Mesin chiller umumnya digunakan pada dunia industri untuk mendinginkan berbagai macam komponen dengan memanfaatkan mekanisme perpindahan panas. Komponen atau peralatan yang dimaksud termasuk mesin dimana sangat penting untuk menjaga suhunya agar tidak overheat dan rusak. Nah, bagaimana cara kerja chiller ini dan apa saja komponen yang berperan untuk mengeluarkan panas akan dibahas dalam artikel ini.
Ternyata, istilah chiller juga biasa diasosiasikan dengan kulkas dan refrigerator. Penggunaan nya tentu bukan untuk dunia industri, tapi lebih ke rumah tangga. Pada artikel ini, kita akan lebih membahas industrial chiller, cara kerja dan komponennya dalam aplikasi dunia industri.
Apa Itu Mesin Chiller?
Berikut ini beberapa keterangan dari para ahli mengenai pengertian chiller:
- Cappenberg. Chiller adalah suatu mesin refrigerasi yang mempunyai guna utama untuk proses pendinginan.
- Oxford Dictionary. Chiller ialah sebuah mesin untuk mendinginkan, berupa kabinet pendingin atau refrigerator untuk menyimpan sesuatu pada suhu beberapa derajat di atas titik beku.
- Neeraj Chavda. Chiller artinya alat yang bisa mendinginkan fluida dengan menghilangkan panas darinya, melalui siklus pendinginan dengan komponen utama kompresor, kondensor, evaporator, dan alat ekspansi.
- Abraham Pizam. Definisi chiller yakni alat yang bisa menghasilkan air dingin untuk digunakan pada sistem HVAC terpusat. Kebanyakan chiller menggunakan sistem refrigerasi vapor kompresi sebagaimana kulkas dan AC.
- Hawley. Pengertian chiller yaitu suatu sistem yang terdiri dari rangkaian pipa yang didalamnya terdapat freon yang mengalir.
Berdasarkan beberapa definisi di atas, bisa dikatakan bahwa chiller adalah sebuah sistem yang bisa menghantarkan panas dan membawanya keluar ke lingkungan sekitar. Chiller juga dapat didefinisikan sebagai mesin pendingin untuk mengkondisikan fasilitas industri dan fasilitas umum.
Fungsi Chiller Pada Industri
Beberapa fungsi industrial chiller diantaranya:
1. Mencegah Kerusakan Peralatan
Fungsi chiller yang paling utama adalah untuk memindahkan energi panas dari suatu tempat ke tempat lain. Dalam hal ini, mesin chiller dapat menurunkan temperatur peralatan, komponen dan fasilitas pada pabrik industri dengan cara mengeluarkan panas yang terkandung di dalamnya. Alhasil, perlengkapan manufaktur tersebut pun tidak cepat mengalami kerusakan karena suhu yang ekstrim.
Namun ingat panas dari berbagai perlengkapan tersebut berpindah, bukan menghilang begitu saja. Berdasarkan hukum pertama Termodinamika, energi tidak dapat diciptakan dan dihilangkan. Energi hanya bisa berubah bentuk.
Dalam hal ini, panas yang termasuk salah satu bentuk energi tidak dapat menghilang, melainkan dipindahkan ke tempat yang lebih aman. Sekiranya tempat tersebut kelebihan panas pun, tidak akan terjadi masalah. Beda ceritanya bila komponen penting manufaktur yang terkena panas.
2. Memastikan Kenyamanan dan Keselamatan Pekerja
Selain bisa mencegah kerusakan pada perlengkapan manufaktur, chiller juga bisa membantu pekerja bekerja dengan lebih nyaman. Keberadaan mesin ini, dengan demikian, diharapkan bisa memperlancar proses produksi.
Selain itu, dalam banyak kasus, pendingin tersebut juga bisa mencegah terjadinya kecelakaan kerja yang diakibatkan suhu ekstrim. Sebab selama digunakan, umumnya mesin-mesin pabrik mengalami peningkatan temperatur yang tinggi dan membahayakan manusia.
3. Membantu Produksi Makanan
Industri pengolahan makanan seringkali membutuhkan suatu kondisi di mana suhu ruang terjaga dengan baik. Misalnya saja dalam proses fermentasi untuk makanan-makanan tertentu.
Kualitas makanan hasil produksi juga perlu disimpan dalam kondisi temperatur ideal. Keberadaan chiller bisa memenuhi kebutuhan-kebutuhan tersebut karena kemampuannya meregulasi suhu.
4. Mengurangi Ekses Panas pada Pembangkit Listrik
Berbagai tipe pembangkit listrik menghasilkan ekses panas yang cukup tinggi dalam prosesnya sehari-hari. Chiller power plant pun biasanya dipasang untuk menurunkan ekses panas yang membayakan tersebut.
5. Membantu Pembuatan Plastik
Plastik adalah material yang sangat sensitif terhadap perubahan suhu. Tingginya temperatur bahkan bisa menyebabkan kerusakan pada bahan tersebut.
Oleh sebab itulah, seringkali manufaktur produk plastik menggunakan chiller khusus yang memang bisa mengatasi masalah ini. Dengan demikian kualitas produk pun terjaga.
6. Menunjang Kerja Alat Medis dan Pembuatan Obat
Fungsi chiller juga mencakup kebermanfaatannya dalam bidang medis, baik untuk alat-alat medis ataupun untuk obat-obatan. Untuk alat medis, pendingin tersebut bisa menurunkan temperatur ruang sehingga perlengkapan seperti MRI dapat bekerja dengan baik.
Sementara pada bidang farmasi, alat ini bisa membantu proses pembuatan obat. Selain itu, pharmaeutical chiller juga bisa membantu penjagaan obat supaya tidak mudah rusak.
7. Melancarkan Proses Plating Logam
Metal plating atau plating logam adalah suatu proses pelapisan bahan logam pada logam lain yang berbeda jenis untuk tujuan tertentu. Misalnya untuk mencegah korosi dan meningkatkan keindahan.
Proses metal plating sendiri umumnya bisa menyebabkan naiknya suhu secara drastis. Padahal agar berjalan dengan aman dan lancar, suhu tidak boleh meningkat terlalu tinggi. Dalam hal ini, chiller bisa digunakan untuk mendukung proses coating tersebut. Di pasaran, tipe pendingin seperti ini biasa disebut dengan istilah plating chiller.
Bagaimana Cara Kerja Chiller?
Prinsip kerja chiller sama dengan Air Conditioner (AC) dan refrigerator. Salah satu perbedaannya ialah AC dipakai untuk mendinginkan ruangan agar orang bisa yang menempatinya bisa nyaman. Sementara itu, chiller diperuntukkan untuk mendinginkan peralatan yang panas agar tidak mengalami overheat.
Berikut proses lebih detail bagaimana sistem kerja chiller, mulai dari penyerapan panas hingga pembuangan nya:
| Prinsip Kerja | Penjelasan |
| Penyerapan panas komponen industri | Pada aplikasi dunia industri, sistem pompa mengedarkan cairan bersuhu dingin (biasanya air atau campuran glikol) yang berasal dari chiller. Cairan ini berfungsi untuk menyerap panas pada komponen yang dilaluinya, dan mengalir kembali ke chiller dengan suhu yang lebih panas. Nah suhu ini akan dikeluarkan oleh chiller dan memulai lagi dari awal dengan cairan dingin yang siap menyerap panas. |
| Inisiasi siklus refrigerant | Terjadi proses perpindahan panas di chiller dengan memanfaatkan senyawa kimia yang dinamakan refrigerant (arti via google translate; pendingin). Ada banyak jenis dan aplikasi refrigerant tergantung dari tingginya suhu yang akan didinginkan. Namun pada dasarnya semua refrigerant bekerja dengan prinsip yang sama yakni perubahan fase dari cairan menjadi gas dan dari gas menjadi cairan kembali. Proses ini biasa disebut siklus pendinginan. |
| Evaporator | Proses diawali dari cairan refrigerant yang mengalir masuk ke evaporator. Di evaporator, panas yang berasal dari komponen industri membuat temperatur cairan refrigerant naik hingga berubah bentuk menjadi gas refrigerant yang bertekanan rendah. |
| Kompresor | Gas tersebut kemudian masuk ke kompresor untuk dinaikkan tekanan dan suhunya di atas suhu lingkungan sekitar. |
| Kondensor | Selanjutnya, gas bertekanan tinggi masuk ke kondensor untuk membuang panas ke lingkungan sekitar. Pembuangan atau perpindahan panas di kondensor terjadi berdasarkan hukum Termodinamika dimana panas akan berpindah dari tempat yang suhunya tinggi ke tempat yang suhunya lebih rendah. Dalam hal ini, suhu gas refrigerant lebih tinggi sehingga panas yang terkandung di dalam nya akan bergerak ke luar saat berinteraksi dengan lingkungan sekitar. Apabila suhu refrigerant lebih rendah, maka yang terjadi adalah panas akan berpindah ke refrigerant. |
| Katup ekspansi | Panas yang keluar membuat suhu gas refrigerant turun dan berubah bentuk menjadi cairan kembali. Cairan refrigerant bertekanan tinggi ini lalu mengalir ke ketup ekspansi (expansion valve). Katup ekspansi berperan dalam mengatur banyaknya cairan refrigerant yang bisa masuk ke tempat berikutnya, yakni evaporator. |
| Kembali ke evaporator | Kembali ke evaporator, siklus sistem pendingin akan terus berlanjut selama dioperasikan untuk mengeluarkan panas dari komponen tertentu. |
Setelah faham bagaimana cara kerja mekanisme chiller ini, selanjutnya adalah memperkenalkan komponen penting apa saja yang berperan penting dalam sistem pendingin chiller.
Komponen Mesin Chiller
Berikut beberapa komponen dalam sistem pendingin chiller:
1. Kondensor
Kondensor adalah alat yang memindahkan panas dari gas refrigerant ke medium pendingin eksternal seperti air atau udara. Perpindahan kalor ini menyebabkan terjadinya perubahan bentuk zat refrigerant dari gas ke cair.
Ada dua jenis kondensor, yaitu berpendingin udara dan berpendingin air. Sesuai namanya, kondenser berpendingin udara menggunakan udara sekitar sebagai tempat pembuangan panas dan mendinginkan kondenser. Sementara itu, kondensi berpendingin air memanfaatkan air dari menara pendingin untuk mengkondensasikan refrigerant.
2. Katup ekspansi
Katup ekspansi berfungsi untuk menurunkan temperatur dan tekanan pada cairan refrigerant. Selain itu, alat ini juga berperan dalam mengatur jumlah cairan refrigerant yang boleh masuk ke evaporator, yaitu dengan mempertahankan suhu pada outlet evaporator. Expansion valves (katup ekspansi) biasanya dipasang setelah kondensor dan sebelum evaporator.
3. Evaporator
Evaporator adalah alat pemindah panas dari fluida yang digunakan untuk menyerap panas komponen proses industri ke refrigerant. Hasilnya, cairan refrigerant berubah menjadi gas (menguap atau evaporasi) dikarenakan suhu yang naik melebihi titik uap.
4. Kompresor
Kompresor didesain untuk menaikkan tekanan dan suhu suatu fluida, dalam hal ini refrigerant, sekaligus mengedarkan refrigerant ke siklus sistem. Seperti yang kalian tahu, refrigerant atau fluida lainnya tidak dapat mengalir tanpa adanya dorongan. Nah, dorongan ini dihasilkan di kompresor.
Secara teoritis, ketika tekanan refrigerant meningkat, maka suhu saturasi (suhu terjadinya perubahan fase) akan naik. Dengan naiknya titik suhu saturasi ini, kondensor akan lebih mudah untuk merubah fase refrigerant.
5. Pengering filter
Filter dryer ini terpasang di bagian sirkuit pendingin. Seperti namanya, filter berfungsi untuk menyaring partikel logam, kotoran, dan serpihan. Filter berperan penting dalam melindungi komponen yang sedang beroperasi terutama pada katup ekspansi. Di samping itu, dryer atau pengering berfungsi untuk menghilangkan kelembapan untuk mencegah adanya kemungkinan pembekuan selama operasi berjalan. Kelembapan juga bisa membentuk asam (acid) ketika kontak dengan minyak.
6. Katup bypass gas panas
Hot gas bypass valve digunakan untuk kontrol kapasitas di chiller. Alat ini menyediakan beban buatan di evaporator dengan menghasilkan gas bertekanan dan bersuhu tinggi. Hal ini mencegah evaporator dari siklus pendek ketika beban panasnya kecil.
Jadi seperti ini, kadang kala komponen yang mau didinginkan cenderung tidak terlalu panas seperti biasanya. Otomatis panas yang mau dihilangkan juga lebih kecil. Di sinilah fungsi katup bypass untuk membuka saluran gas panas tambahan, sehingga jumlah panas sesuai dengan biasanya.
7. Katup cairan selonoida
Katup selonoida mencegah perpindahan cairan refrigerant ke kompresor ketika sistem sedang tidak beroperasi.
8. Refrigerant sight glass
Kaca ini memungkinkan pengamatan visual ke refrigerant yang mengalir pada sistem. Kaca ini juga dilengkapi oleh indikator kelembaban.
9. Reservoir
Reservoir adalah tanki berisikan air atau campuran glikol.
10. Sensor
Sesuai namanya, sensor berfungsi untuk mengukur tekanan dalam sistem.
Jenis chiller
Ada dua tipe chiller yang paling umum digunakan:
1. Chiller berpendingin air
Chiller ini dilengkapi dengan kondensor yang terhubung dengan menara pendingin (cooling tower). Biasanya dipakai di industri besar yang punya banyak persediaan air. Chiller berpendingin air (water cooled chiller) dapat memberi performa yang lebih konsisten untuk tujuan komersial karena relatif tidak tergantung dengan berubah nya suhu lingkungan sekitar.
2. Chiller berpendingin udara
Chiller jenis ini lebih tergantung dan mengandalkan udara sekitar. Karena itu, chiller berpendingin udara biasa dijumpai pada penggunaan umum skala kecil – medium dimana ruang yang tersedia tidak begitu luas. Salah satu kelebihan chiller ini adalah murahnya biaya pemasangan dan pemeliharaan, dikarenakan bentuk nya yang tidak rumit.
Demikianlah informasi mengenai apa itu chiller, fungsi dan cara kerjanya. Semoga postingan ini bisa menambah wawasan kalian tentang alat pendingin chiller. Kalau ada pertanyaan, langsung tulis di kolom komentar yah
