## Optimasi Isolasi Sistem Perpipaan Pada Sistem Air Panas Pada ORC Solar Kolektor
Solikhin 1 , Tachli Supriyadi 1 , Gatot Eka Pramono 1
1 Pogram studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Ibn Khaldun Bogor Corresponding author: Solikhin.ch@gmail.com
Abstrak : Isolasi thermal merupakan metode atau proses yang digunakana untuk mengurangi laju perpindahan panas. Konstruksi  instalasi  pipa  air  panas,  bahan  pipa  dan  bahan  isolasi  yang  digunakan  akan  menentukan  kualitas  aliran fluida kerja. Instalasi suatu isolasi pada alat uji aliran fluida dalam pipa air panas merupakan komponen utama dalam menjaga  dan  mendapatkan  kesetabilan  aliran  panas  fluida  yang  dibutuhkan.  Aliran  yang  terdapat  pada  pipa  saat pengujian adalah aliran laminar dan turbulen. Uap panas merupakan sumber utama dalam mengolah produksi, aliran pipa  uap  panas  selalu  dipengaruhi  udara  bebas,  karena  itu  harus  dilakukan  pemilihan  bahan  isolasi  yang  sesuai spesifikasi  yang  dibutuhkan  dalam  rangka  mendapatkan  fungsi  yang  efektif  dan  efisien  dalam  menjaga  dan mempertahankan  panas  pada  pipa  air  panas.  Untuk  menentukan  bahan  yang  paling  tepat  dalam  mengurangi kehilangan  panas  pada  pipa  air  panas,  analisa  dilakukan  dengan  menghitung  jumlah  kehilangan  panas  tanpa menggunakan  bahan  isolasi dan  menggunakan  isolasi dengan ketebalan  bervariabel  yaitu dengan ketebalan 10  mm dan 12 mm. Proses analisa dilakukan pada suhu tertentu yang dibutuhkan yaitu 50°C, 60°C dan 70°C.
Kata kunci: ORC Solar Kolektor,Isolator thermal, Heater,Pipa air panas

## 1. PENDAHULUAN
Dalam  kehidupan  manusia  membutuhkan energi  dalam  melakukan aktivitas sehari-harinya. Kebutuhan  energi tersebut semakin  meningkat sesuai dengan cepatnya pertumbuhan manusia. Maka dari itu semakin  meningkatnya  kebutuhan  energi  untuk melakukan aktivitas ,  semakin  meningkat  pula  energi yang  digunakan  oleh  mahluk  hidup.  Hal  ini mengakibatkan  ketersediaan  energi  di  bumi  ini semakin  menipis.  Permasalahan  itu  sendiri  timbul karena  perilaku  manusia sebagai  mahluk  hidup  yang sangat  memiliki  rasa  ketergantungan  pada  satu  atau beberapa sumber energi,  seperti  halnya  minyak  bumi dan  batu  bara.  Pada  umumnya  sumber  energi  dibagi menjadi  dua,  yaitu  energi  yang  dapat  di  perbaharui dan energi yang tidak dapat diperbaharui.
Dalam  beberapa  tahun  terakhir  banyak dilakukan  sebuah  penelitian  yang intensif terhadap perangkat siklus  rankine organik .  Hal  ini  terjadi karena  semakin  banyaknya  kebutuhan  akan  sebuah teknologi  utama  untuk  meng konversi kan  sumber energi  panas  dengan temperature rendah  kedalam sebuah  system  tertentu.  Teknologi Organic  Rankine Circle ( ORC ) memiliki cara kerja yang mirip dengan sebuah system siklus konversi energi uap konvensional .
Sistem  Isolasi  pada  pipa  air  panas  pada  ORC solar  kolektor  bertujuan  untuk    mempertahankan panas  fluida  di  dalam    pipa  aliran  air  panas  serta untuk  mendapatkan  hasil  dari  sistem  isolasi  dalam mengurangi kehilangan panas pada pipa.
Sesuai dengan latar belakang dalam penelitian tersebut,  maka  dapatdirumuskan  masalah  dalam optimasi  isolasi  sistem  perpipaan  pada  sistem  air panas    padaORC  solar  kolektor,,  yaitu  :  Bagaimana menganalisa Isolasi  thermal pada  sistem ORC  Solar Kolektor .  Bagaimana  kemampuan Isolasi  thermal dalam  sistem ORC  Solar  Kolektor dalam  menjaga suhu fluida dalam pipa.
Tujuan  dari  penelitian  yaitu  :  Untuk menghasilkan  data    data  jumlah  kehilangan  panas atau lost  thermal pada  perpipaan  air  panas  tanpa isolasi  dan  dengan  isolasi  ketebalan  10  mm  dan  12 mm dengan material polyurethane . Untuk
mendapatkan  data  data  yang    diperoleh  sehingga dapat dianalisa jumlah panas yang keluar dalam pipa isolasi pada ORC solar kolektor.

## 2. METODOLOGI Bahan
Bahan yang digunakan dalam pembuatan isolasi pada pipa  air  panas ORC  Solar Kolektor menggunakan bahan  isolator polyurethane .  dan  bahan  –  bahan pendukung lain akan ditunjukan pada tabel berikut ini
No Nama bahan Jumlah Ukuran 1 Kabel 5 m 5 m 2 Polyurethane tebal 10 mm 2 lembar 10 mm 3 Polyurethane tebal 12 mm 2 lembar 12 mm 4 Alumunium Foil 2 m 2 m 5 Lem Dextone 2 pcs 2 Pcs 6 Kabel Ties 1 pack 20 cm 7 Superlon 10 mm 3 pcs 10 mm 8 Superlon 12 mm 4 pcs 12 mm 9 Lem aibon 3 pcs 3 Pcs

## Alat
Peralatan  yang  digunakan  dalam  pengujian  dan penelitian isolasi  thermal ORC  Solar  Kolektor diantaranya sebagai berikut :
Data logger, Termokopel, Pressure gauge, dan Heater.
1. Data  logger untuk  merekam  data  data  pada waktu pengujian temperatur.
Gambar : Data logger
2. Termokopel untuk  mendeteksi  suhu  temperatur pada bagian yang di teliti.
3. Pressure gauge untuk mengetahui aliran debit air dalam pipa.
4. Heater untuk meningkatkan suhu temperatur dan menjaga suhu temperature
Gambar : Heater

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam  melakukan  uji  eksperimen  pada  pengujian tanpa  isolasi,  isolasi  10  mm  dan  isolasi  12  mm didapatkan  data  data  temperatur  dapat  dilihat  pada tabel 3.1 berikut ini dan gambar titik pengujian ORC Solar Kolektor.
Tabel  3.1  :  Hasil  pengujian  temperatur ORC  Solar Kolektor
Berdasarkan  tabel penelitian dan pengujian diatas adalah :
1 . Pipa 1 yaitu T1 – T2 panjang pipa 3,50 m
2 . Pipa 2 yaitu  T3 -T4 panjang pipa 1,35 m maka didapatkan gambar grafik sebagai berikut
0 20 40 60 T1 T3 T5 T7 T9 Te m p e ra tu r ℃ Titik pengujian
50 ℃ tanpa
isolasi
50 ℃ isolasi 10 mm
50 ℃ isolasi 12 mm
Gambar 3.2 : Grafik isolasi temperatur 60°C
Gambar 3.3 : Grafik isolasi temperatur 70°C

## Menentukan perhitungan nilai q secara teoritis
Dari data ORC Solar Kolektor diketahui :
R 1    =   0,012 m
R2    =   0,017 m
R3 isolasi 10 mm = 0,027 m
R3 isolasi 12 mm = 0,029 m
K Polyurethane  = 0,022
K Besi baja        =  79,5
K fluida = 0,6
1. Menentukan nilai kehilangan panas (q) pada pipa 1 temperatur 50 ℃
q  =
=
=
=   846,10 W 2 . Menentukan nilai kehilangan panas (q)  pada pipa
1 temperatur 50 ℃
q    =
dimana R total =  R1 + R2 + R3
R1  =
=
=
=
=   0,023 °C /W R2  = =
=
=    0,000192 °C /W
R3    =
=
=
=
=   1,04 °C /W Jadi nilai kehilangan panas (q) adalah
q     =
=
=
=
=   444,76 W
3 .Menentukan nilai kehilangan panas (q) pada pipa 1 temperatur 50 ℃
q     =
dimana R total =  R1 + R2 + R3 R1   =   0,023 °C /W R2   =  0,000192 °C /W
R3   =
=
=
=
=   1,05  °C /W
Jadi nilai kehilangan panas (q) adalah
q     =
0 20 40 60 80 T1 T3 T5 T7 T9 Te m p e ra tu r ℃ Titik pengujian 60 ℃ tanpa isolasi
60 ℃ isolasi
10 mm
60 ℃ isolasi 12 mm 0 20 40 60 80 T1 T3 T5 T7 T9 Te m p e ra tu e ℃ Titik pengujian 70 ℃ Tanpa
isolasi 70 ℃ isolasi 10 mm
70 ℃ isoalsi 12 mm
=
=
=
=  358,4 W Dengan  perhitungan  rumus  yang  sama  maka didapatkan  nilai  laju  perpindahan  panas  atau  nilai  q pada pipa 1 dan pipa 2 pada tabel dibawah ini : Tabel  3.2  :  Nilai  q    pada  Pipa  1  pada  perhitungan teoritis
Temp ( ℃ Tanpa isolasi (W) Isolasi 10 mm (W) Isolasi 12 mm (W) 50 846,10 444,76 358,48 60 1211,69 649,88 532,19 70 1530,95 818,82 694,63
Tabel 3.3 : Nilai q  pada Pipa 2 pada perhitungan teroitis Temp ( ℃
Tanpa isolasi (W) Isolasi 10 mm (W) Isolasi 12 mm (W) 50 245,98 57,30 49,67 60 352,11 85,21 55,58 70 425,45 86,32 69,51
Berdasarkan perhitungan rumus diatas diketahui  bahwa  nilai  kehilangan  panas loos  thermal tanpa  isolasi  lebih  besar  nilainya  dibandingkan dengan  isolasi 10  mm,sedangkan  nilai  isolasi 10  mm lebih besar kehilangan panas dari pada isolasi 12 mm.
Berikut  adalah  grafik  laju  perpindahan  panas (q)  baik  itu  tanpa  isolasi,  isolasi  10  mm,  isolasi  12 mm pada pipa 1 dan pada pipa 2. Pipa 1 :
Gambar 3.5 : Grafik Pipa 1 untuk nilai q secara teoritis pada temperatur 60 ℃
Gambar 3.6 : Grafik Pipa 1 untuk nilai q secara teoritis pada temperatur 70 ℃
Pipa 2 :
Gambar 3.7 : Grafik Pipa 2 untuk nilai q pada temperatur 50 ℃
Gambar 3.8 : Grafik Pipa 2 untuk nilai q pada temperatur 60 ℃
Gambar 3.9 : Grafik Pipa 2 untuk nilai q Pada temperature 70 ℃
Dari  grafik  diatas  berdasarkaan  rumus  terlihat bahwa tanpa isolasi nilai kehilangan panas atau nilai q besar  sedangkan  dengan  isolasi  10  mm  kehilangan
panas menjadi turun begitupula dengan isolasi 12 mm nilai q semakin turun.

## 4. KESIMPULAN
1. Pada  penelitian  dengan  temperatur  tetap  50 ℃ tanpa isolasi nilai q sebesar 282,37 W. Isolasi 10 mm 134,98 W. Isolasi 12 mm 44,07 W.
2. Pada  temperatur  tetap  60 ℃ tanpa  isolasi  nilai  q sebesar  319,56 W.  Isolasi  10  mm  154,27  W . Isolasi 12 mm 45,45 W.
3. Pada  temperatur  tetap  70 ℃ tanpa  isolasi  nilai  q sebesar  502,75  W . Isolasi  10  mm  395,31  W.
Isolasi 12 mm 388,43 W.
4. pada penelitian pipa 2 dengan Heater temperatur tetap  50 ℃ tanpa  isolasi  nilai  q  sebesar  (-283,74) W, Isolasi 10 mm (-148,76) W. Isolasi 12 mm (- 95,04) W.
5. Pada temperatur tetap 60 ℃ tanpa isolasi nilai q (- 282,37)  W.  Isolasi  10  mm  (-143,25)  W.  Isolasi
12 mm (-128,1) W.
6. Pada  temperatur  tetap  70 ℃ tanpa  isolasi  (- 241,04)  W.  Isolasi  10  mm  (-223,14)  W.  Isolasi
12 mm (-157,02) W.
7. 2  .  Pada  penelitian isolasi  thermal dengan Isolator Polyurethane , maka disimpulkann bahwa isolasi  12  mm  yang  paling  optimal  dalam menjaga suhu fluida dalam pipa.
8. loos thermal.

## 5. DAFTARPUSTAKA
1. Kern,  D.  Q., “  Process  Heat  Transfer  “ , International  Student  Edition,      McGraw  Hill Kogakusha, Ltd., New York.
2. Holman,  J.p., “Heat  Transfer“ sixthedition,
McGraw Hill, td., New York 1986.
3. Mikheyev, M., “ Fundamentals of Heat Transfer “
, Jhon Willey & Sons Inc New York, 1986.
4. Incopera  De  Witt,  “ Fundamentals  of  Heat Transfer “ , Jhon Willey & Sons  Inc., New York,
1981.
5. Ozisik, “ Heat Tranfer, a basic approach “ , 1984.
6. McAdams,  W.H., “  Heat  Transmision  “ ,  3rd edition, McGraw Hill Book Company , Inc., New York.
7. Abbor  Michael,  1979 ,“  Termodinamika“ edisi  2, Jakarta, Erlangga.
8. Donald.  R,  1997. “  Perpindahan  Kalor  ” ,
Jakarta, Erlangga.
9. F. Kreith. 1994 . “ Prinsip Perpindahan Panas “ .
Jakarta. Erlangga.
10. http://www.pipeflowcalculations.com/tables/water
.php
11. https://neutrium.net/fluid_flow/absolute- roughness/
12. http://hyperphysics.phy-
astr.gsu.edu/hbase/tables/thrcn.html