ANALISIS TEKNIS DAN EKONOMIS PENGGUNAAN
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
ANALISIS TEKNIS DAN EKONOMIS PENGGUNAAN HEATSINK BERBAHAN
ALUMINIUM DAN TEMBAGA PADA KOMPONEN TEC ALTIS-2
Ahmat Fauzi*, Tri N. Widianto dan Arif R. Hakim
Loka Penelitian dan Pengembangan Mekanisasi Pengolahan Hasil Perikanan
*e-mail: [email protected]
Abstrak
Alat transportasi ikan segar untuk kendaraan roda dua (Altis-2) adalah alat penyimpan dengan
suhu dingin untuk kegiatan jual beli ikan segar sebagai pengganti styrofoam. Sistem pendingin
Altis-2 menggunakan Thermo Electric Cooling (TEC). Salah satu komponen utama pada TEC
adalah heatsink luar yang berfungsi untuk membuang panas dari dalam ruang penyimpanan
sehingga suhu ruang menjadi dingin. Heatsink tersebut terbuat dari tembaga (Cu) karena
kemampuan penyerapan panasnya baik. Namun demikian harga tembaga dan manufacturing
per unitnya membutuhkan waktu yang lama sehingga menjadi kendala saat Altis-2 ini
diproduksi secara massal. Untuk itu diperlukan komponen pengganti yang memiliki kemampuan
setara dengan harga lebih murah dan manufacturing lebih cepat. Di antara komponen
pengganti tersebut adalah aluminium. Penelitian ini bertujuan menganalisa secara teknis
penurunan suhu ruang Altis-2 dan lama proses manufacturing serta analisa aspek ekonomis
berupa harga pasar bahan baku komponen heatsink. Perlakuan yang digunakan ialah heatsink
dengan bahan dasar tembaga (Cu) dan heatsink dengan bahan dasar Cu dan Al (aluminium).
Metode yang digunakan ialah manufacturing heatsink berbahan dasar Cu dan Al, perhitungan
laju penurunan suhu ruang Altis-2 dan analisa keekonomian bahan baku Cu dan Al. Hasil
pengujian menunjukkan laju penurunan suhu heatsink menggunakan bahan baku Cu sebesar
o
12,3 C selama 90 menit sedangkan laju penurunan suhu heatsink dengan bahan baku Cu dan
Al sebesar 11,3 oC selama 90 menit. Lama proses manufacturing heatsink Cu selama 2 jam per
unit, dan heatsink Al 1 jam per unit, harga heatsink dengan bahan baku Cu sebesar
Rp957.000,00 sedangkan harga heatsink Cu dan Al sebesar Rp416.000,00.
Kata kunci: Altis-2, heatsink, manufacturing, penurunan suhu
Pengantar
Konsumsi ikan masyarakat saat ini meningkat terus menerus, dari peningkatan konsumsi ikan
selama tahun 2011-2015 menunjukkan peningkatan sebesar 6,27% dengan rata-rata 36,12
kg/kap/tahun. Sumber data ini dari Survei Sosial Ekonomi Nasional (Susenas) BPS. Sedangkan
pada tahun 2015 tercatat capaian angka konsumsi ikan adalah sebesar 41,11 kg/kap/tahun.
Konsumsi ikan yang meningkat ini mebutuhkan sarana/prasarana termasuk didalamnya sarana
pemasaran ikan. Salah satu pelaku pasar ikan adalah pedagang ikan segar keliling. Saat ini
mereka kebanyakan menggunakan wadah styrofoam yang ditambahkan es sebagai pendingin
dengan menggunakan sepeda motor. Es banyak digunakan sebagai media pendingin karena
mudah digunakan dan memiliki kapasitas pendinginan yang besar (Jain et al., 2005). Namun
demikian penggunaan es memiliki beberapa kekurangan antara lain mengurangi kapasitas
wadah, menambah bobot, serta posisi wadah styrofoam tidak stabil/dapat bergeser bahkan
sering terjatuh.
Salah satu desain alternatif alat transportasi ikan segar berpendingin yang dapat digunakan
oleh pedagang ikan keliling dengan sepeda motor telah dihasilkan oleh Widianto at al. (2014).
Alat tersebut terdiri dua buah peti berinsulasi yang dirangkaikan dengan dudukan kemudian
diletakkan di sebelah kanan dan kiri sepeda motor. Sebagai pendingin alat ini menggunakan
sistem pendingin termoelektrik menggunakan sumber energi arus DC dari aki. Hasil pengujian
di lapang menunjukkan bahwa model alat ini dapat mempertahankan suhu dan mutu ikan
selama kegiatan penjualan ikan. Alat transportasi ini dapat digunakan untuk mengangkut ikan
sampai 50 kg. Gambar alat transportasi tersebut ditunjukkan pada Gambar 1. Alat ini terdiri dari
peti penyimpanan ikan, tempat perlengkapan kegiatan penjualan, sistem pendingin dan
Semnaskan_UGM / Pasca Panen (pPB – 08) - 225
pPB - 08
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
dudukan untuk meletakkan alat transportasi di atas sepeda motor. Ruang penyimpanan ikan
terbuat dari alumunium dengan tebal 0.5 mm dan ditambahkan insulator dari polyurethane
dengan tebal 33 mm. Sistem pendingin menggunakan termoelektrik dengan menambahkan
heatsink dan heat pipe untuk menjaga suhu ruang penyimpanan tetap rendah dengan sumber
arus listrik dari aki.
Ruang aksesoris
Tutup ruang
penyimpanan ikan
Dudukan alat
Sistem pendingin
Peti penyimpanan
ikan
Gambar 1. Rangkain alat transportasi ikan untuk pedagang ikan keliling (Widianto, 2014) yang
dipasang pada sepeda motor
Sistem pendingin termoelektrik menggunakan heatsink luar yang berfungsi untuk membuang
panas dari bahan dasar tembaga (Cu) yang dibuat sirip ditambah dengan kipas. Bahan Cu ini
digunakan karena mempunyai kemampuan penyerapan dan pembuangan panas yang baik.
Namun demikian harga tembaga dan manufacturing per unitnya membutuhkan waktu yang
lama sehingga menjadi kendala saat Altis-2 ini diproduksi secara massal. Untuk itu diperlukan
komponen pengganti yang memiliki kemampuan setara dengan harga lebih murah dan
manufacturing lebih cepat. Di antara komponen pengganti tersebut adalah aluminium (Al).
Beberapa penelitian heatsink berbahan aluminium telah dilakukan, antara lain Jeevaraj (2014),
menggunakan heatsink aluminium sebagai bahan uji perpindahan panas karena mudah dalam
fabrikasi, ringan dan memiliki konduktivitas termal yang tinggi. Sugiarto at al. (2015) melakukan
penelitian dengan menggunakan heatsink dengan bagian dasar berbahan Cu dan sirip
berbahan Al pada pendingin processor CPU untuk mendapatkan performansi yang optimal
dengan analisis dan simulasi desain sirip Al. Lee (1995) membuat petunjuk pemilihan heatsink,
dari segi harga heatsink dengan proses stamping paling murah di bawah USD50 dan heatsink
fabrikasi antara USD50-USD100 untuk resistansi termal sekitar 10 oC/W. Hal tersebut menjadi
dasar dalam pemilihan proses manufacturing heatsink yang lebih murah. Beberapa cara yang
dapat dilakukan adalah mendesain heatsink luar yang optimal dan lebih murah adalah dengan
pemilihan bahan, modifikasi desain sirip, dan pemilihan proses manufacturing.
Penelitian ini bertujuan menganalisa secara teknis berupa laju penurunan suhu ruang Altis-2
dan lama proses manufacturing serta analisa aspek ekonomis berupa harga pasar bahan baku
komponen heatsink. Diharapkan dengan penelitian didapatkan hasil heatsink luar alternatif
yang lebih murah dan mudah dalam proses manufacturing.
Bahan dan Metode
Bahan
Bahan yang digunakan adalah peti insulasi berpendingin Altis-2 yang terdiri dari komponen
utama yaitu ruang penyimpan dan sistem pendingin TEC. Pada sistem TEC, perlakuan yang
digunakan ialah heatsink luar dengan bahan dasar tembaga (Cu) dan heatsink dengan bahan
dasar Cu dan Al. Bahan heatsink Cu adalah Cu batangan berukuran panjang x lebar x tinggi
100x100x10 mm. Sedangkan bahan heatsink luar Cu dan Al adalah Cu batangan berukuran
panjang x lebar x tinggi 100x100x10 mm serta Al berbentuk sirip berukuran panjang x lebar x
226 - Semnaskan_UGM / Ahmat et al.
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
tinggi sekitar 75x31x20 mm dengan tebal sirip 1 mm dan jarak antar sirip 2 mm. Bahan-bahan
Cu dan Al sirip ini adalah bahan-bahan yang umum digunakan/mudah didapat di pasaran.
Ruang penyimpan
Ruang penyimpan (ditunjukkan pada Gambar 2.) terdiri dari 3 bagian utama yaitu dinding luar,
dinding dalam dan insulator. Bahan dinding luar adalah plat aluminium 0,5 mm dan dinding
dalam plat SS304 0,5 mm. Insulator diletakkan di antara dinding luar dan dalam menggunakan
polyurethane dengan ketebalan 33 mm. Insulator dibuat dengan mencampurkan polyurethane
A dan polyurethane B dengan perbandingan massa polyurethane A dengan polyurethane B
sebesar 2:1. Ruang penyimpan mempunyai ukuran (PxLxT) 568x308x334 mm.
Gambar 2. Ruang penyimpan.
Sistem pendingin
Sistem pendingin TEC (Thermo electric cooling) meliputi peltier, bracket aluminium, heatsink
dalam (aluminium), heatsink luar (berbahan Cu serta bahan Cu dan Al), kipas dalam 0,16 A,
kipas luar 0,8 A, serta tutup kipas dalam dan kipas luar. Detail sistem pendingin TEC
ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Rangkaian sistem pendingin serta posisi sistem pendingin pada peti Altis-2.
Pendingin termoelektrik menggunakan dua buah elemen peltier ganda tiap peti insulasi. Elemen
peltier disusun parallel secara perakitan dan disusun seri secara kelistrikan (Gambar 4). Tujuan
disusun paralel secara perakitan agar didapatkan perbedaan suhu yang tinggi antara sisi panas
dan sisi dingin elemen peltier, sehingga kalor yang dilepas semakin besar (Mansur, 2010).
Sedangkan disusun seri secara kelistrikan agar diperoleh nilai arus listrik yang optimal.
Posisi peltier pada
peti Altis-2
Gambar 4. Rangkaian peltier ganda dan posisi di dalam peti Altis-2.
Semnaskan_UGM / Pasca Panen (pPB – 08) - 227
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
Heatsink luar digunakan untuk membuang panas dari sisi panas elemen peltier. Tiap elemen
peltier digunakan sebuah heatsink luar. Bracket alumunium digunakan untuk menghubungkan
heatsink dalam dengan sisi dingin elemen peltier sehingga dapat membantu perpindahan
panas dari heatsink ke sisi dingin elemen peltier. Bracket alumunium mempunyai ukuran
(PxLxT) sebesar 40x40x15 mm. Gambar heatsink luar, heatsink dalam, elemen peltier dan
bracket ditunjukkan pada Gambar 2. Susunan komponen pendingin dalam peti insulasi
berpendingin ditunjukkan pada Gambar 5. Dalam pengamatan ini digunakan 2 jenis heatsink
luar yaitu heatsink bahan Cu dan heatsink bahan Cu dan Al yang diuji di dalam sistem peti
pendingin berinsulasi.
Gambar 5. Susunan sistem TEC dari kiri meliputi (a) kipas dalam, heatsink dalam dan bracket
Al, (b) heatsink luar dan (c) kipas luar.
Metode
Metode yang digunakan ialah manufacturing heatsink berbahan dasar Cu dan Al, perhitungan
laju penurunan suhu ruang Altis-2 dan analisa keekonomian bahan baku Cu dan Al.
Proses pembuatan/manufacturing heatsink
Heatsink tembaga dan heatsink aluminium dapat diproses dengan proses milling dan tapping
dengan mesin CNC, EDM, atau dengan mesin skiving. Untuk proses EDM lebih mahal dan
proses skiving belum tersedia sehingga tidak dapat dipilih, sehingga proses yang dapat
dilakukan adalah dengan machining CNC. Heatsink tembaga dibuat dari bahan tembaga
berbentuk batang yang terdapat di pasaran, memiliki sifat ulet, liat dan kemampuan proses
cukup baik. Sedangkan heatsink Cu dan Al dibuat dari bahan tembaga berbentuk batang dan
bahan aluminium bersirip yang banyak terdapat di pasaran. Bahan aluminium memiliki sifat
mudah dibentuk dan diproses machining, aluminium lebih mudah diproses machining bila
dibandingkan dengan bahan tembaga. Proses pembuatan heatsink luar yaitu bahan Cu
batangan dan Al bersirip diproses machining dengan CNC untuk mendapatkan bentuk dan
menghaluskan permukaan. Proses utama CNC terdiri dari programming, machining dan
pemeriksaan hasil . Proses machining yang dilakukan adalah pemotongan, facing, milling dan
tapping serta pemeriksaan hasil. Di dalam proses manufacturing ini diamati kemudahan/lama
waktu proses dari persiapan sampai selesai.
Gambar 6. Proses manufacturing heatsink luar dengan CNC, programming, machining dan
pemeriksaan hasil.
228 - Semnaskan_UGM / Ahmat et al.
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
Pengujian performansi peti insulasi berpendingin
Pengujian performansi dilakukan tanpa menggunakan beban ikan terhadap peti insulasi
berpendingin dengan heatsink bahan Cu kemudian heatsink bahan Cu dan Al. Parameter yang
diukur adalah suhu ruang peti dan heatsink yang dapat dicapai selama 90 menit. Pengukuran
suhu dengan menggunakan termometer digital yang dilakukan dilakukan tiap 30 menit selama
90 menit. Pengujian dilakukan sebanyak tiga kali ulangan. Dari hasil pengukuran suhu
selanjutnya dilakukan perhitungan laju penurunan suhu per 90 menit. Dengan parameter selain
heatsink luar dibuat sama, maka laju penurunan suhu ini menunjukkan performansi dari
heatsink luar bahan Cu serta bahan Cu dan Al.
Analisa keekonomian heatsink bahan Cu dan Al
Analisa keekonomian dilakukan dengan melakukan survei harga bahan di pasaran dan survei
biaya proses machining di bengkel-bengkel yang ada. Bahan yang digunakan adalah bahan
yang mudah didapat di pasaran. Proses machining yang dipilih adalah proses yang dapat
dikerjakan oleh bengkel-bengkel umum. Hasil analisa keekonomian adalah total biaya bahan
dan proses machining dari heatsink.
Hasil dan Pembahasan
Hasil
Hasil proses manufacturing heatsink bahan kombinasi Cu dan Al dan heatsink bahan Cu
ditunjukkan pada Gambar 7. Heatsink Cu dan Al terdiri dari dasar Cu dan sirip Al di atasnya.
Dasar Cu berukuran panjang x lebar sebesar 85x85 mm dengan tebal 2 mm, sedangkan sirip Al
berukuran panjang x lebar sebesar 85x62 mm dengan tinggi sirip 19 mm, tebal 1 mm dan jarak
antar sirip 2 mm. Sirip Al diikat pada dasar Cu dengan baut dan lapisan pasta di antara
keduanya. Sedangkan heatsink Cu berukuran panjang x lebar sebesar 85x85 mm dengan tinggi
sirip 5 mm Selanjutnya hetasink tersebut diuji pada sistem peti insulasi berpendingin dan
dilakukan evaluasi. Luasan heatsink dihitung dengan pendekatan persamaan (Hamburgen,
1986) berikut:
...... (1)
Keterangan: Ah
Af
L
s
= permukaan konveksi, m2
2
= luasan frontal (lebar x tinggi) fin, m
= panjang fin, m
= jarak antar fin, m.
Didapatkan luasan heatsink Cu dan Al adalah 0,135 m2 dan heatsink Cu 0,05 m2. Angka
konduktivitas termal Cu adalah 385 W/m.K sedangkan Al 205 W/m.K (Young, 1992). Luasan
dan angka konduktivitas termal tersebut adalah parameter variabel utama yang berpengaruh
pada performansi laju pendinginan.
Gambar 7. Heatsink luar Cu-Al (kiri) dan heatsink luar Cu (kanan).
Evaluasi performansi menunjukkan bahwa penurunan suhu ruang peti insulasi dengan heatsink
luar Cu sebesar 12,3 °C per 90 menit, sedangkan pada heatsink luar Cu dan Al 11,3 °C. Hasil
o
ini menunjukkan bahwa heatsink luar Cu dan Al memiliki performansi penurunan suhu 1 C
Semnaskan_UGM / Pasca Panen (pPB – 08) - 229
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
lebih rendah daripada heatsink luar Cu. Pada 30 meit pertama kedua heatsink mengalami
o
o
penurunan drastis masing-masing heatsink Cu 9 C dan heatsink Cu dan Al 7,5 C, kemudian
pada menit ke-30 dan ke-60 relatif landai. Hasil pengukuran suhu ruang peti pada kedua
heatsink selama pengujian ditunjukkan pada Gambar 8. Penurunan suhu heatsink dalam pada
sistem pendingin yang menggunakan heatsink Cu mencapai 13 °C, sedangkan pada sistem
pendingin dengan heatsink Cu dan Al penurunan suhu lebih rendah sebesar 12,5 °C. Hasil
pengukuran suhu heatsink dalam pada kegiatan uji coba ditunjukkan pada Gambar 9.
o
Temperatur ( C)
Cu-Al
Gambar 8. Capaian suhu ruang peti pada uji kinerja sistem pendingin.
Gambar 9. Capaian suhu heatsink pada uji kinerja sistem pendingin.
Secara perfomansi heatsink luar Cu memiliki performnasi lebih baik, yaitu penurunan suhu
ruang peti selama 90 menit 1 oC lebih baik dibanding heatsink Cu dan Al. Namun demikian,
hasil uji statistik dengan tingkat kepercayan 95% menunjukkan hasil 83%, artinya penurunan
230 - Semnaskan_UGM / Ahmat et al.
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
suhu ruang peti kedua jenis heatsink tidak jauh berbeda/tidak signifikan. Kondisi ini disebabkan
beberapa hal, terutama adalah resistansi termal yang memiliki parameter utama konduktivitas
termal bahan dan dimensi heatsink. Salah satu pendekatan perhitungan resistansi termal
adalah rumus dari Jeggel at al. (2007) sebagai berikut:
Gambar 10. Sketsa heatsink dengan simbol ukuran (a) dan resistansi termal ekivalen (b).
...... (2)
Keterangan: Rhs = resistansi termal heatsink
Rb = dasar heatsink
Rf = fin heatsink.
Rb dihitung dengan persamaa berikut:
...... (3)
Keterangan: tb = tebal dasar heatsink
k
= konduktivitas termal
Ab = luasan area dasar heatsink.
Sedangkan Rf dihitung dengan persamaan berikut:
...... (4)
Keterangan: hf
n
Wf
tf
ήf
Lf
= koefisien konveksi udara
= jumlah sirip
= panjang sirip
= tebal sirip
= efisiensi sirip
= tinggi sirip.
Semnaskan_UGM / Pasca Panen (pPB – 08) - 231
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
2
Bahan Cu memiliki konduktivitas termal yang lebih baik yaitu 385 W/m .K, sedangkan bahan
2
aluminium 205 W/m .K (Young, 1992). Dengan angka konduktivitas Cu yang lebih tinggi
tersebut, heatsink Cu dapat menyerap lebih baik, namun demikian dengan dimensi dan luasan
sirip heatsink Cu dan Al yang lebih besar maka menjadikan resistansi termal keduanya tidak
jauh berbeda. Sehingga penurunan suhu ruang peti oleh kedua heatsink tidak jauh berbeda.
Dengan perbedaan penurunan suhu pada heatsink luar Cu dan Al yang memiliki selisih lebih
kecil 1 oC bila dibandingkan pada heatsink luar Cu, maka heatsink luar Cu dan Al masih dapat
dijadikan alternatif dalam penggunaan di sistem TEC.
Evaluasi dalam proses pembuatan/manufacturing dari segi kemudahan proses dan biaya
menunjukkan bahwa heatsink luar Cu lebih sulit diproses machining dan membutuhkan biaya
yang lebih besar. Lama proses manufacturing heatsink Cu selama 2 jam per unit, dan heatsink
Al 1 jam per unit, ditunjukkan pada Gambar 11. Tembaga memiliki densitas yang tinggi yaitu
sekitar 8.940 kg/m 3 (Young & Freedman, 2012) dan memiliki sifat relatif sulit dibentuk.
Sedangkan densitas aluminium lebih ringan sebesar 2.700 kg/m 3 dan mudah diproses
machining. Pada proses machining CNC, kecepatan potong tembaga adalah 40-70 m/sec,
sedangkan aluminium 300-500 m/sec (Mahayatra, 2012), sehingga Cu lebih lama diproses
machining. Secara teknis heatsink Cu memiliki performansi pendinginan lebih baik tetapi
membutuhkan proses manufacturing yang lebih sulit dibandingkan heatsink bahan Cu dan Al.
Biaya manufacturing heatsink dengan bahan baku Cu sebesar Rp957.000,00 sedangkan
heatsink Cu dan Al sebesar Rp416.000,00, ditunjukkan pada Gambar 12. Biaya manufacturing
meliputi biaya bahan baku dan biaya proses machining. Harga bahan baku tembaga per unit
ukuran 100 x 100 x 10 mm sekitar Rp132.000,00, lebih mahal dibanding aluminium seharga
sekitar Rp30.000,00 per unit. Selain itu dengan volume tembaga yang lebih banyak pada
heatsink bahan Cu membutuhkan biaya machining yang lebih besar dibandingkan heatsink Cu
dan Al. Biaya proses machining heatsink Cu sekitar Rp825.000,00 per unit, sedangkan heatsink
Cu dan Al sebesar Rp254.000,00 per set unit.
Jam
2.5
2
2.0
1.5
1
1.0
0.5
0.0
Heatsink Cu
Heatsink luar Cu-Al
Gambar 11. Lama proses manufacturing heatsink luar Cu dan heatsink luar kombinasi Cu dan
Al.
232 - Semnaskan_UGM / Ahmat et al.
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
Rp
1,200,000
957,000
1,000,000
800,000
600,000
416,000
400,000
200,000
0
Heatsink Cu
Heatsink luar Cu-Al
Gambar 12. Biaya proses manufacturing heatsink luar Cu dan heatsink luar kombinasi Cu dan
Al.
Kesimpulan
o
Performansi penurunan suhu ruang peti dengan heatsink luar Cu sebesar 12,3 C sedangkan
o
penurunan suhu dengan heatsink luar kombinasi Cu dan Al lebih kecil sebesar 11,3 C.
o
Penurunan suhu pada heatsink luar Cu lebih baik 1 C dibandingkan pada heatsink luar Cu dan
Al. Penurunan suhu dari heatsink luar bahan Cu dan Al dengan heatsink luar bahan Cu tidak
signifikan. Evaluasi aspek teknis dari segi lama proses pengerjaan heatsink luar Cu dikerjakan
dengan CNC adalah 2 jam, sedangkan lama pengerjaan heatsink luar lebih cepat yaitu 1 jam.
Proses machining heatsnik Cu lebih sulit bila dibandingkan heatsink kombinasi Cu dan Al.
Hasil analisis ekonomis menunjukkan bahwa proses pembuatan heatsink luar Cu dan Al lebih
murah dari segi harga bahan baku dan proses machining. Biaya pembuatan/manufacturing
heatsink luar Cu sebesar Rp957.000,00 per unit , sedangkan heatsink luar Cu dan Al lebih
murah sebesar Rp416.000,00 per unit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa heatsink luar
kombinasi bahan Cu dan Al dapat menjadi alternatif pengganti heatsink luar berbahan Cu,
dengan melihat kemampuan performansi yang hampir sama, lebih mudah dalam manufacturing
dan biaya manufacturing lebih murah.
Daftar Pustaka
Hamburgen, W.R. 1986. Optimal finned heat sinks (Western Research Laboratory Research
Report 86/4). Western Research Laboratory. California (US). 16 p.
Jain, D. & S.M. Ilyas. 2005. Development of mathematical model for cooling. Journal of food
engineering. 71 (25)
Jeevaraj, S. 2014. Numerical investigation on heat sink by computational fluid dynamics (CFD).
IJRET. eISSN: 2319-1163 | pISSN: 2321-7308
Jeggels, Y.U., R.T. Dobson & D.H. Jeggels. 2007. Comparison of the cooling performance
between heat pipe and aluminium conductors for electronic equipment
enclosures. Proceedings of the 14th International Heat Pipe Conference, Florianópolis,
Brazil.
Lee, S. 199. How to select a heat sink: Advanced thermal engineering. Aavid Thermal
Technologies, Inc. New Hampshire (US). 4 p.
Mahayatra, I.G. 2012. Proses Permesinan (CNC machining). .
Diakses 26 Juli 2016.
Semnaskan_UGM / Pasca Panen (pPB – 08) - 233
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
Mansur. 2010. Pengembangan peti insulasi tipe cb-02 multifungsi ramah lingkungan berbasis
termoelektrik untuk kendaraan roda dua. Skripsi. Universitas Indonesia. Jakarta.
Sugiarto, T.D., I.P. Handayani & R.F. Iskandar. 2015. Analisis dan simulasi distribusi panas
pada heat sink processor cpu dengan comsol multiphysics. Skripsi. Universitas Telkom.
Bandung.
Walujodjati, A. 2006. Perpindahan panas konveksi paksa. Momentum. 2 (2)
Widianto, T.N., W. Hermawan & B.S. Utomo. 2014. Uji coba peti ikan segar berpendingin untuk
pedagang ikan keliling. Jurnal Pasca Panen Perikanan Indonesia.
Young, H.D. 1992. University physics. 7th Ed. Addison-Wesley. Boston (US). Table 15-5.
Young, H.D. & R.A. Freedman. 2012. University physics with modern physics. Addison-Wesley.
Boston (US). 374 p.
234 - Semnaskan_UGM / Ahmat et al.
ANALISIS TEKNIS DAN EKONOMIS PENGGUNAAN HEATSINK BERBAHAN
ALUMINIUM DAN TEMBAGA PADA KOMPONEN TEC ALTIS-2
Ahmat Fauzi*, Tri N. Widianto dan Arif R. Hakim
Loka Penelitian dan Pengembangan Mekanisasi Pengolahan Hasil Perikanan
*e-mail: [email protected]
Abstrak
Alat transportasi ikan segar untuk kendaraan roda dua (Altis-2) adalah alat penyimpan dengan
suhu dingin untuk kegiatan jual beli ikan segar sebagai pengganti styrofoam. Sistem pendingin
Altis-2 menggunakan Thermo Electric Cooling (TEC). Salah satu komponen utama pada TEC
adalah heatsink luar yang berfungsi untuk membuang panas dari dalam ruang penyimpanan
sehingga suhu ruang menjadi dingin. Heatsink tersebut terbuat dari tembaga (Cu) karena
kemampuan penyerapan panasnya baik. Namun demikian harga tembaga dan manufacturing
per unitnya membutuhkan waktu yang lama sehingga menjadi kendala saat Altis-2 ini
diproduksi secara massal. Untuk itu diperlukan komponen pengganti yang memiliki kemampuan
setara dengan harga lebih murah dan manufacturing lebih cepat. Di antara komponen
pengganti tersebut adalah aluminium. Penelitian ini bertujuan menganalisa secara teknis
penurunan suhu ruang Altis-2 dan lama proses manufacturing serta analisa aspek ekonomis
berupa harga pasar bahan baku komponen heatsink. Perlakuan yang digunakan ialah heatsink
dengan bahan dasar tembaga (Cu) dan heatsink dengan bahan dasar Cu dan Al (aluminium).
Metode yang digunakan ialah manufacturing heatsink berbahan dasar Cu dan Al, perhitungan
laju penurunan suhu ruang Altis-2 dan analisa keekonomian bahan baku Cu dan Al. Hasil
pengujian menunjukkan laju penurunan suhu heatsink menggunakan bahan baku Cu sebesar
o
12,3 C selama 90 menit sedangkan laju penurunan suhu heatsink dengan bahan baku Cu dan
Al sebesar 11,3 oC selama 90 menit. Lama proses manufacturing heatsink Cu selama 2 jam per
unit, dan heatsink Al 1 jam per unit, harga heatsink dengan bahan baku Cu sebesar
Rp957.000,00 sedangkan harga heatsink Cu dan Al sebesar Rp416.000,00.
Kata kunci: Altis-2, heatsink, manufacturing, penurunan suhu
Pengantar
Konsumsi ikan masyarakat saat ini meningkat terus menerus, dari peningkatan konsumsi ikan
selama tahun 2011-2015 menunjukkan peningkatan sebesar 6,27% dengan rata-rata 36,12
kg/kap/tahun. Sumber data ini dari Survei Sosial Ekonomi Nasional (Susenas) BPS. Sedangkan
pada tahun 2015 tercatat capaian angka konsumsi ikan adalah sebesar 41,11 kg/kap/tahun.
Konsumsi ikan yang meningkat ini mebutuhkan sarana/prasarana termasuk didalamnya sarana
pemasaran ikan. Salah satu pelaku pasar ikan adalah pedagang ikan segar keliling. Saat ini
mereka kebanyakan menggunakan wadah styrofoam yang ditambahkan es sebagai pendingin
dengan menggunakan sepeda motor. Es banyak digunakan sebagai media pendingin karena
mudah digunakan dan memiliki kapasitas pendinginan yang besar (Jain et al., 2005). Namun
demikian penggunaan es memiliki beberapa kekurangan antara lain mengurangi kapasitas
wadah, menambah bobot, serta posisi wadah styrofoam tidak stabil/dapat bergeser bahkan
sering terjatuh.
Salah satu desain alternatif alat transportasi ikan segar berpendingin yang dapat digunakan
oleh pedagang ikan keliling dengan sepeda motor telah dihasilkan oleh Widianto at al. (2014).
Alat tersebut terdiri dua buah peti berinsulasi yang dirangkaikan dengan dudukan kemudian
diletakkan di sebelah kanan dan kiri sepeda motor. Sebagai pendingin alat ini menggunakan
sistem pendingin termoelektrik menggunakan sumber energi arus DC dari aki. Hasil pengujian
di lapang menunjukkan bahwa model alat ini dapat mempertahankan suhu dan mutu ikan
selama kegiatan penjualan ikan. Alat transportasi ini dapat digunakan untuk mengangkut ikan
sampai 50 kg. Gambar alat transportasi tersebut ditunjukkan pada Gambar 1. Alat ini terdiri dari
peti penyimpanan ikan, tempat perlengkapan kegiatan penjualan, sistem pendingin dan
Semnaskan_UGM / Pasca Panen (pPB – 08) - 225
pPB - 08
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
dudukan untuk meletakkan alat transportasi di atas sepeda motor. Ruang penyimpanan ikan
terbuat dari alumunium dengan tebal 0.5 mm dan ditambahkan insulator dari polyurethane
dengan tebal 33 mm. Sistem pendingin menggunakan termoelektrik dengan menambahkan
heatsink dan heat pipe untuk menjaga suhu ruang penyimpanan tetap rendah dengan sumber
arus listrik dari aki.
Ruang aksesoris
Tutup ruang
penyimpanan ikan
Dudukan alat
Sistem pendingin
Peti penyimpanan
ikan
Gambar 1. Rangkain alat transportasi ikan untuk pedagang ikan keliling (Widianto, 2014) yang
dipasang pada sepeda motor
Sistem pendingin termoelektrik menggunakan heatsink luar yang berfungsi untuk membuang
panas dari bahan dasar tembaga (Cu) yang dibuat sirip ditambah dengan kipas. Bahan Cu ini
digunakan karena mempunyai kemampuan penyerapan dan pembuangan panas yang baik.
Namun demikian harga tembaga dan manufacturing per unitnya membutuhkan waktu yang
lama sehingga menjadi kendala saat Altis-2 ini diproduksi secara massal. Untuk itu diperlukan
komponen pengganti yang memiliki kemampuan setara dengan harga lebih murah dan
manufacturing lebih cepat. Di antara komponen pengganti tersebut adalah aluminium (Al).
Beberapa penelitian heatsink berbahan aluminium telah dilakukan, antara lain Jeevaraj (2014),
menggunakan heatsink aluminium sebagai bahan uji perpindahan panas karena mudah dalam
fabrikasi, ringan dan memiliki konduktivitas termal yang tinggi. Sugiarto at al. (2015) melakukan
penelitian dengan menggunakan heatsink dengan bagian dasar berbahan Cu dan sirip
berbahan Al pada pendingin processor CPU untuk mendapatkan performansi yang optimal
dengan analisis dan simulasi desain sirip Al. Lee (1995) membuat petunjuk pemilihan heatsink,
dari segi harga heatsink dengan proses stamping paling murah di bawah USD50 dan heatsink
fabrikasi antara USD50-USD100 untuk resistansi termal sekitar 10 oC/W. Hal tersebut menjadi
dasar dalam pemilihan proses manufacturing heatsink yang lebih murah. Beberapa cara yang
dapat dilakukan adalah mendesain heatsink luar yang optimal dan lebih murah adalah dengan
pemilihan bahan, modifikasi desain sirip, dan pemilihan proses manufacturing.
Penelitian ini bertujuan menganalisa secara teknis berupa laju penurunan suhu ruang Altis-2
dan lama proses manufacturing serta analisa aspek ekonomis berupa harga pasar bahan baku
komponen heatsink. Diharapkan dengan penelitian didapatkan hasil heatsink luar alternatif
yang lebih murah dan mudah dalam proses manufacturing.
Bahan dan Metode
Bahan
Bahan yang digunakan adalah peti insulasi berpendingin Altis-2 yang terdiri dari komponen
utama yaitu ruang penyimpan dan sistem pendingin TEC. Pada sistem TEC, perlakuan yang
digunakan ialah heatsink luar dengan bahan dasar tembaga (Cu) dan heatsink dengan bahan
dasar Cu dan Al. Bahan heatsink Cu adalah Cu batangan berukuran panjang x lebar x tinggi
100x100x10 mm. Sedangkan bahan heatsink luar Cu dan Al adalah Cu batangan berukuran
panjang x lebar x tinggi 100x100x10 mm serta Al berbentuk sirip berukuran panjang x lebar x
226 - Semnaskan_UGM / Ahmat et al.
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
tinggi sekitar 75x31x20 mm dengan tebal sirip 1 mm dan jarak antar sirip 2 mm. Bahan-bahan
Cu dan Al sirip ini adalah bahan-bahan yang umum digunakan/mudah didapat di pasaran.
Ruang penyimpan
Ruang penyimpan (ditunjukkan pada Gambar 2.) terdiri dari 3 bagian utama yaitu dinding luar,
dinding dalam dan insulator. Bahan dinding luar adalah plat aluminium 0,5 mm dan dinding
dalam plat SS304 0,5 mm. Insulator diletakkan di antara dinding luar dan dalam menggunakan
polyurethane dengan ketebalan 33 mm. Insulator dibuat dengan mencampurkan polyurethane
A dan polyurethane B dengan perbandingan massa polyurethane A dengan polyurethane B
sebesar 2:1. Ruang penyimpan mempunyai ukuran (PxLxT) 568x308x334 mm.
Gambar 2. Ruang penyimpan.
Sistem pendingin
Sistem pendingin TEC (Thermo electric cooling) meliputi peltier, bracket aluminium, heatsink
dalam (aluminium), heatsink luar (berbahan Cu serta bahan Cu dan Al), kipas dalam 0,16 A,
kipas luar 0,8 A, serta tutup kipas dalam dan kipas luar. Detail sistem pendingin TEC
ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Rangkaian sistem pendingin serta posisi sistem pendingin pada peti Altis-2.
Pendingin termoelektrik menggunakan dua buah elemen peltier ganda tiap peti insulasi. Elemen
peltier disusun parallel secara perakitan dan disusun seri secara kelistrikan (Gambar 4). Tujuan
disusun paralel secara perakitan agar didapatkan perbedaan suhu yang tinggi antara sisi panas
dan sisi dingin elemen peltier, sehingga kalor yang dilepas semakin besar (Mansur, 2010).
Sedangkan disusun seri secara kelistrikan agar diperoleh nilai arus listrik yang optimal.
Posisi peltier pada
peti Altis-2
Gambar 4. Rangkaian peltier ganda dan posisi di dalam peti Altis-2.
Semnaskan_UGM / Pasca Panen (pPB – 08) - 227
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
Heatsink luar digunakan untuk membuang panas dari sisi panas elemen peltier. Tiap elemen
peltier digunakan sebuah heatsink luar. Bracket alumunium digunakan untuk menghubungkan
heatsink dalam dengan sisi dingin elemen peltier sehingga dapat membantu perpindahan
panas dari heatsink ke sisi dingin elemen peltier. Bracket alumunium mempunyai ukuran
(PxLxT) sebesar 40x40x15 mm. Gambar heatsink luar, heatsink dalam, elemen peltier dan
bracket ditunjukkan pada Gambar 2. Susunan komponen pendingin dalam peti insulasi
berpendingin ditunjukkan pada Gambar 5. Dalam pengamatan ini digunakan 2 jenis heatsink
luar yaitu heatsink bahan Cu dan heatsink bahan Cu dan Al yang diuji di dalam sistem peti
pendingin berinsulasi.
Gambar 5. Susunan sistem TEC dari kiri meliputi (a) kipas dalam, heatsink dalam dan bracket
Al, (b) heatsink luar dan (c) kipas luar.
Metode
Metode yang digunakan ialah manufacturing heatsink berbahan dasar Cu dan Al, perhitungan
laju penurunan suhu ruang Altis-2 dan analisa keekonomian bahan baku Cu dan Al.
Proses pembuatan/manufacturing heatsink
Heatsink tembaga dan heatsink aluminium dapat diproses dengan proses milling dan tapping
dengan mesin CNC, EDM, atau dengan mesin skiving. Untuk proses EDM lebih mahal dan
proses skiving belum tersedia sehingga tidak dapat dipilih, sehingga proses yang dapat
dilakukan adalah dengan machining CNC. Heatsink tembaga dibuat dari bahan tembaga
berbentuk batang yang terdapat di pasaran, memiliki sifat ulet, liat dan kemampuan proses
cukup baik. Sedangkan heatsink Cu dan Al dibuat dari bahan tembaga berbentuk batang dan
bahan aluminium bersirip yang banyak terdapat di pasaran. Bahan aluminium memiliki sifat
mudah dibentuk dan diproses machining, aluminium lebih mudah diproses machining bila
dibandingkan dengan bahan tembaga. Proses pembuatan heatsink luar yaitu bahan Cu
batangan dan Al bersirip diproses machining dengan CNC untuk mendapatkan bentuk dan
menghaluskan permukaan. Proses utama CNC terdiri dari programming, machining dan
pemeriksaan hasil . Proses machining yang dilakukan adalah pemotongan, facing, milling dan
tapping serta pemeriksaan hasil. Di dalam proses manufacturing ini diamati kemudahan/lama
waktu proses dari persiapan sampai selesai.
Gambar 6. Proses manufacturing heatsink luar dengan CNC, programming, machining dan
pemeriksaan hasil.
228 - Semnaskan_UGM / Ahmat et al.
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
Pengujian performansi peti insulasi berpendingin
Pengujian performansi dilakukan tanpa menggunakan beban ikan terhadap peti insulasi
berpendingin dengan heatsink bahan Cu kemudian heatsink bahan Cu dan Al. Parameter yang
diukur adalah suhu ruang peti dan heatsink yang dapat dicapai selama 90 menit. Pengukuran
suhu dengan menggunakan termometer digital yang dilakukan dilakukan tiap 30 menit selama
90 menit. Pengujian dilakukan sebanyak tiga kali ulangan. Dari hasil pengukuran suhu
selanjutnya dilakukan perhitungan laju penurunan suhu per 90 menit. Dengan parameter selain
heatsink luar dibuat sama, maka laju penurunan suhu ini menunjukkan performansi dari
heatsink luar bahan Cu serta bahan Cu dan Al.
Analisa keekonomian heatsink bahan Cu dan Al
Analisa keekonomian dilakukan dengan melakukan survei harga bahan di pasaran dan survei
biaya proses machining di bengkel-bengkel yang ada. Bahan yang digunakan adalah bahan
yang mudah didapat di pasaran. Proses machining yang dipilih adalah proses yang dapat
dikerjakan oleh bengkel-bengkel umum. Hasil analisa keekonomian adalah total biaya bahan
dan proses machining dari heatsink.
Hasil dan Pembahasan
Hasil
Hasil proses manufacturing heatsink bahan kombinasi Cu dan Al dan heatsink bahan Cu
ditunjukkan pada Gambar 7. Heatsink Cu dan Al terdiri dari dasar Cu dan sirip Al di atasnya.
Dasar Cu berukuran panjang x lebar sebesar 85x85 mm dengan tebal 2 mm, sedangkan sirip Al
berukuran panjang x lebar sebesar 85x62 mm dengan tinggi sirip 19 mm, tebal 1 mm dan jarak
antar sirip 2 mm. Sirip Al diikat pada dasar Cu dengan baut dan lapisan pasta di antara
keduanya. Sedangkan heatsink Cu berukuran panjang x lebar sebesar 85x85 mm dengan tinggi
sirip 5 mm Selanjutnya hetasink tersebut diuji pada sistem peti insulasi berpendingin dan
dilakukan evaluasi. Luasan heatsink dihitung dengan pendekatan persamaan (Hamburgen,
1986) berikut:
...... (1)
Keterangan: Ah
Af
L
s
= permukaan konveksi, m2
2
= luasan frontal (lebar x tinggi) fin, m
= panjang fin, m
= jarak antar fin, m.
Didapatkan luasan heatsink Cu dan Al adalah 0,135 m2 dan heatsink Cu 0,05 m2. Angka
konduktivitas termal Cu adalah 385 W/m.K sedangkan Al 205 W/m.K (Young, 1992). Luasan
dan angka konduktivitas termal tersebut adalah parameter variabel utama yang berpengaruh
pada performansi laju pendinginan.
Gambar 7. Heatsink luar Cu-Al (kiri) dan heatsink luar Cu (kanan).
Evaluasi performansi menunjukkan bahwa penurunan suhu ruang peti insulasi dengan heatsink
luar Cu sebesar 12,3 °C per 90 menit, sedangkan pada heatsink luar Cu dan Al 11,3 °C. Hasil
o
ini menunjukkan bahwa heatsink luar Cu dan Al memiliki performansi penurunan suhu 1 C
Semnaskan_UGM / Pasca Panen (pPB – 08) - 229
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
lebih rendah daripada heatsink luar Cu. Pada 30 meit pertama kedua heatsink mengalami
o
o
penurunan drastis masing-masing heatsink Cu 9 C dan heatsink Cu dan Al 7,5 C, kemudian
pada menit ke-30 dan ke-60 relatif landai. Hasil pengukuran suhu ruang peti pada kedua
heatsink selama pengujian ditunjukkan pada Gambar 8. Penurunan suhu heatsink dalam pada
sistem pendingin yang menggunakan heatsink Cu mencapai 13 °C, sedangkan pada sistem
pendingin dengan heatsink Cu dan Al penurunan suhu lebih rendah sebesar 12,5 °C. Hasil
pengukuran suhu heatsink dalam pada kegiatan uji coba ditunjukkan pada Gambar 9.
o
Temperatur ( C)
Cu-Al
Gambar 8. Capaian suhu ruang peti pada uji kinerja sistem pendingin.
Gambar 9. Capaian suhu heatsink pada uji kinerja sistem pendingin.
Secara perfomansi heatsink luar Cu memiliki performnasi lebih baik, yaitu penurunan suhu
ruang peti selama 90 menit 1 oC lebih baik dibanding heatsink Cu dan Al. Namun demikian,
hasil uji statistik dengan tingkat kepercayan 95% menunjukkan hasil 83%, artinya penurunan
230 - Semnaskan_UGM / Ahmat et al.
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
suhu ruang peti kedua jenis heatsink tidak jauh berbeda/tidak signifikan. Kondisi ini disebabkan
beberapa hal, terutama adalah resistansi termal yang memiliki parameter utama konduktivitas
termal bahan dan dimensi heatsink. Salah satu pendekatan perhitungan resistansi termal
adalah rumus dari Jeggel at al. (2007) sebagai berikut:
Gambar 10. Sketsa heatsink dengan simbol ukuran (a) dan resistansi termal ekivalen (b).
...... (2)
Keterangan: Rhs = resistansi termal heatsink
Rb = dasar heatsink
Rf = fin heatsink.
Rb dihitung dengan persamaa berikut:
...... (3)
Keterangan: tb = tebal dasar heatsink
k
= konduktivitas termal
Ab = luasan area dasar heatsink.
Sedangkan Rf dihitung dengan persamaan berikut:
...... (4)
Keterangan: hf
n
Wf
tf
ήf
Lf
= koefisien konveksi udara
= jumlah sirip
= panjang sirip
= tebal sirip
= efisiensi sirip
= tinggi sirip.
Semnaskan_UGM / Pasca Panen (pPB – 08) - 231
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
2
Bahan Cu memiliki konduktivitas termal yang lebih baik yaitu 385 W/m .K, sedangkan bahan
2
aluminium 205 W/m .K (Young, 1992). Dengan angka konduktivitas Cu yang lebih tinggi
tersebut, heatsink Cu dapat menyerap lebih baik, namun demikian dengan dimensi dan luasan
sirip heatsink Cu dan Al yang lebih besar maka menjadikan resistansi termal keduanya tidak
jauh berbeda. Sehingga penurunan suhu ruang peti oleh kedua heatsink tidak jauh berbeda.
Dengan perbedaan penurunan suhu pada heatsink luar Cu dan Al yang memiliki selisih lebih
kecil 1 oC bila dibandingkan pada heatsink luar Cu, maka heatsink luar Cu dan Al masih dapat
dijadikan alternatif dalam penggunaan di sistem TEC.
Evaluasi dalam proses pembuatan/manufacturing dari segi kemudahan proses dan biaya
menunjukkan bahwa heatsink luar Cu lebih sulit diproses machining dan membutuhkan biaya
yang lebih besar. Lama proses manufacturing heatsink Cu selama 2 jam per unit, dan heatsink
Al 1 jam per unit, ditunjukkan pada Gambar 11. Tembaga memiliki densitas yang tinggi yaitu
sekitar 8.940 kg/m 3 (Young & Freedman, 2012) dan memiliki sifat relatif sulit dibentuk.
Sedangkan densitas aluminium lebih ringan sebesar 2.700 kg/m 3 dan mudah diproses
machining. Pada proses machining CNC, kecepatan potong tembaga adalah 40-70 m/sec,
sedangkan aluminium 300-500 m/sec (Mahayatra, 2012), sehingga Cu lebih lama diproses
machining. Secara teknis heatsink Cu memiliki performansi pendinginan lebih baik tetapi
membutuhkan proses manufacturing yang lebih sulit dibandingkan heatsink bahan Cu dan Al.
Biaya manufacturing heatsink dengan bahan baku Cu sebesar Rp957.000,00 sedangkan
heatsink Cu dan Al sebesar Rp416.000,00, ditunjukkan pada Gambar 12. Biaya manufacturing
meliputi biaya bahan baku dan biaya proses machining. Harga bahan baku tembaga per unit
ukuran 100 x 100 x 10 mm sekitar Rp132.000,00, lebih mahal dibanding aluminium seharga
sekitar Rp30.000,00 per unit. Selain itu dengan volume tembaga yang lebih banyak pada
heatsink bahan Cu membutuhkan biaya machining yang lebih besar dibandingkan heatsink Cu
dan Al. Biaya proses machining heatsink Cu sekitar Rp825.000,00 per unit, sedangkan heatsink
Cu dan Al sebesar Rp254.000,00 per set unit.
Jam
2.5
2
2.0
1.5
1
1.0
0.5
0.0
Heatsink Cu
Heatsink luar Cu-Al
Gambar 11. Lama proses manufacturing heatsink luar Cu dan heatsink luar kombinasi Cu dan
Al.
232 - Semnaskan_UGM / Ahmat et al.
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
Rp
1,200,000
957,000
1,000,000
800,000
600,000
416,000
400,000
200,000
0
Heatsink Cu
Heatsink luar Cu-Al
Gambar 12. Biaya proses manufacturing heatsink luar Cu dan heatsink luar kombinasi Cu dan
Al.
Kesimpulan
o
Performansi penurunan suhu ruang peti dengan heatsink luar Cu sebesar 12,3 C sedangkan
o
penurunan suhu dengan heatsink luar kombinasi Cu dan Al lebih kecil sebesar 11,3 C.
o
Penurunan suhu pada heatsink luar Cu lebih baik 1 C dibandingkan pada heatsink luar Cu dan
Al. Penurunan suhu dari heatsink luar bahan Cu dan Al dengan heatsink luar bahan Cu tidak
signifikan. Evaluasi aspek teknis dari segi lama proses pengerjaan heatsink luar Cu dikerjakan
dengan CNC adalah 2 jam, sedangkan lama pengerjaan heatsink luar lebih cepat yaitu 1 jam.
Proses machining heatsnik Cu lebih sulit bila dibandingkan heatsink kombinasi Cu dan Al.
Hasil analisis ekonomis menunjukkan bahwa proses pembuatan heatsink luar Cu dan Al lebih
murah dari segi harga bahan baku dan proses machining. Biaya pembuatan/manufacturing
heatsink luar Cu sebesar Rp957.000,00 per unit , sedangkan heatsink luar Cu dan Al lebih
murah sebesar Rp416.000,00 per unit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa heatsink luar
kombinasi bahan Cu dan Al dapat menjadi alternatif pengganti heatsink luar berbahan Cu,
dengan melihat kemampuan performansi yang hampir sama, lebih mudah dalam manufacturing
dan biaya manufacturing lebih murah.
Daftar Pustaka
Hamburgen, W.R. 1986. Optimal finned heat sinks (Western Research Laboratory Research
Report 86/4). Western Research Laboratory. California (US). 16 p.
Jain, D. & S.M. Ilyas. 2005. Development of mathematical model for cooling. Journal of food
engineering. 71 (25)
Jeevaraj, S. 2014. Numerical investigation on heat sink by computational fluid dynamics (CFD).
IJRET. eISSN: 2319-1163 | pISSN: 2321-7308
Jeggels, Y.U., R.T. Dobson & D.H. Jeggels. 2007. Comparison of the cooling performance
between heat pipe and aluminium conductors for electronic equipment
enclosures. Proceedings of the 14th International Heat Pipe Conference, Florianópolis,
Brazil.
Lee, S. 199. How to select a heat sink: Advanced thermal engineering. Aavid Thermal
Technologies, Inc. New Hampshire (US). 4 p.
Mahayatra, I.G. 2012. Proses Permesinan (CNC machining). .
Diakses 26 Juli 2016.
Semnaskan_UGM / Pasca Panen (pPB – 08) - 233
Seminar Nasional Tahunan XIII Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 13 Agustus 2016
Mansur. 2010. Pengembangan peti insulasi tipe cb-02 multifungsi ramah lingkungan berbasis
termoelektrik untuk kendaraan roda dua. Skripsi. Universitas Indonesia. Jakarta.
Sugiarto, T.D., I.P. Handayani & R.F. Iskandar. 2015. Analisis dan simulasi distribusi panas
pada heat sink processor cpu dengan comsol multiphysics. Skripsi. Universitas Telkom.
Bandung.
Walujodjati, A. 2006. Perpindahan panas konveksi paksa. Momentum. 2 (2)
Widianto, T.N., W. Hermawan & B.S. Utomo. 2014. Uji coba peti ikan segar berpendingin untuk
pedagang ikan keliling. Jurnal Pasca Panen Perikanan Indonesia.
Young, H.D. 1992. University physics. 7th Ed. Addison-Wesley. Boston (US). Table 15-5.
Young, H.D. & R.A. Freedman. 2012. University physics with modern physics. Addison-Wesley.
Boston (US). 374 p.
234 - Semnaskan_UGM / Ahmat et al.