## PENGARUH TEKANAN TERHADAP PENGKONDISIAN UDARA SISTEM EKSPANSI UDARA
Sumanto 1) , Wayan Sudjna 2) , Harimbi Setyowati 3) , Andi Ahmad Rifa’i Prodi Teknik Industri 1) , Prodi Teknik Mesin 2) , Prodi Teknik Kimia 3) , Institut Teknologi Nasional Malang

## ABSTRAKSI
Pendinginan  udara  merupakan  salah  satu  hal  dari  bidang  refrigerasi  dan pengkondisian  udara.  Meskipun  saling  berkaitan,  tetapi  masingng-masing  mempunyai ruang  lingkup  yang  berbeda.teknik  pengkondisian  udara  tidak  hanya  berfungsi  sebagai pendingin,tetapi  lebih  dari  pada  itu.Definisi  pengkondisian  udara  (Confort  air conditioning)  adalah  proses  perlakuan  terhadap  udara  untuk  mengatur  suhu, kelembapan,  kebersihan,  dan  pendistribusianya  secara  serentak  guna  mencapai  kondisi nyaman  yang  dibutuhkan.an  tidak  menggunakanya.Mesin  pengkodisian  udara  yang digunakan  pada  sistem  pengkondisian  ini  adalah  Sistem  ekspansi  udara  dengan komponen  kompresor  1/2  PK,  evaporator  dengan  media  pendingin  air,  katup  ekspansi, dan  ruangan  aplikasi.  Variabel  dalam    penelitian  adalah  :  Variabel  bebasnya  adalah Variasi  Tekanan  40  Psi,  50  Psi,  dan  60  Psi.  Variabel  terikatnya  adalah  pengkondisian udara system ekspansi udara. Variabel kontrol yaitu tekanan udara, temperature udara, tempertur pendingin.Dengan variasi tekanan 40 Psi, 50 Psi dan 60 mempunyai pengaruh terhadap  pengkondisian  udara  yaitu  pada  pengujian  dengan  variasi  tekanan  40  Psi didapat  nilai  temperatur  tertinggi  30 o C,    temperatur  terendah  20 o C  dan  tempetratur rata-rata  23,5 o C.Dari  pengujian  dengan  variasi  tekanan  50  Psi  didat  nilai  temperatur tertinggi  31,5 o C,  temperatur  terendah  19,8 o C  dan  tempetratur  rata-rata  23,5 o C.Dari pengujian  dengan  variasi  tekanan  60  Psi  didat  nilai  temperatur  tertinggi  34,6 o C, temperatur terendah 19,3 o C dan temperatur rata-rata 23,7 o C .
Kata kunci: Tekanan Udara, Sistem Ekspansi Udara.

## PENDAHULUAN
Pengkondisian  udara  adalah  suatu  proses pengkondisian  atau  pengaturan  kondisi udara  sehingga  didapatkan  temperatur, kelembaban,  kecepatan,  dan  kebersihan yang  sesuai  dengan  persyaratan  kondisi udara  suatu  ruangan.  Persyaratan  sifat- sifat udara segar diletakkan sesuai dengan penggunaan  ruangan  misalnya  untuk kantor,  hotel,  gedung  pertemuan,  rumah sakit, gedung bioskop, dan lain sebagainya. Kebanyakan unit
pengkondisian  udara  digunakan  untuk kenyamanan,  yaitu  untuk  menciptakan
kondisi  udara  yang  nyaman  bagi  orang yang berada dalam ruangan. Di daerah yang  beriklim  panas,  sistim  pendinginan menciptakan  suasana  kerja  yang  nyaman dibandingkan dengan tidak menggunakanya. Dengan adanya permasalahan  di  atas,  maka  perlunya diteliti pengaruh teknanan terhadap pengkondisian  udara  system  ekspansi udara. Sistem  pengkondisian  udara  pada umumnya  dibagi  menjadi  dua  golongan utama  yaitu  :  Refrigerasi  industri,  yaitu mengkondisikan  udara  dari  ruangan karena  diperlukan  oleh  proses,  bahan,
peralatan  produksi  atau  barang  yang  ada didalam ruangan tersebut.
Comfort Air Conditioner, yaitu mengkondisikan udara dari ruangan untuk memberikan  kenyamanan  bagi  penghuni
yang melakukan aktivitas didalam ruangan tersebut.

## METODOLOGI
Variabel  merupakan  obyek  penelitian atau apa yang menjadi perhatian oleh para peneliti. Variabel tersebut antara lain :
Variabel bebasnya adalah Variasi Tekanan : 40 Psi, 50 Psi, dan 60 Psi. Variabel terikatnya adalah Pengkondisian udara system ekspansi udara.
Variabel kontrol  yaitu semua faktor  yang dapat  mempengaruhi  hasil  kerja  yang dilakukan  oleh  mesin.  Adapun  faktor- faktor  yang  mempengaruhi  adalah  : tekanan udara, temperature udara, tempertur pendinginan dan kelembaban.
Gambar 1 Skema instalasi penelitian

## Prosedur Pengambilan Data
Pemeriksaan  seluruh  peralatan  uji  dan perlengkapannya merupakan langkah pertama  yang  harus  dilakukan  untuk menjaga keamanan dan keselamatan baik penguji maupun peralatan uji.
Hal-hal  yang  perlu  diperhatikan  antara lain :
a.  Memeriksa  kondisi  mesin  baik  pada komponen  yang  bergerak  maupun komponen yang tidak bergerak.
b.  Memastikan  dan  memeriksa  suplai listrik  yang  diperlukan  oleh  peralatan uji.
c. Memeriksa kondisi di dalam evaporator.
d.  Memastikan  pertukaran  kalor  yang terjadi  berlangsung  dengan  baik  dan maksimal.
e.  Memastikan  pipa-pipa  dari  kebocoran dan memastikan sudah terisolasi termal dengan baik.
f.  Memeriksa  setiap  peralatan  ukur  yang akan  digunakan  didalam  pengambilan data apakah berfungsi dengan baik.
Dalam penelitian ini, data yang diperlukan untuk mendukung perhitungan adalah sebagai berikut : 1. Temperatur  udara  masuk  evaporator (T1) 2. Temperatur  udara  keluar  evaporator (T2) 3. Temperatur udara masuk ruangan/aplikasi (T3) 4. Temperatur udara di dalam ruangan/aplikasi (T4) 5. Tekanan udara masuk evaporator (P1) 6. Tekanan udara keluar evaporator (P2)
7. Tekanan masuk ruangan/aplikasi (P3)
8. Temperatur air masuk evaporator
9. Temperatur air keluar evaporator.

## Data Hasil Pengujian
Pada  pelaksanaan  pengujian  tekanan pengambilan  data  dilakukan  5  menit sekali sampai tiga kali. pengambilan data
variasi  tekanan  seperti  yang  tercantum pada table di bawah ini:
Tabel 1 Hasil Pengujian Dengan Variasi
Tekanan 40 Psi, 50 Psi, Dan 60 Psi
Varia bel Percobaan 40 ( Psi ) 50 ( Psi )
60 ( Psi ) P 1 40 40 40 50 50 50 60 60 60 P 2 25 25 25 35 35 35 40 40 40 P 3 5 5 5 7 7 7 10 10 10 T 1 30 30 30 31 31 32 34 35 35 T 2 24 24 24 23 23 23 22 22 22 T 3 20 20 20 20 20 19 19 19 19 T 4 20 20 20 20 20 19 19 19 19 T 5 26 26 26 27 27 26 26 26 25 T 6 27 27 28 28 28 28 28 29 29

## ANALISA DAN PEMBAHASAN
Beban kalor dari luar ruangan a). Beban kalor dari sinar matahari melalui kaca jendela Beban  kalor  dari  sinar  matahari  secara langsung, terjadi karena proses penyerapan  dan  transmisi  sinar  matahari kedalam  ruangan  yang  di  kondisikan melalui kaca.
QS 1 = A.PSHG.SF
Dimana:
PSHG  = Peak solar heat gain (W/m) A =  Luas  kaca  yang  langsung  terkena radiasi matahari SF = Storage factor
b).  Beban  kalor  dari  sinar  matahari
melalui dinding dan atap laju  perpindahan  kalor  melalui  dinding atau atap dinyatakan
dengan pernyataan(Stoecker  WF  dan  Jerold  W jones, 1982, hal 75):
QS 2 = U.A(t 0 -t r )(W/m)
Dimana:
U= Koefisien perpindahan kalor total (W/m 2o C)
A= Luas permukaan dinding atau atp (m 2 )
t o = Suhu udara luar ruangan ( o C) t R = Suhu udara didalam ruangan ( o C)

## Beban Kalor Dari Dalam Ruangan
Terjadinya  peningkatan  panas  sensible dan  laten  pada  suatu  ruangan  dapat disebabkan  oleh  factor  internal  dari ruangan tersebut, factor tersebut meliputi:

## Beban Kalor Dari Penghuni Ruangan
Kalor  yang  di  keluarkan  akibat  dari metabolism  tubuh  manusia  dipengaruhi oleh  aktifitas  manusia  dan  temperature ruang  tersebut.  Besarnya  kalor  ini  dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dibawah  ini  (Stoecker  WF  dan  Jerold  W jones, 1982, hal 69 QS 3 = Perolehan perorang.jumlah orang. CLF Dimana:
Perolehan kalor dari penghuni (W) CLF = Faktor-faktor beban perolehan kalor sensible dari orang.
Untuk penghuni beban laten, CLF dapat dianggap sama dengan 1,0
Tabel 2. Perolehan Kalor Dari Penghuni Kegiatan Perolehan kalor (W) Perolehan kalor sensible, % Tidur 70 75 Duduk ,tenang 100 60 Berdiri 150 50 Berjalan 305 35 Pekerjaan kantor 150 55 Mengajar 175 50

## Beban Kalor Dari Lampu
Jumlah  kalor  dari  dalam  ruangan  yang disebabkan oleh penerangan/lampu tergantung  pada  daya  dari  lampu  dan jenis/cara pemasanganya
Persamaan untuk menghitung beban kalor dari  lampu  adalah  (Stoecker  WF  dan Jerold W jones, 1982, hal 67):
QS 4 = (daya lampu,Watt).(Fu).(Fb).(CLF)
Dimana:
Fu = Faktor penghuni/lampu yang terpasang.
Fb = Faktor ballast untuk lampu Fluerescent =1,2 CLF = Faktor beban pendinginan
Beban  kalor  dari  udara  ventilasi  dan infiltrasi
Besarnya  laju  aliran  udara  infiltrasi ditentukan  berdasarkan  udara  luar  yang masuk  melalui  celah-celah  jendela  serta melalui  pintu  yang  terbuka.  Sedangkan besarnya aliran udara ventilasi ditentukan berdasarkan  jumlah  orang  atau  luas  dari ruangan  yang  akan  di  kondisikan.  Beban ventilasi  dan  infiltrasi  terbagi  dalam beban  kalor  sensible  dan  beban  kalor laten.  Besarnya  masing-masing  beban dapat  dihitung  dengan  menggunakan persamaan  dibawah  ini  (CP  Arora, Second  Edition,  Refrigeration  And  Air Conditioning, New York :  Mc Graw Hill Book company, hal 540):
OASH = 0,024.CMM.(t o -t R ) OALH = 50.CMM.(w o -w R ) Dimana:
CMM = Jumlah udara infiltrasi,
(m 3 /menit) t o = Suhu udara luar ruangan ( o C) t R = Suhu udara dalam ruangan ( o C) w o = Kelembaban udara luar.
w R = Kelembaban udara ruang.

## Beban Kalor Ruangan
Beban kalor ruangan merupakan
penjumlahan  dan  beban  kalor  dari  dalam ruangan,beban  dari  luar  ruangan,  beban kalor  dari  ventilasi  dan  infiltrasi.  Beban kalor  ini  berupa  beban  kalor  sensible (RSH)  dan  beban  kalor  laten  (RLH).
Besarnya beban tersebut dapat dirumuskan menjadi : RSH = QS 1 +QS 2 +QS 3 +QS 4 )

## RLH = OASH & OALH
Total beban pendingin ruangan adalah = RSH + RLH
Hasil Perhitungan Beban Pendinginan Beban kalor dari luar ruangan 1). Beban kalor dari sinar matahari melalui kaca jendela
QSb = A.PSHG.SF
= 5,788 m 2 x 700 W/m 2 =  4.051,6  Watt QSs = A.PSHG.SF
= 19,9 m 2 x 355 W/m 2 = 7.065   Watt
QS1 = QSb + QSs = 4.051,6 + 7.065 =  11.116,6 Watt 2). Beban kalor dari sinar matahari melalui dinding atau atap QS2 = U.A.(t o -t R )  (W/m 2 ) = 3,24 W/m2 o C x 39,05 m 2 (32-
25) = 126,5 W/ o C x 7 o C
=   885,65 Watt
Beban Kalor Dari Dalam Ruangan 1). Beban kalor dari penghuni ruangan
Jumlah penghuni = 4 orang QS 3 = Perolehan perorang . jumlah orang. CLF
= 305 x 4 0rang x 0,66
= 805,2 Watt
Ql        = Perolehan perorang. Jumlah orang . CLF
= 305x 4 orang x 1,0
= 1.220 Watt
2). Beban Kalor Dari Lampu
QS4      = (daya lampu,
watt).(Fu).(Fb).(CLF)
= 18 Watt x 8 buah x 0,84 = 120,96 Watt
3). Beban Kalor dari udara ventilasi dan infiltrasi
Data yang diketahui adalah sebagai berikut :
Parameter diluar ruangan Tdb 32 oC dengan Rh 82 % Para meter yang dikondisikan Tdb 25 oC dengan RH 64 % Nilai infiltrasi = (1,98 x jumlah pintu x luas pintu) + (2,5 x luas kaca yang berhubungan dengan udara luar) = ( 1,98 x 1 x 3,44 ) + ( 2,5 x 2,2 ) = 6,81 m 2 + 5,5 m 2
= 12,31 OASH = 0,0204.CMM.(t o -t R ) = 0,0204 x 21,28 (30-24) = 3,064 Watt OALH = 50.CMM.(w 0 -w R ) = 50 x 21,28 x (32-25) = 7.448  Watt Keterangan:
Bilangan 1,98 & 2,5 di dapat dari (Tabel Arora, hal 660)
c). Beban Kalor Ruangan RSH  = QS1+QS2+QS3+QS4 = 11.116,6 + 885,65 +803,5 + 120,96 = 12.926 Watt / 12,9 kW RLH  = OASH &OALH + Ql = 3,o64 + 7.448 + 1220
= 8.671,064 Watt / 6 kW
Total beban pendinginan adalah = RSH + RLH = 12.926 + 8.669,73 = 21.595,73 Watt / 21,60 kW

## Analisa Pengaruh Beban Pendingin Terhadap Temperatur
Tabel 3 Hubungan temperature terhadap beban pendingin
Teka nan Tempe ratur Percobaan Rerata 1 2 3 40 Psi T1 30 30 30 30 T2 24 24 24 24 T3 20 20 20 20 T4 20 20 20 20 50 Psi T1 31 31 32 31,5 T2 23 23 23 23 T3 20 20 19,6 19,8 T4 20 20 19,5 19,8 60 Psi T1 34 35 35 34,6 T2 22 22 22 22 T3 19,6 19,5 19 19,3
T4 19,5 19 19 19,1 30 24 20 20 31.5 23 19.8 19.8 34.6 22 19.3 19.1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 11.1 0.88 0.8 0.12 Beban pendingin kW T e m p e ra tur o C
Temperatur  Rata-rata dari tekanan 40 Psi Temperatur Rata-rata dari tekanan 50 Psi Temperatur Rata-rata dari tekanan 60 Psi

## Grafik 1 Hubungan Temperatur Terhadap
Beban Pendingin
Hasil  percobaan  dengan  variasi  tekanan 40  Psi,  50  Psi  dan  60  Psi  dapat    yaitu  : Pada titik pertama hubungan tekanan dan beban  pendingin  yaitu  30 o C  pada  titik kedua  temertur  mengalami  penurunan  24 o C. pada titik ketiga mengalami penurunan  tempertur  lagi  yaitu  dengan temperatur 20 o C. Dari pengujian dengan variasi  tekanan  40  Psi  didat  nilai temperatur  tertinggi  30 o C,    temperatur terendah  20 o C  dan  tempetratur  rata-rata
23,5 o C.  Pada  titik  pertama  hubungan tekanan  dan  beban  pendingin  yaitu  31,5 o C  pada  titik  kedua  temertur  mengalami penurunan  23 o C.  pada  titik  ketiga mengalami  penurunan  tempertur  lagi yaitu  dengan  temperatur  19,8 o C.  Dari pengujian  dengan  variasi  tekanan  50  Psi didat  nilai  temperatur  tertinggi  31,5 o C, temperatur terendah 19,8 o C dan tempetratur  rata-rata  23,5 o C.  Pada  titik pertama  hubungan  tekanan  dan  beban pendingin  yaitu  34,6 o C  pada  titik  kedua temertur mengalami penurunan 22 o C.
Tabel 4. Hubungan tekanan dan temperatur Tekanan (Psi) Temperatur ( o C) 40 30,5
50 31,5 60 30
Pada  titik  ketiga  mengalami  penurunan tempertur  lagi  yaitu  dengan  temperatur 19,3 o C.  Dari  pengujian  dengan  variasi tekanan  60  Psi  didat  nilai  temperatur tertinggi  30 o C,    temperatur  terendah  20 o C dan tempetratur rata-rata 23,7 o C. Dari hasil pengujian dengan memvariasi tekanan  40 Psi, 50 Psi dan 60 Psi , dapat disimpulkan bahwa semakin besar tekanan  yang  diberikan,  maka  tempertur yang di hasilkan akan semakin menurun.
0 10 20 30 40 50 60 70 20 26 30 temperatur oC Te ka n an P si Grafik 2 Hubungan Tekanan Dan
Temperatur

## KESIMPULAN
Setelah  dilakukan  penelitian  memvariasi tekanan  udara,  maka  dapat  di  ambil kesimpulan dari pengaruh tekanan terhadap pengkondisian udara: Variasi  tekanan  40  Psi,  50  Psi  dan  60 mempunyai pengaruh terhadap pengkondisian udara yaitu
1. Pada  titik  pertama  hubungan  tekanan dan  beban  pendingin  yaitu  30 o C  pada titik kedua temertur mengalami penurunan  24 o C.  pada  titik  ketiga mengalami  penurunan  tempertur  lagi yaitu dengan temperatur 20 o C. 2. Pada  titik  pertama  hubungan  tekanan dan  beban  pendingin  yaitu  31,5 o C pada  titik  kedua  temertur  mengalami penurunan  23 o C.  pada  titik  ketiga mengalami  penurunan  tempertur  lagi yaitu dengan temperatur 19,8 o C. 3. Pada  titik  pertama  hubungan  tekanan dan  beban  pendingin  yaitu  34,6 o C pada  titik  kedua  temertur  mengalami penurunan  22 o C.  pada  titik  ketiga mengalami  penurunan  tempertur  lagi yaitu dengan temperatur 19,3 o C.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Holman.  J.  P  Ir.E.  jasjfi  M.Sc., Perpindahan Kalor , Erlangga, 1988
2. Arismunandar, W. dan Saito, H., 2002,
Penyegaran  Udara , Cetakan  ke-6,  PT
Pradnya Paramita, Jakarta.
3. Stoecker, W.F. dan Jerold, W.J., 1996, Refrigerasi  dan  Penyegaran  Udara . TerjemahanSupratman  Hara.  Penerbit Erlangga. Jakarta
4. Wertenbach,  Jurgen.  2003. Energy Analysis  of  Refrigerant  Cycles . SAE Cooperative Research, Scottsdale, AZ