Cooling capacity adalah kemampuan sistem pendingin untuk menghilangkan panas dari suatu proses. Pada mesin injection molding, pendinginan yang tepat sangat penting untuk:
Pendinginan pada mesin injection molding bekerja berdasarkan prinsip perpindahan panas konveksi, dimana panas dari mold dipindahkan ke fluida pendingin (biasanya air) yang mengalir melalui saluran-saluran dalam mold.
Q = m × Cp × ΔT
Dimana:
Q = Cooling Capacity (kcal/h)
m = Mass flow rate air pendingin (kg/h)
Cp = Specific heat capacity air (1 kcal/kg°C)
ΔT = Perbedaan suhu air masuk dan keluar (°C)
Untuk mengkonversi cooling capacity ke berbagai satuan:
| Satuan | Konversi dari kcal/h |
|---|---|
| kW | 1 kcal/h = 0.001163 kW |
| BTU/h | 1 kcal/h = 3.968 BTU/h |
| Ton Refrigerasi | 1 kcal/h = 0.0003307 RT |
Diketahui:
Perhitungan:
Berikut adalah langkah-langkah sistematis untuk menentukan cooling capacity yang dibutuhkan, dilengkapi dengan cara pengolahan data pada setiap langkah dan contoh perhitungan pada mold mesin injection.
| Parameter | Nilai | Satuan |
|---|---|---|
| Material | Polypropylene (PP) | - |
| Berat shot (termasuk runner) | 250 | gram |
| Suhu leleh material | 230 | °C |
| Suhu eject mold | 50 | °C |
| Waktu siklus | 30 | detik |
| Flow rate air pendingin | 40 | LPM |
| Suhu air masuk | 12 | °C |
| Suhu air keluar | 17 | °C |
Data ini akan digunakan sebagai sampel perhitungan pada setiap langkah.
Mengumpulkan data dasar mesin dan produksi.
Data yang dikumpulkan: Jumlah mesin, tipe mesin, kapasitas clamping (ton), waktu siklus (detik), jumlah cavity.
Pengolahan data:
• Hitung total shot per jam = 3600 detik / waktu siklus (detik)
• Hitung throughput material (kg/jam) = shot weight (kg) × shot per jam
Contoh (mold tray): Waktu siklus 30 detik → shot/jam = 3600/30 = 120 shot/jam. Throughput = 0.25 kg × 120 = 30 kg/jam.
Mengumpulkan data spesifik material dan parameter proses.
Data yang dikumpulkan: Jenis material, suhu leleh (°C), suhu mold (°C), berat shot (kg), panas spesifik material (kJ/kg°C), panas laten (kJ/kg) jika ada.
Pengolahan data:
• Hitung panas yang harus dibuang dari material = m × Cp × (Tmelt - Teject)
Contoh (PP): Cp PP ≈ 2.1 kJ/kg°C. Panas per shot = 0.25 kg × 2.1 × (230 - 50) = 0.25 × 2.1 × 180 = 94.5 kJ/shot.
• Panas per jam = 94.5 kJ/shot × 120 shot/jam = 11,340 kJ/jam = 2,708 kcal/jam (1 kcal = 4.1868 kJ).
Mengukur parameter pendinginan pada sistem yang ada.
Data yang dikumpulkan: Flow rate air pendingin (LPM), suhu air masuk (°C), suhu air keluar (°C).
Pengolahan data:
• Hitung ΔT = Tkeluar - Tmasuk
• Hitung cooling capacity aktual = flow (LPM) × 60 × Cp × ΔT
Contoh: Flow 40 LPM, ΔT = 17 - 12 = 5°C → Q = 40 × 60 × 1 × 5 = 12,000 kcal/jam.
• Bandingkan dengan kebutuhan teoritis dari langkah 2 (2,708 kcal/jam). Perbedaan menunjukkan potensi optimasi.
Menghitung total panas yang harus dibuang, termasuk dari barrel, hydraulic, dan mold.
Rumus empiris untuk mesin injection:
• Beban mold ≈ 30-50% dari total beban
• Beban barrel/hydraulic ≈ 50-70% dari total beban
• Total heat load (kcal/jam) = (Panas dari material) + (Panas dari motor/hydraulic)
Pendekatan praktis: 1 ton clamping membutuhkan sekitar 0.3-0.5 kW cooling.
Contoh: Mesin 150 ton → estimasi cooling 45-75 kW. Dengan data aktual 12,000 kcal/jam = 13.96 kW, terlihat masih dalam range.
Menentukan jenis chiller berdasarkan kebutuhan dan kondisi.
Pertimbangan:
• Air-cooled: untuk area dengan ventilasi baik, perawatan mudah
• Water-cooled: untuk efisiensi tinggi, butuh cooling tower
• Temperatur target: biasanya 10-15°C untuk molding umum, 5-10°C untuk engineering plastic
Contoh: Dengan suhu air masuk 12°C dan keluar 17°C, chiller harus mampu mempertahankan suhu 12°C dengan kapasitas minimal 12,000 kcal/jam + safety factor 20% = 14,400 kcal/jam (16.75 kW).
Mempertimbangkan faktor eksternal yang mempengaruhi kinerja.
Data yang dikumpulkan: Suhu ambien maksimum, kelembaban, kualitas air, jarak dari mesin ke chiller, ketersediaan listrik.
Pengolahan data:
• Untuk air-cooled: koreksi kapasitas pada suhu ambien tinggi (biasanya turun 2-3% per 1°C di atas 35°C)
• Untuk water-cooled: hitung kebutuhan cooling tower (biasanya 1.25 × kapasitas chiller)
Contoh: Jika suhu ambien 38°C dan chiller rated pada 35°C, kapasitas efektif = 16.75 kW × (1 - (3×3%)) = 16.75 × 0.91 = 15.24 kW.
Menyimpulkan total kebutuhan dengan faktor keamanan.
Rumus final:
Qtotal = (Qmold1 + Qmold2 + ... + Qmoldn) × Safety Factor
Safety factor: 1.2 - 1.3 untuk ekspansi future, 1.1 - 1.15 untuk kondisi normal
Contoh rekapitulasi untuk 1 mold tray:
• Q aktual terukur = 12,000 kcal/jam
• Q teoritis material = 2,708 kcal/jam (menunjukkan efisiensi pendinginan rendah atau ada beban lain)
• Dengan safety factor 1.2 → Q final = 12,000 × 1.2 = 14,400 kcal/jam = 16.75 kW
KESIMPULAN: Dibutuhkan chiller dengan kapasitas minimal 17 kW (≈ 5 RT) pada suhu keluar 12°C.
Hasil Perhitungan:
Klik tombol untuk menghitung berdasarkan data mold di atas.
Ilustrasi menunjukkan posisi pengukuran flow rate, suhu inlet, dan suhu outlet pada sistem pendingin mold.