 2.3. PERALATAN DAN BAHAN
Berikut  ini  peralatan  yang  digunakan  dalam proses  pembuatan  alat  trainer  cold  storage, diantaranya :
1. Kompresor
2. Kondensor
3. Expansion Valve Thermostic
4. Evaporator
5. Thermostat
6. Refrigran R-134 A
7. Filter Dryer
8. Sight Glasses
9. Hand Valve
10. Copper Tube 3/8’’ dan ½’’
11.  Relay 12.  Kontaktor 13.  Kabin 14.  Tang ampere

## 3. HASIL DAN ANALISA DATA
3.1. HASIL ANALISA AKTUAL
Untuk dapat menganalisa performa kompresor  dari  Cooler  Storage  kapasitas  ½ PK  ketika  menggunakan  data  pada  Freon  R- 134  A  dengan  data  aktual,  maka  diperlukan data temperatur sebelum (t1) dan sesudah (t2) kompresor, entalphi sebelum (h1) dan sesudah (h2) kompresor, daya kompresor dan nilai  COP  (coeffisien  of  performance).  Data- data  tersebut  didapatkan  dengan  melakukan perhitungan  berdasarkan  data  yang  didapat saat analisa langsung dilapangan. Perhitungan Efisiensi  kompresor  memerlukan  data  data pendukung sebagai berikut:
1.  temperatur sebelum (t1) dan sesudah (t2) kompresor
2.  entalphi sebelum (h1) dan sesudah (h2) kompresor
3.  daya kompresor
4.  nilai COP (coeffisien of performance)
Hasil  analisa  trainer  cooler  storage dengan  menggunakan  daging  ayam  selama 120 menit.

## Tabel.3.1 Hasil Analisa aktual
Jam Out Komp (°C) In Kom p (°C) Tem p Kabi n (°C) Eva p (°C) Out Kon d (°C) Out Eva p (°C) Aru s (A) Pressur e (psi) 08.25 58.1 29.3 29.3 22.3 31.1 24.3 2.9 20 08.30 63.9 28.7 28.5 18.4 32.7 21.7 3 20 08.35 66.3 26.6 26.6 17.5 33.4 20.5 3 20 08.40 67.6 26.4 24.5 17.3 33.6 19.6 3 20 08.45 69.1 26.0 20.7 17.1 33.6 18.2 3 20 08.50 71.1 25.1 18.3 16.8 33.8 17.8 3 20 08.55 73.7 24.3 18 15.4 34 16.4 3 20 09.00 73.5 22.8 17.6 13.6 35.8 15.9 3 20 09.05 73 21.5 16.8 11.7 37.1 13.5 3 20 09.10 75.7 20.1 16.4 7.5 37.2 10.1 3 20 09.15 76 19.4 15.3 6.8 37.1 7.5 2.9 20 09.20 76.4 19.0 9.6 5.9 38 6.8 2.9 20 09.25 74 18.8 6.1 2.2 37.3 5.9 2.9 20 09.30 73.5 18.5 4.5 -0.1 37.6 2.2 2.8 20 09.35 71.2 18.2 1.7 -1.5 38.1 -0.1 2.9 20 09.40 68 17.8 0.2 -1.8 38.9 -2.8 2.9 20 09.45 66.4 16.4 -0.5 -1.9 38.8 -5.1 2.9 20 09.50 62.7 15.9 -1.3 -3.6 38.8 -6.4 2.9 20 10.00 62.6 13.5 -2.0 -4.3 38.6 -6.8 2.9 20 10.05 62 10.1 -2.8 -4.4 38.6 -7.3 2.9 20 10.10 61.9 7.5 -3.9 -6.2 38.4 -7.6 2.8 20
10.15 61.7 6.8 -5.1 -8.6 38.1 -7.8 2.8 20
10.20 61.5 5.9 -6.3 -9.3 38.1 -7.9 2.8 20 10.25 61.3 2.2 -7 -10 38.0 -8.1 2.8 20 Rata - Rata 66.648 7.496  10.592 6.032  36.308 6.82 2.912 20 Max 76.4 29.3 29.3 22.3 38.9 24.3 3 20 Min 58 2.2 -7 -10 31.1 -8.1 2.8 20
Gambar. 3.1. Diagram Hasil Analisa

## Temperatur (°C) Menggunakan daging ayam
90 80 70 60 50 Out 40 Kompreso r 30 2 0 Evaporato r 1 0
0 Kabi n - 10 - 20 Wakt u T emp ratu r o C 8.25 8.3 8.35 8.4 8.45 8 .5 8.55 9 9.05 9.1 9.15 9 .2 9.25 9.3 9.35 9.4 9.45 9.5 10 10.0 5 10.1 10.1 5 10.2 10.2 5

## 3.2. PERHITUNGAN HASIL ANALISA
Dari  hasil  tabel  diatas  di  dapat  nilai  panas akhir  kondensor  38 o c  dan  nilai  temperatur evaporator -10 o c
Gambar. 3.2 Gambar Diagram P-H Hasil Analisa Aktual
Gambar 3.2.1 Diagram Nilai Temperatur dan Entalphy
Dari  gambar  3.2.1.  dapat  diketahui  nilai  t 1 =  - 10 °c dan t 2 = 38 °c dan nilai entalphy (h) dari setiap titik sudut (data nilai h diambil
Qe = kerja Evaporator
W = Daya kompresor h = entalphy
diketahui :
h1= 391 h2= 424
h3= 253
h4=253
Maka dapat dihitung nilai W, Qcon dan Qevap.
W = (h2-h1)
= 424 – 391
= 33 Kj/kg
Qcon = (h2-h3) = 424 – 253 = 171  Kj/kg
Qevap = (h1-h4)
= 391 – 253

## = 138  Kj/kg
Selanjutnya dapat dihitung nilai COP Carnot dan aktualnya dari hasil diatas.
1. COP Carnot
Diketahui :
Temperatur evaporatoror (Te) = -10°c + 273,15 = 263,15 K
Temperatur kondensor (Tc) = 38 °c + 273,15 = 311,15 K
Dit: COP Carnot ...?
COP Carnot =
menggunakan sotware coolPack)
Qc = kerja kondensor = = =  5,48 (Kj/kg)
Enthalpy (h) W Qcon Qevap h1 h2 h3 h4 (h2-h1) (h2-h3) (h1-h4) 391  424  254  253  32 170 138

## 2.  COP Aktual
Diketahui:
Qc = 171 kj/kg
W = 29 kj/kg
Dit: COP Aktual...?
Qc = kerja kondensor
W = kerja kompresor
COP Aktual  =
=
=  5.3
Setelah nilai COP dihitung,
maka bisa didapatkan nilai efisiensiya
ɳ refrigerasi =
= = 0,93 = 93 %

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## 4.1 KESIMPULAN
Dari perancangan mesin Cooler Storage dengan kapasitas kompresor ½ PK dengan metode VDI 2221, maka dapat disimpulkan bahwa:
1.  Penggunaan  kompresor  ½ PK  pada  alat trainer Cold  Storage hanya  mendapat  nilai  efisiensi sebesar 93%.
2. Sedangkan untuk COP aktual yang dicapai oleh cold  storage  tersebut  adalah  sekitar  5,3 lebihkecil  dari  COP  Carnot-nya  yang  sebesar 5,48.
3.  nilai t1 yang didapat adalah -10 °c dan t2 38°c
4.  dari  diagram  mollier  nilai  yang  yang  didapat adalah h1 = 391 kj/kg dan h2 = kj/kg

## 4.2 SARAN
Bagi  yang  ingin  melanjutkan  penelitian  pada mesin ini agar dapat meningkatkan nilai efisiensi dari  mesin  Clod  storage  ini,  maka  penulis menyarankan beberapa hal berikut :
1.  Perubahan  posisi  kompresor  yang  saat  ini sejajar  dengan  kondensor,  agar  udara  panas dari kompresor tidak terhisap kondensor.
2.  Penambahan  pelindung  /  cover  diantara kompresor dan kondensor agar meminimalisir udara panas dari kompresor yang terhisap ke kondensor.
3. Pemberian  isolasi  termal  pada  pipa-pipa tembaga  di suction  line , discharge  line dan liquid  line sangat  direkomendasikan  untuk mengurangi losses panas  yang  lepas  ke lingkungan  pada  saat  freon  melewati  pipa- pipa tembaga tersebut..

## DAFTAR RUJUKAN
[1] T. Pendingin and T. Udara,
“REFRIGERATOR.”
[2] H. Isyanto and D. Hidayat, “Monitoring Sistem Refrigerasi  Pada  Cold  Storage,”  no.  November, pp. 1 –2, 2017.
[3] M.  R.  Rahmat,  “Perancangan  Cold  Storage Untuk  Produk  Reagen,” J.  Imiah  Tek.  Mesin Februari Univ. Islam , vol. 3, no. 4516, pp. 16 –30, 2015.
[4]  A.  I.  Ramadhan,  E.  Diniardi,  J.  T.  Mesin,  F. Teknik,  and  U.  M.  Jakarta,  “Perancangan Cold Storage untuk Produk Kedelai dengan Kapasitas  2410  Ton  /  hari,”  vol.  5,  no.  2, pp. 3 –7, 2017.
[5] G.  R. Wilis,  “Penggunaan  Refrigeran  R22  dan R134a pada Mesin Pendingin,” 2015.
[6  ]H.  Suryanto,  “EFEK  PENCAMPURAN REFRIGERAN  R12  DAN  R134a  PADA VARIASI TEKANAN,” no. June 2001, 2017.
[7]  I.  Faozan,  P.  Studi,  T.  Mesin,  F.  Teknik,  U. Mercu,  and  B.  Jakarta,  “ANALISIS PERBANDINGAN EVAPORATOR
KULKAS  (  LEMARI  ES  )  DENGAN MENGUNAKAN REFRIGERANT R-22
DAN  R- 134A,”  vol.  04,  no.  3,  pp.  33–39, 2015.
[8] M.  SUARDA,  “BAHAN  AJAR  POMPA  DAN KOMPRESOR  BAGIAN  II :  KOMPRESOR OL  E  H :  UNIVERSITAS  UDAYANA Agustus 2016,” 2016.
[9] DUWI  SEPTIYANTO,  “Kulkas  dua  pintu dengan  daya  1/8  pk,  panjang  pipa  kapiler 150 cm dan refrigeran r134a skripsi,” 2015.
[10] D. Prihatmoko, “Perancangan dan implementasi  pengontrol  suhu  ruangan berbasis  mikrokontroller  arduino  uno,”
Simetris , vol. 7, no. 1, pp. 117 –122, 2016.
[11]  R.  Aziz,  P.  N.  Indramayu,  and  S.  Pendingin, “SISTEM  KONTROL  SUHU  PENYIMPAN BUAH-SAYUR PADA
MESIN
PENDINGIN,”  vol.  3,  no.  September,  pp.
32 –36, 2017.
[12] S.  Siagian,  “PERHITUNGAN  BEBAN PENDINGIN  PADA  COLD  STORAGE UNTUK PENYIMPANAN IKAN TUNA PADA PT . X,” vol. 13, pp. 139–149, 2017.
[13] Dossat,  Roy,  J.  1981.”  PRINCIPLE  OF REFRIGERATION” SI Edition.  Canada: Jhon Willey and Son.1981
[14] Holman, JP. E. Jasifi (penerjemah).
Perpindahan Panas, Edisi Keenam. Penerbit Erlangga. Jakarta.  1994