Karakteristik Refrigerant 1.docx

BAB I PENDAHULUAN Pelumas (lubricant atau sering disebut lube) adalah suatu bahan (biasanya berbentuk cairan) yang berfungsi untuk mereduksi keausan antara dua permukaan benda bergerak yang saling bergesekan. Suatu bahan cairan dapat dikategorikan sebagai pelumas jika mengandung bahan dasar (bisa berupa oil based atauwater/glycol based) dan paket aditif. Pelumas mempunyai tugas pokok untuk mencegah atau mengurangi keausan sebagai akibat dari kontak langsung antara dua permukaan logam yang saling bergesekan sehingga keausan dapat dikurangi, besar tenaga yang diperlukan akibat gesekan dapat dikurangi dan panas yang ditimbulkan oleh gesekan pun akan berkurang. Minyak pelumas atau oli kompresor pada sistem AC berguna untuk melumasi bagian-bagian kompresor agar tidak cepat aus karena gesekan. Selain itu, minyak pelumas berfungsi meredam panas di bagian-bagian kompresor. Sebagian kecil dari oli kompresor bercampur dengan refrigeran, kemudian ikut bersirkulasi di dalam sistem pendingin melewati kondensor dan evaporator. Oleh sebab itu, oli kompresor harus memiliki persyaratan khusus, yaitu bersifat melumasi, tahan terhadap temperatur kompresor yang tinggi, memiliki titik beku yang renndah, dan tidak menimbulkan efek negatif pada sifat refrigeran serta komponen AC yang dilewatinya. Refrigeration (pendinginan) adalah proses membuang panas dari suatu zat agar terusmenerus dengan cara penguapan (evaporation) dan pengembunan (condensation). Oleh karena itu dalam sistem refrigeration (pendingin) dikenal 5 bagian peralatan utama yaitu, peralatan penguap (evaporator), peralatan penekan (compressor), peralatan pengembun (condenser), peralatan penerima/penampung (receiver/reservoir), dan katup penyebar (expansion valve).menjadi dingin. Sebagai contoh, pada saat es mencair, es tersebut menyerap panas dari lingkungan di sekitarnya yang

menyebabkan

efek

pendinginan

pada

lingkungan

di

sekitar

es tersebut.

Pada sistem refrigeration (pendingin), proses yang digunakan untuk mendapatkan pendinginan yang terus-menerus dilakukan dengan cara mengubah zat pendingin (refrigerant) dari bentuk cair ke bentuk gas dan kembali ke bentuk cair secara

BAB II PEMBAHASAN 2.1 REFRIGERANT 2.1.1 Fungsi Refrigerant Refrigeran adalah zat yang mengalir dalam mesin pendingin (refrigerasi) atau mesin pengkondisian udara (AC). Fungsi refrigerant pada sistem AC adalah untuk menyerap panas dari ruangan sehingga udara yang berada pada ruangan tersebut menjadi dingin. Proses pendinginannya yaitu : Zat pendingin (refrigerant) diubah bentuknya dari bentuk cair menjadi uap dengan cara dialirkan dari peralatan penerima/penampung (receiver/reservoir) melalui katup penyebar (expansion valve) ke peralatan “evaporator coil”, uap zat pendingin inilah yang kemudian

menyerap

panas

lingkungan

di

sekelilingnya,

dalam

hal

ini

udara

dalam ruang pendingin (refrigerator room).Fungsi kompresor pada sistem pendingin tidak hanya

memberikan

tekanan

untuk

mengirimkan

zat

pendingin

(refrigerant)

ke

“evaporator coil” hingga berubah bentuk dari cair menjadi uap, tetapi kompresor juga memberi tekanan pada peralatan pengembun (condenser) untuk mengubah zat pendingin dari bentuk uap ke bentuk cair kembali, hingga proses pendinginan bisa berjalan terus-menerus. Temperatur operasi kompresor pendingin dapat mencapai -300.

Gambar 1. Refrigran R12 dan R134a

2.1.2

Karakteristik Refrigerant Refrigerant yang digunakan pada sistem AC mobil haruslah selektif, sebab proses pendinginan memerlukan suatu bahan yang mudah diubah bentuknya dari gas menjadi cair atau untuk mengambil panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor. Karakteristik thermodinamika refrigerant antara lain meliputi temperatur penguapan, tekanan penguapan, temperatur pengembunan, dan tekanan pengembunan. Untuk keperluan suatu jenis pendinginan (misalnya untuk pendinginan udara atau pengawetan dengan pembekuan) diperlukan refrigerant dengan karakteristik termodinamika yang tepat. Adapun syarat-syarat umum sebuah refrigerantsebagai berikut. 

Tidak beracun dan tidak berbau



Tidak mudah terbakar atau meledak jika dicampur dengan udara dan minyak pelumas.



Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem pendingin.



Bila terjadi kebocoran mudah dicari.



Mempunyai titik didih dan kondensasi yang rendah.



Mempunyai

susunan

kimia

yang

stabil,

tidak

terurai

setiap

kali

dimanfaatkan,diembunkan, dan diuapkan. 

Perbedaan antara tekanan pengembunan dan tekanan penguapan sangat kecil.



Mempunyai panas laten penguapan yang besar, agar panas yang diserap evaporator bisa maksimal.



Mempunyai nilai konduktivitas thermal yang tinggi.



Kekentalan (viskositas) dalam face cair maupun fas gas cukup rendah, agar tahanan aliran refrigerant dalam pipa kecil.



Konstanta dielektrika refrigerant yang kecil, tahanan lisrik yang besar serta tidak menyebabkan korosi pada pada material isolator listrik.



2.2

Harga tidak mahal dan mudah diperoleh.

Penggunaan Refrigerant Refrigerant yang digunakan pada AC mobil umumnya adalah R-12 dan R-134a. Jenis refrigerant ini bisa juga gunakan pada alat pendingin lain, seperti lemari es dan dispenser. Refrigerant R-12 dengan rumus kimia CL2F2 (dichloro-difluoro-metane) adalah refrigerant yang mengandung clorofluarocarbon (CFC), sehinggadapat merusak lapisan ozon (O3) dan membahayakan kelangsungan mahluk hidup. Refrigerant R-134a yang memiliki rumus kimia

CHFFCF3 (tetrafluoroethane), merupakan refrigerant non CFC dan lebih ramah lingkungan, sehingga dapat menggantikan R-12 yang lebih lama digunakan.

Berdasarkan protokol montreal (atas prakarsa Perserikatan Bangsa Bangsa) tahun 1987 dan telah di ratifikasi oleh lebih dari 170 negara, disepakati bahwa refrigerant yang mengandung CFC tidak boleh digunakan dan diproduksi lagi. Di negara maju seperti Amerika, Jepang, dan negara-negara di Eropa, sudah tidak diproduksi lagi sejak tahun 1996. Namun, untuk negara-negara berkembang masih diperbolehkan sampai tahun 2010, dengan kapasitas produksi yang terus dikurangi. Umumnya, produksi kendaraan keluaran sebelum tahun 1994 masih menggunakan refrigerant R-12. Setelah ditemukan kerusakan lapisan ozon yang salah satu penyebabnya adalah penggunaan R-12, maka penggunaannya terus dikurangi sejak tahun 1989. Hingga pada tahun 1997, hanya sekitar 15% produksi kendaraan yang masih menggunakan R-12. Target penghapusan R-12 pada produksi kendaraan adalah tahun 2000, setelah itu penggunaan R-134a seluruhnya wajib dilakukan. Refrigerant yang beredar di pasaran umumnya adalah freon yang dipoduksi oleh E.I Dupont (Amerika), Klea produksi ICI Americas(Amerika), dan Honeywell Genetron (Amerika). Produsen lokal sendiri sudah memproduksi refrigerant yang tidak merusak lingkungan, yaitu menggunakan hidrokarbon. Produsen tersebut di antaranya Musicool MC12 produksi Pertamina dan Hycool HCR -12 yang ditemukan oleh tim dari Institut Teknologi Bandung(ITB) dan diproduksi oleh PT. Citra Total Buana Biru. Perbandingan refrigerant R12 dan R134a sebagai berikut. a) Persamaan Sebelumnya telah disinggung bahwa baik R-12 dan R134a memiliki sifat yang hampir sama seperti syarat-syarat refrigerant pada umumnya, sehingga R134a dapat menggantikan R12 (dengan syarat adanya perubahan pada beberapa komponen sistem AC mobil). Dari persamaan tersebut, di antaranya tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem pendingin, mempunyai susunan kimia yang stabil, tidak terurai setiap kali dimampatkan, diembunkan, dan diuapkan. Selain itu, mempunyai nilai normal boiling point(NBP) yang tidak bebeda jauh atau bila terjadi kebocoran mudah dicari. b) Perbedaan Secara kasat mata, tidak mudah mengetahui perbedaan antara R-12 dan R-134a. Apalagi masih di dalam tabung refrigerant, mungkin saja diluar tertulis R-134a tetapi isinya R-

12 atau sebagian saja yang mengandung R-134a. Apalagi dengan adanya perbedaan harga, yaitu R-134a lebih mahal dari R-12, makanya pengoplosan refrigerant sangat mungkin terjadi. Alat yang dapat mengetahui kandungan refrigerant pada tabung atau refrigerant yang ada pada sistem AC mobil adalah refrigerant identifier. Alat ini bekerja dengan cara membaca kandungan kimia refrigerant, sehingga dengan mudah dapat diketahui jenis refrigerant pada tabung atau dalam sistem AC mobil. Biasanya bengkel AC mobil memiliki alat untuk menjaga kualitas refrigerant sebelum digunakan pada kendaraan. Cara penggunaan alat sangat sederhana, sebagai berikut. (1) Siapkan alat refrigerant identifier. (2) Hubungkan ke sumber listrik PLN. (3) Hubungkan selang refrigerant identifier pada tabung atau pada AC mobil langsung. Pastikan keran telah terbuka untuk proses identifikasi pada tabung refrigerant. Untuk mengukur tekanan AC mobil, selang dihubungkan ke pentil low pressure. (4) Hidupkan alat dan diamkan beberapa saat untuk proses pembacaan. (5) Lihat hasilnya pada display refrigerant identifier, biasanya dalam bentuk persentase (%).

2.3

Hasil Pengetesan Refrigerant Keterangan : Berdasarkan pengujian di atas,mengandung 98 % lebih refrigerant murni dan kandungan udara tidak lebih dari 10 %. Terlihat di display muncul “PASS”, sebaliknya jika kurang dari 98 %, di display akan muncul “Fail”. Seperti telah disebutkan sebelumnya, penggunaan R-134a pada AC mobil lebih ramah lingkungan, karena tidak merusak ozon dibandingkan dengan R-12. Untuk mengetahui perbedaan antara R-12 dan R-134a dapat dilihat pada tabel berikut

2.4

Perbedaan R-12 dan R-134a Indikator Senyawa kimia

R-12 Dijuluki-dichloro-difluorometane CFC,

Tekanan

Oli kompresor

R-134a

yang

Dijuluki

tetrafluoro-ethane

mengandung yang tidak mengandung CFC,

sehingga

merusak

lapisan ozon (O3)Lebih rendah Lebih tinggi

Menggunakan Oli

Mineral Menggunakan

(ND-OIL6 atau ND-OIL7

Oli

Sintesis

(ND-OIL8 atau ND-OIL9)

Seal/o-ring/selang Menggunakan NBR (Nitrile Menggunakan RBR (Rubber in Butadiene Rubber)

Behalf of R-134a)

Receiver Dryer Berisi

silica-gel

untuk Berisi

zeolite

yang

menghilangkan uap air

menghilangkan uap air.

Lebih murah dari R-134a

Lebih mahal dari R-12

dapat

Harga

2.5 Penggantian R-12 menjadi R-134a. Berdasarkan perbedaan R-12 dan R-134a di atas, dapat disimpulkan bahwa penggantian refrigerant memerlukan komponen sistem AC mobil yang sesuai. Sebenarnya dapat saja mengganti R-12 dengan R-134a, tetapi ada beberapa komponen perlu diganti, seperti minyak pelumas, seal, o-ring, selang, receiver, katup ekspansi, dan perbaikan sistem pendinginan kondensor. Jika dipaksakan mengganti refrigerant R-12 dengan R-134a tanpa mengganti komponen-komponen diatas, akan menimbulkan banyak masalah pada sistem AC mobil sebagai berikut.

(1) Kompresor macet, karena minyak pelumas yang digunakan pada R-12 tidak mudah larut pada R-134a. (2) Terjadi kebocoran refrigerant dari seal, o-ring, dan selang. Hal ini diakibatkan komponen pada R-12 terbuat dari bahan yang mudah rusak saat terkena refrigerant R-134a. Contohnya dibagian dalam selang untuk R-134a yang dilapisi teflon, sehingga lebih kuat. (3) Efek pendinginan AC mobil akan berkurang karena masalah pada katup ekspansi. Ini disebabkan tekanan R-134a lebih tinggi daripada R-12, sehingga katup ekspansi pada R-12 tidak cocok digunakan untuk R-134a. (4) Efek pendinginan AC mobil akan berkurang karena tekanan R-134a lebih besar daripada R12, sehingga menimbulkan panas yang berlebihan dan kondensor tidak mampu melepaskan panas dengan baik, karena desain kondensornya untuk R-12. Oleh sebab itu, diperlukan

perbaikan pendinginan pada kondensor, misalnya mengganti kondensor menjadi lebih besar atau menambah kecepatan kipas kondensornya. (5) Terdapat masalah pada komponen receiver, karena dibutuhkan lebih banyak silica gel untuk menyerap air pada R-134a dibandingkan R-12. (6) Terdapat masalah pada komponen pressure switch, katup ekspansi, dan bagian lain, akibat perbedaan tekanan antara R-12 dan R-134a.

Dari pengaruh di atas, perlu diperhatikan saat pengisian kembali refrigerant, apakah AC mobil tersebut menggunakan R-12 atau R-134a. Untuk mengetahuinya, lihat petunjuk pada bagian lain dari kendaraan. Selain itu, banyaknya refrigerant yang digunakan tergantung pada jenis kompresor dan tipe kendaraan yang digunakan. Untuk mengetahui standart kapasitas refrigerant pada tiap-tiap kendaraan dapat dilihat dihalaman lampiran.

2.6

Sample Produk Refrigerant (1) Refrigerant Halocarbon (CFC)

Tabel 1. Jenis-jenis refrigerant halocarbon (CFC) Refrigeran

Titik

Jenis

Temperatur

Temperatur

didih

Kompresor

penguapan

pengembunan

(0C ) R 11

R 12

23,8

- 29,8

Sentrifugal

Tinggi (pendinginan

Biasa (pendinginan

udara)

air, udara)

Torak, putar Tinggi-rendah (pembekuan,

Biasa (pendinginan air, udara)

pendinginan ruangan) R 13

- 81,4

Torak, putar Temperatur sangat

Pendinginan biner

rendah R 21

8,9

Torak, putar Tinggi (pendinginan)

Tinggi (pendinginan udara)

R 22

R 113

- 40,8

47,6

Torak, putar Tinggi-rendah

Sentrifugal

Biasa (pandinginan

(refrigerasi,

air,

pendinginan

udara)

Tinggi (pendinginan)

Biasa (pandinginan air,

pendinginan

pendinginan

udara) R 502

- 45,6

Torak, putar Tinggi-rendah

Biasa (pandinginan

(refrigerasi,

air,

pendinginan)

udara

pendinginan

(2) Hydrocarbon Refrigerant Hydrocarbon refrigerant atau natural refrigerant saat ini dinilai sebagai alternatif terbaik bagi solusi untuk permasalahan bahan pendingin tersebut. Dengan kandungan pencampuran antara propane dan butaneyang sesuai hydrocarbon memiliki berbagai macam keunggulan sebagai drop-in-subtitute yang kompatibel dengan semua jenis system pendingin yang ada saat ini. Kelebihan lain yang dimiliki oleh hydrocarbonrefrigerant adalah sifat

termodinamika-nya yang mampu menciptakan efisiensi energi secara luar biasa yang tidak dimiliki

oleh refrigerant sintetik

dan

kemampuannya

untuk

menggantikan

volume refrigerant sintetik dengan jumlah yang lebih sedikit sehingga menciptakan efisiensi dalam instalasi serta tentunya ramah lingkungan yang dikarenakan tidak berdampak negatif bagi lapisan ozon atmosfir maupun pemanasan global.

(3) DURACOOL® Refrigerant DURACOOL® Refrigerant Dewasa ini teknisi dan pemakai AC telah mengenal luas penggunaan refrigerant halocarbon (CFC) seperti R11, R12, R22, R502 dan R134a yang telah dikenal dengan sebutan “freon” dalam sistem refigerasi. Tapi perlu diingat bahwa pemakaian refrigerant halocarbon (CFC) tidak ramah lingkungan, karena berpotensi merusak lapisan ozon / Ozon Depleting Potential (ODP) dan berpotensi meningkatkan pemanasan bumi / Global Warming Potential (GWP).

Keuntungan menggunakan Duracool Refrigerant : (a) Menurunkan penggunaan listrik sampai dengan 15% – 25% (hemat listrik) (b) Menambahkan umur kompresor (awet) (c) Ramah lingkungan (tidak beracun dan tidak merusak lingkungan (d) Tidak merusak lapisan ozon (Non ODP) (e) Tidak meningkatkan pemanasan global (Non GWP) (f) Pencapaian temperatur dingin lebih cepat (hemat energi) (g) Suara mesin kompresor menjadi lebih halus

2.7

Aplikasi Refrigerant Tabel 2. Aplikasi Penggunaan Refrigerant halocarbon (CFC) Refrigerant

Penggunaan

R 11

Pendinginan air sentrifugal

R 12

Penyegarudara, refrigerasi dan pendinginan

R 13

Refrigerasi temperatur sangat rendah

R 21

Pendingin kabin alat pengangkat

R 22

Penyegar udara, refrigerasi pada umumnya, pendinginan.

R 113

Pendingin air sentrifugal ukuran kecil

R 502

Lemari pamer, unit temperatur rendah

3

MINYAK PELUMAS

3.1

Fungsi Minyak Pelumas Minyak pelumas pada sistem AC memiliki beberapa fungsi yaitu :

(1)

Mengurangi friction

(2)

Mencegah wear/aus

(3)

Meningkatkan penyekatan (sealing) ruang tekan

(4)

Mendinginkan

Untuk menjalankan fungsi seperti tersebut di atas dengan baik, maka pelumas kompresor harus memiliki : (1) Ketahanan terhadap oksidasi Dengan adanya oksigen, maka pada temperatur tinggi akan menghasilkan sludge, viskositas yang meningkat, endapan karbon, bahkan bahaya kebakaran. Oleh karenanya pelumas harus memiliki sifat fisik untuk tahan/stabil terhadap oksidasi. (2) Stabilitas Terhadap Temperatur Tinggi Pada saat kompresor dioperasikan, temperatur akan naik & pelumas harus dapat menurunkan (cooling system) temperatur tanpa terjadi kerusakan pada pelumasnya sendiri (stabil). Pelumas yang gagal mengantisipasi temperatur juga akan membentuk endapan karbon & akan menyebabkan terjadinya kebakaran. Temperatur tinggi pada umumnya banyak dihasilkan oleh kompresor jenis reciprocating.

(3) Viskositas Stabil Penentuan viskositas adalah hal yang terpenting dalam pengoperasian kompresor. Viskositas harus cukup untuk memberikan lapisan tipis pelumas diantara 2 permukaan metal yang saling bertemu tetapi cukup tipis (encer) sehingga mengurangi tenaga yang diperlukan untuk mengantisipasi internal friction (drag).

Gambar 2. Minyak pelumas AC 3.2

Karakteristik Minyak Pelumas Melihat kondisi kerja kompresor pendingin, maka diperlukan pelumas dengan karakteristik : (1)

BaseOil pilihan dengan viscosityindexyang relatif tinggi sehingga viskositas/kekentalan

oli relatif stabil. (2)

Base oil yang dipilih pada umumnya adalah dari seri naftanik, yang secara alamiah

memiliki pour point relatif lebih rendah dibanding dari seri paraffin. (3)

Untuk mendapatkan performa pendinginan yang lebih baik, pelumas dengan bahan dasar

sintetik murni dari seri Polyol Ester menjadi pilihan yang tepat.

3.3 Oli kompressor Oli kompressor diperlukan untuk melumasi bantalan-bantalan kompressor dan permukaan yang bergesekan. Alasannya sama seperti mesin yang memerlukan pelumasan. Oli kompressor bersikulasi melalui siklus pendinginan, maka harus menggunakan oli khusus yang disarankan. Oli yang di sarankan :  Kompressor tipe Crank Shaft.................DENSOOIL 6 atau SUNISO No. 5GS  Kompressor tipe Swash Plat…................DENSOOIL 6 atau SUNISO No.5GS  Kompressor tipe Through Vane..............DENSOOIL 7

a) Jumlah Oil Kompressor Apabila cooler sedang bekerja, sebagian oli keluar bersama-sama dengan refrigrant dan bersikulasi di dalam siklus pendingin. Bila jumlah oli yang keluar dari kompressor ke dalam siklus pendingin sangat sedikit, tidak akan merugikan bahkan memperbaiki pelumasan katup. Sebaliknya bila oli yang bersikulasi jumlahnya cukup banyak akan berakibat sebagai berikut : (1) Bila oli yang bersikulasi bersama refrigrant cukup banyak, kebutuhan oli di crankcase menjadi berkurang, sehingga pelumasan tidak berlangsung dengan sempurna dan menyebabkan kompressor terbakar. (2) Jumlah oli yang bersikulasi bersama refrigerant dalam siklus refrigrant selalu tidak konstan. Sehingga oli berkumpul di dalam evaporator dan ini akan mengakibatkan tiba-tiba kembali dalam jumlah besar ke kompressor.

Disamping oli yang terkumpul di dalam evaporator ini mengganggu perpindahan panas di dalam evaporator sehingga kepastian kapasitas pendinginan akan menjadi berkurang. Bila di dalam sirkulasi R-12 tidak terdapat oli maka kapasitas mendinginkannya dianggap 100%. Selanjutnya kapasitas ini makin berkurang sebanding dengan bertambahnya oli yang bersirkulasi seperti pada kurva di bawah. Karena itu jumlah oli di dalam kompressor harus tepat.

b)Penambahan Oli Setelah Pergantian Part Fungsional

Bila part fungsional rusak saat pendingin sedang bekerja, maka sejumlah oli kompressor akan tertnggal di dalam sirkulasi refrigrant. Dengan demikian, evaporator atau kondensor harus di ganti dengan yang baru disebabkan adanya kerusakan, maka banyaknya oli yang tersisa pada part yang dilepaskan harus diganti. Bila part fungsional diganti, jumlah oli yang perlu ditambah sebagai berikut : 

Bila receiver diganti ....................20 cc (0,7 fl OZ)



Bila condensor diganti ................40 – 50 cc (1,4 – 1,7 fl OZ)



Bila evaporator diganti ............... 40 – 50 cc (1,4 – 1,7 fl OZ)

Bila kompressor yang diganti, oli yang harus diisikan ke dalam kompressor baru harus sama jumlahnya dengan oli yang tersisa di dalam kompressor lama.

3.4

Sampel Produk Minyak Pelumas AC (1) Pelumas SUNISO GS SUNISO GS adalah minyak kualitas premium tegas dirancang untuk digunakan sebagai pelumas kompresor pendingin. SUNISO GS Minyak yang larut baik dengan pendingin HCFC dan CFC seperti R-22, R-502 dan R-12, sementara menampilkan stabilitas yang sangat baik dan memberikan layanan panjang kehidupan bebas masalah dalam sistem pendinginan dengan menggunakan refrigerant di atas. Selain itu, SUNISO GS Minyak juga melakukan dengan sangat baik dengan refrigerant alam seperti R-717, R-600 dan R-290. SUNISO GS Minyak yang disuling dari minyak mentah yang dipilih khusus naphthenic dengan metode khusus menjamin pelumasan yang sangat baik dan properti lainnya. SUNISO GS Minyak tersebut disetujui oleh semua pendingin ruangan utama, kulkas, freezer, AC produsen mobil di dunia.

Tabel 3. Tipikal Data SUNISO GS Property Density n Color Viscosity Viscosity n Flash Point

SUNISO 3GS 15°C

g/cm 3 0.909

ASTM 40°C 100°C COC

Pour Point Total Acid

SUNISO 4GS

SUNISO 5GS

0.915

0.921

L0.5

L1.0

L1.0

mm 2 /s 29.5

54.9

94.6

mm 2 /s 4.31

5.97

7.78

°C

178

188

208

°C

-40

-35

-27.5

0.01

0.01

0.01

mgKOH/g

Aniline Point

°C

75.4

79.8

80.4

Water Air

ppm

20

20

20

Floc Point

°C

-53

-46

-35

(2) Pelumas SUNISO SL-S SUNSIO SL-S series adalah minyak pendingin sintetis yang dirancang khusus untuk menggunakan ke kompresor pendingin untuk lemari es, lemari pembeku, pendingin dan sistem pendinginan industri untuk dikenakan. Dengan hydrofluorocarbon (HFC) refrigerant.SUNISO SL-seri S memiliki miscibilityoptimal dan kompatibilitas dengan refrigerantHFC seperti R134a dan R404A. SUNISO SL-S series dirumuskan oleh dipilih basestocks ester poliol dan aditif, yang menampilkan karakteristik berikut. Stabilitas hidrolitik ExcellentLuar biasa Kestabilan Termal Posisi pelumasan Listrik Properti Tinggi pengisolasi SUNISO SL-S series tersedia di kelas viskositas ISO VG10, VG15, VG22 dan VG32 untuk berbagai sistem pendingin. Untuk pasar-setelah dan bidang jasa, SUNISO SL-S series tersedia dalam 200 L drum dan kaleng ember 20L.

Tabel 4. Khas properties SUNISO SL-S SUNISO

SUNISO

SUNISO

SUNISO

SL-10S

SL-15

SL-22

SL-32S

ISO

ISO

ISO

ISO

VG10

VG15

VG22

VG32

0.928

0.940

0.951

L0.5

L0.5

L0.5

mm 2 /s

10.1

15.0

22.5

32.3

mm 2 /s

2.50

3.22

4.14

5.14

°C

182

196

212

230

°C

<-50

<-50

<-50

-22.5

mgKOH/g 0.01

0.01

0.01

0.01

ppm

35

35

35

35

°C

-52

-40

-30

-20

Ωcm

5.0×10 13

7.0×10 13

4.0×10 14

4.0×10 14

ISO Viscosity Classification

Density

15°C

Color

ASTM

Viscosity

40°C

g/cm 3

Viscosity n 100°C Flash Point

COC

Pour Point Total Acid Number Water Content Air Miscibility Resistivity

Oil/

R-

134a=1/4 25°C

(3) Pelumas SUNICE T-68 SUNICE T-68 adalah minyak sintetis pendingin yang dirancang khusus untuk menggunakan ke kompresor refrigerasi untuk sistem pengkondisian udara untuk dikenakan dengan hydrofluorocarbon (HFC) refrigerant. T SUNICE-68 memiliki miscibility optimal dan kompatibilitas dengan refrigeran HFC seperti R-407C, R-410A dan R-404A. SUNICE T-68 yang dirumuskan oleh dipilih basestocks ester poliol dan aditif, yang menampilkan karakteristik berikut. Untuk pasar-setelah dan bidang jasa, SUNICE T-68 tersedia dalam 200 L drum dan kaleng ember 20L.

3.5

Aplikasi Penggunaan Minyak Pelumas Tabel 5. Aplikasi dari minyak kompresor SUNISO Compressor Type Products

Refrigerants Applications

Recipro Rotary Turbo Screw

R-134 Refrigerator,

SUNISO SL-10S

Freezer,Chiller Kulkas, Freezer, Chiller Refrigerator,

SUNISO SL-15S

Freezer,Chiller Kulkas, Freezer, Chiller Refrigerator,

SUNISO SL-22S

Freezer,Chiller Kulkas, Freezer, Chiller Refrigerator, Freezer, Chiller,

SUNISO

Dehumidifier

SL-32S

Kulkas, Freezer, Chiller, Dehumidifier

R-404A R-410A R-407C

Compressor Type Products

Refrigerants Applications

Recipro Rotary Turbo Scroll Screw

R-407C R-410A R-404A Air Conditioner, Freezer,

SUNICE T-68

Chiller, AC, Freezer, Chiller, Cold Strage Dingin Strage

BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Pelumas (lubricant atau sering disebut lube) adalah suatu bahan (biasanya berbentuk cairan) yang berfungsi untuk mereduksi keausan antara dua permukaan benda bergerak yang saling bergesekan.

Refrigeran adalah zat yang mengalir dalam mesin pendingin (refrigerasi) atau mesin pengkondisian udara (AC). Fungsi refrigerant pada sistem AC adalah untuk menyerap panas dari ruangan sehingga udara yang berada pada ruangan tersebut menjadi dingin. Proses pendinginannya yaitu : Zat pendingin (refrigerant) diubah bentuknya dari bentuk cair menjadi uap dengan cara dialirkan dari peralatan penerima/penampung (receiver/reservoir) melalui katup penyebar (expansion valve) ke peralatan “evaporator coil”, uap zat pendingin inilah yang kemudian

menyerap

panas

lingkungan

di

sekelilingnya,

dalam

hal

ini

udara

dalam ruang pendingin (refrigerator room)

Minyak pelumas pada sistem AC memiliki beberapa fungsi yaitu : (1)

Mengurangi friction

(2)

Mencegah wear/aus

(3)

Meningkatkan penyekatan (sealing) ruang tekan

(4)

Mendinginkan

3.2 Saran Adapun saran kami berkaitan dengan makalah ini adalah dengan adanya sebagian kecil pengetahuan tentang pemahamam karakteristik, memilih refrigerant dan minyak pelumas untuk system refrigrasi ini kami sarankan kepada para teman-teman ataupun siapa saja yang telah membaca materi ini untuk mencari referensi-referensi yang lainnya, mengingat materi yang kami sampaikan masih banyak kekurangan-kekurangannya. Dengan materi ini pula kita akan lebih tau bagaimana cara memilih refrigrant dan minyak pelumas untuk AC pada kendaraan tertentu.

DAFTAR PUSTAKA http://iptech.wordpress.com/karateristik-yang-membedakan-freon-r134a-dengan-r12/ http://indonetwork.co.id/autorotary_pusat/906791/oli-compressor.htm http://www.klinikac.com/index.php/tips/93-refrigerant http://www.electronicglobal.com/2011/05/memilih-minyak-pelumas-pada-mesin.html http://cvastro.com/beda-refrigerant-freon-r22-dan-r134a-dan-hidrokarbon.htm

(Dari WordPress: https://sidiqbudy.wordpress.com/2012/01/23/refrigerant/)

3. PEMILIHAN JENIS REFRIGERAN Pemilihan jenis refrigeran yang akan digunakan dilakukan dengan mempertimbangkan beberapa sifat berikut: 1. Sifat termodinamika, 2. Tingkat mampu nyala, 3. Tingkat racun, 4. Kelarutan dalam air, 5. Kelarutan dalam minyak pelumas, 6. Reaksi terhadap material komponen mesin, 7. Sifat-sifat fisik, 8. Kecenderungan bocor, 9. Pengaruhnya terhadap lingkungan hidup, dan 10. Harga. 1. 1.

Sifat termodinamika

Pemilihan refrigeran yang mempunyai sifat termodinamika yang tepat biasanya dilakukan berdasakan kapasitas refrigerasi yang diperlukan (sangat kecil, kecil, sedang atau besar) dan temperatur refrigerasi/pendinginan yang diperlukan. Misalnya untuk pengkondisian udara 5oC, lemari es -10 s/d 2oC, cold storage -25oC, lemari pembeku daging atau ikan -40oC. 1. a.

Tekanan dan temperatur jenuh

Tekanan dan temperatur jenuh akan menentukan kondisi operasi di evaporator dan kondensor. Kondisi yang diinginkan adalah pada temperatur pendinginan yang diinginkan refrigeran masih mempunyai tekanan di atas tekanan atmosfer sehingga tidak ada tekanan vakum dalam sistem yang dapat menyebabkan masuknya udara dan uap air ke dalam sistem. Pada temperatur kondensor yang sedikit di atas temperatur kamar, diharapkan refrigeran mempunyai tekanan yang tidak terlalu tinggi sehingga tidak diperlukan kompresor dengan perbandingan kompresi yang tinggi dan berdaya rendah. Disamping itu diinginkan refrigeran yang mempunyai tekanan kondensor dan evaporator yang tidak terlalu tinggi juga. Hal ini dimaksudkan agar tidak diperlukan struktur komponen yang kuat dan berat. Dengan mengetahui tekanan dan temperatur jenuh refrigeran, maka dapat diketahui apakah suatu refrigeran beroperasi pada kisaran tekanan dan temperatur yang sama dan dapat saling menggantikan. Gambar 5 menunjukkan kurva jenuh beberapa refrigeran. Dari kurva tersebut dapat dilihat bahwa kurva R-12 berimpit dengan R-134a dan R-152a. Dengan demikian refrigeran R-134a dan R-152a dapat menggantikan refrigeran R-12. dari kurva ini pula dapat diprediksi bahwa campuran R-32 yang bertekanan tinggi dengan R134a yang bertekanan lebih rendah dapat dihasilkan refrigeran untuk menggantikan R-22. Berbagai kombinasi campuran refrigeran bertekanan tinggi dan rendah dapat dilakukan untuk menggantikan refrigeran yang tekanannya berada di antara kedua tekanan refrigeran-refrigeran yang dicampur .

Gambar 5 Kurva jenuh beberapa refrigeran murni Kurva jenuh ini dapat dibuat linier, jika diplot ln Psat terhadap 1/Tsat. Hal ini ditunjukan pada Gambar 6. berdasarkan persamaan Clausius – Clayperon kemiringan garis akan menunjukan panas laten pengupan refrigeran tersebut. Semakin curam kemiringan garis, semakin besar panas laten penguapannya. Gambar 6 Plot P – T jenuh beberapa refrigeran murni Tabel 3 menunjukkan beberapa sifat termodinamika refrigeran yang umum digunakan. Dari Normal Boiling Point (NBP) biasanya digunakan untuk mengetahui kondisi refrigeran pada tekanan atmosfer. Dari NBP juga dapat diketahui apakah refrigeran tersebut dapat beroperasi pada temperatur rendah atau lebih tinggi. Sebagai contoh R-12 mempunyai NBP – 29,8oC, dengan demikian refrigeran ini banyak digunakan pada mesin refrigerasi yang beroperasi pada kisaran temperatur 0 s/d -25oC. Dapat terlihat bahwa refrigeran ini masih bertekanan di atas tekanan atmosfer pada – 25oC. R-11 yang mempunyai NBP 23,7oC (Tabel 3) merupakan refrigeran dengan titik didih tinggi oleh sebab itu akan menyebabkan tekanan evaporator vakum, bahkan untuk pemakaian pada pengkondisian udara sekalipun yang bertemperatur 5oC. Kondisi vakum akan menyebabkan besarnya volume spesifik uap refrigeran yang keluar dari evaporator. Oleh sebab itu diperlukan kompresor sentrifugal untuk menghasilkan laju aliran massa yang besar. R-10 mempunyai NBP yang lebih besar lagi (76,7oC, Tabel 2.1) oleh sebab itu refrigeran ini tidak dapat digunakan meskipun dengan kompresor sentrifugal. R-22 mempunyai NBP yang lebih rendah – 40,8oC. Dengan demikian refrigeran ini dapat digunakan untuk temperatur pendinginan yang lebih rendah dari temperatur R-12 tanpa mengalami vakum. R-134a mempunyai NBP yang dekat dengan R-12 oleh sebab itu refrigeran ini digunakan untuk menggantikan R-12 yang penggunaanya mulai di hapus karena merusak lapisan ozon. R-290 mempunyai NBP yang dekat dengan R-22. refrigeran hidrokarbon ini berpotensi untuk menggantikan R-22. R-113 mempunyai dua isomer, yang satu mempunyai NBP 45,9oC sedangkan yang lain mempunyai NBP 47,6oC. Dengan demikian refrigeran ini biasa digunakan dengan kompresor sentrifugal mirip dengan R-11. Namun demkian seperti yang terlihat pada Tabel 2.3 baik tekanan evaporator maupun kondensor keduanya adalah vakum. 1. b.

Temperatur dan tekanan kritik

Tekanan dan temperatur kritik merupakan batas atas dari pemakaian refrigeran pada mesin refrigerasi kompresi uap. Tidak ada refrigeran yang dioperasikan di atas tekanan atau temperatur kritik dalam siklus kompresi uap. Untuk mendapatkan COP yang besar refrigeran harus dioperasikan jauh di bawah titik kritiknya agar diperoleh efek refrigerasi yang besar. Dari refrigeran yang terdapat dalam Tabel 2.3 hanya CO2 (31oC) yang mempunyai temperatur kritik di bawah temperatur kondensor yang normal. Oleh sebab itu refrigeran ini

digunakan pada sistem yang berbeda, R-14 bahkan belum pernah digunakan sebagai refrigeran. 1. c.

Titik beku

Titik beku refrigeran merupakan batas bawah temperatur operasi dari refrigeran tersebut. Siklus refrigeran harus beroperasi di atas titik bekunya. Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa hanya air yang mempunyai titik beku 0oC, sedangkan refrigeran lainnya jauh di bawahnya. Oleh sebab itu penggunaan air sebagai refrigeran hanya dilakukan untuk temperatur di atas 0oC, meskipun temperatur yang lebih rendah dapat dicapai dengan penurunan tekanan di bawah tekanan atmosfer. 1. d.

Laju aliran uap sisi isap (V*)

Tabel 2.3 memperlihatkan laju aliran volumetrik per TR beberapa refrigeran (m3/h/TR) yang dihitung berdasarkan tekanan operasi kondensor 40oC dan tekanan evaporasi 5oC (kecuali CO2, temperatur kondensor 25oC, dan air ,H2O, temperatur evaporator 5oC). Dapat terlihat bahwa V* yang dibutuhkan meningkat dengan meningkatnya NBP. Amonia yang mempunyai panas laten yang terbesar ternyata mempunyai kebutuhan V* yang hampir sama dengan R-22. Keduanya mempunyai NBP yang hampir sama. Dengan demikian maka NBP sangat menentukan V* atau sebaliknya sangat menentukan kapasitas refrigerasi volumetrik (1/V*). Berdasarkan hal tersebut di atas maka dapat disimpulkan bahwa refrigeran dengan NBP yang tinggi seperti R-11, dan R-113 akan beroperasi pada tekanan evaporator yang rendah dan memerlukan laju aliran volumetrik sisi isap yang besar. Oleh sebab itu kompresor yang lebih tepat digunakan pada sistem refrigerasi ini adalah kompresor sentrifugal dan digunakan untuk kapasitas yang besar (diatas 400 TR). Sebaliknya refrigeran dengan NBP yang rendah seperti amonia, R-22, propana, CO2 dsb. Beroperasi pada tekanan evaporator diatas tekanan atmosfer. Kompresor yang digunakan adalah dari jenis perpindahan positif (reciprocating, dan screw). Refrigeran ini biasanya digunakan untuk kapasitas refrigerasi sedang dan kecil. Namun demikian R-22 juga digunakan dengan kompresor sentrifugal pada mesin pengkondisian udara kapasitas besar dimana laju aliran volumetrik sisi isap cukup besar untuk penggunaan kompresor sentrifugal. Refrigeran dengan NBP menengah seperti R-600a, R-152a, R-134a, dan R-12 pada umumnya digunakan pada mesin refrigerasi kapasitas kecil dengan kompresor torak, seperti refrigerasi domestik, dan AC mobil. R-114 yang memiliki NBP 3,6oC merupakan refrigeran dengan NBP menengah. Refrigeran ini biasanya digunakan pada mesin refrigerasi dengan kompresor rotari. Namun demikian karena refrigeran ini adalah refrigeran CFC yang sudah dihapuskan produksinya, maka penggunaan refrigeran ini tidak banyak lagi. 1. e.

Panas laten penguapan (hfg)

Tabel 2.3 menunjukkan besarnya panas laten penguapan (hfg) beberapa refrigeran pada Tkond= 40oC dan Teva= -15oC. Dari data tersebut nampak bahwa beberapa refrigeran mempunyai panas laten yang lebih besar dari yang lainnya. Namun demikian COP dari mesin refrigerasi hampir sma untuk semua refrigeran. Dengan demikian panas laten tidak mempengaruhi COP. 1. 2.

Sifat kimia

Sifat kimia refrigeran yang harus diperhatikan antara lain adalah sifat mampu nyala, tingkat racun, reaksinya terhadap air, minyak pelumas dan material konstruksi/komponen serta terhadap produk yang dibekukan jika terjadi kebocoran refrigeran dari sistem. 1. a.

Sifat mampu nyala dan tingkat racun

Sifat mampu nyala ditentukan oleh komposisi campuran udara –refrigeran dan titik nyala dari refrigeran tersebut. Berdasarkan kemudahan terbakarnya refrigeran dibagi menjadi tiga kelas yaitu kelas 1, kelas 2 dan kelas 3[2]. Refrigeran yang mempunyai titik nyala di atas 750oC dianggap tidak mudah terbakar karena temperatur nyalanya sudah melebihi temepartur leleh material komponen refrigerasi. refrigeran kelompok ini termasuk Refrigeran dengan titik nyala di bawah 750o dan batas bawah penyalaan (LFL = Lower Flammability Limit, atau LEL = Lower Explotion Limit) adalah lebih besar dari 3,5% volume (campuran dalam udara), maka refrigeran ini termasuk refrigeran kelas 2. Sedangkan jika batas bawah penyalaan kurang dari 3,5% maka refrigeran tersebut masuk kelas 3. Tabel 3 Sifat termodinamika beberapa refrigeran Temperatur Tekanan Refrigeran

NBP, o C

Kritik, o

C

R-11 R-12 R-22 R-113 R-114 R-134a R-152a R-290 R-600a R-718 R-717 R-744

23,7 -29,8 -40,8 45,9 3,6 -26,15 -24,15 -42,1 -11,73 100 -33,35 -78,4

197,78 112,04 96,02 214,1 145,8 101,06 113,3 96,8 135,0 374,5 31,1 31,1

Kritik,

Titik Beku, o

Bar 43,7 41,15 96,02 34,15 32,7 40,56 45,2 42,56 36,45 221,3 73,72 73,72

C

-111,0 -136,0 -160,0 -36,6 -94,0 -96,6 -117,0 -187,1 -159,6 0,0 -77,7 -56,6

Tekanan Operasi Refrigeran,

V*,

hfg,

m3/hr/TR kJ/kg bar peva pada pkond pada Pada Tkond= 40oC 5oC 40oC dan Teva= -15oC 0,4967 1,748 0,772 148,5 3,62 9,60 10,867 108,4 5,836 15,331 6,668 108,4 0,1903 0,7809 186,9 111,8 1,069 3,454 37,6 88,6 3,5 10,167 10,867 139,8 3,149 9,092 11,572 226,5 5,478 13,664 7,737 252,4 1,88 5,361 21,24 226,5 0,00874 0,0738 825,6 2342,5* 5,16 15,54 6,124 1053,4 – – 1,33 156,7**

* pada Teva = 5oC, ** pada Tkond = 25oC Tingkat racun dibagi menjadi dua kelompok yaitu kelompok A yaitu refrigeran tak beracun dan kelompok B refrigeran beracun[2]. Refrigeran dikatakan tidak beracun jika mempunyai LC50 (Lethal Concentration 50%) lebih besar dari 10.000 ppm, sedangkan refrigeran dianggap beracun jika LC50 lebih kecil dari 10.000 ppm. Berdasarkan tingkat mampu nayala dan racun maka refrigeran dapat diklasifikasikan sebagai

 

   

refrigeran kelas A1: tidak beracun tidak mudah terbakar. Semua refrigeran halokarbon masuk kedalam kelas refrigeran ini. Refrigeran kelas A2: tidak beracun, tetapi tingkat nayala masuk kelas 2. Refrigeran campuran zeotropik antara kelas A1 dan A3 bisa masuk kelas refrigeran ini. R-32, R141b, dan R-152a juga masuk dalam kelas refrigeran ini. Refrigeran kelas A3: tidak beracun, tetapi mudah terbakar. Refrigeran hidrokarbon, masuk ke dalam kelas ini. Refrigeran kelas B1: beracun tetapi tidak mudah terbakar. Tidak ada refrigeran masuk kelas ini. Refrigeran kelas B2: beracun dan bisa terbakar. Amoniak termasuk kelas refrigeran ini. Refrigeran kelas B3: beracun dan mudah terbakar. Kelas refrigeran ini tidak pernah digunakan.

1. b.

Kelarutan dalam air

Adanya air atau uap air dalam sistem tidak diinginkan, karena dapat menyebabkan penyumbatan pada alat ekspansi (moisture choking), korosi, rusaknya isolasi dak kumparan motor listrik dalam kompresor hermetik, dan terbentuk kerak dalam pipa tembaga. Uap air dapat berada dalam sistem apabila proses evakuasi (vakum) tidak dilakukan dengan baik, atau terjadi kebocoran pada sisi tekanan rendah (untuk sistem yang bekerja pada tekanan vakum), kebocoran pada penukar kalor berpendingin air, pelumas yang basah karena bersifat higroskopik, atau kebocoran melalui sekat poros untuk kompresor tak hermetik. Pembentuk air dan es dapat terjadi apabila air atau uap air tidak larut atau terlepas dari larutan refigeran –pelumas. Dengan demikian semakin tinggi kelarutan air dalam refrigeran atau pelumas semakin baik. Namun tingkat kelarutan air dalam refrigeran biasanya menurun dengan menurunnya temperatur, sehingga keberadaan air dalam refrigeran selalu dicegah dengan memasang pengering silica gel atau molecular sieve. Tabel 4 memeuat kelarutan air pada beberapa refrigeran. Dari tabel ini dapat dilihat bahwa air mempunyai kelarutan yang lebih rendah dalam R-12 dan R-11 dibandingkan dalam R-22 atau R-134a. Dengan demikian persoalan moisture choking lebih banyak ditemui pada sistem dengan refrigeran seperti R-12 dan R-11. Namun demikian semakin rendah temperatur semakin kecil kelarutannya. Hal ini dapat menyebabkan terpisahnya air dari refrigeran dan akan menimbulkan persoalan, Oleh sebab itu keberadaan air dalam sistem tetap harus dicegah. Tabel 4 Kelarutan air dalam beberapa refrigeran cair [3] Temperatur, oC 60,0 32,2 10,0 -1,1 -40 -73,3

R-11 340 140 55 34 4 0,3

Kelarutan, mg/kg R-12 R-22 440 3150 128 1580 44 830 23,3 573 1,7 120 0,1 19

R-134a 3200 1500 730 490 89 12

1. c.

Kelarutan dalam minyak pelumas

Refrigeran dan pelumas dapat bercampur atau tidak bercampur dengan pelumas bergantung pada jenis dan ukuran kompresor. Pada kompresor sentrifugal pelumas mempunyai sistem tersendiri yang terpisah dari saluran refrigeran, sehingga pada sistem ini, tidak perlu dikhawatirkan pengaruh kelarutan refrigeran dalam minyak pelumas atau sebaliknya. Namun demikian pada jenis kompresor torak dan ulir refrigeran bercampur dengan minyak pelumasnya. Untuk jenis kompresor ini maka diperlukan pasangan refrigeran – minyak pelumas yang saling tidak larut, dengan demikian minyak pelumas dan refrigeran dapat dipisahkan dengan memasang pemisah oli pada sisi keluaran kompresor. Pada kompresor torak kapasitas kecil dimana tidak memungkinkan untuk dipasang pemisah oli, maka diperlukan pasangan refrigeran oli–refrigeran yang larut dengan baik satu sama lain agar pelumas tidak tertinggal di kondensor, katup ekspansi atau evaporator. Pada sistem kompresor yang memungkinkan terjadinya pencampuran refrigeran – oli, maka perlu diperhatikan adanya penuruan kerapatan dan viskositas minyak pelumas tersebut agar tidak terjadi kegagalan pelumasan. Pelumas refrigeran secara garis besar dapat dibagi menjadi dua kelompok yaitu oli mineral yang berasal dari minyak bumi dan oli sintetik. Terdapat dua jenis oli mineral yaitu oli mineral Napthenic dan Paraffinic, keduanya merupakan senyawa hidrokarbon jenuh, tetapi oli mineral napthenic mempunyai ikatan cyclic yang menyebabkan oli jenis ini viskositas dan temperatur curahnya lebih rendah dibandingkan oli mineral Paraffinic yang banyak mengandung lilin parafin. Dalam praktek keduanya terdapat dalam mineral oli dengan komposisi yang berbeda-beda[3]. Refrigeran sintetik yang banyak digunakan adalah Alkylbenzene, Polyo ester (POE), dan polyalkyl glycol (PAG). Hampir semua refrigeran halokarbon larut dengan baik dalam oli mineral, kecuali R-22, R114, R-502 yang hanya larut sebagian. Oleh sebab itu penggunaan refrigeran yang hanya terlarut sebagian ini pada sistem refrigerasi yang kecil dan refrigeran tercampur dengan minyak pelumas memerlukan perhatian pada sistem pemipaan yang memungkin minyak pelumas kembali ke kompresor secara gravitasi. Sebagai contoh R-22 dengan 10% mineral oil merupakan larutan yang baik pada kondensor temperatur, tetapi akan terpisah pada temperatur evaporator – 5oC. Jika kandungan oli mencapai 18% pemisahan akan terjadi pada temperatur 0,5oC[1]. Amonia dan CO2 tidak larut dalam oli mineral oleh sebab itu pemakaian refrigeran ini pada mesin refrigerasi besar tidak menjadi masalah karena pencampuran dapat diatasi dengan memasang pemisah oli. R-134a tidak bercampur dengan oli mineral, sehingga pasangan refrigeran-minyak pelumas ini tidak digunakan pada mesin refrigerasi kapasitas kecil yang tidak memungkinkan dipasangnya pemisah oli. Tabel 5 memperlihatkan kelarutan beberapa refrigeran dalam oli mineral. Pada umumnya viskositas danmassajenis oli pelumas akan menurun jika bercampur dengan refrigeran. Besarnya penurunan viskositas danmassajenis ini meningkat dengan meningkatnya jumlah refrigeran yang terlarut, temperatur dan tekanan[3]. Oleh sebab itu perlu diperhatikan agar penurunan viskositas danmassajenis ini tidak sampai menyebabkan kegagalan pelumasan. Tabel 6 menunjukkan kisaran viskositas minyak pelumas yang direkomendasikan pada beberapa aplikasi refrigerasi kapasitas kecil. Tabel 5 Kelarutan beberapa refrigeran dalam oli mineral

Seluruhnya larut R-11 R-600a R-12 R-290 R-21 R-113 R-152a R-500

1. d.

Tinggi R-13B1

Sebagian larut Sedang Rendah R-22 R-13

NH3

R-501

R-114

R-14

CO2

R-115

R-134a

Tidak larut

R-502

Reaksi terhadap material komponen mesin

Material komponen mesin terdiri dari logam, elastomer dan material pengering seperti silika gel dan molecular sieves. Refrigeran halokarbon, dan hidrokarbon mempunyai kestabilan kimia dan kompatibel terhadap hampir semua logam. Namun demikian material yang paling baik digunakan adalah tembaga. Alumunium akan sedikit bereaksi dengan refrigeran yang mempunyai kandungan fluor yang tinggi[1]. R-12 dan R-11 menunjukkan reaksi terhadap alumunium. Namun karena harganya murah maka alumunium dengan lapisan oksida banyak digunakan sebagai komponen mesin refrigerasi. Tabel 6 menunjukkan kompatibilitas beberapa material terhadap refrigeran R-12, R-134a dan hidrokarbon 1. 3. 1. a.

Sifat fisika Kekuatan Dielektrik

Kekuatan dielektrik menentukan apakah refrigeran tersebut menghantarkan listrik atau tidak. Refrigeran yang baik adalah refrigeran yang mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi atau tidak menghantarkan listrik. Refrigeran yang mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi aman digunakan pada kompresor hermetik. Refrigeran halokarbon dan hidrokarbon mempunyai kekuatan dielektrik yang baik dan bersifat isolator. Sebagai perbandingan terhadap nitrogen R-11, R-113, R-12 dan R-22 mempunyai kekuatan dielektrik masing-masing sebesar 3, 2,6, 2,4 dan 1,31. sedangkan ammonia dan CO2 mempunyai nilai kekuatan dielektrik masing-masing 0,88 dan 0,82. Tabel 6 Kisaran viskositas minyak pelumas pada beberapa aplikasi refrigerasi kapasitas kecil[3] Refrigeran Ammonia Ammonia Carbon dioksida R-11 R-123 R-12

Jenis kompresor Screw Reciprocating Reciprocating Sentrifugal Sentrifugal Sentrifugal

Viskositas Pelumas pada 38oC SSUa mm2/s 280 – 300 60 – 65 150 – 300 32 – 65 280 – 300b 60 -65 280 – 300 60 – 65 280 – 300 60 – 65 280 – 300 60 – 65

R-12 R-12 R-134a R-134a R-22 R-22 R-22 R-22 a

150 – 300 280 – 300 280 – 400 280 – 300 280 -400 150 – 300 280 – 300 280 – 800

Reciprocating Rotary Sentrifugal Screw Sentrifugal Reciprocating Scroll Screw

32 – 65c 60 – 65 60-86 60-65 60 – 86 32 – 65 60 – 65 60 – 173

SSU = Saybolt Seconds Universal = SUS

b

beberapa aplikasi menggunakan minyak pelumas yang lebih encer 14-17 mm2/s (75-85 SSU), dan ada pula yang menggunakan minyak pelumas lebih kental 108-129 mm2/s (500 – 600 SSU). C

Pemakaian R-12 pada AC mobil memerlukan minyak pelumas dengan viskositas yang lebih kental 97-107 mm2/s (450 – 500 SSU) Tabel 7 Kompatibilitas beberapa refrigeran terhadap material komponen mesin refrigerasi Material Penggunaan Baja Konstruksi, pipa Kuningan Konstruksi, pipa Tembaga Konstruksi, pipa Aluminum Konstruksi, pipa Molecular Sieve pengering Silicagel pengering CR elastomer FPM elastomer PTFE elastomer Polyamide elastomer NBR elastomer 1. b. Sifat Transpor

R-12 Sangat baik Sangat baik Sangat baik Baik Sangat baik Sangat baik Buruk Buruk Baik Baik Sangat baik

R-134a Sangat baik Sangat baik Sangat baik baik Sangat baik Sangat baik Buruk baik baik baik baik

HC Sangat baik Sangat baik Sangat baik baik Sangat baik Sangat baik baik baik baik baik Sangat baik

Sifat transpor seperti massa jenis, panas jenis, konduktivitas termal, viskositas dan tegangan permukaan beberapa refrigeran pada 0oC dapat dilihat pada Tabel 8. Tabel 8 Sifat transport beberapa refrigeran pada 0oC

Refrigeran R-600a R-12 R-134a

Konduktivita Tegangan s termal Permukaan, cairan, N/m W/mK 199.3 0.1068 0.01303 248.7 0.07585 0.01177 271.1 0.09201 0.01156

Massajeni Viskositas Cp cairan, P, MPa s cairan, k=Cp/Cv cairan, PakJ/kgK kg/m3 s x 106 0.1564 0.3081 0.2928

581 1396 1295

2.306 0.934 1.341

1.086 1.126 1.102

R-290/R600a, 50%50% R-22 R-290

0.3360

551

2.399

1.495

153.9

0.01474

0.01474

0.4976 0.4712

1285 523

1.170 2.500

1.166 1.126

236.0 137.0

0.100 0.104

0.01170 0.01030

Koefisien perpindahan panas pada penukar kalor akan menjadi lebih besar jika refrigeran memiliki nilai panas jenis, dan konduktivitas termal yang besar, serta tegangan permukaan yang kecil. Viskositas cairan menentukan besarnya penurunan tekanan dalam pipa, dan dimensi alat ekspansi. Viskositas refrigeran yang rendah akan menurunkan kerugian friksi pada pipa. Namun demikian penggunaan drop in refrigeran yang mempunyai viskositas lebih rendah dapat menyebabkan perlunya memperpanjang pipa kapiler atau memperkecil orifis katup ekspansi. Harga perbandingan panas jenis k sangat mempengaruhi temperatur refrigeran keluar komprsor (discharge temperature). Semakin tinggi nilai k semakin tinggi temperatur keluaran. Oleh sebab itu pada sistem yang menggunakan refrigeran dengan nilai k tinggi, khususnya pada kompresor hermetik, perlu diperhatikan sistem pendinginannya. Sebagai contoh motor kompresor hermetik R-22 lebih sering terbakar dibandingkan dengan motor kompresor R-12[1]. 1. 4.

Kecenderungan bocor

Semua refrigeran saat ini mempunyai kecenderungan bocor yang kecil. Deteksi kebocoran sangat mudah dilakukan dengan adanya detekt0r elektronik refrigeran halokarbon yang tidak berbau. Cara yang paling mudah mendeteksi kebocoran adalah dengan menggunakan air sabun. Ammonia mempunyai bau yang sangat kuat sehingga mudah terdeteksi. Namun demikian refrigeran ini termasuk refrigeran beracun sehingga keboroan dapat berakibat fatal dan mengkontaminasi produk yang didinginkan. Namun demikian dengan dihapusnya penggunaan CFC, refrigeran amonia menjadi salah satu alternatif pengganti. Refrigeran hidrokarbon yang mudah terbakar disarankan untuk diberi pembau. Namun demikian pembau merkaptan pada kosentrasi tertentu dapat menyebabkan korosi. 1. 5.

Pengaruh terhadap lingkungan hidup

Refrigeran sintetik seperti kelompoh refrigeran halokarbon yang memiliki sifat-sifat teknis yang sangat baik ternyata menimbulkan efek perusakan lingkungan hidup. Refrigeran ini mempunyai kontribusi terhadap perusakan lapisan ozon dan atau pemanasan global. Kedua isu lingkungan hidup tersebut ditanggapi sangat serius oleh masyarakat internasional dan telah dilakukan upaya-upaya bersama untuk menaggulanginya. Oleh sebab itu pemilihan jenis refrigeran haruslah memperhatikan kedua isu lingkungan hidup global tersebut. Pembahasan rinci mengenai hal ini serta refrigeran alternatif dapat dilihat pada bab selanjutnya. 1. 6.

Harga refrigeran

Harga refrigeran di Indonesia sangat ditentukan oleh mekanisme pasar dan nilai tukar rupiah. Apabila persediaan melimpah dan harga kurs rupiah stabil, maka harga refrigeran menjadi murah. Refrigeran pengganti cenderung lebih mahal dibandingkan dengan refrigeran yang digantikan. 4. REFRIGERAN YANG SERING DIGUNAKAN DI INDONESIA Berdasarkan pembahasan di atas, pada dasarnya, refrigeran dapat dikelompokan menjadi kelompok refrigeran sintetik dan refrigerant alami. Refrigeran sintetik tidak terdapat dialam dan dibuat oleh manusia dari unsur-unsur kimia. Sedangkan refrigeran alami adalah refrigeran yang dapat ditemui di alam, namun demikian masih diperlukan pabrik untuk penambangan dan permuniannya. Refrigeran yang dikenal dengan sebutan CFC, HCFC, dan HFC adalah contoh-contoh refrigeran sintetik. Sedangkan hidrokarbon (HC), karbon dioksida (CO2), air (H2O), udara dan ammonia (NH3) adalah contoh refrigeran alami yang sering digunakan. CFC adalah singkatan dari chlorofluorocarbon. Seperti namanya refrigeran ini terdiri dari unsur khlor (Cl), fluor (F) dan karbon (C). Contoh dari refrigeran ini adalah R-11 (CFC-11), R-12 (CFC-12). Karena tidak mengandung hydrogen CFC adalah senyawa yang sangat stabil dan tidak mudah bereaksi dengan zat lain meskipun terlepas ke atmosfer. Karena mengandung khlor, CFC merusak ozon di atmosfer (stratosfer) jauh di atas muka bumi. Zat ini mempunyai nilai potensi merusak ozon (Ozone Depletion Potential = ODP) yang tinggi (ODP =1). Lapisan ozon melindungi mahluk hidup dari pancaran sinar ultra violet intensitas tinggi. HCFC merupakan singkatan dari hydrochloro-fluorocarbon. Meskipun mengandung khlor (Cl), yang merusak lapisan ozon, zat ini juga mengandung hidrogen (H), yang membuat zat ini menjadi kurang stabil jika berada di atmosfer. Refrigeran ini sebagian besar akan terurai pada lapisan atmosfer bawah dan hanya sedikit yang mencapai lapisan ozon. Oleh sebab itu HCFC mempunyai ODP yang rendah. Contoh refrigeran ini adalah R-22 (HCFC-22). Refrigeran HFC (hydrofluorocarbon) tidak mempunyai unsur khlor. Oleh sebab itu refrigeran ini tidak merusak lapisan ozon dan nilai ODPnya sama dengan nol. Contoh dari refrigeran ini adalah R-134a (HFC-14a), R-152a (HFC-152a), R-123 (HFC-123). Refrigeran alami (HC, CO2, NH3) tidak mengandung khlor oleh sebab itu, refrigeran ini tidak merusak lapisan ozon, ODP = 0

5. KEMASAN REFRIGERAN Refrigeran untuk mesin refrigerasi biasanya disimpan dalam tangki-tangki bertekanan, atau drum (bagi R-11). Hal ini diperlihatkan pada Gambar 7.

6. PENGGUNAAN REFRIGERAN Tiap jenis refrigeran dipakai untuk keperluan tertentu. Tabel 9 memuat beberapa aplikasi dari refrigeran yang umum digunakan. Tabel 9 Berbagai refrigeran yang umum dan penggunaannya Refrigeran R-11

R-12

R-22

Penggunaan pada bidang pendingin  Chiller Sentrifugal  Pengembang busa  Pelarut  Lemari es rumah tangga  Dispenser air  Pendingin minuman botol  Display cabinet di supermarket  Cold storage  AC mobil  Chiller  Pengembang busa  AC rumah tanggal dan komersial  Chiller  Cold storage

Penggunaan pada bidang lain 



