Pertemuan I Pu [PDF]

Citation preview

PERTEMUAN I



PENDAHULUAN Program Studi



: Teknik Sistem Perkapalan



Nama mata kuliah/Kode : Pengkondisian Udara Jumlah SKS



: 2 sks



Pengajar



: 1. Ir. Hj. Syerly Klara, MT 2. Dr Eng Erwin Eka Putra, ST, MT 3. A. Husni Sitepu, ST,MT



Sasaran Belajar



:



Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa mampu



menjelaskan



Prinsip



dasar



proses



system



pengkondisian udara,. Ventilasi dan Perancangan Sistem Blower pada kapal. Mata kuliah Prasyarat



: Termodinamika Mekanika Fluida Perpindahan Panas



Deskripsi mata Kuliah



:



Mata kuliah ini merupakan bagian dari kajian ilmu



Termodinamika dan Perpindahan Panas yang fokus pembahasannya adalah Sistem Pengkondisian Udara. Dalam



perkuliahan



Pengkondisia



dibahas



Udara,



Penerapan



Beban



Teknik



Pemanasan



dan



Pendinginan, Beban Kalor pada Permukaan Tembus dan Tidak Tembus Cahaya, Psikometri, , Peyegaran Udara, Kipas Udara dan Blower. Untuk dapat mengikuti kuliah



ini



dengan



baik



memahami



Persamaan



termodinamika



I



perpndahan



dan



panas



II,



mahasiswa



harus



keadaan, distribusi



konduksi



hukum



aliran



dan



telah fluida,



konveksi.



Kemampuan yang diperoleh dari mata kuliah ini selanjutnya dapat digunakan sebagai pengetahuan



dasar dalam perencanaan system refrigerasi dan pengkondisian udara pada kapal



I.



PENDAHULUAN . Pada pertemuan I dijelaskan rencana materi Penerapan teknik refrigerasi dan pengkondisn udara. Selain itu, menjelaskan rencana perkuliahan dan cara penilaian serta informasi kontrak pembelajaran dan rencana pembelajaran. I.1. Ruang lingkup Materi Profil dan Kompetensi lulusan program studi. Penerapan teknik refrigerasi dan pengkondisn udara I.2. Sasaran pembelajaran Modul Sasaran pembelajaran yang diharapkan dapat dicapai/dikuasai oleh setiap mahasiswa, Mampu menjelaskan ruang lingkup pengkondisian udara dan prinsip umum penyelesaian masalahnya



1.3. Prilaku Awal Mahasiswa Untuk dapat mengikuti kuliah ini dengan baik mahasiswa sudah memahami hukum termodinamika dan distribusi fluida . Kemampuan yang diperoleh dari mata kuliah ini selanjutnya dapat digunakan sebagai pengetahuan dasar dalam perencanaan system pengkondisian udara pada kapal. 1.3. Manfaat Mahasiswa mengetahui materi pembelajaran yang akan di berikan selama satu semester . 1.4. Urutan Pembahasan 1. Menjelaskan Penerapan teknik pengkondisian udara 2. Menjelaskan garis besar rencana pembelajaran 1.5. Petunjuk Belajar 1. Mahasiswa mendengarkan uraian materi dari dosen



2. Mendiskusikan syarat dan aturan kontrak pembelajaran 3. Menanyakan tentang materi pembelajaran dan hubungannya dengan matakuliah lain



II. PENYAJIAN 2.1. Materi Pembelajaran 1.



Penerapan teknik refrigerasi dan pengkondisian udara Fungsi utama bidang refrigerasi dan pengkondisian udara saling berkaitan



satu sama lain, tetapi masing-masing mempunyai ruang lingkup yang berbeda. Keadaan ini dapat dilukiskan seperti pada gambar 1.1. Penerapan teknik



refrigerasi



yang



terbanyak



refrigerasi



industry,



yang



meliputi



pemrosesan, pengawetan makanan, penyerapan kalor dari bahan-bahan kimia, perminyakan, dan industri petrokimia. Selain dari itu, terdapat penggunaan khusus seperti pada industri manufaktur dan konstruksi. Dalam hal yang sama, teknik pengkondisian udara tidak hanya berfungsi sebagai pendingin tetapi lebih daripada itu. Definisi 1 pengkondisian udara nyaman (comfort air conditioning) adalah ’’proses perlakuan terhadap udara untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan, dan pendistribusiannya secara serentak guna mencapai kondisi nyaman dibutuhkan oleh penghuni yang berada didalamnya’’. Oleh karena itu teknik pengkondisian udara juga mencakup usaha pemanasan (yang tidak menerapkan teknik refrigerasi kecuali untuk pompa kalor), seperti pengaturan kecepatan, radiasi termal, dan kualitas udara termasuk partikel dan uap pengotor. Bab ini mencoba memperkenalkan beberapa ruang lingkup dan berbagai jenis penggunaan teknik refrigerasi dan pengkondisian udara. Penggolongan terhadap sejumlah penggunaan teknik pengkondisian udara diatas mencakup bangunan berukuran sedang dan besar, industri, tempat tinggal, dan kendaraan. Penerapan bidang industri meliputi industri makanan dan industri pemprosesan termal (Thermal-processing industries). Walaupun kapasitas penggunaan



refrigerasi



dibidang-bidang



dibandingkan dengan yang digunakan



khusus



relatif



sedikit



jika



Gambar 1.1 Kaitan antara bidang-bidang refrigerasi dan pengkondisian udara (Wilbert f.Stoecker) pada



pengkondisian



udara



atau



refrigerasi



bahan



makanan,



tetapi



penggunaan khusus ini banyak menimbulkan rasa ingin tahu dan tantangan bagi dunia keteknikan. a. Pengkondisian udara untuk industri Istilah pengkondisian udara industri yang di maksud di sini adalah usaha menciptakan lingkungan yang nyaman, paling tidak sebagian, bagi para pekerja yang berada di dalam lingkungan yang berbahaya dan juga untuk pengaturan kondisi udara yang dapat mendukung pemrosesan bahan.



Gambar 1.2 Sebuah unit atap (rooftop unit). (Lennox Industries, Inc.) Penghangatan setempat (spot heating), pada musim dingin, penghangatan daerah di mana pekerja berada lebih mudah dilakukan. Salah satu caranya adalah dengan menggunakan pemanas infra merah. Apabila permukaan elemen alat penghangat ini dipanaskan dengan menggunakan sebuah pembakar (burner) atau listrik hingga bersuhu cukup tinggi, maka permukaan elemen tersebut akan meradiasikan kalor cahaya infra merah ke daerah yang dijadikan sasaran.



Pendinginan setempat (spot cooling), mendinginkan secara keseluruhan suatu pabrik baja sudah tentu tidak praktis, karena itu pengkondisian udara cukup dilakukan pada tempat di mana pekeija berada saja dengan mengarahkan aliran udara dingin ke tempat tersebut. Laboratorium lingkungan (environmental laboratories), fungsi pengkondisian udara bervariasi antara satu laboratorium dengan laboratorium lainnya. Pada laboratorium yang satu diperlukan lingkungan bersuhu rendah hingga -40 oC, untuk keperluan pengujian mesin-mesin pada suhu rendah, sedang pada laboratorium yang lain diperlukan suhu dan kelembaban yang lebih tinggi untuk mempelaiari tingkah laku binatang-binatang pada daerah beriklim tropis.



Gambar 1.3 sebuah ruang bebas debu. (Weber technical products, subsidia of walter kidde& Co.,Inc.) Ruangan computer, sistem pengkondisian udara untuk ruangan komputer harus dapat mengatur suhu, kelembaban dan kebersihan udara di ruangan tersebut. Sejumlah komponen elektronik akan berubah karakteristiknya dari keadaan normal jika suhunya terlalu panas. Salah satu cara pencegahan kenaikan suhu lokal adalah dengan menjaga suhu di ruang komputer antara 20 hingga 25 °C. Komponen elektronik di dalam komputer berfungsi lebih baik pada suhu yang lebih rendah, tetapi perlu dikompromikan dengan suhu nyaman terendah.yang cocok bagi orang yang bekerja di ruangan tersebut. Kelembaban relatif antara 30 dan 45 persen diperlukan untuk pengaturan kartu-kartu, oleh karena kelembaban relatif yang terlalu tinggi dapat menyebabkan pemasukan kartu yang tidak benar, sedangkan kelembaban relatif yang terlalu rendah, menimbulkan medan listrik statis pada tumpukan kartu. Keseragaman suhu



adalah faktor penting dalam penyimpanan pita magnetik untuk jangka waktu lama. Udara yang tersaring dengan baik diperlukan dalam memelihara printer, pemacu pita (tape drivers), dan pembaca kartu. Instalasi tenaga (power plants), pada instalasi tenaga tradisional, ventilasi ruangan para pekerja cukup diberikan dengan memasukkan udara luar. Akan tetapi pada saat ini dengan adanya bentuk yang kompak dan kenaikan intensitas aliran kalor, tidak lagi terdapat ruang yang cukup untuk menempatkan saluran udara, sehingga untuk keperluan penyejukan ruangan yang sempit di dalam instalasi tenaga yang modern, dilakukan dengan memasang koil-koil pendingin udara yang di dalamnya dialiri air yang telah didinginkan, yang pipanya jauh lebih kecil dibandingkan dengan saluran udara. Pengkondisian udara rumah tinggal di Amerika Serikat, hampir 5 juta unit pengkondisian udara ruangan terjual setiap tahun, kebanyakan digunakan untuk keperluan rumah tinggal. Jenis lain dari alat pengkondisi udara tempat tinggal adalah sistem sentral atau unitary, yang unit pengembunnva terdiri dari kompresor dan kondensor yang diletakkan di luar ruangan, sedangkan koil evaporator berada di dalam saluran udara di dalam ruangan. Pengkondisian udara untuk kendaraan Kebanyakan kendaraan yang dikondisikan udaranya adalah oto mobil, sehingga setiap tahunnya terjual antara 5 hingga 10 juta sistem. Tetapi banyak jenis kendaraan lain yang juga dikondisikan, misalnya bis. kereta, truk (Gambar 1.4), kendaraan rekreasi, traktor, kabin mesin penderek, pesawat terbang, dan kapal. Beban pendinginan yang terbanyak berasal dari radiasi matahari, dan bagi kendaraan umum adalah kalor yang dilepaskan oleh orang. Jika dibandingkan dengan pengkondisian udara pada bangunan, beban-beban ini ditandai juga dengan perubahan yang cepat dan tingginya intensitas kalor per satuan volume ruang.



Gambar 1.4 Pengkondisian udara pada sebuah truk. (Kysor Manufacturing Co.) b. Penyimpanan dan pendistribusian bahan makanan Daging, ikan, buah-buahan serta sayur-sayuran bersifat mudah membusuk, akan tetapi uinur penyimpanannya dapal diperpanjang dengan pendinginan. Buah-buahan, sayuran dan daging yang telah diproses seperti sosis, untuk memperpanjang uinur penyimpanannya perlu disimpan pada suhu sedikit di atas titik bekunya. Jenis daging lain, ikan, sayuran dan buahbuahan jika di bekukan dapat disimpan beberapa bulan lamanya, hingga saat diperlukan untuk dicairkan dan dimasak oleh konsumen.



Gambar 1.5 Kacang kapri diatas ban berjalan yang dialiri fluida dingin (Fluidized bed conveyor belt). (Lewis Refrigeration Company) Rantai aliran makanan beku umumnya terdiri atas mata rantai berikut: pembekuan, penyimpanan di dalam gudang-dingin dipamerkan dalam lemari dingin di pasar makanan, akhirpya disimpan dalam lemari pembeku (freezer) atau dalam ruang beku lemari es domestik di rumah.



Usaha pembekuan makanan termasuk juga usaha pendinginan udara hingga mendekati -30 °C yang ditiupkan dengan kecepatan tinggi ke arah timbunan paket makanan di atas bantalan garpu pengangkat (fork-lift); pembekuan sentuh, yaitu dengan cara meletakkan bahan makanan di antara pelat-pelat logam; pembekuan celup, dengan cara mencelupkan bahan makanan ke dalam air garam (brine) yang bersuhu rendah; pembekuan hamparan dengan aliran fluida (fluidizelbed freezing), di mana partikel bahan dihamparkan di atas ban berjalan (conveyor) sambil ditiupkan udara dingin dari arah bawahnya (Gambar 1.5); pembekuan dengan bahan kriogenik (cryogenic), seperti nitrogen atau karbon dioksida cair. Ruang penyimpanan (storage), setelah panen, buah-buahan dan sayursayuran harus didinginkan dengan cepat, begitu juga daging. harus dibekukan setelah pemotongan, agar kualitasnya tetap tinggi. Barang-barang yang diturunkan dari truk atau kereta harus segera dimasukkan ke dalam gudang penyimpanan bersuhu rendah (Gambar 1.6) di tempat ini barang-barang disimpan pada suhu antara -20 °C hingga -23 °C hingga beberapa bulan. Untuk menjaga kualitas ikan. suhu ruang penyimpanan akan lebih rendah lagi. Distribusi Bahan makanan dibawa dari gudang dingin ke pasar, di sini bahan tersebut harus dijaga tetap dingin dengan memasukkannya ke dalam lemari peragaan. Untuk produuk-produk susu, buah-buahan serta sayuran beku, suhunya diatur antara 3 hingga 5 °C,sedangkan untuk makananmakanan beku dan es-krim, suhunya -20 °C. Pemrosesan makanan Sejumlah makanan membutuhkan pengerjaan tambahan sebelum dibekukan di dalam ruang dingin, dan proses ini juga membutuhkan pendinginan. Produk susu hewani yang utama adalah susu, es krim dan keju. Untuk keperluan pasteurisasi susu, pertama-tama suhunya dinaikkan hingga kira-kira 73 °C selama kurang lebih 20 detik, kemudian susu didinginkan hingga 3 atau 4 °C untuk penyimpanan. Dalam pembuatan es-krim, bahan-bahan dipasteurisasi terlebih dahulu, dan kemudian dicampur. Mesin refrigerasi mendinginkan campuran tersebut hingga kira-kira 6 °C, setelah itu dimasukkan ke dalam mesin pembeku hingga suhunya turun menjadi -5 °C (sambil terus diaduk), pada suhu tersebut campuran mulai mengeras tetapi masih cukup lunak/cair untuk dialirkan ke dalam wadahnya. Selanjutnya es-krim disimpan pada suhu di bawah titik bekunya.



c. Industri kimia dan proses Industri kimia dan industri proses, yang meliputi pabrik industri bahan kimia, penyulingan minyak, pabrik petrokimia, pabrik kertas dan pulp, dan sebagainya. Industri ini membutuhkan refrigerasi yang ditangani dengan baik, oleh karena hampir setiap instalasi mempunyai perbedaan serta harganya yang begitu tinggi. Beberapa fungsi refrigerasi yang penting di dalam industri kimia dan industri proses adalah untuk (1) pemisahan gas-gas, (2) pengembunan gas, (3) pemadatan suatu zat di dalam campuran untuk memisahkannya dari yang lain, (4) menjaga kondisi suhu rendah dalam penyimpanan gas cair agar tekanannya tidak berlebihan, dan (5) penghilangan kalor reaksi. Campuran gas hidrokarbon



dapat



dipisahkan



menjadi



unsur-unsumya



dengan



cara



mendinginkan campuran tersebut, sehingga unsur yang tinggi titik didihnya, akan mencair terlebih dahulu dan dapat dipisahkan secara flsik dari unsur yang masih berbentuk gas. Kadang-kadang di dalam pabrik petrokimia hidrokarbon, seperti propana, digunakan sebagai refrigeran, karena harganya lebih rendah dibandingkan dengan refrigeran lain, tetapi pabriknya harus diperlengkapi dengan peralatan untuk mengatasi bahan yang mudah terbakar. 2.2. Lingkup penghiliran/penerapan Aplikasi pengkondisian udara dapat dijumpai pada kulkas, AC, pemanas ruangan dan lain-lain. 2.3. Tugas Mandiri 1. Jelaskanlah apa yang dimaksud dengan pengkondisian udara 2. Sebutkan penerapan teknik refrigerasi industri



GARIS BESAR RENCANA PEMBELAJARAN Nama Mata Kuliah Kode Mata Kuliah Semester Penyajian



: : :



Kompetensi Sasaran Kompetensi Utama I



: :



Kompetensi Pendukung



:



Pengkondisian Udara 321D3312 V (Lima) 1



Mampu merancang sistem penggerak dan permesinan serta kendali kapal secara efektif dan efisien.



2



Mampu dan terampil merancang sistem instalasi perpipaan dan instrumentasi di kapal dan bangunan kelautan lainnya yang ramah lingkungan.



3



Mampu merancang sistem pemeliharaan dan perawatan permesinan kapal dan sistem perlengkapan kapal serta bangunan kelautan lainnya.



1



Mampu merancang sistem permesinan, kelistrikan dan perpipaan dalam pekerjaan teknik yang relevan Mampu menangani rekayasa nilai suatu fungsi hasil produk/jasa dan meningkatkannya semaksimal mungkin atas dasar efektifitas fungsi Mampu dan terampil menangani aplikasi statistik dalam pemecahan masalah analisis data dari suatu penelitian Mampu berkomunikasi secara efektif dengan orang lain baik dalam lingkungan pekerjaan maupun dengan masyarakat



II 2 Kompetensi Pendukung



:



1



III 2



Sasaran Belajar



:



Mahasiswa dapat menjelaskan Prinsip dasar proses refrigerasi dan pengkondisian udara serta penggunaan diagram, Psikrometri, mampu merancang sistem ducting, sistem pemanas, perancangan sistem ventilasi, perancangan sistem pengkondisian udara dan refrigerasi. Perancangan Sistem Blower.



Pertemuan Ke



Sasaran Pembelajaran



I



Mengetahui tujuan, batasan perkuliahan



II - III



Menjelaskan dan menghitung beban pemanasan dan pendinginan



IV - VI



VII - VIII



Menjelaskan beban kalor pada pengkondisian udara Menjelaskan diagram psikometri pada pengkondisian udara



Materi Pembelajaran/ Topik Kajian



Strategi/Metode Pembelajaran



Indikator Penilaian



- Penerapan teknik refrigerasi dan pengkondisn udara - Tujuan kompetensi, uraian singkat mata kuliah - Kontrak perkuliahan - Beban Pemanasan - Beban Pendinginan



- Ceramah - Diskusi



- Kuliah - Tugas Mandiri



-



Beban kalor - Beban kalor pada suatu bangunan - Beban kalor pada permukaan tembus dan tidak tembus cahaya - Psikometri



- Kuliah - Tugas Mandiri



-



- Kuliah - Kerja Kelompok - Presentasi



-



-



IX - XI



XII - XIII



menjelaskan siklus dan komponen system refrigerasi Menjelaskan dan merancang sistem penyegaran udarai di kapal



Refrigerasi dan mesin Refrigrasi - Siklus refrigrasi - Refrigrasi - Diagram mollier Penyegaran udara - Macam-macam System penyegaran udara - Komponen utama system penyegar udara - Aplikasinya



- Kuliah - Tugas Mandiri



- Kuliah - Kerja Kelompok - Presentasi



-



Ketepat an analisis Kerapia n Ketepat an analisis Kerapia n Kerapian Proses penyelesaian soal Kebenaran jawaban Ketepat an analisis Kerapia n



- Kerapian - Proses penyelesaian soal - Kebenaran jawaban



Bobot Penilaian



15 %



25 %



15 %



15



15 %



Pertemuan Ke



XIV - XVI



Sasaran



Materi Pembelajaran/



Pembelajaran



Topik Kajian



Mengaplikasikan dalam merancang distribusi udara Sistem Blower di kamar Mesin



:



Sistem Kipas dan saluran udara - Karakteristik kipas udara dan blower - Macam-macam kipas udara dan blower - Pengkajian terhadap fan blower



Strategi/Metode Pembelajaran - Kuliah - Kerja Kelompok - Presentasi



Indikator Penilaian - Komunikatif - Kebenaran perhitungan - Kesimpulan - Penyajian materi presentasi



Bobot Penilaian



15 %



III.



IV. PENUTUP 3.1. Rangkuman Fungsi utama bidang refrigerasi dan pengkondisian udara saling berkaitan satu sama lain, tetapi masing-masing mempunyai ruang lingkup yang berbeda. Penerapan teknik refrigerasi yang terbanyak refrigersi industry, yang meliputi pemrosesan, pengawetan makanan, penyerapan kalor dari bahan-bahan kimia, perminyakan, dan industri petrokimia. Selain dari itu, terdapat penggunaan khusus seperti pada industri manufaktur dan konstruksi. Teknik pengkondisian udara tidak hanya berfungsi sebagai pendingin tetapi lebih daripada itu. Definisi



pengkondisian udara nyaman (comfort air



conditioning) adalah proses perlakuan terhadap udara untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan, dan pendistribusiannya secara serentak guna mencapai kondisi nyaman dibutuhkan oleh penghuni yang berada didalamnya. Oleh karena itu teknik pengkondisian udara juga mencakup usaha pemanasan (yang tidak menerapkan teknik refrigerasi kecuali untuk pompa kalor), seperti pengaturan kecepatan, radiasi termal, dan kualitas udara termasuk partikel dan uap pengotor. Beberapa ruang lingkup dan berbagai jenis penggunaan teknik refrigerasi dan pengkondisian udara. Penggolongan terhadap sejumlah penggunaan teknik pengkondisian udara diatas mencakup bangunan berukuran sedang dan besar, industri, tempat tinggal, dan kendaraan. Penerapan bidang industri meliputi industri makanan dan industri pemrosesan termal (Thermal-processing industries). Walaupun kapasitas penggunaan refrigerasi dibidang-bidang khusus relatif sedikit 3.2. Soal Tes Formatif 1. Apakah perbedaan refrigerasi dan pengkondisian udara? 2. Mengapa kapal membutuhkan pengkondisian udara ?



3. Apakah yang dimaksud dengan storage? 4. Sebutkanlah fungsi pengkondisian udara ?



3.3. Umpan Balik 1. Mahasiswa dapat bertanya apabila ada materi uraian yang tidak jelas.



2. Pertanyaan mahasiswa dapat dialihkan ke mahasiswa lain untuk menguji kemampuannya. 3. Dosen menjelaskan kembali jika diperlukan 3.4. Daftar Pustaka Syerly Klara, 2015, Buku Ajar PENGATURAN DAN PENGKONDISIAN UDARA, LKPP Universitas Hasanuddin