Prosiding HasH Penelitian dan Kegiatan PTLRTahun 2015 ISSN 0852-2979

UJI FUNGSI MESIN PENDINGIN (CHILLER) BARUYORK YAEP 99XD9B50PA

DI INST ALASI PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIFSugianto, Arifin Istavara, Harwata, Novia Aris Purnamasari, Heri Witono

Pusat Teknologi Limbah RadioaktifEmail: gianto68@batan.go.id

ABSTRAKUJI FUNGSI MESIN PENDINGIN (CHILLER) BARU YORK YAEP 99XD9BSOPA DIINST ALASI PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF. Telah dilakukan uji fungsi mesinpending in (chiller) barn YORK YAEP 99XD9B50P A type air cooled reciprocating chiller padafasilitas proses sarana penunjang Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif (IPLR) Pada tahun2015 dipasang mesin pendingin (chiller) barn untuk mendukung operasi tata udara IPLR. Chillerberfungsi untuk mensuplai air dingin pada Air Handling Unit (AHU) di gedung instalasi prosespengolahan limbah radioaktif. Uji fungsi dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja mesinpending in (chiller) yang barn dipasang untuk mendukung system pendingin tata udara. Hasil ujifungsi menunjukkan bahwa chiller yang barn dipasang beroperasi sesuai batasan operasi me sinyang tertulis pada buku manual dan mampu mencukupi kebutuhan air dingin pada system tataudara IPLR.

Kata kunci : uji fungsi, chiller, unjuk kerja, standar operasi

A BSTRA CT

Function Test The New Refrigeration System Type York YAEP 99XD9B50PA at Radioactive WasteInstalation. Has done function test of the refrigeration system York YAEP 99XD9B50P A type aircooled reciprocating chiller at supporting infrastructure Process Facility Radioactive WasteInstalation ( R WI ). At 2015 installed the new refrigeration system to support operation of freshair management at IPLR. Chiller uses to supply chilled water to Air Handling Unit (AHU) inradioactive waste installations building. Function test done to determine the pelformance of thechilled water system machine newly installed. Function test results that the newly installed chilleroperates according operational limits such as manual book and adequately of cold water in the airconditioning system at IPLR .Keywords: fimction test, chiller, pelformance , operating standards

PENDAHULUAN

Mesin pendingin (Chiller) berfungsi untuk mensuplai air dingin padasystem tata udara. Sarana penunjang fasilitas proses IPLR mempunyai empat unitmesin pendingin merk YORK type air cooled reciprocating chiller. Mesinpendingin diberi label E62301, E62302, E62304 tipe YCHA 175 dan satu unitchiller E62303 tipe YAEP 99VD9C. Pada desain operasi (operasi normal),dioperasikan tiga unit mesin pendingin dan satu unit mesin pendingin yang lainpada posisi cadangan (stand byi3J• Setiap unit chiller tipe YCHA 175 terdiri daridua sistem rangkaian refrigerator yang masing-masing berkapasitas 70 TR untuksistem I dan 100 TR untuk sistem 2, dan chiller E62303 tipe YAEP 99VD9Cdengan kapasitas 210 TR. Setiap mesin menggunakan sistem kontrol berbasismikro komputer untuk mengendalikan operasinya. Pada tahun 20 IS dilakukanpenggantian satu buah chiller barn yaitu E62302, dari tipe YCHA 175 digantidengan tipe YAEP 99XD9B50P A air cooled reciprocating chiller dengankapasitas 210 TR.

193

Sugianto dkk : Uji Fungsi Mesin Pendingin (Chi//etj ...

Tabel 1. Spesifikasi Teknis Chiller barn tipe YAEP 99XD9B50P A[5]Merk / Type : York YAEP 99XD9B50P A

Kapasitas: 210 TR

Electrical Power: 250 KW

Kapasitas Pendinginan

: 749 KW

Rangkaian refrigerant

: 2 circuit

Cooler/Evaporator

: 1 cooler

Kapasitas oli: 11 ltr /sys

Volume air di evaporator

: 150 ltr

Refrigerant: R 407C

Kapasitas refrigerant: Sys 1 : 64 kg

: Sys 2 : 64 kgMotor fan kondensor: 8 x 3,8 KW

Kecepatan aliran air pada cooler: Min. 250 gpm

: Max. 805 gpm

Alur aliran sistem pendingin chiller york tipe YAEP 99XD9B50P Amempunyai 2 (dua) circuit refrigeran yang mengalir ke dalam 1 (satu) buah cooler/ evaporator dengan alur sebagai berikut:

Condenser Coil

RefrigerantCircuit No 2

High pressuresub-cooled liquid

OptionalSuctionServiceValve

Low pressure superheated vapour

FilterDrier Low pressure

sub-cooled

liquidlvapour

Cooler

+.'

Gambar 1. Alur aliran sistem pendingin chiller york tipe YAEP99XD9B50P A[5]

194

Prosiding HasHPenelitian dan Kegiatan PTLRTahun 2015 ISSN 0852-2979

Prinsip kerja chiller ditunjukkan seperti gambar diagram p-h sebagaiberikut :

p

d

18III

kondensor

R407C

evaporator

h

"

Gambar 2. Proses refrigerasi dilukiskan dalam diagram p-h

Prinsip kerja chilled water system sebagaimana digambarkan pada diagram p-hdije1askan sebagai berikut[2]:

a - b : Reffigeran cair (R407C) dalam eveporator menyerap kalor dariair yang sirkulasi berasal dari beban pendingin sehingga faseremgeran cair berubah menjadi gas superheated tekanan rendah.

b - c : Remgeran gas masuk ke kompresor kemudian di kompresisehingga tekanan dan suhu refrigeran naik menjadi remgerangas superheated bertekanan tinggi.

c - d : Reffigeran yang mempunyai tekanan dan suhu yang tinggi,kemudian didinginkan pada unit kondensor denganmenggunakan exhaust fan (condenser fan). Pada kondensortekanan refrigeran masih tinggi dan fase remgeran gas berubahmenjadi cair / remgeran cair sub-cooled tekanan tinggi.

e - f : Perubahan tekanan refrigeran dari tinggi ke rendah oleh TXV(thermal expantion valve) , sehingga saat masuk ke unitevaporator fase remgeran telah menjadi cair dengan kondisitekanan dan suhu menjadi rendah.

Kondensor diperhitungkan mampu membuang panas gabungan yangmasuk evaporator dan kondensor. Dengan kata lain: (a - b) + (b - c) harussarna dengan (c - d). Melalui alat ekspansi tidak terdapat panas yang hilangmaupun yang diperoleh. Siklus proses pendinginan air oleh chilled water unitberlangsung terus menerus dalam siklus tertutup (close loop circulation).

Mesin pendingin (Chiller) berfungsi mensuplai air dingin ke IPLR.Peralatan yang disuplai mesin pendingin diantaranya adalah empat buah mesin AirHandling Unit (AHU) yaitu untuk pendinginan ruang perkantoran, untuk

195

Sugianto dkk : Uji Fungsi Mesin Pendingin (Chi//etj ...

pendinginan ruang proses, untuk pendinginan ruang tangki destilat, dan untukpendinginan ruang tangki limbah. Selain itu air dingin juga digunakan untukpendinginan tangki soda sistem kolom netralisasi dan Heat Exchanger (HE) disistem evaporasi.

Pada system Tata Udara, aliran udara pada Unit Kumparan Fan! Fan CoilUnits (FCU) atau Unit Handling Udara/ Air Handling Unit (AHU) dapat diukurdengan menggunakan anemometer. Suhu dry bulb dan wet bulb diukur pada jalurmasuk dan keluar di AHU atau di FCU. Beban pendinginan total dari chilledwater adalah besamya kalor yang diterima refrigerant pertama dari refrigerantkedua yang berlangsung di evaporator (dari chiller). Perubahan bebanpendinginan pada chilled water system dapat disebabkan antara lain karenaadanya perubahan-perubahan: jumlah penghuni ruangan, aktivitas penghuni,pemakaian ruangan, pemakaian alat-alat listrik, kondisi udara luar maupun lampupenerangan. Komponen beban pendinginan meliputi: panas sensibel, panas laten,ventilasi udara luar dan sumber sumber panas lain. Yang termasuk sumber panassensibel: perpindahan panas melalui bangunan, penyinaran matahari, perembesanatau kebocoran udara luar, panas lampu penerangan, panas benda-benda yangsuhunya lebih tinggi yang dibawa masuk ruangan, panas penghuni, panas darimotor listrik, proses kimia, maupun alat-alat listrik lain. Sumber panas laten:perembesan udara luar dengan tekanan yang berbeda, kelembaban penghuni,kelembaban bahan bahan yang disimpan, kelembaban permukaan basah, proseskimia, uap air panas dU. Sedangkan ventilasi udara luar dapat menyebabkanadanya panas sensible karena perbedaan suhu dan panas laten karena perbedaankelembaban. Untuk sumber sumber panas yang lain, misalnya adanya kebocoranudara dari saluran udara yang dipakai pada system pengkondisian udara.

MET ODE

Uji fungsi mesin pendingin (chiller) dilakukan dengan pengujian danpengukuran kinerja dengan mengamati parameter data sistem operasi mesinpendingin (chiller) sebagaimana yang tertulis pada buku manualnya. Pengamatanparameter data operasi meliputi : temperatur output (leaving water temperatur (F),persen arus, tekanan hisap (suction pressure (psi), tekanan oli (oil pressure(psid), tekanan keluaran (discharge pressure (psi), dilakukan dimulai dari detiknol mulainya running test, pengoperasian kontinyu 24 jam, dan pengamatanparameter data operasi harian.

HASIL DAN PEMBAHASANPengamatan parameter data operasi mulai nol detik running testPengamatan parameter data operasi pada saat uji fungsi dilakukan setiap 10 menitmulai dari detik nol operasi hingga dicapai parameter data operasi stabil.Parameter data operasi bisa dilihat pada tabel 2.

196

0"

Presiding Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLRTahun 2015 ISSN 0852-2979

Tabel. 2. Data operasi mesin pendingin (chiller) mulai nol detik running test

Parameter/jam 07.2007.3007.4007.5008.0008.1008.2008.30

Leaving Water79.264.960.354.749.748.844.544.2

Temperatur (F)Outside air temperatur

80.180.982.783.484.485.285.586.6

% Current

4876757272705758

Current (A)

136215215204204198161164

Suction Pressure (psi)

97,482,177.466,366,364.161.262.2

Oil Pressure (psid)

6365666868687375

Discharge Pressure (psi)

303280305291291283299305

_Waktu __ SuhuAmbient --.Io--SuhuOut Chiller100.0090.0080.00

~ 70.001! 60.00O! 50.00

40.0030.0020.0010.00

WaktuSuhuAmbientSuhu Out Chiller

---.---- ....-.------------- ....------

~$'---~ $'___ ~------.mmmm- _.$ ____ •

;i:G:~i~~~~H;i:~~.~~

80.00

40

32

- 7~2 60<~

Gambar 3. Grafik Perubahan Suhu dimulai nol detik operasi uji fungsi

Gambar 3 menunjukkan bahwa penurunan suhu keluaran chiller dimulai detik nolpengoperasian chiller hingga menit ke 60, dari suhu 79,2 OF hingga 44,2 OF,

selanjutnya chiller beroperasi dengan suhu output sekitar 44,5 OF, hal ini diperkuatdengan penunjukan grafik % Arus pada Gambar 4.

--®-Jam --++-% Arus

"" ,

/ ~/"'"

x

'"

1

2345678-----.

....-.------- ..-..-..---- .... --.- .........

7.20 7.307.407.508.008.108.208.30

!% Arus

4876757272705758•••••••••••••••••••••••••••••••••••• A •••••

Gambar 4. Grafik Perubahan % Arus dimulai nol detik operasi uji fungsi

197

Sugianto dkk : Uji Fungsi Mesin Pendingin (Chiller) ...

Gambar 4 menunjukkan bahwa % Arus Chiller dimulai arus rendah ( 48%)kemudian naik hingga tercapai pada suhu operasi chiller, kemudian % aruskembali turun pada kisaran 40 sampai dengan 60 % konsumsi arus listrik yangdibutuhkan oleh chiller mempertahankan temperatur output dalam batasan operasi6 - 12°C

....-Jam ~suction -O-oli -t-discharge

::: r· ;"~-, -+~

-+-!270.00

240.00_ 210.00Iiic.'"; 180.00~::! 150.00

-- .........----- ......... -..-....... --.--.- ....--.---- .. ..-- ....... -Q/

~ 120.00- .

••••__ ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••__ mmm_ ••••••••••••____ •.. .-......................... -

90.00

~

--

~60.00 .-.. ._~ ...~-m ••. _""-

30.00 ..

....---- .............................................................. - .................... -- ..-.............. ------ .....---.------- ......--------------------- ..-- .......•• --...... -..-.........• -

-

• •••••••1

234

I

5 678

Jam

7.207.307.407.508.008.108.208.30

suction

97.482.177.466.3I

66.3 64.161.262.2

oli63656668I68 687375

discharge

303280305291I291 283299305

Gambar 5. Grafik Parameter data Tekanan dimulai nol detik operasi uji fungsi

Gambar 5 menunjukkan bahwa tekanan suction menurun seiring berjalannyawaktu operasi hingga menit ke 50, selanjutnya tekanan suction menjadi stabilpada kisaran tekanan 50 psi hingga 65 psi, sedangkan tekanan oli dan tekanandischarge relative stabil dimulai detik awal pengoperasian yaitu 60 - 75 psi untuktekanan oli dan tekanan discharge 270 - 320 psi.

Pengamatan parameter data operasi kontinyu 24 jamPengamatan parameter data operasi dilakukan juga secara terus menerus selama24 jam operasi, dengan pengambilan data setiap 2 jam untuk melihat kestabilanoperasi mesin pendingin. Data yang diperoleh selama pengamatan operasi 24 jamditampilkan pada Tabel3 .

198

.'

Prosiding Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLRTahun 2015

Tabel3. Data operasi mesin pendingin (chiller) kontinyu 24 jam

ISSN 0852-2979

z :::Er-~)::.gV."\JCJ0 ~s:c:

::tJli:;~ )::.r-(")~(")~ A-!::tJCXJ"\J::::!0-i

~;:;;::tJ v.::t:c ~a)::.

::0<<::tJ-! V."\J

G)c: ::tJ

r'T"\

::tJ ~r'T"\ V.1

8.0044.85183.37359.8292

2

10.00 45.24093.27257.3262

3

12.00 44.84196.67457.6268

4

14.0044.44197.87356.8280

5

16.00 45.54189.57357.2267

6

18.00 45.53984.57357.6252

7

20.00 44.93978.57559.5292

8

22.00 45.54275.77161.6292

9

24.00 45.14174.57260.1284

10

2.0044.14171.87258.1276

11

4.0044.24171.27370.2264

12

6.0046.24270.77272.5276

13

8.0045.44169.77357.4285

14

10.0044.65370.27154.4301

15

12.0045.84080.27156.527916

14.0044.84092.47055.7276

17

16.0044.63997.27259.8246

18

18.0045.83886.97254.7245

19

20.0044.43882.37356.4263

20

22.0045.4076.1 086.914321

24.0045.7074.7 095.7134

22

2.0045.5072.5 087.914023

4.0044.7073.2 080.3149

24

6.0044.3071.6 092.6127

25

8.0045.1078.7 091.314826

10.0044.34091.57268.4230

27

12.0045.84295.67356.4270

28

14.0045.85297.87156.627329

16.0045.64094.67254.8257

30

18.0045.33886.67153.824431

20.0045.14082.17158.7267

3222.0045.34177.17357.6291

33

24.0044.84074.47258.228134

2.0044.44072.97456.6275

35

4.0044.44076.47357.128736

6.0044.54072.57357.2273

RERATA

45.0441.4781.5172.3759.12273.68

199

Sugianto dkk : Uji Fungsi Mesin Pendingin (Chi//erj ...

DATA UJI FUNGSI CHILLER 18-20 SEPTEMBER 2015

-+-LEAVINGWATER TEMPERATUR __ AMBIENTTEMPERATUR

120

100u:-

080- "-:J

7660"- II)Q.E 40II) I-20

0

I - . ---L------._.!- till. ~ r I" •• 1~j [IIi "' ,r-=~-y-i r __ummm, . i . i j_ ~[lm;mm'mmi=jmm'= mmlmm 1-,- i-IIT-ilij-r-- I I II IJ III ..: . '. , ,.

. - .

. " - I

I I I

I _._____.L_m__mmm'mmm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930313233343536

data per 2 jam 3x24jam- -.------- -- ..-..-- ---- ---- ..----.-----.------------------ ..-.. --

Gambar 6. Grafik Parameter data Temperatur pada pengopersian 24 jamoperas!

Data uji fungsi chiller 3 x 24 jam, pengambilan data setiap 2 jam dimulai hariJum'at 18 September 2015 jam 08.00 sampai dengan 20 September 2016 jam08.00. Data pengamatan temperatur output chiller (leaving water temperatur)rerata 45,04 of (7,247 °C), pada temperatur ambient yang berubah-ubah dari 69,7of hingga tertinggi 97,8 of (20,6 °c hingga 36,6 0c). Temperatur ambient adalahtemperatur lingkungan yang nilainya berbeda-beda bergantung cuaca dan jampengamatan. Pada siang hari temperatur ambient lebih tinggi dibanding padamalam hari. Pada grafik diatas menunjukkan bahwa temperatur output chillerrelatif stabil antara 44,1 of hingga 45,8 of walaupun temperatur ambient berubah­ubah.

DATA UJI FUNGSI CHILLER 18-20 SEPTEMBER 201S

-+-Oll PRlSSURC __ SUCTION PRlSS .....•••••...DISCHARGl PRESS

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930313233343536

w aktu per 2 jam (3x24jam)

Gambar 7. Grafik Parameter data Tekanan pad a pengopersian 24 jam operasi

Data uji fungsi chiller 3 x 24 jam, pengambilan data setiap 2 jam dimulai hariJum'at 18 September 2015 jam 08.00 sampai dengan 20 September 2016 jam

200

..

Prosiding Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLRTahun 2015 ISSN 0852-2979

08.00. Data pengamatan tekanan yaitu : tekanan oli, tekanan suction, dan tekanandischarge cukup stabil dengan rerata tekanan oli 72,37 psi, tekanan suction 59,12psi dan tekanan discharge 273,68. Besaran tekanan rerata ini diambil padakeadaan sistem chiller beroperasi, sedangkan pada keadaan sistem chiller standbyoff nilai tekanan tidak diperhitungkan pada rerata tekanan. Sebagaimanaditunjukkan pada Tabel 3, dan Gambar 7 diatas bahwa pada pengamatan datanomor 20 sampai 25 yaitu pengamatan uji fungsi hari keduajam 22.00 hingga hariketiga jam 08.00 sistem chiller standby off. Batasan parameter data operasichiller yang tertulis dalam buku manualnya yaitu: temperatur output air chiller 43- 54 of ( 6 - 12°C ), tekanan suction diatas 48 psi.

KESIMPULAN

Dari data operasi uji fungsi 3 x 24jam dapat disimpulkan bahwa unjuk kerjamesin pendingin (chiller) YAEP 99XD9B50PA air cooled reciprocating chillertemperature output chiller mulai stabil pada menit ke 60 rerata 45,04 of (7,247°C), capaian temperatur 7,247 °c ini dengan rerata % arus 41,47% (120A) denganoperasi 2 (dua) sistem . Tekanan operasional suction 50 - 65 psi, tekanan oli 60 ­75 psi dan tekanan discharge 270 - 320 psi. Dengan parameter data sepertiterukur pada saat pengoperasian uji fungsi, maka dapat dinyatakan chillerberoperasi sesuai dengan batasan operasi yang tertulis dalam buku manual mesinpendingin.

DAFTAR PUS TAKA

1. YORK INTERNATIONAL CORPORATION, "Air Cooled PackageLiquid Chillers ", USA, 1987.

2. PT. JAY A TEKNIK, "York Air Conditioning Service & Maintenance",Diktat Seminar, Jakarta, 1992.

3. PURWANTARA, "Pengoperasian Chiller untuk Menunjang ManajemenTata Udara IPLR", Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR 2001, PTLR­BATAN, Serpong, 2001.

4. BATAN/UPT-PPIN, DOKUMEN 75, E75-623, "Data Sheet for ChilledWater Control System", Jakarta, 1985

5. YORK Guangzhou Air Conditioning & Refrigeration, Guangdong,Guangzhou, China, 2010

201

Sugianto dkk : Uji Fungsi Mesin Pendingin (Chillel) ...

202