STUDI EKSPERIMENTAL PERFORMANSI COOLING PAD … · Dari penelitian dengan ducting pada rpm 2 ... Variables measured at the time of testing that is round fan rpm 1 rpm (1440 ... 5.1

STUDI EKSPERIMENTAL PERFORMANSI COOLING PAD

BERBAHAN SUMBU KOMPOR TANPA DUCTING DAN

DENGAN DUCTING

Oleh : A A Dwi Swantika

Dosen Pembimbing : Ir. Hendra Wijaksana, MSc

: Ketut Astawa,ST.MT

ABSTRAK

Pendinginan evaporatif merupakan proses penguapan air pada suatu permukaan

yang mengalami kontak secara langsung antara air dengan udara. Pendingin evaporatif

pada penelitian ini digunakan untuk mendinginkan suhu udara di dalam kandang ayam

agar tidak mengalami heat stress. Ducting digunakan sebagai media menyalurkan

udara, perpindahan panas, dan untuk mengurangi kelembaban pada proses penguapan

air yang terjadi kontak dengan udara.

Dalam penelitian ini menggunakan variasi tanpa ducting dan dengan ducting.

Volume ducting yaitu 0.54 𝑚3, dengan penambahan lubang pada bagian bawah dengan

diameter 5 cm berjumlah 65 lubang. Pengujian dilakukan untuk mengetahui performa

pendingin evaporative cooling yang meliputi penurunan bola kering udara, efektivitas

pendinginan, kapasitas pendinginan, EER dan kelembaban relatif. Variabel yang

diukur pada saat pengujian adalah putaran rpm fan yaitu rpm 1 (1440 rpm), rpm 2

(1470 rpm) dan rpm 3 (1500 rpm).

Dari penelitian dengan ducting pada rpm 2 menghasilkan kelembaban relatif

lebih baik dibanding dengan tanpa ducting. Nilai yang di dapat pada pengujian dengan

ducting 60-70% merupakan kelembaban nyaman bagi ayam. Semakin besar kontak

udara yang mengandung uap air dengan sistem, akan mempengaruhi kelembaban yang

terjadi.

Kata kunci : pendinginan, suhu, ducting, kelembaban.

EXPERIMENTAL STUDY PERFORMANCE BASED COOLING PAD AXES

STOVE WITHOUT DUCTING AND WITH DUCTING

Author : A A Dwi Swantika

Guidance : Ir. Hendra Wijaksana, MSc

: Ketut Astawa,ST.MT

ABSTRACT

Evaporative cooling is the evaporation of water on a surface that experienced

direct contact between the water with air. Evaporative coolers in this study is used to

cool the air temperature inside the henhouse so as not to heat stress. Ducting used as a

medium to channel air, heat transfer, and to reduce moisture on the evaporation of water

that comes in contact with air.

In this study, using variations without ducting and ducting. Volume ducting

ie 0,54 m ^ 3, with the addition of a hole at the bottom with a diameter of 5 cm are 65

holes. Tests conducted to determine the performance of cooling evaporative cooling

which include a decrease in air-dry bulb, the effectiveness of cooling, cooling capacity,

EER and relative humidity. Variables measured at the time of testing that is round fan

rpm 1 rpm (1440 rpm), 2 rpm (1470 rpm) and 3 rpm (1500 rpm).

From studies with ducting at 2 rpm produces relative humidity is better than

without ducting. Values in the can on testing with ducting humidity 60-70% is

comfortable for chicken. The greater the contact to air containing water vapor with the

system, will affect the moisture that occurs.

Keywords: cooling, temperature, ducting, humidity.

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat

rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “STUDI EKSPERIMENTAL

PERFORMANSI COOLING PAD BERBAHAN SUMBU KOMPOR TANPA DUCTING

DAN DENGAN DUCTING”

Dalam penyusunan skripsi ini penulis mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak,

untuk itu penulis mengucapakan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Dr.Ir. I Ketut Gede Sugita, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin,

Fakultas Teknik, Universitas Udayana.

2. Bapak Ir. Hendra Wijaksana, MSc. Selaku Dosen Pembimbing I.

3. Bapak Ketut Astawa,ST.MT Selaku Dosen Pembimbing II.

4. Bapak I Putu Lokantara,ST.MT Selaku Dosen Pembimbing Akademik.

5. Bapak I Gusti Ngurah Putu Tenaya, ST.,MT. Selaku Dosen Penguji I.

6. Bapak Dr. Wayan Nata Septiadi, ST, MT Selaku Dosen Penguji II.

7. Bapak Ir. I Nengah Suarnadwipa, MT Selaku Dosen Penguji III.

8. Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik,

Universitas Udayana.

9. Keluarga yang selalu mendukung dan membantu dalam perkuliahan hingga

penyusunan skripsi.

10. Kepada rekan–rekan dan semua pihak Jurusan Teknik Mesin yang telah

membantu dalam penyelesaian skripsi.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini tentu jauh dari kesempurnaan mengingat

keterbatasan pengetahuan dan referensi yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik

dan saran yang sifatnya konstruktif sangat penulis harapkan dari berbagai pihak.

Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penulis mohon maaf

apabila ada kekurangan atau kesalahan dalam penulisan skripsi ini.

Bukit Jimbaran, Desember 2016

Penulis

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN i

LEMBAR PERSETUJUAN ii

PERNYATAAN iii

ABSTRAKSI iv

ABSTRACT v

KATA PENGANTAR vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR LAMPIRAN xii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2

1.3 Batasan Masalah 3

1.4 Tujuan Penelitian 3

1.5 Manfaat Penelitian 3

BAB II DASAR TEORI 4

2.1 Evaporative Cooler 4

2.1.1 Faktor-faktor yang mempengaruhi pendingin evaporative 6

2.1.2 Rancangan Evaporative Cooler Pada Umumnya 7

2.1.3 Bagian – Bagian Evaporative Cooler 8

2.1.4 Tipe Desain Evaporative Cooler 9

2.2 Karakteristik Bahan Evaporative Cooling Pad 11

2.3 Suhu Udara Nyaman (Thermal Comfort) 13

2.4 Sifat-sifat Udara Basah 15

2.4.1 Temperatur Bola Kering (Dry Bulb Temperature <TdB>) 15

2.4.2 Temperatur Bola Basah (Wet Bulb Temperature <TwB>) 16

2.4.3 Kelembaban Spesifik (Spesific Humidity<w>) 16

2.4.4 Kelembaban Relatif (Relatif Humidity<RH>) 17

2.4.5 Temperature Dew-Point (Td) 17

2.4.6 Volume Spesifik (v) 17

2.4.7 Entalphy Udara (h) 18

2.5 Psychrometric Chart 18

2.6 Perfomansi Pendingin Evaporatif 21

2.7 Manometer 22

2.8 Laju Penguapan/Evaporasi 24

BAB III METODE PENELITIAN 25

3.1 Variabel Penelitian 25

3.1.1 Variabel Bebas 25

3.1.2 Variabel Terikat 25

3.2 Alat dan Bahan 25

3.3 Pembuatan Box Uji 27

3.3.1 Menghitung Udara Masuk ke Kandang 27

3.3.2 Menghitung Laju Aliran Volume Udara 28

3.3.3 Menghitung Kapasitas Pendinginan 28

3.3.4 Menentukan Skala Kapasitas Pendinginan dan

Volume Box Uji 28

3.4 Ketentuan Variasi Ducting dan Putaran Fan Yang Digunakan 29

3.4.1 Variasi Ducting 29

3.4.2 Variasi Putaran Rpm 29

3.5 Pemodelan Pengujian 30

3.5.1 Langkah Perancangan 32

3.5.2 Cara Kerja Alat Pengujian 33

3.6 Prosedur Penelitian 33

3.7 Diagram Alir Penelitian 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 36

4.1 Data Penelitian 36

4.1.1 Data Temperatur 36

4.1.2 Data Kecepatan Aliran Udara 37

4.2 Pengolahan Data 38

4.2.1 Menghitung Laju Aliran Volume Udara 38

4.2.2 Menghitung Temperatur Rata-Rata 38

4.2.3 Menghitung Performa Evaporative Cooler 40

4.2.4 Laju Penguapan 43

4.2.5 Kelembaban Udara 44

4.3 Pembahasan 46

4.3.1 Penurunan Temperatur Bola Kering Udara (∆𝑇𝑑𝐵) 46

4.3.2 Efektifitas Pendinginan (∈) 49

4.3.3 Kapasitas Pendinginan 50

4.3.4 EER (Energy Efficiency Ratio) 51

4.3.5 Laju Penguapan 52

4.3.6 Kelembaban Relatif 53

4.4 Grafik Psychometri 54

BAB V PENUTUP 60

5.1 Kesimpulan 60

5.2 Saran 61

DAFTAR PUSTAKA 61

LAMPIRAN 63

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rancangan Evaporative ooler 8

Gambar 2.2 Direct evaporative cooling 10

Gambar 2.3 Indirect evaporative Cooler 11

Gambar 2.4 Sumbu Kompor Minyak Tanah 12

Gambar 2.5 Psychrometric chart 19

Gambar 2.6 Rangka Diagram Psychrometric 20

Gambar 2.7 Delapan Proses Thermodinamika Dasar 21

Gambar 2.8 Manometer tabung dengan pipa U 23

Gambar 3.1 Ducting 29

Gambar 3.2 Desain Evaporative Cooling Pads 30

Gambar 3.3 Model Skematik Pengujian 31

Gambar 3.4 Diagram alir penelitian 35

Gambar 4.1 Garis Psychrometric chart 45

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Penurunan Temperatur Bola

Kering Udara (∆𝑇𝑑𝐵) Terhadap Waktu 47

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Penurunan Temperatur Bola

Kering Udara (∆𝑇𝑑𝐵) Terhadap Putaran Fan 48

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Efektivitas Pendinginan (∈)

Terhadap Putaran Fan 50

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Kapasitas Pendinginan (qs)

Terhadap Putaran Fan 51

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Energy Efficiency Ratio (EER)

Terhadap Putaran Fan 52

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara Laju Penguapan Terhadap

Putaran Fan 53

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara Kelembaban Relatif Terhadap

Putaran Fan 54

Gambar 4.9 Grafik Psychrometri dengan Tanpa Ducting 56

Gambar 4.10 Grafik Psychrometri dengan Dengan Ducting 58

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Laju Penguapan 13

Tabel 2.2 Kapasitas Pendinginan 13

Tabel 2.3 Batasan Temperatur Nyaman di Beberapa Negara 14

Tabel 2.4 Suhu Nyaman Menurut Standar Tata Cara Perancangan

pada 15

Tabel 2.5 Suhu dan Kelembaban Udara yang Nyaman Bagi ayam 15

Tabel 4.1 Pengambilan Data Pendinginan Tanpa Ducting 36

Tabel 4.2 Pengambilan Data Pendinginan Dengan Ducting 37

Tabel 4.3 Hasil Pengolahan Data Pendinginan Tanpa Ducting 39

Tabel 4.4 Hasil Pengolahan Data Pendinginan Dengan Ducting 40

Tabel 4.5 Perhitungan Penurunan Temperatur Bola Kering Udara 41

Tabel 4.6 Perhitungan Efektifitas Pendinginan 41

Tabel 4.7 Perhitungan Kapasitas Pendinginan 42

Tabel 4.8 Perhitungan Energy Efficiency Ratio 43

Tabel 4.9 Massa Alat Awal Dan Akhir 44

Tabel 4.10 Perhitungan Laju Penguapan 44

Tabel 4.11 Temperatur Udara 44

Tabel 4.12 Kelembaban Relatif 45

Tabel 4.13 Penurunan Temperatur Bola Kering Udara (∆𝑇𝑑𝐵) 46

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Dokumentasi Pembuatan Dan Pengujian Evaporative

Colling Tanpa Ducting Dan Dengan Ducting 64

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan Negara yang mempunyai iklim tropis. Kondisi daerah

tropis ini dikenal memiliki temperatur dan kelembaban tinggi (lebih dari 24ºC dan

50%). Sedangkan temperatur pada siang hari mencapai 34˚-37˚C. Bahkan pada musim

kemarau temperatur bisa mencapai 38˚C. Kondisi tersebut sering menimbulkan Heat

stress pada unggas. Khususnya pada ayam yang di daerah asal membutuhkan suhu

yang nyaman (24˚-30˚C) walaupun sudah mengalami perbaikan genetik tetapi tidak

dibarengi oleh perkembangan organ-organ dalam seperti jantung, hati dan lain-lain.

Ayam juga tidak mempunyai kelenjar keringat. Sehingga prosesnya dibantu dengan

evaporasi. Pada akhirnya, jika kondisi lingkungan sangat panas. Maka bisa berakibat

turunnya produksi karena suhu yang tinggi.

Problem utama pada peternakan ayam daerah tropis yang sering dijumpai

adalah tingginya angka kematian. Disamping hal tersebut juga sulitnya menghasilkan

performans (bobot badan, berat daging, konversi ransum) yang sesuai dengan standart

potensi genetik. North (1984), menyatakan bahwa setiap kenaikan temperatur kandang

3ºC akan secara nyata mempengaruhi penampilan unggas yang dipelihara. Kondisi

temperatur yang terlalu tinggi ini bisa menyebabkan Heat Stress. Bila ayam terkena

Heat stress dapat menggangu kenyamanan ayam dan parahnya lagi bisa menyebabkan

kematian.

Kendala utama usaha beternak ayam komersial di daerah beriklim tropis seperti

Indonesia khususnya di Bali adalah temperatur lingkungan yang cukup tinggi, terutama

di daerah dataran rendah dan pada musim kemarau. Permasalahan tersebut, terutama

untuk menekan temperatur panas pada tipe kandang bisa diatasi dengan cara

menambah beberapa peralatan di dalam kandang seperti evaporative cooler atau lebih

di kenal dengan air cooler dipasaran merupakan alat yang bekerja sesuai dengan

pendingin evaporative. Proses pedinginan evaporative merupakan perubahan molekul

didalam keadaan cair dengan spontan menjadi gas. Penguapan dapat dilihat dari

lenyapnya cairan secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas dengan volume

signifikan. Sistem evaporative ini bekerja dengan komponen fan (kipas) dan

evaporative cooling pads. Dengan menggunakan aliran udara dengan kecepatan rendah

yang di bantu dengan fan, diharapkan mampu memberikan efektifitas yang lebih tinggi

dengan penguapan air yang lebih sedikit sehingga mampu meminimalisir penggunaan

air (Ekadewi A.Handoyo, dkk,2008).

Cooling pads merupakan media pendingin pada evaporative cooling wall.

Cooling pads yang akan di gunakan berbahan sumbu kompor minyak tanah yang

memiliki penyerapan yang baik dengan susunan pads type staggered agar fluida yang

lewat dapat menguap pada partikel-partikel terkecil. Evaporative cooling pads selain

sebagai pendingin, juga merupakan saringan air. Semakin besar debit air yang di

gunakan menghasilkan penurunan bola kering udara, efektivitas pendinginan, kapasitas

pendinginan, dan EER (Energy Effesiensi Ratio) yang tinggi pula (Purwata,2013).

Berdasarkan hal tersebut penulis akan melakukan pengujian karakteristik

cooling pads dengan sumbu kompor dengan penambahan ducting pada transmisi aliran

udara guna mendapatkan hasil penelitian untuk mengetahui kemampuan pendinginan

yang terjadi. Dari hal tersebut peneliti ini menambahkan ducting berbentuk balok

berupa plat seng yang di beri beberapa lubang di bagian bawah ducting untuk menyerap

panas dan langsung di buang ke lingkungan bersama uap air yang tersisa oleh bantuan

dorongan fan dengan variasi aliran udara yang di harapkan mampu mendapatkan proses

pendinginan yang terbaik. Agar nantinya system pendingin cooling pad dengan

penambahan ducting bisa aplikasikan pada kandang ayam.

1.2 Rumusan Masalah

Permasalahan yang dibahas dalam penelitian ini yaitu bagaimanakah

performansi cooling pad berbahan sumbu kompor tanpa ducting terhadap penambahan

duckting.

1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dari penelitian ini agar memperoleh hasil yang

maksimal dan lebih terarah maka perlu membatasi masalah, antara lain :

1. Temperature lingkungan dianggap konstan.

2. Temperature air yang di gunakan 10ºc ± 1ºc.

3. Fan yang di gunakan adalah fan dengan variasi kecepatan aliran udara.

4. Pengambilan data di lakukan setelah menghidupkan alat terlebih dahulu agar

pad basah secara merata.

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui performansi

pendinginan yang dihasilkan oleh cooling pad terhadap karakteristik pad berbahan

sumbu kompor tanpa ducting dengan penambahan ducting.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang di peroleh dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui penurunan temperature di dalam box yang direduksi oleh cooling

pad .

2. Mengetahui pengaruh penambahan ducting terhadap pendinginan yang

dihasilkan.

3. Mengetahui kemampuan system pendingin cooling pad dengan penambahan

ducting untuk menurunkan suhu dan mengurangi kelembaban yang

menyebabkan tumbuhnya jamur bila nantinya di aplikasikan pada kandang

ayam.