## PENGUJIAN PENGARUH VARIASI PUTARAN MESIN TERHADAP PERFORMANSI SISTEM PENGKONDISIAN UDARA PADA KENDARAAN PENUMPANG 1.500 cc

## Suadi
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana, Jakarta Email: suadi.engineer@gmail.com
Abstrak -- Kompresor  yang  merupakan  komponen  utama  memiliki  peranan  penting  dalam mensirkulasikan dan mengkompresikan aliran refrigeran di dalam sistem pengkondisian udara. Dalam pengoperasiannya,  kompresor  diputar  dengan  crankshaft  pulley  mesin  melalui  sabuk  (drive  belt). Semakin tinggi putaran mesin, maka semakin tinggi pula putaran kompresor, begitu juga sebaliknya. Dapat  dikatakan  bahwa  perubahan  putaran  mesin  akan  mempengaruhi  kerja  kompresor,  yang  pada akhirnya  akan  mempengaruhi  performansi  sistem  pengkondisian  udara  pada  kendaraan.  Pengujian dilakukan dengan variasi putaran mesin mulai dari 788 rpm sampai dengan 3.288 rpm. Data-data awal yang didapat berupa tekanan rendah (low pressure) pada selang masuk kompresor dan tekanan tinggi (high  pressure)  pada  pipa  keluar  kondensor.  Berdasarkan  kedua  tekanan  tersebut  dapat  diketahui properti  refrigeran  R-134a  dengan  menggunakan  program  miniREFPROP.  Dari  hasil  pengujian pengaruh  variasi  putaran  mesin  terhadap  performansi  sistem  pengkondisian  udara  yang  pada kendaraan, dapat disimpulkan bahwa seiring meningkatnya putaran mesin, menyebabkan daya yang diperlukan kompresor semakin meningkat. Energi panas yang dilepaskan refrigeran di kondensor dan energi  panas  yang  diserap  refrigeran  di  evaporator  (kapasitas  pendinginan)  juga  mengalami peningkatan,  sedangkan  koefisien  prestasi  mengalami  penurunan.  Pada  putaran  mesin  788  rpm, koefisien  prestasi  yang  dihasilkan  sebesar  2,91.  Pada  kenaikan  putaran  mesin  berikutnya  koefisien prestasi  mengalami  penurunan  sampai  pada  putaran  mesin  3.288  rpm,  koefisien  prestasi  yang dihasilkan sebesar 1,16.
Kata kunci: putaran mesin, kompresor, refrigeran R-134a, performa .
1.  PENDAHULUAN
Definisi  dari  Air  Conditioning  (AC)  adalah  suatu proses  pengkondisian  udara  dimana  udara  itu didinginkan, dikeringkan, dibersihkan dan disirkulasikan  yang  selanjutnya  jumlah  dan kualitas  dari  udara  yang  dikondisikan  tersebut dikontrol. Pemakaian sistem AC pada kendaraan bertujuan  untuk  mempertahankan  temperatur udara di kabin berada pada kondisi yang nyaman baik itu bagi pengemudi maupun penumpang.
Dalam  melakukan  fungsinya  secara kontinyu mesin pengkondisian udara memerlukan sumber energi  untuk  menggerakkan  kompresor  agar dapat  mengkompresikan  aliran  refrigeran  yang berasal  dari  evaporator  agar  mencapai  tingkat keadaan  tertentu  sehingga  kemudian  mampu melepaskan energi panasnya pada saat mengalami  proses  kondensasi  di  kondensor.
Pada  kendaraan,  kebutuhan  energi  untuk menggerakkan kompresor umumnya disuplai oleh mesin  penggerak  yang  berupa  motor  bakar (mesin kendaraan).  Kompresor yang merupakan komponen utama memiliki peranan penting dalam mensirkulasikan  dan  mengkompresikan  aliran refrigeran  di  dalam  sistem  pengkondisian  udara. Dalam  pengoperasiannya,  kompresor  diputar dengan  crankshaft  pulley  mesin  melalui  sabuk (drive belt). Semakin tinggi putaran mesin,  maka semakin  tinggi  pula  putaran  kompresor,  begitu juga sebaliknya. Dapat dikatakan bahwa perubahan  putaran  mesin  akan  mempengaruhi
kerja  kompresor,  yang  pada  akhirnya  akan mempengaruhi performansi sistem pengkondisian udara  pada  kendaraan.  Sementara  itu,  sistem pengkondisian  udara  sendiri  harus  stabil  dalam berbagai  variasi  putaran  mesin,  baik  itu  saat putaran  langsam,  putaran  rendah  maupun putaran  tinggi  untuk  menjaga  agar  kenyamanan dalam kabin kendaraan dapat terpenuhi.
Berdasarkan  uraian  di  atas,  dilakukan pengujian  pengaruh  variasi  putaran  mesin terhadap  performansi  sistem  pengkondisian udara pada sebuah kendaraan penumpang 1.500 cc  yang  diproduksi  tahun  2013.  Parameter performansi sistem pengkondisian udara meliputi daya  yang  diperlukan  kompresor,  energi  panas yang  dilepaskan  dari  kondensor,  energi  panas yang diserap di evaporator (kapasitas pendinginan), serta koefisien prestasi (COP).

## 2.  METODE PENELITIAN

## 2.1 Alat Tambahan (Additional Instruments)
Alat-alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini antara lain:
 Refrigerant recovery, recycle, vacuum and charger HR-371 Speed Cool
 Digital thermometer
 Engine analyzer

## 2.2 Prosedur Pengujian
Prosedur  pengujian  yang  dilakukan  sebagai berikut:
1)  Kendaraan  pada  posisi  berhenti  dan  kap mesin dibuka.
2)  Pemasangan cover  set pada  kendaraan bertujuan untuk melindungi bagian kendaraan dari  benda  tajam  atau  bendabenda  lainnya yang  dapat  menyebabkan  kerusakan  pada bagian interior maupun exterior kendaraan.
3)  Pemasangan alat ukur pada kendaraan.
4)  Pemeriksaan  jumlah  refrigeran  yang  ada  di dalam  sistem.  Jumlah  refrigeran  dipastikan dalam  keadaan  sesuai  spesifikasi,  untuk  itu dilakukan  terlebih  dahulu  proses recovery, recycling, vacuum dan charging refrigeran .
5)  Hidupkan mesin hingga mencapai temperatur kerja, operasikan sistem pengkondisian udara selama  kurang  lebih  10  menit  sebelum pengujian dilakukan.
6)  Pengaturan  temperatur  AC  pada  panel pengontrol  diposisikan  pada  pendinginan maksimal.
7)  Pengaturan  kecepatan blower  motor posisi kecepatan maksimal.
8)  Distribusi  aliran  udara  dalam  kabin  pada posisi arah muka ( ventilator mode ).
9)  Sirkulasi  udara  dalam  kabin  pada  posisi recirculation mode .
10) Jumlah orang di dalam kabin hanya 1 orang.
11) Pintu  kendaraan  dalam  keadaan  tertutup, sedangkan kaca mobil dan kap mesin dalam keadaan terbuka.
12) Jenis refrigeran yang digunakan pada sistem adalah R-134a.
13) Pembacaan data pada thermometer mengenai  temperatur  di  luar  kabin  ( ambient temperature ). 14) Pembacaan  data  pada Engine  Analyzer (CONSULT  III+)  mengenai  putaran  mesin ( engine  speed )  yang  tampil  pada  layar  data monitor. Variasikan putaran mesin mulai dari 788 rpm sampai 3.288 rpm. Pastikan putaran mesin pada kondisi stasioner (tidak berubah- ubah). 15) Pembacaan data pada pressure gauge yang terdapat  pada recovery,  recycling and recharging  equipment .  Pembacaan  data mengenai  tekanan  rendah  ( low  pressure ) pada  selang masuk kompresor,  dan  tekanan tinggi  ( high  pressure )  pada  pipa  keluar kondensor yang terjadi pada berbagai variasi putaran  mesin.  Pastikan  tekanan  yang didapat pada kondisi stasioner (tidak berubah-ubah).
2.3 Metode Pengolahan Data
 Perhitungan daya yang diperlukan kompresor
 Besarnya  kerja  yang  diperlukan  kompresor sebenarnya
 Besarnya  kerja  isentropik  atau  teoritis  yang diperlukan kompresor
 Besarnya  energi  panas  yang  dilepaskan refrigeran di kondensor
 Laju aliran massa refrigeran
 Laju aliran volume refrigeran
 Besarnya energi panas yang diserap refrigeran di evaporator (kapasitas
pendinginan)
 Koefisien prestasi atau coefficient of performance (COP)

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Data Hasil Pengukuran Tekanan
Pengukuran tekanan pada sistem pengkondisian udara  telah  dilakukan  di  sebuah  bengkel  resmi kendaraan  Nissan.  Berikut  ini  merupakan  tabel data yang didapat dari ratarata hasil pengukuran yang telah dilakukan beberapa kali.
Tabel 3.1 Data hasil pengukuran tekanan
Pada  tabel  3.1  di  atas  terlihat  bahwa  seiring meningkatnya  putaran  mesin,  yang  berarti meningkat pula putaran kompresor menyebabkan perubahan  pada  kedua  sisi  tekanan.  Tekanan rendah  yang  masuk  ke  kompresor  mengalami penurunan, sedangkan tekanan tinggi yang keluar kondensor  mengalami  peningkatan.  Perubahan kedua  tekanan  tersebut  akan  dianalisa  dan dilakukan perhitungan untuk mengetahui
dampaknya terhadap performansi sistem pengkondisian udara yang ada pada kendaraan.

## 3.2 Ringkasan  Perhitungan  Performansi  pada Variasi Putaran Mesin
Berikut  ini  merupakan  tabel  ringkasan  dari  hasil perhitungan  performansi  pada  berbagai  variasi putaran mesin.
Tabel 3.2 Ringkasan perhitungan performansi pada variasi putaran mesin 788 rpm - 1.788 rpm
Tabel 3.3 Ringkasan perhitungan performansi pada variasi putaran mesin 2.110 rpm - 3.288 rpm
3.3 Pengaruh  Putaran  Mesin  Terhadap  Daya Kompresor
Gambar 3.1 Grafik hubungan putaran mesin terhadap daya kompresor
Pada  Gambar  3.1,  terlihat  bahwa  dengan meningkatnya  putaran  mesin,  yang  berarti meningkat pula putaran kompresor menyebabkan daya  yang  diperlukan  kompresor  semakin meningkat.  Pada  putaran  mesin  788  rpm,  daya yang  diperlukan  kompresor  sebesar  0,715  kW. Pada  kenaikan  putaran  mesin  berikutnya,  daya yang  diperlukan  kompresor  terus  meningkat signifikan sampai pada putaran mesin 3.288 rpm, daya  yang  diperlukan  kompresor  sebesar  2,196 kW.  Jika dipersentasekan,  daya  yang  diperlukan kompresor  mulai  dari  putaran  mesin  788  rpm hingga  3.288  rpm,  mengalami  peningkatan  yang sangat signifikan yaitu sekitar 207%.
3.4 Pengaruh Putaran Mesin Terhadap Energi Panas yang Dilepaskan dari Kondensor Berdasarkan  data  yang  ada  pada  Tabel  3.2  dan tabel  3.3,  maka  hubungan  putaran  mesin terhadap  laju  pelepasan  energi  panas  dari refrigeran selama berlangsungnya proses kondensasi di dalam kondensor (panas
kondensasi) dapat dilihat pada grafik berikut ini.
Gambar 3.2 Grafik hubungan putaran mesin terhadap panas kondensasi
Pada  Gambar  3.2,  terlihat  bahwa  dengan meningkatnya putaran mesin, maka laju pelepasan  energi  panas  dari  refrigeran  di  dalam kondensor  semakin  meningkat.  Pada  putaran mesin  788  rpm,  energi  panas  yang  dilepaskan oleh  aliran  refrigeran  selama  berlangsungnya proses  kondensasi  di  dalam  kondensor  sebesar 2,795  kW.  Pada  kenaikan  putaran  mesin berikutnya  energi  panas  yang  dilepaskan  oleh aliran refrigeran terus meningkat secara perlahan- lahan  sampai  pada  putaran  mesin  3.288  rpm, energi  panas  yang  dilepaskan  oleh  aliran refrigeran sebesar 4,754 kW. Jika
dipersentasekan,  besarnya  energi  panas  yang dilepaskan  oleh  aliran  refrigeran  di  dalam kondensor  mulai  dari  putaran  mesin  788  rpm
hingga  3.288  rpm,  mengalami  peningkatan  yang cukup signifikan yaitu sekitar 70%.

## 3.5 Pengaruh Putaran Mesin  Terhadap Energi Panas yang Diserap di Evaporator
Berdasarkan  data  yang  ada  pada  tabel  3.2  dan tabel  3.3,  maka  hubungan  putaran  mesin terhadap  energi  panas  yang  diserap  oleh refrigeran  di  dalam  evaporator  (kapasitas pendinginan) dapat dilihat pada grafik berikut ini.
Gambar 3.3 Grafik hubungan putaran mesin terhadap kapasitas pendinginan
Pada  Gambar  3.3,  terlihat  bahwa  dengan meningkatnya putaran mesin, maka energi panas yang diserap oleh refrigeran di dalam evaporator semakin meningkat. Pada putaran mesin 788 rpm, energi  panas  yang  diserap  oleh  refrigeran  di dalam  evaporator  sebesar  2,08  kW.  Pada kenaikan putaran mesin berikutnya energi panas yang  diserap  oleh  refrigeran  meningkat  secara perlahan-lahan sampai pada putaran mesin 3.288 rpm, energi panas yang diserap oleh refrigeran di dalam  evaporator  sebesar  2,558  kW.  Jika dipersentasekan,  besarnya  energi  panas  yang diserap  oleh  refrigeran  di  dalam  evaporator (kapasitas pendinginan) mulai dari putaran mesin 788 rpm hingga 3.288 rpm, mengalami peningkatan yang tidak begitu signifikan yaitu hanya sekitar 23%.
3.6 Pengaruh Putaran Mesin Terhadap
Koefisien Prestasi
Berdasarkan  data  yang  ada  pada  Tabel  3.2  dan Tabel  3.3,  maka  hubungan  putaran  mesin terhadap koefisien prestasi ( coefficient of performance )  sistem  pengkondisian  udara  dapat dilihat pada grafik berikut ini.
Pada  Gambar  3.4,  terlihat  bahwa  semakin tinggi  putaran  mesin,  maka  koefisien  prestasi yang  dihasilkan  semakin  menurun.  Hal  ini disebabkan  karena daya yang  diperlukan kompresor meningkat sangat signifikan, sedangkan  energi  panas  yang  diserap  oleh
refrigeran di  dalam  evaporator  (kapasitas pendinginan)  mengalami  peningkatan  yang  tidak begitu  signifikan.  Pada  putaran  mesin  788  rpm, koefisien  prestasi  yang  didapat  sebesar  2,91. Pada kenaikan putaran mesin berikutnya koefisien  prestasi  mengalami  penurunan  sampai pada putaran mesin 3.288 rpm, koefisien prestasi yang dihasilkan
sebesar 1,16. Jika dipersentasekan,  besarnya  koefisien  prestasi mulai  dari  putaran  mesin  788  rpm  hingga  3.288 rpm, mengalami penurunan cukup signifikan yaitu sekitar 151%.
Gambar 3.4 Grafik hubungan putaran mesin terhadap koefisien prestasi

## 4.  KESIMPULAN
Dari  hasil  pengujian  pengaruh  variasi  putaran mesin terhadap performansi sistem pengkondisian udara yang pada kendaraan, dapat disimpulkan bahwa seiring meningkatnya putaran mesin,  yang  berarti  meningkat  pula  putaran kompresor  menyebabkan  daya  yang  diperlukan kompresor  semakin  meningkat.  Energi  panas yang  dilepaskan  refrigeran  di  kondensor  dan energi  panas  yang  diserap  refrigeran  di evaporator (kapasitas pendinginan) juga mengalami  peningkatan,  sedangkan  koefisien prestasi  mengalami  penurunan.  Berdasarkan hasil perhitungan koefisien prestasi yang didapat, menggambarkan  bahwa  karakteristik  kinerja sistem  pengkondisian  udara  kendaraan  masih dalam  keadaan  yang  baik  pada  variasi  putaran mesin 788 rpm sampai 3.288 rpm tersebut, karena koefisien prestasi yang dihasilkan berada di atas 1  yaitu  pada  kisaran  2,91  dan  terus  menurun sampai  1,16.  Namun  demikian,  semakin  rendah putaran  mesin  maka  koefisien  prestasi  yang dihasilkan semakin tinggi yang berarti pula kinerja sistem  pengkondisian  udara  kendaraan  semakin baik.  Begitu  juga  sebaliknya,  semakin  tinggi putaran  mesin  maka  koefisien  prestasi  yang dihasilkan semakin kecil yang berarti pula kinerja sistem pengkondisian udara kendaraan semakin menurun.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Arismunandar,  W.,  &  Saito,  H.  2005. Penyegaran  Udara.  Edisi  ketujuh.    Pradnya Paramita. Jakarta.
[2].  Anonim. (n.d).  Air Conditioning Ana Heating. Retrieved Jan, 22, 2016 from Rowleystires & Automotive Service, inc.,
website: http://www.rowleystires.com/index.php/aircon ditioning.
[3].  Anonim.  2010.  Buku  Panduan  Training NSTEP 2 Electrical. Nissan Motor Indonesia. Jakarta.
[4].  Djojodihardjo,  Harijono.  1985.  DasarDasar Termodinamika Teknik. Gramedia. Jakarta.
[5].  Hansen,  E.,  &  Aartun,  I.  1999.  R-134 Pressure-Enthalpy  Diagram.  Retrieved  Jan, 17,  2016  from  Norwegian  University  of
Science Ana
Technology website:
http://www.nt.ntnu.no/users/skoge/book- cep/diagrams/additional_diagrams/R134a%c ol_common_refridgrant_without_CI.pdf.
[6].  Moran,  Michael  J.,  &  Shapiro,  Howard  N. 2004.  Termodinamika  Teknik.  Jilid  II.  Edisi keempat. Diterjemahkan oleh: Yulianto
Sulistyo  N.,  &  Adi  Surjosatyo.  Penerbit Erlangga. Jakarta.
[7].  Anonim.  2013.  Nissan  Model  L11  Series Service  Manual.  Nissan  Motor  Corp.,  Ltd. Kanagawa.
[8].  Saptana,  E.  2013.  Analisa  Pengaruh  Beban Mesin  Terhadap  Pengkondisian  Udara  Pada Kendaraan Honda Freed 1500cc Tahun 2010. Skripsi,  Fakultas  Teknik  Universitas  Mercu Buana, Jakarta.
[9].  Anonim. 1996. Service Manual Air
Conditioner  (Teori  Dasar).  Zexel  Training Center Indonesia. Purwakarta. [10].  Soekardi,  Chandrasa.  2015.  Termodinamika Dasar Mesin Konversi Energi. Andi. Yogyakarta.
[11].  Stoecker, Wilbert F., & Jones, Jerold W. 1982. Refrigerasi  dan  Pengkondisian  Udara.  Edisi kedua. Diterjemahkan oleh: Supratman Hara. Penerbit Erlangga. Jakarta.
[12].  Suarnadwipa,  &  Astawa.  2010.  Pengaruh Variasi Putaran Kompresor Terhadap Performansi  Sistem  Mobile  Air  Conditioning. Seminar  Nasional  Tahunan  Teknik  Mesin (SNTTM). 13- 15 Oktober  2010, Palembang, Indonesia. Hal. 1 -4.