Seminar Nasional Program Magister dan Doktor Fakultas Teknik UB(SN-PMD FTUB)ke-1 membahas pengaruh jumlah massa refrigeran hidrokarbon MC-22 terhadap kinerja mesin pendingin. Penelitian menunjukkan bahwa 175 gram massa refrigeran MC-22 menghasilkan nilai COP tertinggi sebesar 3,76.

1. Seminar Nasional Program Magister dan Doktor Fakultas Teknik UB(SN-PMD FTUB)ke-1
Malang, 8 Desember 2010
ISBN 978-602-97961-0-0
Analisis Pengaruh Jumlah Massa Refrigerant Hydrocarbon MC-22
Terhadap Kinerja Mesin Pendingin
Nurhadi 1)
Hadi Priya Sudarminto 2)
Achmad Walid 3)
Mahasiswa Program Pascasarjana Jurusan Teknik Mesin Universitas BrawijayaMalang 1,2,3)
Jl. MT Haryono Malang
HP. 081945779920
Email: must_noer99@yahoo.co.id 1)
ABSTRAK
Pengisian refrigeran pada mesin pendingin dengan mendasarkan pada penglihatan secara visual ada
tidaknya gelembung pada sight glass maupun berdasar tekanan kerja pada sisi tekanan rendah maupun
tinggi tidaklah akurat untuk mendapatkan unjuk kerja yang optimum dari suatu mesin refrigerasi. Tujuan
penelitian untuk mengetahui jumlah massa refrigeran Hidrokarbon yang tepat yang diisikan pada mesin
pendingin untuk memperoleh unjuk kerja yang optimum dari suatu mesin refrigerasi. Penelitian
dilakukan di bengkel refrigerasi Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Malang pada tanggal 1
September s.d 30 Desember 2009. Pengambilan data berupa:Tekanan dan temperatur mesin pendingin
pada sisi masuk dan keluar kompresor, sisi keluar kondensor, dan keluaran katup ekspansi, Analisis data
menggunakan perhitungan efek refrigerasi (Q atau RE), kerja kompresor (W), pembuangan kalor pada
kondensor (q kond) dan COP. Berdasar hasil perhitungan dan tabel enthalpy regrigeran hidrokarbon
MC-22 diperoleh jumlah massa refrigeran yang tepat untuk diisikan kedalam mesin pendingin sebesar
175 gram dengan nilai COP tertinggi sebesar 3,76.
Kata kunci: Jumlah massa, refrigeran hidrokarbon, mesin pendingin
1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Refrigeran sebagai fluida media penyerapan kalor
memegang peranan yang penting dalam proses
refrigerasi atau mesin pendingin. Jumlah massa
refrigeran yang ada di dalam sistem menentukan
seberapa besar kalor yang bisa diserap, yang artinya
berkorelasi terhadap unjuk kerja sistem.
Pengisian refrigeran biasanya berdasarkan secara
visual yaitu melihat kondisi sight glass, apabila yang
terlihat pada sight glass bening/tidak ada gelembung
dari fluida refrigeran maka pengisian dinyatakan
selesai. Pengisian seperti ini sifatnya relatif,
bergantung dari pengalaman masing-masing individu
pengisi refrigeran dan tidak menjamin hasil yang
paling optimum dari sistem refigerasi.
Acuan lain yang digunakan dalam pengisian
refrigeran adalah tekanan kerja baik pada sisi tekanan
isap maupun tekan. Tekanan sangat bergantung dari
kondisi sistem refrigerasi.
Maka untuk mengetahui jumlah refrigeran yang
paling optimum perlu dilakukan penelitian dengan cara
memvariasikan jumlah massa refrigeran yang ada
dalam sistem dan diukur parameter-parameter yang
mendukung unjuk kerja sistem sehingga dapat
diketahui jumlah refrigeran yang paling tepat dalam
sistem refrigerasi tersebut.
1.2 Tujuan penelitian
Tujuan penelitian ini untuk:
1. Mengetahui pengaruh kenaikan massa refrigeran
Hydrocarbon terhadap unjuk kerja sistem
pendingin yaitu Efek refrigerasi (efek
pendinginan), pembuangan kalor (heat
rejection), kerja kompresor dan COP (Coefisient
of Performance)
2. Mengetahui massa refrigeran Hydrocarbon yang
paling baik untuk menghasilkan COP tertinggi.
1.3 Review Penelitian terdahulu
a. Nasruddin, et al (2006) dalam jurnal Teknologi
Edisi4 Thn XX berjudul “Penelitian
Perbandingan Unjuk Kerja Tiga Refrigeran
Hidrokarbon Indonesia Terhadap Refrigeran
R12 (CFC-12), menyimpulkan bahwa COP yang
dihasilkan HC cenderung lebih besar dibanding
R-12 sekitar 33-36% dan laju aliran massanya
jauh lebih kecil disebabkan oleh massa jenisnya
yang lebih kecil sehingga pengisian yang
dibutuhkan lebih sedikit. Hidrokarbon tidak
memiliki perbedaan yang terlalu jauh dengan
CFC–12 bahkan pada beberapa penunjukkan
terlihat kelebihan dibandingkan CFC–12
sehingga hidrokarbon layak sebagaipengganti
CFC–12.
b. Adiwidodo, Satworo & Nurhadi (2009) dalam
Penelitian DIPA Politeknik Negeri Malang
berjudul “ Analisis jumlah massa refrigerant R-
22 terhadap unjuk kerja system refrigerasi”
menyimpulkan bahwa efek refrigerasi tertinggi
dihasilkan oleh refrigeran dengan massa 300
gram yaitu 187.97 kJ/kg.

2. Seminar Nasional Program Magister dan Doktor Fakultas Teknik UB(SN-PMD FTUB)ke-1
Malang, 8 Desember 2010
ISBN 978-602-97961-0-0
2. Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan adalah metode laboratory
experimental, yaitu metode penelitian dengan
membandingkan antara hasil percobaan kelompok
kontrol dengan kelompok uji dengan memakai sarana
laboratorium sebagai basis dalam mencari data.
2.1 Sistematika Penelitian
Untuk memudahkan mengetahui gambaran secara
umum proses penelitian atau sistematika penelitian,
maka disajikan dalam bentuk skema diagram alir atau
flowchart penelitian seperti Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Flowchart penelitian
Penjabaran flowchart penelitian sebagai berikut:
1. Studi literatur digunakan sebagai landasan teori
dalam pelaksanan penelitian untuk memperoleh
data valid dan proses analisa data.
2. Persiapan alat uji dan alat ukurnya
a. Persiapan mesin uji/mesin refrigerasi dan
peralatan bantu lainnya
b. Persiapan refrigeran dan pengisian refrigeran
c. Pemasangan alat ukur
3. Pelaksanaan Percobaan
Kelompok uji adalah massa refrigeran 50-200
gram dengan kenaikan 25 gram
4. Pengolahan data, yaitu melakukan perhitungan
berdasarkan data hasil pengujian. Data yang
sudah diolah selanjutnya disajikan dalam bentuk
tabel dan grafik untuk memudahkan analisa.
5. Perbandingan dan Analisa
6. Kesimpulan
2.2 Variabel Penelitian
Variabel pada penelitian ini adalah :
1. Variabel yang ditentukan, yaitu :
- Jenis refrigeran, pada penelitian ini
digunakan refrigeran MC-22 (Musicool-22)
- Massa refrigeran yaitu; 75, 100, 125, 150,
175, 200 gram
2. Variabel hasil, yaitu
- Temperatur
- Tekanan
2.3 Instalasi Percobaan
Sebelum memulai percobaan, instrumen yang
harus disiapkan adalah :
1. Satu unit instalasi airconditioner, seperti gambar
2.2
Gambar 2.2 Instalasi airconditioner
2. Refrigeran MC-22
3. Vacuum pump
4. Manifold gauge dan selangnya
5. Timbangan refrigeran digital
6. Volt meter
7. Tang Ampere
Percobaan akan dilakukan pada instalasi yang
disusun seperti pada Gambar 2.3 berikut ini.
Mulai
Analisis jumlah massa
refrigeran Hydrocarbon
terhadap Kinerja Mesin
Pendingin
Persiapan pengujian
Mesin uji/
mesin refrigerasi
Analisis Data
Kesimpulan
Pengujian dengan jumlah
refrigeran bervariasi
Selesai
Studi Literatur:
• Jurnal ilmiah
• Internet
• Texbook
Refrigeran alat ukur:Tekanan,
suhu, berat, listrik
tidak
ya
Data hasil
uji

3. Seminar Nasional Program Magister dan Doktor Fakultas Teknik UB(SN-PMD FTUB)ke-1
Malang, 8 Desember 2010
ISBN 978-602-97961-0-0
Gambar 2.3 Instalasi pengujian
2.4 Langkah pengujian
Pemeriksaan sebelum pengujian
Pemeriksaan seluruh peralatan uji dan
perlengkapannya merupakan langkah pertama yang
mungkin dilakukan untuk menjaga keselamatan dan
kondisi peralatan agar senantiasa baik
Hal yang perlu mendapat perhatian adalah :
1. Memeriksa seluruh kondisi peralatan uji antara lain
seperti power supply dan system kelistrikan.
2. Memerikasa sirip-sirip kondensor dan evaporator
3. Memastikan kipas kondensor dan blower
evaporator bekerja dengan baik
Pemvakuman sistem
Sebelum system pengkondisian udara ini diisi
refrigeran, hal terpenting yang harus diperhatikan
adalah ada tidaknya uap air dalam system, Uap air
dapat membeku di dalam alat ekspansi dan
mengakibatkan penyumbatan (moisture clogging).
Oleh sebab itu, uap air ini harus dikeluarkan dahulu
dengan cara pemvakuman.
Langkah-langkah pemvakuman sistem sebagai
berikut :
1. Pasang manifold gauge HP (High Pressure) pada
saluran Discharge dan LP (Low Pressure) pada
saluran suction
2. Sambungkan hose tengah (kuning) pada manifold
gauge ke saluran hisap pompa vakum (vacuum
pump)
3. Buka kedua katup pada manifold gauge (HP dan
LP)
4. Hidupkan pompa vakum sampai tekanan pada
manifold gauge mencapai –30 in Hg atau minimal
sekitar 15 menit.
5. Tutup kedua katup pada manifold gauge dan
matikan pompa vakum
6. Biarkan kondisi ini minimal 5 menit dan
perhatikan tekanan pada manifold gauge
7. Jika terdapat kenaikan tekanan setelah langkah
no. 6 berarti terdapat kebocoran sistem, periksa
dan perbaiki
8. Ulangi langkah pemvakuman 1-8 kembali
hingga tidak terdapat kebocoran
Pengisian refrigeran MC-22
Pengisian refrigeran dapat dilakukan dengan
dua kondisi yang berbeda, yaitu melalui saluran
tekanan tinggi dan saluran tekanan rendah.
a. Kondisi Mesin Mati (Mengisi dari saluran
tekanan tinggi)
1. Letakkan tabung Refrigeran Hidrokarbon MC-22
diatas timbangan dan catat berat awal Refrigeran
2. Hubungkan nipple pada tabung MC-22 dengan
hose tengah pada manifold gauge
3. Baliklah tabung MC-22 agar refrigerant yang
keluar berupa cairan
4. Buka katup tabung MC-22 sehingga refrigeran
dapat masuk ke hose tengah ke manifold gauge
dengan posisi kedua katup pada manifold gauge
tetap tertutup
5. Buka sedikit hose tengah untuk membuang udara
yang terdapat pada hose tengah tersebut
kemudian kencangkan kembali
6. Buka katup manifold gauge sisi HP untuk
memasukan refrigeran dari sisi tekanan tinggi
7. Tutup katup manifold gauge sisi HP
b. Kondisi mesin hidup (Mengisi dari saluran
tekanan rendah)
1. Pasang kabel listrik pada sumber PLN
2. Hidupkan saklar AC dan putar saklar blower
evaporator pada posisi Low cool.
3. Tabung Refrigeran jangan dibalik agar
refrigerant keluar berupa gas
4. Buka katup tekanan rendah (LP) sepertiga bagian
pada manifold gauge untuk memasukan
refrigeran sesuai berat pengujian
5. Jika berat refrigeran yang masuk telah tercapai
tutup katup tekanan rendah pada manifold gauge
6. Amati tekanan dan temperatur pada tiap bagian.
Jika tekanan dan temperature sudah sesuai,
mesin uji siap digunakan untuk pengambilan data
7. Matikan mesin uji
8. Lakukan langkah 1 sampai 5 untuk variasi massa
yang lain.
2.5 Pengambilan Data
1. Siapkan alat tulis dan lembar pengambilan data
2. Siapkan dan tnempatkan seluruh alat ukur pada
posisinya dan pastikan dalam kondisi baik
3. Hidupkan mesin uji dan tunggu hingga
kondisinya benar-benar stabil / Steady
4. Tempatkan saklar pengkondisi udara pada posisi
ON dan memutar saklar blower evaporator pada
posisi Low cool.
5. Atur putaran motor dan ukur menggunakan
tachometer hingga putaran yang dikehendaki
Nomer = check point
1
2
3
MC-
22
Timbangan
4

4. Seminar Nasional Program Magister dan Doktor Fakultas Teknik UB(SN-PMD FTUB)ke-1
Malang, 8 Desember 2010
ISBN 978-602-97961-0-0
6. Tunggu sampai kondisi refrigeran dalam sisitem
pada keadaan stabil sekitar 3-5 menit
7. Ukur parameter-parameter tekanan dan suhu
refrigeran yang masuk dan keluar dari kompresor,
kodensor, katup ekspansi dan evaporator
8. Ukur parameter suhu udara yang masuk dan keluar
dari kondensor dan evaporator
9. Catat semua data hasil pengamatan
10. Matikan mesin uji sistem pengkondisian udara
11. Ulangi langkah 1 sampai 10 untuk setiap kenaikan
massa.
12. Mengulangi langkah 5 –11 sebanyak 3 kali
13. Mematikan mesin dan menata kembali
perlengkapan yang digunakan
2.6 Tempat Penelitian
Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium
Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Politeknik
Negeri Malang pada tanggal 1 September s.d. 30
Desember 2009.
3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Data hasil pengujian
Pengujian dilakukan dengan peralatan dan kondisi
sebagai berikut:
Jenis refrigeran : Hidrokarbon Musicool MC-22
Alat Ekspansi :TXV (Thermostatic Expansion
Valve)
Temperatur ruang uji : 27 – 28 0C
Kelembaban : 73 (relatif)
Putaran fan kondensor : 1300 rpm
Putaran blower evaporator : 1300 rpm
Data hasil pengujian sebagaimana tabel 3.1
berikut:
Tabel 3.1 Data hasil pengujian
Massa
(gram)
T1
(°C)
T2
(°C)
T3
(°C)
T4
(°C)
P1
(bar)
125 27 67 29 -32 1,5
150 27 88 35 -18 2,5
175 27 92 37 -15 2,7
200 27 96 39 -13 3,0
Massa
(gram)
P2
(bar)
P3
(bar)
P4
(bar)
I
(ampere)
P komp
(KW)
125 9.5 9,0 1,1 2.2 0.373
150 11.0 11 2,8 2.4 0.373
175 11.5 11,5 3,5 2.4 0.373
200 13.0 13 3,9 2.4 0.373
Dengan menggunakan tabel sifat-sifat cairan dan
uap jenuh refrigeran hidrokarbon Musicool MC-22
didapatkan hasil pengolahan data seperti tabel 3.2:
Tabel 3.2. Hasil pengolahan data refrigeran MC-22
Massa
(gram)
h1
(kJ/kg)
h2
(kJ/kg)
h3
(kJ/kg)
h4
(kJ/kg)
125 537.58 627.41 274.52 274.52
150 551.30 623.29 290.96 290.96
175 556.92 626.22 296.53 296.53
200 559.15 627.44 302.14 302.14
Massa
(gram)
Q (RE)
h1-h4
(kJ/kg)
W komp
h2-h1
(kJ/kg)
q kond
h2-h3
(kJ/kg)
Laju alir
massa
(kg/s)
125 263.06 89,83 352,89 0.004152
150 260.34 71,99 332,33 0.005181
175 260.39 69,30 329,69 0.005382
200 257.01 68,29 325,30 0.005462
Massa
(gram)
Kapasitas
Refrigerasi
(KW)
Kapasitas
Pemanasan
(KW)
COP
Q/W
125 1.09 1.47 2,93
150 1.35 1.72 3,62
175 1.40 1.77 3,76
200 1.40 1.78 3,76
3.2 Pembahasan
Dari hasil pengolahan data yang ada di dalam
tabel dapat di plot ke grafik untuk melihat
karakteristik dan tren dari hasil pengujian.
2,50
2,70
2,90
3,10
3,30
3,50
3,70
3,90
100 150 200 250
COP
Jumlah Massa Refrigeran (gram)
Jumlah Massa Refrigeran vs COP
Gambar 3.1 Jumlah Massa Refrigeran vs COP
Dari gambar 3.1 di atas terlihat bahwa yaitu COP
akan meningkat secara parabolik seiring dengan
bertambahnya jumlah massa refrigeran sampai titik
tertinggi pada isian penuh kemudian akan menurun.

5. Seminar Nasional Program Magister dan Doktor Fakultas Teknik UB(SN-PMD FTUB)ke-1
Malang, 8 Desember 2010
ISBN 978-602-97961-0-0
Gambar 3.2. COP refrigeran isian penuh pada MC-22
Pada gambar 3.2 nilai COP paling tinggi yaitu pada
saat refrigeran pada posisi isian penuh yaitu 175 g.
Besarnya nilai COP dipengaruhi oleh perbandingan
dari efek refrigerasi dan kerja kompresi
Gambar 3.3. Jumlah Massa Refrigeran vs Efek
Refrigerasi
Peningkatan efek refrigerasi dipengaruhi oleh
kemampuan evaporator menyerap kalor dari luar untuk
menguapkannya. Pada penggunaan TXV refrigeran
isian penuh nilai efek refrigerasinya MC-22 sebesar
260,39 KJ/kg. Besarnya harga bagian ini sangat
penting diketahui karena proses ini merupakan tujuan
utama dari seluruh sistem refrigerasi.
Gambar 3.4. Jumlah Massa Refrigeran vs Kerja
Kompresi
Pada gambar 3.4 di atas terlihat bahwa penggunaan
jenis refrigeran hidrokarbon Musicool MC-22
menggunakan TXV pada isian penuh kerja
kompresinya sebesar 69,30 KJ/kg.
Gambar 3.5. Jumlah Massa Refrigeran vs
Kapasitas Refrigerasi
Dari gambar 3.5 di atas terlihat bahwa kapasitas
refrigerasi akan meningkat secara parabolik seiring
dengan bertambahnya jumlah massa refrigeran
sampai titik tertinggi pada isian penuh kemudian
akan menurun. Kapasitas refrigerasi MC-22 sebesar
1,40 kW

6. Seminar Nasional Program Magister dan Doktor Fakultas Teknik UB(SN-PMD FTUB)ke-1
Malang, 8 Desember 2010
ISBN 978-602-97961-0-0
Grafik 3.6. Jumlah Massa Refrigeran vs Kapasitas
Kondensasi
Dari gambar 3.6 di atas terlihat bahwa kapasitas
kondensasi pemanasan akan meningkat secara
parabolik seiring dengan bertambahnya jumlah massa
refrigeran sampai titik tertinggi pada isian penuh
kemudian akan menurun. Kapasitas pemanasan MC-22
sebesar 1,77 kW.
3.3 Diagram P-h refrigeran MC-22
Diagram tekanan-enthalpy (P-h) dibuat untuk
menunjukkan siklus dan proses refrigerasi secara
keseluruhan.
Gambar 5.7. Diagram p-h MC-22 dengan TXV, pada
temperatur evaporasi -15 °C dan temperatur kondensasi
37 °C.
4. Kesimpulan
Dari pembahasan terhadap hasil penelitian yang telah
dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Ada pengaruh kenaikan massa refrigerant terhadap
unjuk kerja mesin pendingin. COP akan meningkat
secara parabolik seiring dengan bertambahnya
jumlah massa refrigeran sampai titik tertinggi pada
isian penuh kemudian akan menurun lagi. Pada
refrigeran isian penuh, mesin refrigerasi dengan
refrigeran hidrokarbon Musicool MC-22
mempunyai efek refrigerasi sebesar 260,39 Kj/kg,
kerja kompresi 69,30 Kj/kg, kapasitas refrigerasi
1,40 KW dan kapasitas kondensasi sebesar 1,77
KW.
2. COP system refrigerasi dengan hidrokarbon MC-22
tertinggi sebesar 3,76 pada isian refrigerant 175
gram.
5. Daftar Notasi
a. Q/RE : Kalor masuk/Refrigeration effect
b. T1 : Temperatur inlet kompresor
c. T2 : Temperatur outlet kompresor
d. T3 : Temperatur outlet kondensor
e. T4 : Temperatur outlet katup ekspansi
f. P1 : Tekanan inlet kompresor
g. P2 : Tekanan oulet kompresor
h. h1 : Enthalpi pada checkpoint 1
i. h2 : Enthalpi pada checkpoint 2
j. h3 : Enthalpi pada checkpoint 3
k. h4 : Enthalpi pada checkpoint 4
6. Daftar Pustaka
[1] Nasruddin,(2006). Penelitian Perbandingan
Unjuk Kerja Tiga Refrigeran Hidrokarbon
Indonesia Terhadap Refrigeran R12 (CFC-12),
Jurnal Teknologi, Edisi No.4 Tahun XX,
Desember
[2] Adiwidodo, Satworo & Nurhadi (2009) Analisis
jumlah massa refrigerant R-22 terhadap unjuk
kerja system refrigerasi. Penelitian DIPA
Politeknik Negeri Malang
[3] Anonim (2006). Eksperimen dengan Alat
Peraga Refrigerasi Dasar.,AWH. Bandung
[4] Karyanto, E dkk (2008). Penuntun Praktikum
Operasi Perawatan Refrigerasi dan Air
Conditioner. Restu Agung. Jakarta.
[5] Pasek, Ari Darmawan, dkk (2006). Modul
Pelatihan Untuk Teknisi Bengkel AC Mobil.
Kementerian Lingkungan Hidup RI. Jakarta.
[6] Pasek, Ari Darmawan, dkk (2006). Modul
Pelatihan Untuk Teknisi Bengkel Servicing.
Kementerian Lingkungan Hidup RI. Jakarta.