## HUBUNGAN TEGANGAN INPUT KOMPRESOR DAN TEKANAN REFRIGERAN TERHADAP COP MESIN PENDINGIN RUANGAN

## Eko Budiyanto
Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyan Metro Jl. KH. Dewantara No. 116 Metro Telp. (0725) 45932-42445 Kode Pos 34111
eko_budiyanto99@yahoo.com

## Abstrak
Listrik merupakan sumber energi utama pada peralatan elektronik terutama pada AC ( air conditioner), sehingga  besar  kecilnya  tegangan  listrik  sangat  mempengaruhi  kinerja  mesin.  Selain  tegangan  listrik,  kerja mesin pendingin juga dipengaruhi oleh tekanan refrigeran. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan tegangan input kompresor dan tekanan  refrigeran terhadap COP serta untuk  mengetahui perubahan temperatur yang terjadi pada evaporator dan kondensor karena pengaruh tegangan input kompresor dan tekanan refrigeran. Penelitian dilakukan dengan cara melakukan pengambilan data pada AC split dengan tegangan input kompresor yang  divariasikan  200V,  210V,  220V,  dan  230V  (tekanan  refrigeran  70  Psi).  Selain  memvariasikan  tegangan input kompresor juga memvariasikan pada tekanan refrigeran yaitu pada tekanan refrigeran 30 Psi, 50 Psi, dan 70 Psi (tegangan input kompresor 220V). Dari hasil perhitungan data diperoleh nilai COP pada tegangan input kompresor 200V, 210V, 220V, dan 230V masing-masing  adalah 16,87; 17,855; 19,865; dan 18,23. COP pada tekanan refrigeran 30 Psi, 50 Psi, dan 70 Psi masing-masing adalah 14,980; 17,296; 19,865. Dari besarnya nilai COP  pada  beberapa  varian  percobaan  didapatkan  hasil  bahwa  tegangan  input  kompresor  yang  paling  baik adalah 220V dan tekanan refrigeran yang paling baik adalah 70Psi.
Kata Kunci : AC, kompresor, tekanan, refrigeran , COP

## PENDAHULUAN
Sekarang ini penggunaan mesin pendingin  semakin  luas  pada  masyarakat  dari rumah  tinggal,  perkantoran,  hotel,  mobil, rumah  sakit,  dan  industri.  Pemakaian  mesin pendingin  bervariasi  dari  yang  berkapasitas kecil, sedang, hingga besar.
Mesin pendingin adalah pengaplikasian dari  hukum  termodinamika  yang  kemudian muncul  istilah   refrigerasi  dan  pengkondisian udara.  Bidang  refrigerasi  dan  pengkondisian udara  saling  berkaitan,  tetapi  masing-masing mempunyai  ruang  lingkup  yang  berbeda. Pengkondisian  udara  berupa  pengaturan  suhu, pengaturan  kelembaban  dan  kualitas  udara sedangkan refrigerasi digunakan untuk kebutuhan  proses  tertentu  seperti  pendinginan untuk  rumah  tangga,  keperluan  umum,  dan industri  antara  lain  meliputi  : cold  storage,  ice scating  rinks,  desalting ,  pemrosesan  makanan dan  minuman,  industri  kimia,  dan  industri manufaktur.
Dalam  proses  pendinginan  diperlukan input  energi  dari  luar.  Input  energi  ini  berupa energi  listrik.  Daya  listrik  berperan  penting sebagai sumber energi dan besarnya daya listrik dipengaruhi  oleh  besar  tegangan  listrik  yang terjadi  sehingga  besar  tegangan  listrik  dapat
berpengaruh  terhadap  putaran  kompresor  yang tentu  saja  berpengaruh  pula  terhadap  kualitas pendinginannya.
Mesin  pendingin  adalah  sebuah  sistem dengan siklus kerja tertutup, karena berhubungan  dengan  tekanan  fluida  yang berada di dalamnya yaitu refrigeran. Refrigeran memiliki banyak jenis, berbeda jenis refrigeran akan  berbeda  pula  besar  tekanan  yang dibutuhkan  dalam  proses  pendinginan.  Selain tegangan  listrik,  besar  tekanan  refrigeran  juga memberikan pengaruh terhadap hasil pendinginan. Semakin rendah tekanan refrigeran  akan  membuat  kerja  kompresor menjadi  ringan  tetapi    hasil  pendinginannya akan menurun.
Untuk mengetahui pengaruh dari tegangan listrik dan tekanan refrigeran terhadap kinerja  mesin  pendingin  tersebut  maka  perlu adanya  perhitungan  data  yang  menunjukkan hubungan tegangan listrik dan tekanan refigeran  terhadap  COP  ( s )  mesin  pendingin ruangan  dengan  menvariasikan  tegangan  input kompresor  AC  dan  menurunkan  tekanan refrigerannya.

## LANDASAN TEORI Pengertian Refrigrasi
Refrigerasi  adalah  sebuah  alat  siklus yang  prinsip  kerjanya  berdasarkan  hukum termodinamika  kedua  atas pernyataan  Clausius yang  dapat  diungkapkan  sebagai  berikut  :  ” Adalah  tidak  mungkin  membuat  sebuah  alat yang  beroperasi dalam  sebuah  siklus  tanpa adanya efek dari luar untuk mentransfer panas dari  media  bertemperatur  rendah  ke  media bertemperatur tinggi ” (Filipno Harahap,1991) Pernyataan tersebut menjelaskan sistem dapat  menghasilkan   perpindahan  kalor  dari sumber  yang  dingin  ke  sumber  yang  lebih panas  asalkan  terdapat  masukan  berupa  kerja atau energi.
Prinsip  utama  mesin  refrigerasi  adalah untuk menurunkan temperatur agar materi atau ruangan  dapat  terjaga  temperaturnya  sesuai dengan  kebutuhan  dan  kenyamanan  yang dikehendaki.

## Siklus Refrigerasi Kompresi Uap
Mesin refrigerasi dengan kompresi uap merupakan  sistem  yang  terbanyak  digunakan dalam  proses  refrigerasi.  Prinsip  dasar  uap  ini adalah  uap  ditekan  kemudian  diembunkan setelah  itu  tekanannya  diturunkan  agar  cairan itu  akan  menguap  kembali  karena  menyerap panas  lingkungan.  Dalam  sistem  kompresi diperlukan  4  komponen,  yaitu  kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator.
Gambar 1. Siklus Refrigerasi Kompresi Uap

## Sistem Pengkondisian Udara
Sistem pengkondisian udara/sistem tata
udara adalah
suatu proses
mendinginkan/memanaskan  udara  sehingga dapat  mencapai  suhu  dan  kelembaban  yang
diinginkan/dipersyaratkan. Selain itu, mengatur aliran udara dan kebersihannya.
Sistem penyegaran udara pada umumnya dibagi menjadi dua golongan utama yaitu :
1) Penyegaran udara untuk kenyamanan Menyegarkan udara ruangan untuk memberikan  kenyamanan  bagi  penghuni yang  berada  didalam  ruangan.  Kondisi udara  yang  dirasakan  nyaman  oleh  tubuh manusia adalah berkisar antara :
Suhu dan kelembaban :  20 0 C  hingga
26 0 C, 45% hingga 55% Kecepatan udara   : 0,25 m/s 2) Penyegaran udara untuk industri.Menyegarkan udara ruangan karena  diperlukan  oleh  proses,  bahan, peralatan  atau  barang  yang  ada  di dalamnya.

## 2.1. Perhitungan Dalam Sistem Refrigerasi
Gambar 2. Diagram P – h siklus kompresi uap
ideal 1. Proses kompresi (1-2)
Q w = h 2 – h 1 (Ridwan,1994)
Dimana :
Q w = Besarnya kerja kompresor, (kJ/kg) h 1 =  Entalpi  refrigeran  saat  masuk kompresor, (kJ/kg) h 2 =  Entalpi  refrigeran  saat  keluar kompresor, (kJ/kg) 2. Proses kondensasi (2-3)
Q c = h 2 – h 3 (Ridwan,1994)
Dimana :
Q c = Besarnya panas dilepas di kondensor,
(kJ/kg)
h 2 =  Entalpi  refrigeran  saat  masuk kondensor, (kJ/kg)
h 3 =  Entalpi  refrigeran  saat  keluar kondensor, (kJ/kg)
3. Proses expansi (3-4)
h 3 = h 4 (Ridwan,1994)
Dimana :
h 3 =  Entalpi  refrigeran  saat  keluar kondensor, (kJ/kg)
h 4 =  Entalpi  refrigeran  saat  masuk evaporator, (kJ/kg)
4. Proses evaporasi (4-1)
Q e = h 1 – h 4 (Ridwan,1994)
Dimana : Q e = Besarnya  panas  yang  diserap  di evaporator, (kJ/kg) h 1 =Entalpi refrigeran saat keluar evaporator, (kJ/kg) h 4 = Entalpi refrigeran saat masuk evaporator, (kJ/kg)

## METODE PENELITIAN Desain Alat Uji
Unit  indoor  ac  dipasang  di  dalam ruangan,  unit  outdoor  ac  dipasang  di  luar ruangan,  kabel  suplai  tegangan  listrik  yang menuju  unit  outdoor  ac  dihubungkan  dengan input regulator voltase. Output regulator voltase dihubungkan dengan input tegangan listrik unit outdoor  ac.  Pada  tekanan  refrigeran  standar tegangan  listrik  divariasikan.  Pada  tegangan listrik normal tekanan refrigeran divariasikan.

## Tahap Pengujian Alat
Siapkan  alat  ukur  dan  unit  ac,  pasang unit  indoor  ac  pada  ruangan,  pasang  unit outdoor  ac,  pasang  2  buah  pipa  penghubung antara  indoor  unit  dan  outdoor  unit,  pastikan pipa terpasang  dengan  benar  dan rapat,  pasang kabel  suplai  tegangan  listrik  dari  indoor  unit agar  terhubung  dengan  input  regulator  voltase, hubungkan  output  regulator  voltase  dengan input  teganga  listrik  outdoor  unit  ac,  pasang gauge manifold pada nepel pengisisan, sebelum unit  ac  diisi  refrigeran  terlebih  dulu  divakum dengan  mesin  vakum,  isi  refrigeran  sampai
pada  tekanan    standar  (70  psi),  pasang pengukur temperatur pada pipa masuk evaporator, pipa keluar evaporator, pipa masuk kondensor,  pipa  keluar  kondensor,  pipa  masuk kompresor,  hembusan  kondensor,  hembusan evaporator,  dan  pada  ruangan.  Operasikan sistem,  dan  atur  tegangan  pada  regulator voltase  pada  level  220v,  catat  perubahan temperatur  yang  ditunjukkan  oleh  alat  ukur setiap  10  menit  sampai  temperatur  ruangan pada  kondisi  nyaman  yaitu  23 0 c,  lakukan pengukuran  yang  sama  untuk  level  200  v,  210 v,  230  v  pada  regulator  voltase,  setelah pengambilan  data  pada  variasi  tegangan, regulator diatur pada tegangan normal (220 v), turunkan  tekanan  menjadi  50  psi,  lakukan pengambilan  data,  turunkan  tekanan  refrigeran pada 30 psi, lakukan pengambilan data.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Pengujian Alat
Dari  hasil  pengujian  dan  pengukuran diperoleh  beberapa  data  diantaranya  adalah  : beban  pendinginan,  hasil  pengukuran  pada tegangan 200V, hasil pengukuran pada tegangan 210V, hasil pengukuran pada tegangan  220V,  dan  hasil  pengukuran  pada tegangan  230  V. Beban  pendinginan  adalah  2 orang duduk  tenang  tanpa  aktivitas  dengan perolehan  kalor  2x100  watt  =  200  watt,  1  unit laptop 14 “ dengan daya 50 watt, 1 buah lampu neon  dengan  daya  18  watt. Total  beban pendinginan = ( 200 + 50 + 18 ) watt = 268 watt. ( Supratman Hara,1982 ).

## Pembahasan
Penyegar udara atau yang biasa disebut Air  Conditioner  (AC) dirancang  dengan mempergunakan  bahan  atau  unsur  pendingin (Refrigeran)  yang  mempunyai  sifat  mekanis yang  dimasukkan  ke  dalam  suatu  sistem peredaran  udara  untuk  diedarkan  melalui komponen-komponen  utama  penyegar  yang telah  dibuat  sedemikian  rupa  sehingga  dapat menghisap  atau  menyerap  suhu  panas  udara  di dalam  suatu  ruangan  dan  memindahkan  suhu panas  udara  tersebut  keluar  ruangan,  sehingga tercapailah suatu penyegar udara yang ideal. Kompresor sebagai jantung dari sistem tata  udara  yang  berguna  untuk  menghisap  uap refrigeran dari ruang penampung uap. Ketika di dalam penampung uap, tekanannya diusahakan agar  tetap  rendah,  supaya  refrigeran  senantiasa berada dalam keadaan uap dan bersuhu rendah.
Lalu  ketika  di  dalam  kompresor,  tekanan refrigeran  dinaikkan  sehingga  memudahkan pencairannya kembali.  Energi yang diperlukan untuk  kompresi  diberikan  oleh  motor  listrik yang  menggerakkan  kompresor.  Maka  daya listrik memberikan pengaruh yang cukup besar terhadap kerja kompresor.
Pada  kondisi  ideal,  besar  tegangan
listrik adalah 220 V. Namun pada kenyataannya  terkadang  kondisi  tegangan listrik  tidak  selalu  konstan  220  V.  Tegangan listrik dibawah 220 V menyebabkan kompresor bekerja  terlalu  lamban  sehingga  ketercapaian waktu pendinginan ruangan yang ideal yaitu 23 0 C membutuhkan waktu yang lebih lama. Pada pengolahan data dan perhitungan, tampak bahwa besar tegangan input kompresor memberikan  pengaruh  yang  besar  terhadap COP  mesin  pendingin.  Untuk  tegangan  input kompresor  dibawah  220V  yaitu  210V  dan 200V, semakin kecil tegangan input kompresor membuat  nilai  COP  menurun  masing-masing 17,855  dan  16,87.  Nilai  COP  paling  tinggi didapat  pada  input  tegangan  kompresor  220V yaitu  mencapai  19,865;  selanjutnya  pada tegangan diatas 220V yaitu 230V COP kembali turun menjadi 18,23.
Gambar 3. Diagram nilai COP pada tegangan input kompresor yang berbeda Selain pada  tegangan  input  kompresor, penurunan  COP  juga  ditunjukkan  pada  saat terjadi  penurunan  tekanan  refrigeran.  Semakin kecil  nilai  tekanan  refrigeran  menyebabkan nilai COP menurun. Hasil pengolahan data dan perhitungan  menunjukkan  nilai  COP  sebesar 19,865  pada  tekanan  refrigeran  70Psi,  17,296 pada tekanan refrigeran 50Psi, dan 14,980 pada tekanan refrigeran 30Psi.
Gambar 4. Diagram nilai COP pada tekanan refrigeran yang berbeda
Pada  tegangan  input  kompresor  200V membutuhkan  waktu  62  menit  agar  tercapai suhu  ruangan  23 0 C.  Kelembaban  ruangan hanya  mencapai  70%.  Sistem  bekerja  pada suhu  pengembunan  52 0 C dan  suhu  penguapan 12 0 C.
Pada  tegangan  input  kompresor  210V membutuhkan  waktu  55  menit  agar  tercapai suhu  ruangan  23 0 C.  Kelembaban  ruangan hanya  mencapai  70%.  Sistem  bekerja  pada suhu  pengembunan  49 0 C dan  suhu  penguapan
12 0 C. Saat mesin pendingin bekerja, temperatur terendah terjadi pada input evaporator dan temperatur tertinggi terjadi pada output  kompresor  atau  input  kondensor.  Pada sekitar  menit  ke  20  awal,  refrigeran  yang ditampung  pada  accumulator  mencapai  titik beku sehingga terjadi bunga es pada bagian luar accumulator,  namun  hal  ini  tidak  berlangsung lama yaitu sekitar 15-20 menit.
Pada  tegangan  input  kompresor  220V membutuhkan  waktu  50  menit  agar  tercapai suhu  ruangan  23 0 C.  Kelembaban  ruangan mencapai  68%.  Sistem  bekerja  pada  suhu pengembunan 15 0 C dan suhu penguapan 50 0 C. Pada  tegangan  input  kompresor  230V membutuhkan  waktu  48  menit  agar  tercapai suhu  ruangan  23 0 C.  Kelembaban  ruangan mencapai  68%.  Sistem  bekerja  pada  suhu pengembunan 49 0 C dan suhu penguapan 13 0 C. Pada tekanan refrigeran 70 Psi membutuhkan  waktu  50  menit  agar  tercapai suhu  ruangan  23 0 C.  Kelembaban  ruangan
16.87 17.855 19.865 18.23 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 200 210 220 230 COP Tegangan Input ( V ) Tekanan refrigeran 70 Psi
15 17.296 19.865 0 5 10 15 20 25 30 50 70 COP Tekanan refrigeran ( Psi ) tegangan input kompresor…
mencapai  68%.  Sistem  bekerja  pada  suhu pengembunan 50 0 C dan suhu penguapan15 0 C.
Pada tekanan refrigeran 50 Psi membutuhkan  waktu  100  menit  agar  tercapai suhu  ruangan  23 0 C.  Kelembaban  ruangan mencapai  68%.  Sistem  bekerja  pada  suhu pengembunan 53 0 C dan suhu penguapan 13 0 C. Pada  tekanan  refrigeran  30  Psi  sampai pada  waktu  100  menit  hanya  konstan  suhu ruangan  26 0 C.  Kelembaban  ruangan  hanya mencapai  69  %.  Sistem  bekerja  pada  suhu pengembunan  52 0 C  dan  suhu  penguapan  11 0 C.
Data  dan  hasil  perhitungan  diatas menunjukkan bahwa input tegangan kompresor yang  paling  baik  adalah  220  V  dengan menghasilkan  COP  sebesar  19,865;  sedangkan untuk  tekanan  refrigeran  yang  paling  baik adalah  pada  tekanan  refrigeran  70  Psi  dengan menghasilkan COP sebesar 19,865.

## KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan pada bab sebelumnya dapat disimpulkan bahwa :
1. Semakin  kecil  tegangan  input  kompresor membuat  nilai  COP  menurun  masing- masing  17,855  dan  16,87  pada  tegangan input kompresor 210V dan 200V. Nilai COP paling  tinggi  didapat  pada  input  tegangan kompresor  220V  yaitu  mencapai  19,865; dan  pada  tegangan  230V  COP  kembali turun  menjadi  18,23.  Semakin  rendah tekanan refrigeran juga  membuat  nilai  COP menurun. COP sebesar 19,865 pada tekanan refrigeran  70Psi,  17,296  pada  tekanan refrigeran  50Psi,  dan  14,980  pada  tekanan refrigeran 30 Psi,
2. Perubahan  temperatur  yang  terjadi  pada evaporator  dan  kondensor  yaitu  masing- masing  12 0 C  dan  52 0 C  pada  tegangan  input kompresor  200V,  12 0 C  dan  49 0 C  pada tegangan  input  kompresor  210V,  15 0 C  dan 50 0 C pada tegangan input kompresor 220V, 13 0 C  dan  50 0 C  pada  tegangan  input kompresor  230V,  15 0 C  dan  50 0 C  pada tekanan  refrigeran  70Psi,  13 0 C  dan  53 0 C pada  tekanan  refrigeran  50  Psi,  dan  11 0 C dan 58 0 C pada tekanan refrigeran 30 Psi.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Arismunandar,  Wiranto.  H.Saito.  1991.
Penyegaran  Udara .  Edisi  keempat,  PT.
Pradnya Paramita, Jakarta.
2. Hara,Supratman.Stocker,W.f.,Jones,J.W. 1982. Refrigerasi  Dan  Pengkondisian Udara , Edisi Kedua, Erlangga, Jakarta..
3. Reynolds, Wilbert F. dan W. Jones, Jerold. 1991. Thermodinamika  Teknik. Edisi kedua.
4. Terjemahan  Filipno  Harahap.  Penerbit
Erlangga. Jakarta.
5. Ridwan. 1994. Teknik Pendingin . Gunadarma. Depok.
6. Sudjito,  Saifuddin  Baedoewie,  Agung Sugeng,  Diktat Termodinamika  Dasar ,
Jakarta, Indonesia.