MAKALAH FISIKA(cara kerja AC dan mesin kalor)

Disusun untuk memenuhi tugas tidak terstrukturMata pelajaran: FisikaGuru : Dewi Asri Nirwana

Oleh :Qurotul Aqyun

XI Ipa 1

SMA NEGERI 9 KOTA CIREBONJalan pramuka kebon pelok no tlp (0231)485344

Kata pengantar

Puji syukur atas kehadiran Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-NYA.Karna ridho dan nikmatnya saya dapat menyelesaikan tugas makalah yang berjudul “” yang diberikan guru mata pelajaran fisika ibu Dewi Asri Nirwana. atas nama penyusun saya berterimakasih atas tugas Beliau berikan sehingga saya mendapat pengalaman tambahan juga pengetahuan baru dan tidak lupa juga semua pihak yang telah membantu saya menyelesaikan tugas ini.juga dapat langsung mempraktekan ilmu yang saya dapat,seperti cara menghemat dan mengefisienkan penggunaan AC.Sekian pengantar dari saya,kurang lebihnya saya mohon maaf dan juga saya membutuhkan masukan dan saran agar menjadi yang lebih baik lagi.wassalamualaikum wr.wb

Penyusun

DAFTAR ISIKATA PENGANTAR....................................................................................................DAFTAR ISI................................................................................................................BAB I PENDAHULUAN.......................................................................................

A. Latar Belakang...................................................................................B. Rumusan Masalah..............................................................................

BAB II PEMBAHASAN.........................................................................................A. MESIN KALOR/CARNOT.....................................................................B. AC (Air Condition)..............................................................................

BAB III ANALISIS..................................................................................................BAB IV PENUTUP................................................................................................DAFTAR PUSTAKA.....................................................................................................LAMPIRAN

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sebagaimana kita ketahui didalam kehidupan yang serba modern ,kita tidak bisa lepas dari penggunaan AC.disaat memasuki supermarket,mobil ataupun kantor-kantor pasti menggunakan AC,belum lagi penggunaan AC disekolah .tetapi apakah kita mengetahui cara kerja AC ?lalu bagaimana langkah-langkah untuk mengefisienkan AC?hal itu lah ynag melatar belakangi pembuatan makalah ini selain tugas yang diberikan guru mata pelajaran.

B. Rumusan Masalah

1. Mesin kalor diperlukan untuk berbagai pengangkatan seperti untuk menggerakan

mobil,kapal terbang,dan juga pembakit listrik.bagaimana cara penggunaan mesin

kalor dalam pembangkit listrik tenaga geothermal ?

2. Bagaimana cara kerja AC ?dan langkah langkah agar pemakaian AC efisien .

Mesin kalor/Carnot

Secara umum mesin carnot adalah sebutan untuk alat yang berfungsi mengubah energi panas menjadi energi mekanik.

Dalam mesin mobil misalnya, energi panas hasil pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi gerak mobil. Tetapi, dalam semua mesin kalor kita ketahui bahwa pengubahan energi panas ke energi mekanik selalu disertai pengeluaran gas buang, yang membawa sejumlah energi panas. Dengan demikian, hanya sebagian energi panas hasil pembakaran bahan bakar yang diubah ke energi mekanik. Contoh lain adalah dalam mesin pembangkit tenaga listrik; batu bara atau bahan bakar lain dibakar dan energi panas yang dihasilkan digunakan untuk mengubah wujud air ke uap. Uap ini diarahkan ke sudu-sudu sebuah turbin, membuat sudu-sudu ini berputar. Akhirnya energi mekanik putaran ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik.

Mesin Carnot adalah mesin kalor hipotetis yang beroperasi dalam suatu siklus reversibel yang disebut siklus Carnot. Model dasar mesin ini dirancang oleh Nicolas Léonard Sadi Carnot, seorang insinyur militer Perancis pada tahun 1824. Model mesin Carnot kemudian dikembangkan secara grafis oleh Émile Clapeyron 1834, dan diuraikan secara matematis oleh Rudolf Clausius pada 1850an dan 1860an. Dari pengembangan Clausius dan Clapeyron inilah konsep dari entropi mulai muncul.

Setiap sistem termodinamika berada dalam keadaan tertentu. Sebuah siklus termodinamika terjadi ketika suatu sistem mengalami rangkaian keadaan-keadaan yang berbeda, dan akhirnya kembali ke keadaan semula. Dalam proses melalui siklus ini, sistem tersebut dapat melakukan usaha terhadap lingkungannya, sehingga disebut mesin kalor.

Diagram asli mesin Carnot, 1824

Sebuah mesin kalor bekerja dengan cara memindahkan energi dari daerah yang lebih panas ke daerah yang lebih dingin, dan dalam prosesnya, mengubah sebagian energi menjadi usaha mekanis. Sistem yang bekerja sebaliknya, dimana gaya eksternal yang dikerjakan pada suatu mesin kalor dapat menyebabkan proses yang memindahkan energi panas dari daerah yang lebih dingin ke energi panas disebut mesin refrigerator.

Pada diagram di samping, yang diperoleh dari tulisan Sadi Carnot berjudul Pemikiran tentang Daya Penggerak dari Api (Réflexions sur la Puissance Motrice du Feu), diilustrasikan ada

dua benda A dan B, yang temperaturnya dijaga selalu tetap, dimana A memiliki temperatur lebih tinggi daripada B. Kita dapat memberikan atau melepaskan kalor pada atau dari kedua benda ini tanpa mengubah suhunya, dan bertindak sebagai dua reservoir kalor. Carnot menyebut benda A "tungku" dan benda B "kulkas".[1] Carnot lalu menjelaskan bagaimana kita bisa memperoleh daya penggerak (usaha), dengan cara memindahkan sejumlah tertentu kalor dari reservoir A ke B.

Diagram modern

Dibawah ini adalah diagram mesin Carnot sebagaimana biasanya dimodelkan dalam pembahasan modern

Diagram mesin Carnot (modern) - kalor mengalir dari reservoir bersuhu tinggi TH melalui "fluida kerja", menuju reservoir dingin TC, dan menyebabkan fluida kerja memberikan usaha mekanis kepada lingkungan, melalui siklus penyusutan (kontraksi) dan pemuaian (ekspansi).

Dalam diagram tersebut, sistem ("fluida kerja"), dapat berupa benda fluida atau uap apapun yang dapat menerima dan memancarkan kalor Q, untuk menghasilkan usaha. Carnot mengusulkan bahwa fluida ini dapat berupa zat apapun yang dapat mengalami ekspansi, seperti uap air, uap alkohol, uap raksa, gas permanen, udara, dll. Sekalipun begitu, pada tahun-tahun awal, mesin-mesin kalor biasanya memiliki beberapa konfigurasi khusus, yaitu QH disuplai oleh pendidih, di mana air didihkan pada sebuah tungku, QC biasanya adalah aliran air dingin dalam bentuk embun yang terletak di berbagai bagian mesin. Usaha keluaran W biasanya adalah gerakan piston yang digunakan untuk memutar sebuah engkol, yang selanjutnya digunakan untuk memutar sebuah katrol. Penggunaannya biasanya untuk mengangkut air dari sebuah pertambangan garam. Carnot sendiri mendefinisikan "usaha" sebagai "berat yang diangkat melalui sebuah ketinggian".

Teorema Carnot

Sebuah mesin nyata (real) yang beroperasi dalam suatu siklus pada temperatur and tidak mungkin melebihi efisiensi mesin Carnot.

Sebuah mesin nyata (kiri) dibandingkan dengan siklus Carnot (kanan). Entropi dari sebuah material nyata berubah terhadap temperatur. Perubahan ini ditunjukkan dengan kurva pada diagram T-S. Pada gambar ini, kurva tersebut menunjukkan kesetimbangan uap-cair ( lihat siklus Rankine). Sifat irreversibel sistem dan kehilangan kalor ke lingkungan (misalnya, disebabkan gesekan) menyebabkan siklus Carnot ideal tidak dapat terjadi pada semua langkah sebuah mesin nyata.

Teorema Carnot adalah pernyataan formal dari fakta bahwa: Tidak mungkin ada mesin yang beroperasi di antara dua reservoir panas yang lebih efisien daripada sebuah mesin Carnot yang beroperasi pada dua reservoir yang sama. Artinya, efisiensi maksimum yang dimungkinkan untuk sebuah mesin yang menggunakan temperatur tertentu diberikan oleh efisiensi mesin Carnot,

Implikasi lain dari teorema Carnot adalah mesin reversibel yang beroperasi antara dua reservoir panas yang sama memiliki efisiensi yang sama pula.

Efisiensi maksimum yang dinyatakan pada persamaan diatas dapat diperoleh jika dan hanya jika tidak ada entropi yang diciptakan dalam siklus tersebut. Jika ada, maka karena entropi adalah fungsi keadaan, untuk membuang kelebihan entropi agar dapat kembali ke keadaan semula akan melibatkan pembuangan kalor ke lingkungan, yang merupakan proses irreversibel dan akan menyebabkan turunnya efisiensi. Jadi persamaan di atas hanya memberikan efisiensi dari sebuah mesin kalor reversibel.

Kebanyakan siswa listrik memulai studi mereka dengan apa yang dikenal sebagai arus searah (DC), yang listrik yang mengalir ke arah yang konstan, dan / atau memiliki tegangan dengan polaritas konstan. DC adalah jenis listrik dibuat oleh baterai (dengan terminal positif dan negatif pasti), atau jenis biaya yang dihasilkan dengan menggosokkan beberapa jenis bahan terhadap satu sama lain.

Sebagai berguna dan mudah dipahami sebagai DC, itu bukan tipe “hanya” listrik yang digunakan.  Beberapa sumber listrik (terutama, generator elektro-mekanik rotary) secara alami menghasilkan tegangan bergantian dalam polaritas, membalikkan positif dan negatif dari waktu ke waktu.  Baik sebagai polaritas tegangan switching atau sebagai arah switching arus bolak-balik, seperti ini “” listrik dikenal sebagai alternating Current (AC): Gambar di bawah ini

Arud DC vs arus bolak

Sedangkan simbol baterai akrab digunakan sebagai simbol generik untuk setiap sumber tegangan DC, lingkaran dengan garis berombak di dalam adalah simbol generik untuk sumber tegangan AC.

Orang mungkin bertanya-tanya mengapa ada orang yang repot-repot dengan yang namanya AC.  Memang benar bahwa dalam beberapa kasus AC tidak memiliki keunggulan praktis atas DC. Dalam aplikasi di mana listrik digunakan untuk mengusir energi dalam bentuk panas, atau polaritas arah arus tidak relevan, sehingga selama ada cukup tegangan dan arus untuk beban untuk menghasilkan panas yang diinginkan (disipasi daya). Namun, dengan AC adalah mungkin untuk membangun pembangkit listrik, motor dan sistem distribusi daya yang jauh lebih efisien daripada DC, dan begitu kita menemukan AC digunakan mayoritas di seluruh dunia dalam aplikasi daya tinggi.  Untuk menjelaskan rincian mengapa demikian, sedikit latar belakang pengetahuan tentang AC diperlukan.

Jika mesin akan dibangun untuk memutar medan magnet di sekitar kumparan kawat set stasioner dengan memutar sebuah poros, tegangan AC akan diproduksi di kumparan kawat sebagai poros yang diputar, sesuai dengan Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik.  Ini adalah prinsip operasi dasar dari sebuah generator AC, juga dikenal sebagai sebuah alternator: Gambar di bawah ini

Bekerjanya Alternator

Perhatikan bagaimana polaritas tegangan pada kumparan kawat membalikkan sebagai kutub yang berlawanan dengan magnet berputar lewat. Terhubung ke suatu beban, ini akan membalik polaritas tegangan membuat membalik arah arus di dalam rangkaian.  Semakin cepat poros alternator  berbalik, semakin cepat magnet akan berputar, menghasilkan tegangan dan arus bolak switch arah yang lebih sering dalam jumlah waktu tertentu.

Sedangkan generator DC bekerja berdasarkan prinsip umum yang sama dari induksi elektromagnetik, konstruksi mereka tidak sesederhana AC rekan-rekan mereka. Dengan generator DC, kumparan dari kawat dipasang pada poros di mana magnet adalah pada alternator AC, dan sambungan listrik ini dibuat untuk kumparan berputar melalui karbon stasioner “sikat” menghubungi strip tembaga pada poros berputar.  Semua ini diperlukan untuk beralih mengubah polaritas’s kumparan output ke sirkuit eksternal sehingga sirkuit eksternal melihat polaritas konstan: Gambar di bawah ini

Prinsip kerja sebuah generator DC

Generator ditunjukkan di atas akan menghasilkan dua pulsa tegangan per revolusi poros, baik pulsa dalam arah yang sama (polaritas). Agar generator untuk menghasilkan tegangan DC konstan, daripada pulsa tegangan singkat sekali setiap 1 / 2 revolusi, ada beberapa set koil melakukan kontak intermiten dengan kuas. Diagram yang ditunjukkan di atas adalah sedikit lebih sederhana dari apa yang akan Anda lihat dalam kehidupan nyata.

Masalah-masalah yang terlibat dengan pembuatan dan melanggar kontak listrik dengan koil bergerak harus jelas (memicu dan panas), terutama jika poros generator tersebut berputar dengan kecepatan tinggi. Jika suasana di sekitar mesin mengandung uap mudah terbakar atau mudah meledak, masalah praktis kontak sikat menghasilkan percikan-bahkan lebih besar. Generator AC (alternator) tidak memerlukan kuas dan commutators untuk bekerja, dan begitu juga kebal terhadap masalah-masalah yang dialami oleh generator DC.

Manfaat DC AC lebih berkaitan dengan desain generator juga tercermin dalam motor listrik. Sementara motor DC memerlukan penggunaan kuas untuk melakukan kontak listrik dengan bergerak gulungan kawat, motor AC tidak.  Bahkan, AC dan motor DC desain sangat mirip dengan rekan-rekan mereka generator (identik demi tutorial ini), motor AC yang tergantung pada medan magnet yang dihasilkan oleh bolak membalikkan arus yang melalui kumparan stasioner dengan kawat untuk memutar magnet berputar sekitar pada poros, dan motor DC yang tergantung pada kontak sikat membuat dan melanggar koneksi untuk membalikkan arus melalui kumparan berputar setiap 1 / 2 putaran (180 derajat).

Jadi kita tahu bahwa AC generator dan motor AC cenderung sederhana dari generator DC dan motor DC. Kesederhanaan ini relatif lebih besar diterjemahkan ke dalam kehandalan dan biaya pembuatan rendah. Tapi apa lagi yang baik untuk AC!? Pasti ada harus lebih ke desain daripada rincian generator dan motor Memang ada. Ada pengaruh elektromagnetisme dikenal sebagai saling induksi, dimana dua atau lebih gulungan kawat ditempatkan sehingga medan magnet yang berubah yang diciptakan oleh satu menginduksi tegangan pada yang lain. Jika kita memiliki dua kumparan induktif dan kami saling memberi energi satu coil dengan AC, kita akan menciptakan sebuah tegangan AC pada koil lainnya. Ketika digunakan sebagai seperti itu, perangkat ini dikenal sebagai trafo: Gambar di bawah ini

Transformer “mengubah” tegangan dan arus AC.

Makna mendasar dari sebuah transformator adalah kemampuannya untuk langkah tegangan atas atau bawah dari kumparan ke kumparan powered unpowered. Tegangan AC induksi dalam (unpowered “sekunder”) koil sama dengan tegangan AC di (powered “primer”) koil dikalikan dengan rasio kumparan sekunder berubah menjadi kumparan primer bergantian. Jika kumparan sekunder adalah powering beban, arus melalui kumparan sekunder adalah hal yang berlawanan: kumparan primer saat ini dikalikan dengan rasio primer untuk berubah sekunder.  Hubungan ini memiliki analogi mekanis yang sangat dekat, menggunakan torsi dan kecepatan untuk mewakili tegangan dan arus, masing-masing: Gambar di bawah ini

Kecepatan multiplikasi torsi gigi langkah kereta bawah dan mempercepat. Langkah-langkah trafo tegangan turun ke bawah dan arus atas.

Jika rasio berliku dibalik sehingga kumparan primer telah berubah kurang dari kumparan sekunder, trafo “langkah-langkah” tegangan dari sumber tingkat ke tingkat yang lebih tinggi pada beban: Gambar di bawah ini

Kecepatan kereta langkah pengurangan gigi torsi dan kecepatan turun. Langkah-langkah transformator tegangan dan arus bawah.

Kemampuan untuk langkah tegangan AC ke atas atau bawah dengan mudah memberikan AC keuntungan yang tak tertandingi oleh DC di bidang distribusi daya dalam gambar di bawah ini .  Ketika transmisi daya listrik jarak jauh, jauh lebih efisien untuk melakukannya dengan tegangan melangkah-up dan kawat melangkah-down arus (lebih kecil berdiameter kurang rugi daya resistif), maka langkah tegangan kembali dan arus cadangan untuk industri, bisnis, atau menggunakan konsumen.

Transformers efisien memungkinkan transmisi tegangan tinggi jarak jauh energi listrik.

Teknologi Transformer telah membuat distribusi tenaga listrik jangka panjang praktis. Tanpa kemampuan untuk secara efisien langkah tegangan naik dan turun, akan biaya mahal untuk membangun sistem tenaga untuk apa pun kecuali jarak dekat (beberapa mil paling banyak) digunakan.

Sebagai berguna sebagai transformator, mereka hanya bekerja dengan AC, bukan DC. Karena fenomena induktansi bersama bergantung pada perubahan medan magnet, dan arus searah (DC) hanya dapat menghasilkan medan magnet yang stabil, transformator hanya tidak akan bekerja dengan arus searah. Tentu saja, langsung saat ini dapat terganggu (berdenyut) melalui gulungan trafo utama untuk menciptakan sebuah medan magnet yang berubah (seperti yang dilakukan dalam sistem pengapian otomotif untuk menghasilkan tegangan tinggi memicu steker listrik dari baterai DC tegangan rendah), tetapi berdenyut DC tidak berbeda dari AC.  Mungkin lebih dari alasan lain, inilah sebabnya AC menemukan aplikasi luas seperti dalam sistem kekuasaan.

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

Pembangkit listrik tenaga panas bumi adalah pembangkit listrik yang menggunakan panas bumi sebagai energy penggeraknya. Banyak sekali geothermal yang dihasilkan di Indonesia karena banyaknya gunung berapi, kecuali Kalimantan saja yang tidak memiliki potensi geothermal.

PLTG mengambil uap panas dengan mengebor dalam-dalam potensi geothermal yang biasanya berada di daerah vulkanik lalu air panas yang terkandung dalam tanah dekat air mancur panas disalurkan ke permukaan dengan pemboran untuk mengekstrak dan menghasilkan listrik.

Alur Pembangkit Listrik Tenaga Gas Bumi

Generator

Generator pada pembangkit listrik geothermal berfungsi sebagai mesin yang mengubah energy mekanik menjadi energy listrik yang nantinya akan disalurkan ke jaringan transmisi. Jaringan transmisi ini yang nantinya akan membagi energy ke tidak hanya industry-

Sumur Produksi

Sumur produksi ini digali ke dalam bumi untuk memungkinkan mendapatkan air panas yang terkandung dalam akuifer yang akan dipompa untuk menghasilkan listrik. Sumur produksi ini yang nantinya akan menampung uap air panas bumi dan disalurkan ke pipa-pipa. Sumur produksi akan menggali ke kedalaman sekitar 50-100 Km ke bawah tanah di daerah magma atau daerah vulkanik mengintrusi lapisan-lapisan batuan dengan membawa temperature yang tinggi (900-1200 derajar celcius) menuju kedalaman dangkal yang berkisar antara 2-10 Km. Di bagian dalam tanah ada yang namanya Reservoir, reservoir ini adalah batuan yang memunyai porositas dan permeabilitas yang baik serta mengandung fluida panas akibat adanya panas Bumi. Reservoar umumnya dilapisi oleh batuan penutup (caprock) yang impermeabel dan berhubungan dengan permukaan area resapan.

Lahan Panas Bumi / Lahan Geothermal

Lahan geothermal terdapat di daerah kerak bumi dimana kantong air panas dibatasi cukup dekat ke permukaan untuk dieksploitasi. Panas bumi dihasilkan dari air tanah yang dipanaskan oleh magma bumi sehingga menjadi uap panas bertekanan tinggi di dalam bumi. Geothermal ini merupakan energy terbarukan karena air tanah ini tidak akan pernah habis ketika pemakaiannya. Air yang ada dibawah tanah ini dapat terisi ulang dengan proses hujan ataupun dibuat secara sengaja.

Tekanan Akuifer

Lapisan batuan sedimen berpori antara dua lapisan kedap air dimana air terakumulasi pada suhu antara 300 ° F dan 750 ° F.

Lower Confining Bed

Lapisan batuan kedap air yang mentransmisikan panas dari ruang magma ke akuifer.

Magma Chamber

Saku magma (batuan cair yang muncul dari kerak bumi) yang merupakan sumber panas, tetapi memancarkan energi panas ke air.

Upper Confining Bed

Lapisan batuan kedap air yang menutupi akuifer tertekan.

Separator

Separator atau pemisah adalah alat untuk memisahkan uap dari air, yang nantinya digunakan untuk menggerakan turbin .

Turbin

Mesin uap dengan roda sebagai tenaga penggeraknya yang menghasilkan energy mekanik ke generator dan yang menyebabkan generator dapat berputar agar menghasilkan listrik.

Sumur Injeksi

Sumur Injeksi

Sumur injeksi ini yang membuat pembangkit listrik ini sebagai pembangkit listrik terbarukan. Sumur injeksi ini digali sedalam-dalamnya sampai mencapai confined aquifer atau tekanan akuifer. Air yang sudah dipisahkan dengan uap dialiri kembali ke sini atau tampungan dari hujan dan lain-lain agar bisa dipanaskan oleh vulkanik dibawah bumi.

Steam

Steam atau uap adalah bentuk gas dari air, uap air inilah yang nantinya digunakan untuk mengoperasikan turbin.

Liquid

Liquid atau air terbuat dari hydrogen dan oksigen yang dapat berubah menjadi uap air dalam temperature 212 derajat farenheit. Air ini juga yang menghasilkan panas bumi atau geothermal.

Water Steam Mix

Air panas yang sudah diekstraksi dari akuifer naik ke atas sehingga uap panas dan air panas tercampur disini. Ini yang dissebut water steam mix. Dibutuhkan separator untuk memisahkan antara uap panas dengan airnya.

High-Tension Electricity Transmission

Dibutuhkan jalur kabel yang sangat panjang untuk mengalirkannya ke pelanggan termasuk industry – industry dan rumah – rumah penduduk.

Karena panjangnya jarak transmisi dari pembangkit ke penduduk maka tentu saja akan ada energy yang hilang dan makin lama akan benar-benar hilang. Oleh karena itu sebelum ditransmisikan ke pelanggan maka diperkuat dulu dengan trafo step-up.

Voltage Increase

Dibagian akhir dari pembangkit terdapat trafo yang membangkitkan menaikkan voltase listrik. Trafo ini disebut trafo step-up, dengan trafo ini dapat mengurangi hilangnya energy saat ditransmisikan jauh ke para pelanggan.

Cooling Tower

Cooling tower atau menara pendingin adalah alat untuk merubah uap panas menjadi air kemabli saat menyentuh atau terjadi kontak dengan udara. Sebagian dari air ini menguap dan sisanya diinjekkan atau dimasukkan kemabli ke condenser dan akuifer.

Condenser

Condenser adalah alat untuk mendinginkan uap dari turbin dan mengkondensasikannya kedalam air.

Alur Listrik Menuju Industri

Setelah tegangan dinaikkan melalui trafo step-up maka energy tidak akan hilang saat akan di alurkan ke gardu-gardu listrik.

Walaupun sudah dinaikkan tegangannya melalui trafo step-up akan tetapi energy loss ataupun

 

Gardu

kehilangan energy saat dialiri ke gardu tetap saja aka nada energy loss di perjalanan hanya saja tidak akan hilang semuanya. Setelah energy listrik ini sampai di gardu maka dimasukkan lagi ke trafo step-up agar tegangan ditinggikan kembali dan siap dibagikan ke pelanggan.

Saat di gardu sebelum di alirkan ke pelanggan, dalam hal ini industry karena bahasan yang saya utarakan adalah tentang industry maka akan melalui trafo step-down terlebih dahulu agar tegangan dikurangi jumlahnya sesuai dengan daya contracted industry tersebut.

Daya contract hanya ada di industry-industri sehingga industry perlu melakukan manajemen penggunaan listrik tidak seperti listrik-listrik perumahan, semisal lampu TL dinyalakan hanya 3 jam, mesin produksi selama 12 jam dan overhaul selama 2 jam.

B. Cara kerja sistem AC ruangan

Bagaimana cara kerja sistem AC sehingga mampu memberikan efek pendingin dalam ruangan Anda? AC alias Air Conditioner alias Pengkondision Udara merupakan seperangkat alat yang mampu mengkondisikan ruangan yang kita inginkan, terutama mengkondisikan ruangan menjadi lebih rendah suhunya dibanding suhu lingkungan sekitarnya. Seperangkat alat tersebut diantaranya kompresor, kondensor, orifice tube, evaporator, katup ekspansi, dan evaporator dengan penjelasan sebagai berikut :

A. Kompresor :

Kompresor adalah power unit dari sistem sebuah AC. Ketika AC dijalankan, kompresor mengubah fluida kerja/refrigent berupa gas dari yang bertekanan rendah menjadi gas yang bertekanan tinggi. Gas bertekanan tinggi kemudian diteruskan menuju kondensor.

B. Kondensor :

Kondensor adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengubah/mendinginkan gas yang bertekanan tinggi berubah menjadi cairan yang bertekanan tinggi. Cairan lalu dialirkan ke orifice tube.

C. Orifice Tube :

di mana cairan bertekanan tinggi diturunkan tekanan dan suhunya menjadi cairan dingin bertekanan rendah. Dalam beberapa sistem, selain memasang sebuah orifice tube, dipasang juga katup ekspansi.

D. Katup ekspansi :

Katup ekspansi, merupakan komponen terpenting dari sistem. Ini dirancang untuk mengontrol aliran cairan pendingin melalui katup orifice yang merubah wujud cairan menjadi uap ketika zat pendingin meninggalkan katup pemuaian dan memasuki evaporator/pendingin

E. Evaporator/pendingin :

refrigent menyerap panas dalam ruangan melalui kumparan pendingin dan kipas evaporator meniupkan udara dingin ke dalam ruangan. Refrigent dalam evaporator mulai berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih mengandung sedikit cairan. Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator / pengering. Ini juga dapat berlaku seperti mulut/orifice kedua bagi cairan yang berubah menjadi uap bertekanan rendah yang murni, sebelum melalui kompresor untuk memperoleh tekanan dan beredar dalam sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon yang berfungsi untuk menyerap kelembapan dari refrigent.

F. Jadi, cara kerja sistem AC dapat diuraikan sebagai berkut :

Kompresor yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang masuk ke dalam kompresor dialirkan ke condenser yang kemudian dimampatkan di kondenser.

Di bagian kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase dari refrigent fase uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi kompresor yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evaparator dari substansi yang akan didinginkan.

Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondenser relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada pipi-pipa evaporator.

Setelah refrigent lewat kondenser dan melepaskan kalor penguapan dari fase uap ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada katup ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam evaporator ini refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap, perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikianrupa sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator tekanannya menjadi sangat turun.

Hal ini secara praktis dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang ada dievaporator relatif lebih besar jika dibandingkan dengan diameter pipa yang ada pada kondenser.

Dengan adanya perubahan kondisi refrigent dari fase cair ke fase uap maka untuk merubahnya dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini membutuhkan energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah energi yang berada di dalam substansi yang akan didinginkan.

Dengan diambilnya energi yang diambil dalam substansi yang akan didinginkan maka enthalpi [*] substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun, dengan turunnya enthalpi maka temperatur dari substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun. Proses ini akan berubah terus-menerus sampai terjadi pendinginan yang sesuai dengan keinginan.

Dengan adanya mesin pendingin listrik ini maka untuk mendinginkan atau menurunkan temperatur suatu substansi dapat dengan mudah dilakukan.

Perlu diketahui :

Kunci utama dari AC adalah refrigerant, yang umumnya adalah fluorocarbon [**], yang mengalir dalam sistem, menjadi cairan dan melepaskan panas saat dipompa (diberi tekanan), dan menjadi gas dan menyerap panas ketika tekanan dikurangi. Mekanisme berubahnya refrigerant menjadi cairan lalu gas dengan memberi atau mengurangi tekanan terbagi mejadi dua area: sebuah penyaring udara, kipas, dan cooling coil (kumparan pendingin) yang ada pada sisi ruangan dan sebuah kompresor (pompa), condenser coil (kumparan penukar panas), dan kipas pada jendela luar.

Udara panas dari ruangan melewati filter, menuju ke cooling coil yang berisi cairan refrigerant yang dingin, sehingga udara menjadi dingin, lalu melalui teralis/kisi-kisi kembali ke dalam ruangan. Pada kompresor, gas refrigerant dari cooling coil lalu dipanaskan dengan cara pengompresan. Pada condenser coil, refrigerant melepaskan panas dan menjadi cairan, yang tersirkulasi kembali ke cooling coil. Sebuah thermostat [***] mengontrol motor kompresor untuk mengatur suhu ruangan.

C. Cara Agar AC Ruang Hemat Listrik

Ac ruang merupakan salah satu alat rumah tangga yang membutuhkan energi listrik cukup besar. Untuk itu ac ruang hemat energi sangat banyak diburu oleh banyak konsumen. Tetapi jika anda memiliki ac standar yang belum memiliki fitur untuk menghemat energi seperti inverter atau low watt. Maka berikut ini cara agar ac ruang anda lebih hemat energi:

1. Posisi PemasanganPada saat pemasangan indoor unit sebaiknya memperhatikan sirkulasi udara pada sekitar indoor unit sehingga penyebaran suhu dingin pada ruangan lebih cepat. Pemasangan outdoor unit juga mempengaruhi konsumsi listrik pada ac sebab outdoor unit berfungsi untuk membuang panas sehingga ketika sirkulasi disekitar outdoor unit dan indoor unit tidak lancar maka akan memperberat kerja kompresor dan menambah konsumsi listrik.

2. Perawatan Berkalaperawatan atau cuci ac selain berfungsi merawat ac ruang agar lebih awet juga memiliki fungsi menjaga agar kerja mesin pada ac ruang lebih efisien sehingga dapat memaksimalkan kerja mesin dengan konsumsi listrik seminimal mungkin.

3. Menutup Lubang Udara RuanganFungsi utama ac ruang adalah untuk mendinginkan suhu udara dalam satu ruang untuk itu jika lubang udara atau fantilasi masih terbuka maka akan menyebabkan udara yang telah turun suhunya akan bertukar dengan udara diluar ruangan sehingga proses pendinginan akan lebih lama dan akan menambah konsumsi listrik.

4. Pengaturan Suhupengaturan suhu yang paling baik pada ac ruang adalah sekitar 20 - 22 derajat celcius sebab pada suhu tersebut ac ruang akan bekerja lebih setabil (jika diatur diatas 22 derajat celcius kompresor akan sering hidup-mati dan sehingga komresor akan sering melakukan starting hal ini selain memperbanyak konsumsi listrik juga menyebabkan umur kompresor lebih pendek) dan lebih awet (jika diatur dibawah 20 derajat celcius

maka kompresor akan bekerja terlalu keras sehingga waktu istirahat kompresor lebih pendek).

Itulah beberapa cara agar ac ruang anda lebih efisien energi tanpa merubah atau memodifikasinya.

Secara garis besar prinsip kerja air conditioner adalah sebagai berikut:

1. Udara di dalam ruangan dihisap oleh kipas sentrifugal yang ada dalam evaporator dan udara bersentuhan dengan pipa coil yang berisi cairan refrigerant. Dalam hal ini refrigerant akan menyerap panas udara sehingga udara menjadi dingin dan refrigerant akan menguap dan dikumpulkan dalam penampung uap.

2. Tekanan uap yang berasal dari evaporator disirkulasikan menuju kondensor, selama proses kompresi berlangsung, temperatur dan tekanan uap refrigerant menjadi naik dan ditekan masuk ke dalam kondensor.

3. Untuk menurunkan tekanan cairan refrigerant yang bertekanan tinggi digunakan katup ekspansi untuk mengatur laju aliran refrigerant yang masuk dalam evaporator.

4. Pada saat udara keluar dari condensor udara menjadi panas. Uap refrigerant memberikan panas kepada udara pendingin dalam condensor menjadi embun pada pipa kapiler. Dalam mengeluarkan panas pada condensor, dibantu oleh kipas propeller.

5. Pada sirkulasi udara dingin terus-menerus dalam ruangan, maka perlu adanya thermostat untuk mengatur suhu dalam ruangan atau sesuai dengan keinginan.

6. Udara dalam ruang menjadi lebih dingin dibanding diluar ruangan sebab udara di dalam ruangan dihisap oleh sentrifugal yang terdapat pada evaporator kemudian terjadi udara bersentuhan dengan pipa/coill evaporator yang didalamnya terdapat gas pendingin (freon). Di sini terjadi perpindahan panas sehingga suhu udara dalam ruangan relatif dingin dari sebelumnya.

7. Suhu di luar ruangan lebih panas dibanding di dalam ruangan, sebab udara yang di dalam ruangan yang dihisap oleh kipas sentrifugal dan bersentuhan dengan evaporator, serta dibantu dengan komponen AC lainnya, kemudian udara dalam ruangan dikeluarkan oleh kipas udara kondensor. Dalam hal ini udara di luar ruangan dapat dihisap oleh kipas sentrifugal dan masuknya udara melalui kisi-kisi yang terdapat pada AC.

8. Gas refrigerant bersuhu tinggi saat akhir kompresi di condensor dengan mudah dicairkan dengan udara pendingin pada sistem air cooled atau uap refrigerant menyerap panas udara pendingin dalam condensor sehingga mengembun dan menjadi cairan di luar pipa evaporator.

9. Karena air atau udara pendingin menyerap panas dari refrigerant, maka air atau udara tersebut menjadi panas pada waktu keluar dari kondensor. Uap refrigerant yang sudah menjadi cair ini, kemudian dialirkan ke dalam pipa evaporator melalui katup ekspansi. Kejadian ini akan berulang kembali seperti di atas.

Alat pada AC itu terdiri dari pompa compressor, evaporator, penukar panas, dan katup pemuaian dan prinsip kerja siklus pendinginan udara dapat dilihat pada gambar.

Dan sebagai cairan yang bersifat sebagai penghantar dari kalor yang terdapat pada udara adalah freon (diantaranya CCl2F2). Pada gambar diatas di sebelah kiri mengandung freon yang bersuhu rendah dan tekanan rendah sedangkan sisi kanan mengandung suhu yang tinggi dan tekanan tinggi.

Pompa dijalan oleh oleh motor listrik pada kompressor sehingga menarik uap freon yang keluar dari pembeku, memampatkannya (menaikkan tekanan) dan meneruskannya ke penukar pasa pada tekanan tinggi. Sekarang suhu uap freon menjadi lebih besar dari pada suhu udara di sekitar penukar panas, sehingga uap freon akan melepaskan kalornya ke udara sekitarnya dan uap freon mengembun menjadi cair. Bukti dari pelepasan kalor ke udara sekitarnya adanya tangan anda merasa panas ketika mendekatkan tangan ke sirip-sirip penukar panas pada bagian belakang AC. Freon cair yang keluar dari kondensor menuju ke katup pemuaian. Disini, freon cair memuai dan kelajuan pemuaiannya diatur oleh katup pemuaian. Akibat pemuaian, freon cair akan menyerap kalor dari udara yang ada di dalam AC, sehingga udara tersebut mendingin, sedangkan freon cair menguap. Uap freon yang keluar dari pembeku kemudian ditarik oleh pompa kompressor untuk mengulangi siklus berikutnya.

Gambar 3 : Siklus Pendinginan pada AC

Proses tersebut diatas berjalan berulang-ulang sehingga menjadi suatu siklus yang disebut siklus pendinginan pada udara yang berfungsi mengambil kalor dari udara dan membebaskan kalor ini ke tempat lain semisal di luar ruangan.

Untuk cara kerjanya sendiri, pada saat AC pertama kali dinyalakan melalui remote, di ruangan yang sepi anda akan mendengar 1 kali bunyi “tek”. Bunyi tersebut menandakan bahwa kompressor mulai bekerja, memompa gas freon dari unit outdoor ke unit evaporator di Indoor untuk kemudian disembur angin oleh kipas ke dalam ruangan. Kemudian komputer di unit Indoor AC akan memberitahukan sensor termometer yang disebut thermostat di unit Indoor agar suhu ruangan tersebut dapat sama dengan suhu yang tertera di remote AC.

Apabila contoh suhu remote disetel di 24 derajat, dan suhu ruangan sudah mencapai 24 derajat maka akan lagi terdengar bunyi “tek” lagi dimana kompressor AC akan mati dan AC di ruangan hanya akan menyemburkan angin saja karena gas freon tidak lagi dipompa dari unit outdoor ke unit indoor. Pada kondisi ini pemakaian listrik akan sangat kecil karena praktis listrik yang dibutuhkan hanya untuk kipas atau fan, thermostat, dan lampu-lampu pada Indoor AC.

Kemudian pada saat suhu ruangan naik menjadi 25.1 (dua puluh lima koma satu) derajat, kompressor akan kembali menyala dimana anda akan mendengar lagi bunyi “tek”. Hal ini akan terjadi berulang-ulang selama AC dinyalakan.

Kondisi kompressor AC yang menyala dan mati ini hanya dapat terjadi pada saat suhu remote tercapai. Oleh sebab itu, sebaiknya anda tidak menyetel suhu remote AC di 16 derajat. Karena ruangan anda tidak akan mencapai suhu 16 derajat.

Ada baiknya agar anda selalu memasang suhu remote di minimal 22-23 derajat, dimana kondisi ruangan di suhu ini masih ada kemungkinan tercapai pada dini hari atau subuh sekitar pukul 03.00 atau 04.00. Hal ini akan berdampak langsung pada tagihan listrik anda per bulan. semakin sering kompressor AC dapat beristirahat, semakin hemat jugalah pemakaian listrik di rumah anda.

Langkah-langkah dalam mengefisienkan AC.

1. Pilih AC hemat energi, teknologi inverter.2. AC harus mampu menyejukkan ruangan secara cepat. Dengan ukuran evaporator

pendingin dan kipas yang lebih besar, maka akan lebih cepat mendinginkan ruangan secara alami dan seimbang.

3. Belilah AC hemat energi4. Pilih AC dengan freon yang ramah lingkungan. Freon adalah bahan cair yang

menghasilkan dingin dalam ACnya. Pilih AC dengan freon yang ramah lingkungan, seperti freon hidrokarbon.

5. Tentukan Kapasitas AC (PK). Sering terjadi, konsumen membeli AC dengan kapasitas (PK) yang lebih besar dari kebutuhanya, sehingga tidak efisien dan boros energi. Alhasil, tagihanya naik terruusssss! Maka, pilih kapasitas AC yang tepat, dengan acuan kapasitas berkisar antara 600 BTU/jam/m2.

6. Pakai timer agar AC beroperasi hanya pada saat dibutuhkan. AC tidak perlu dipakai sepanjang kita tidur. Sebaiknya hidupkan AC seperempat jam sebelum saat tidur, dan timernya di set selama 1-2 jam mati otomatis. Kalau ACnya sudah mati, ruangnya akan tetap dingin selama beberapa jam kemudian. Untuk siang hari, usahakan mematikan AC, jika akan meninggalkan ruangan dalam waktu relatif lama.

7. Atur suhu AC dengan thermostat. Untuk aktivitas sehari-hari, atur suhu AC yang paling optimal dari sisi kenyamanan dan pemakaian energi (tidak lebih dingin dari 25 °C), yaitu 3-5°C lebih rendah dari suhu di luar ruangan) . Ingat: setiap kenaikan temperatur 1°C dapat menurunkan konsumsi energi sebesar 3-5% (BPPT).

8. Bersihkan filter AC, coil kondensor dan sirip AC secara teratur, tiap 3 bulan. Dengan memelihara AC secara rutin, mampu menghemat listrik sampai dengan 20%. Energi yang dikonsumsi peralatan pendingin akan lebih rendah 10% pada kondensor yang tidak terkena sinar matahari secara langsung. Terganggunya sirkulasi udara karena debu yang menumpuk, menyebabkan kondensor mengkonsumsi lebih banyak listrik.

9. Gunakan penutup pada bagian ruangan yang terkena sinar matahari langsung10. Usahakan pintu, jendela dan ventilasi udara selalu tertutup saat AC menyala.11. Gunakan lampu ruangan yang memiliki temperatur kerja rendah.12. Ganti AC yang sudah tua. Untuk alat AC yang telah berumur lebih dari 10 tahun,

pemakaian energi akan lebih besar 30-50% dibandingkan dengan peralatan pendingin dengan teknologi baru.

ANALISIS

1. Mesin kalor diperlukan untuk berbagai pengangkatan seperti untuk menggerakan

mobil,kapal terbang,dan juga pembakit listrik.bagaimana cara penggunaan mesin

kalor dalam pembangkit listrik tenaga geothermal ?

Jawaban :

Dari pembahasan sebelumnya dapat disimpulkan bahwa didalam pembangkit listrik

tenaga geothermal juga menggunakan mesin kalor unutk mengubah energi panas

menjadi energi listriknya

2. Bagaimana cara kerja AC ?dan langkah langkah agar pemakaian AC efisien !

Jawaban :

Secara garis besar prinsip kerja air conditioner adalah sebagai berikut:

1. Udara di dalam ruangan dihisap oleh kipas sentrifugal yang ada dalam evaporator dan udara bersentuhan dengan pipa coil yang berisi cairan refrigerant. Dalam hal ini refrigerant akan menyerap panas udara sehingga udara menjadi dingin dan refrigerant akan menguap dan dikumpulkan dalam penampung uap.

2. Tekanan uap yang berasal dari evaporator disirkulasikan menuju kondensor, selama proses kompresi berlangsung, temperatur dan tekanan uap refrigerant menjadi naik dan ditekan masuk ke dalam kondensor.

3. Untuk menurunkan tekanan cairan refrigerant yang bertekanan tinggi digunakan katup ekspansi untuk mengatur laju aliran refrigerant yang masuk dalam evaporator.

4. Pada saat udara keluar dari condensor udara menjadi panas. Uap refrigerant memberikan panas kepada udara pendingin dalam condensor menjadi embun pada pipa kapiler. Dalam mengeluarkan panas pada condensor, dibantu oleh kipas propeller.

5. Pada sirkulasi udara dingin terus-menerus dalam ruangan, maka perlu adanya thermostat untuk mengatur suhu dalam ruangan atau sesuai dengan keinginan.

6. Udara dalam ruang menjadi lebih dingin dibanding diluar ruangan sebab udara di dalam ruangan dihisap oleh sentrifugal yang terdapat pada evaporator kemudian terjadi udara bersentuhan dengan pipa/coill evaporator yang didalamnya terdapat gas pendingin (freon). Di sini terjadi perpindahan panas sehingga suhu udara dalam ruangan relatif dingin dari sebelumnya.

7. Suhu di luar ruangan lebih panas dibanding di dalam ruangan, sebab udara yang di dalam ruangan yang dihisap oleh kipas sentrifugal dan bersentuhan dengan evaporator, serta dibantu dengan komponen AC lainnya, kemudian udara dalam ruangan dikeluarkan oleh kipas udara kondensor. Dalam hal ini udara di luar ruangan dapat dihisap oleh kipas sentrifugal dan masuknya udara melalui kisi-kisi yang terdapat pada AC.

8. Gas refrigerant bersuhu tinggi saat akhir kompresi di condensor dengan mudah dicairkan dengan udara pendingin pada sistem air cooled atau uap refrigerant menyerap panas udara pendingin dalam condensor sehingga mengembun dan menjadi cairan di luar pipa evaporator.

9. Karena air atau udara pendingin menyerap panas dari refrigerant, maka air atau udara tersebut menjadi panas pada waktu keluar dari kondensor. Uap refrigerant yang sudah menjadi cair ini, kemudian dialirkan ke dalam pipa evaporator melalui katup ekspansi. Kejadian ini akan berulang kembali seperti di atas.

Dan langkah yang harus dilakukan unutk mengefesienkan AC adalah :

1. AC harus mampu menyejukkan ruangan secara cepat. Dengan ukuran evaporator pendingin dan kipas yang lebih besar, maka akan lebih cepat mendinginkan ruangan secara alami dan seimbang.2. Belilah AC hemat energi3. Pilih AC dengan freon yang ramah lingkungan. Freon adalah bahan cair yang menghasilkan dingin dalam ACnya. Pilih AC dengan freon yang ramah lingkungan, seperti freon hidrokarbon.4. Tentukan Kapasitas AC (PK). Sering terjadi, konsumen membeli AC dengan kapasitas (PK) yang lebih besar dari kebutuhanya, sehingga tidak efisien dan boros energi. Alhasil, tagihanya naik terruusssss! Maka, pilih kapasitas AC yang tepat, dengan acuan kapasitas berkisar antara 600 BTU/jam/m2.5. Pakai timer agar AC beroperasi hanya pada saat dibutuhkan. AC tidak perlu dipakai sepanjang kita tidur. Sebaiknya hidupkan AC seperempat jam sebelum saat tidur, dan timernya di set selama 1-2 jam mati otomatis. Kalau ACnya sudah mati, ruangnya akan tetap dingin selama beberapa jam kemudian. Untuk siang hari, usahakan mematikan AC, jika akan meninggalkan ruangan dalam waktu relatif lama.6. Atur suhu AC dengan thermostat. Untuk aktivitas sehari-hari, atur suhu AC yang paling optimal dari sisi kenyamanan dan pemakaian energi (tidak lebih dingin dari 25 °C), yaitu 3-5°C lebih rendah dari suhu di luar ruangan) . Ingat: setiap kenaikan temperatur 1°C dapat menurunkan konsumsi energi sebesar 3-5% (BPPT).7. Bersihkan filter AC, coil kondensor dan sirip AC secara teratur, tiap 3 bulan. Dengan memelihara AC secara rutin, mampu menghemat listrik sampai dengan 20%. Energi yang dikonsumsi peralatan pendingin akan lebih rendah 10% pada kondensor yang tidak terkena sinar matahari secara langsung. Terganggunya sirkulasi udara karena debu yang menumpuk, menyebabkan kondensor mengkonsumsi lebih banyak listrik.8. Gunakan penutup pada bagian ruangan yang terkena sinar matahari langsung9. Usahakan pintu, jendela dan ventilasi udara selalu tertutup saat AC menyala.10. Gunakan lampu ruangan yang memiliki temperatur kerja rendah.11. Ganti AC yang sudah tua. Untuk alat AC yang telah berumur lebih dari 10 tahun, pemakaian energi akan lebih besar 30-50% dibandingkan dengan peralatan pendingin dengan teknologi baru.

DAFTAR PUSTAKA

Wardiyatmoko, K; 2004: 102books.google.co.id/books?isbn=9796103559tobipuken.com/manfaat-oli-sintetik-bagi-mesin/finance.detik.comswagooo.comsmalab.sch.iddenis-thea.blogspot.comelektro06kapedeeeh.wor...id.wikipedia.org/.../Daftar_pembangkit_listrik_di_Indonesiaorganisasi.org/daftar_pembangkit_listrik_di_indonesia_diurutkan_berdasarkan_wilayah_provinsi