ANALISA TEKNIS DAN EKONOMIS PERENCANAAN SISTEM PENDINGIN RUANG PALKAH IKAN DENGAN SISTEM KOMPRESI UAP MENGGUNAKAN REFRIGERAN R22(MONOKLORO DIFLURO METANA) Kiryanto, Heri Supriyanto Abstract The fish refrigeration process purposes to resist the bacterium cause fresh fish be rotten. Generally the fishermen using ice to refrigerate the fish. This method has weak like the ice easy to melt so the fresh fish quality be bad and least simple in operation.One of alternative can use to keep the fresh fish quality is using the refrigerant system. Refrigerant is main component of the refrigeration system.In this system scheme is refrigerant weared is Refrigerant Monokloro difluro methane ( R-22).). this refrigerant is not flammable and nontoxic.( sumanto,1985) The temperature of the fish holds KM Trevally design that using the refrigeration system is -5°C According to the analysis of refrigeration system design for condensing temperature at 30°C and evaporating temperature at -10 °C, the result showed that the value of coefficient of performance is about 9.9 The refrigeration system using R22 gives the fish hold capacity twice bigger than icing method. Refrigerant's fish hold system purpose 22 need investment cost as big as Rp 196.729.600,00 and Total overall cost if utilizes system refrigerasi's fish hold as big as Rp 236.198.012,00. Of analisis's result by use of method Net Present Value (NPV) with interest rate 15 % pertahun investments by borrows capitals at Bank for investment acquisition Ratch Coolant System Fishes Out by use of tech refrigerasi can be said reasonable with Break Event Point of investment will be reached on time 2.1 year . Keywords: Refrigeran 22, refrigeration system ,Net Present Value, Break Event Point. I. PENDAHULUAN. Indonesia merupakan negara kepulauan yang dikenal memiliki area perairan yang sangat luas. Daerah perairan,utamanya laut memiliki potensi yang sangat besar, yaitu ikan.Dalam satu dekade ini, jumlah ikan yang ditangkap nelayan cenderung mengalami penurunan. Hal ini tentu akan mengakibatkan nelayan yang menghendaki jumlah tangkapannya berlimpah, haruslah berlayar lebih jauh ketengah lautan untuk mencapai fishing ground (tempat bergerombolnya ikan). Dengan kondisi yang demikian, maka diperlukan sebuah treatment (perlakuan) yang berupa system pendingin pada hasil tangkapan ikan sehingga ketika ikan tersebut dijual kepada pembeli, maka kondisinya tetap dalam segar. Ikan hasil tangkapan harus memerlukan perlakuan khusus dengan cara didinginkan supaya dapat terjaga kwalitasnya.Semakin bagus kwalitas ikan segar maka semakin tinggi pula harga jual ikan hasil tangkapan tersebut, hal ini secara tidak langsung akan mampu meningkatkan kesejahteraan masyarakat nelayan. Proses pendinginan ikan bertujuan untuk menghambat berkembangnya bakteri yang dapat menyebabkan kesegaran ikan menjadi rusak. Sampai saat ini proses pendinginan ikan yang dilakukan nelayan tradisional di Indonesia pada umumnya menggunakan es balok,akan tetapi sebetulnya jika kita analisa baik secara teknis maupun ekonomis, maka banyak kelemahan dalam sistem pendingin es tersebut. Dari sisi teknis, dengan adanya es sebagai media pendingin, maka berat esnya akan menjadikan berat KAPAL- Vol. 8, No.1, Februari 2011
kapal bertambah, sehingga menambah tahanan kapal yang sebetulnya harus dihindari karena dampak selanjutnya mesin utama akan membutuhkan konsumsi bahan bakar yang besar untuk mencapai kecepatan yang sama dengan kapal yang memiliki tahanan lebih kecil dengan daya motor yang sama pula. Dari segi ekonomis, maka owner kapal, mengalami kerugian karena hilangnya kapasitas angkut ikan yang disebabkan penggunaan sebagian ruang muat untuk mengangkut es. Selain beberapa hal yang disebutkan di atas, penggunaan es sebagai pendingin juga mengakibatkan dampak negatif yang lain, yaitu lama pelayaran akan terbatas karena harus menyesuaikan dengan waktu mencairnya es, dalam rangka menghindari tidak berjalannya sistem pendingin tersebut. Selain itu harga ikan yang turun karena kwalitas ikan hasil tangkapan yang rendah karena proses pendinginan ikan yang bertujuan untuk menjaga kwalitas ikan segar kurang sempurna.Pada dasarnya, setelah ditangkap dan mati, secara keseluruhan ikan akan mengalami proses penurunan mutu yang menjurus kearah proses pembusukan ikan. Penurunan mutu ini diakibatkan karena adanya aktifitas bakteri, aktifitas enzim, maupun kombinasi dari faktor-faktor tersebut. Salah satu alternatif lain yang dapat di gunakan untuk menjaga kwalitas ikan segar adalah dengan menggunakan system pendingin Kompresi Uap menggunakan Refrigerant -22 (Monokloro difluro metana).Refrigerant ini bersifat tidak mudah terbakar dan beracun
6
II. TINJAUAN PUSTAKA. Prinsip Mencegah Kerusakan Ikan Dalam kehidupan sehari-hari, teknologi refrigerasi lebih dikenal dalam bentuk produknya yang berupa es, lemari dingin (refrigerator rumah tangga), pabrik es dan lain-lain. Dalam bidang perikanan contoh penggunaan gudang dingin (cold storage) yaitu bangunan untuk penyimpanan ikan. Menurut Ilyas (1983), ikan tergolong pangan yang paling cepat membusuk dan teknik refrigerasilah yang sudah terbukti mampu mengawetkannya dalam bentuk yang hampir sama dengan ikan yang baru saja ditangkap dari air. Maka teknik refrigerasi dapat diterapkan secara luas pada setiap sektor perikanan. Beberapa metode atau sistem Pendingin ikan di kapal adalah : a. Pendingin Ikan dengan es atau pengesan (icing) b. Pendingin ikan dengan udara dingin (chilling in cold air) c. Pendinginan ikan dengan es air laut d. Pendinginan ikan dengan air yang didinginkan(chilling in water) e. Pendinginan ikan dengan es kering f. Pendingin ikan dengan teknologi refrigerasi Prinsip Kerja Sistem Pendingin Cara kerja mesin pendingin ini dapat dijelaskan sebagai berikut, kompresor yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida kerja (refrigeran), jadi refrigeran yang masuk kedalam kompresor oleh kompresor tersebut akan dimampatkan sehingga tekanan dan temperaturnya akan naik kemudian dialirkan ke kondensor. Q
out
C A IR KONDENSOR Tekanan
UAP LANJUT
E X P A N S IO N VALVE
KO M PRESOR
PENGEM BUNAN
2
K
O
M
P
R
E
S
I
EKSPANSI
3
4
1
W
PENGUAPAN
E n ta lp i EVAPORATOR C A IR
U AP
Q in
Gambar 1. Gambar Siklus Kerja Sistem Pendingin dan Komponen Utamanya Pada bagian kondensor ini refrigeran yang telah dimampatkan akan di kondensasikan sehingga berubah fase dari refrigeran fase uap lanjut akan berubah keadaan menjadi refrigeran fase cair, dengan adanya perubahan fase dari fase uap ke fase cair maka refrigeran mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung didalam refrigeran. Pada kondensor KAPAL- Vol. 8, No.1, Februari 2011
tekanan refrigeran yang berada dalam pipa-pipa kondensor relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigeran yang berada pada pipi-pipa evaporator. Setelah refrigeran lewat kondensor dan setelah melepaskan kalor penguapan dari fase uap ke fase cair maka refrigeran dilewatkan melalui katup ekspansi. Katup ekspansi ini berfungsi untuk mengatur jumlah refrigeran yang akan masuk ke evaporator dan menurunkan tekanan refrigeran pada suatu harga tertentu sesuai dengan besarnya beban pendinginan. Dari katup ekspansi refrigeran dialirkan ke evaporator, di dalam evaporator ini refrigeran akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap. Untuk merubahnya dari fase cair ke refrigeran fase uap maka proses ini membutuhkan energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah energi yang berada di dalam substansi yang akan didinginkan. Dengan diambilnya energi yang diambil dalam substansi yang akan didinginkan maka enthalpi substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun, dengan turunnya enthalpi maka temperatur dari substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun. Refrigeran yang keluar dari evaporator kemudian dihisap oleh kompresor untuk di mampatkan kembali. Proses ini akan berubah terusmenerus sampai terjadi pendinginan yang sesuai dengan keinginan. Dengan adanya mesin pendingin ini maka untuk mendinginkan atau menurunkan temperatur suatu substansi dapat dengan mudah dilakukan. Refrigeran-22 Refrigeran ini biasa dilambangkan R-22 dan mempunyai rumus kimia CHClF2. R-22 mempunyai titik didih -41,4◦F (40,8◦C). refrigeran ini telah banyak digunakan untuk menggantikan R-12 dikarenakan biaya kompresornya yang lebih murah,selain itu refrigerant ini tidak mudah terbakar dan beracun.Refrigeran R22 memiliki tekanan kondensasi dan suhu keluar yang lebih tinggi dalam mesin refrigerasi. Refrigeran ini banyak digunakan untuk mendapatkan temperatur yang rendah pada saat proses kompresi, dalam sistem pengkondisian dan pompa panas Dalam penulisan ini refrigeran yang digunakan adalah R-22. Berikut ini adalah karakteristik dari R-22: 1. Rumus kimia : CHClF2 2. Tekanan Penguapan : 6 kg/cm2.abs 3. Tekanan Pengembunan : 17.71 kg/cm2.abs 4. Temperatur Kritis : 96° C 5. Tekanan kritis : 49.12 kg/cm2.abs 6. Kalor Spesifik Cair : 0.335 kal/g.0C 7. Kalor Laten Penguapan : 55.92 kal/g.0C 8. Volume SpesifikCair : 0.883 m3/kg
Komponen Sistem Pendingin 1) Kompresor
7
Kompresor menghisap uap refrigeran yang bertekanan rendah dan dalam keadaan dingin dari evaporator dan mengkompresinya menjadi uap bertekanan tinggi sehingga uap akan tersirkulasi. Tanpa dimampatkan oleh kompresor, uap tadi akan sangat sulit untuk di kondensasikan karena titik kondensasinya rendah. Perhitungan untuk menentukan daya kompresor adalah sebagai berikut : We = m(h2-h1) Keterangan ; We = Daya kompresor m = laju masa refrigeran h2 = entalpi keluar kompresor h1 = entalpi masuk kompresor
kondensor dengan uap yang baru keluar dari evaporator. Keuntungan menggunakan heat exchanger adalah: a. Perpindahan panas tersebut akan mengakibatkan cairan yang keluar dari kondensor akan lebih dingin (subcooled), mengurangi penguapan yang terjadi pada waktu melewati katup ekspansi sehingga kapasitas refrigerasi secara keseluruhan akan bertambah. b. Uap yang menuju kompresor menjadi lebih panas dan dapat menyebabkan partikel cairan yang mungkin ikut terbawa akan menguap sehingga akan membantu kerja kompresor. Penukar panas yang sederhana dapat dibuat dengan mempertemukan pipa isap dan pipa cairan, keduanya di las bersama-sama.
2) Oil Separator Jika minyak pelumas kompresor terlalu banyak ikut dalam aliran uap refrigeran keluar dari kompresor, maka dalam waktu singkat kompresor akan kekurangan minyak pelumas, sehingga pelumasannya kurang baik. Di samping itu, miyak pelumas tersebut akan masuk ke dalam kondensor dan kemudian ke evaporator, sehingga akan menggangu proses perpindahan kalornya.Untuk mencegah terjadinya ganguan tersebut maka perlu di pasang pemisah minyak pelumas (oil separator) di antara kompresor dan kondensor. Dalam hal tersebut, pemisah minyak pelumas akan memisahkan minyak pelumas dari refrigeran dan mengalirkannya kembali kedalam ruang engkol.
3) Kondensor Untuk mencairkan uap refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi (yang keluar dari kompresor), diperlukan usah untuk melepas kalor sebanyak kalor laten pengembunan dengan cara mendinginkan uap refrigeran itu. Jumlah kalor yang dilepaskan oleh uap refrigeran kepada air pendingin atau udara pendingin, di dalam kondensor, sama dengan selisih entalpi uap refrigeran pada seksi masuk dan pada seksi keluar kondensor.
4) Penerima Cairan (Receiver) Penerima cairan digunakan untuk menampung sementara waktu refrigeran yang dicairkan didalam kondensor, sebelum masuk katup ekspansi. Di samping itu, penerima cairan juga berfungsi untuk menampung refrigeran dari mesin refrigerasi pada waktu mesin direparasi atau berhenti bekerja untuk jangka waktu yang lama.
5) Heat Exchanger (Penukar Panas) Pada dasarnya alat ini mermpertemukan cairan yang akan keluar dari kondensor dengan uap yang baru keluar dari evaporator. Dengan demikian akan terjadi perpindahan panas karena perbedaan temperatur antara cairan yang akan keluar dari KAPAL- Vol. 8, No.1, Februari 2011
Gambar 2. Gambar Perpindahan Panas Pada Heat Exchanger
6) Katup Ekspansi (expansion valve) Katup ekspansi merupakan suatu penahan tekanan sehingga tekanan cairan yang telah melaluinya menjadi rendah. Ada lima macam katup ekspansi yang telah diciptakan, yaitu : a. Katup tangan (manual expansion valve) b. Katup ekspansi thermostatik(thermostatic expansion valve) c. Katup tekanan tetap(constant pressure valve) d. Katup apung(float valve) e. Katup kapilar(capillary tube) Diantara kelima katup tersebut yang paling banyak digunakan pada kapal ikan adalah katup ekspansi thermostatik untuk digunakan pada evaporator kering dan katup apung atau katup tangan untuk evaporator basah. Katup ekspansi thermostatik berfungsi mengatur pembukaan katup yaitu mengatur pemasukan refrigeran kedalam evaporator, sesuai dengan beban pendinginan yang harus dilayani evaporator. Katup ekspansi termostatik dilengkapi dengan tabung perasa atau sensor temperatur (panas) yang ditempelkan dengan pipa akhir evaporator untuk mengetahui temperatur gas dan tekanan uap di alamnya.
7) Evaporator Evaporator berfungsi untuk menguapkan cairan refrigeran dan panas yang diserap di dalam penguapan
8
itu dimanfaatkan untuk pendinginan. Evaporator dibangun dengan bentuk yang beraneka ragam sesuai dengan keperluan pemakainya , tetapi pada dasarnya ada tiga macam yaitu berupa pelat, pelat bersirip atau pipa polos. Evaporator dari pipa pada umunya untuk mendinginkan cairan atau udara, pipa bersirip untuk mendinginkan udara, sedangkan yang berbentuk pelat untuk membekukan ikan atau daging.
Perhitungan Beban Kalor 1) Perhitungan Jumlah Panas yang harus dihilangkan dari ikan : Q = m (T1 – T2) c Dimana : Q = Jumlah energi panas (kkal) m = Massa ikan (kg) T1 = suhu awal ikan (oC) = suhu akhir ikan (oC) T2 c = panas spesifik ikan (kkal/ kgoC) Panas yang berkonduksi melalui material (wadah/ peti/ storage/ palka/ fish hold) tergantung pada 4 faktor: a) Luas sisi wadah b) Tebal Pelat sisi peti c) Jenis Material palka yang digunakan d) selisih suhu antara luar dan fish hold 2) Rumus Untuk menghitung jumlah es yang berkonduksi: q = k.A (T1 – T2)/ X Dimana : q = Laju pengaliran panas ke dalam wadah, (kkal/jam) A = Luas permukaan sisi (didasarkan pada permukaan luar),(m2) T1 = suhu pada sisi panas atau udara luar (oC) T2 = suhu pada sisi dingin atau udara dalam peti (oC) x = tebal material peti (m) k = tetapan konduktivitas thermal material, kkal/m.jam oC
3) Laju Pengaliran Panas dinding material banyak atau berlapis : q = UA(T2 – T1) U =
1 x1 x2 x3 1 ( + + + + .......... fo k1 k2 k3
+
xn 1 + ) kn f1
Dimana : U : Koefisien pengaliran panas menyeluruh, (kkal/m2 jamoC) A : Luas permukaan, (m2) T2 : Suhu udara luar, (oC) T1 : Suhu udara dalam, (oC) fo : faktor film udara luar fo = 6,5 untuk udara terbuka fo = 1,65 untuk udara dalam gedung : faktor film udara dalam = 1,65 f1 x : Tebal setiap lapisan material KAPAL- Vol. 8, No.1, Februari 2011
k
Konduktivitas thermal, kkal/m.jamoC)
:
4) Beban Pendinginan Akibat Adanya Ikan (Qf) Beban untuk mendinginkan ikan atau energi panas muatan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
Qf =
M
f
H
f
xC 1 x {(t1 − t 2 ) + e + C 2 x (t f − t 3 )}
Di mana : Mf = Kapasitas muatan yang didinginkan (kg) Hf = Waktu pendinginan (hari) C1 = Spesific Panas muatan sebelum didinginkan (kka/kg oC) C2 = Spesific Panas muatan setelah didinginkan (kka/kg oC) = Titik beku produk (oC) tf t1 = Suhu awal Produk t3 = Suhu akhir yang diinginkan pada ikan e = Panas laten dari produk yang didinginkan
5) Laju Pengaliran Panas Yang Melalui Perubahan Udara (Qa)
Qa =
N r xV r x (I 0 − I r ) Vo
Dimana : Nr = Jumlah tutup palka yang dibuka dalam sehari (time/hari) Vr = Volume ruang pendinginan Io = Entalpy udara pada sisi luar, pada temperatur Ir = Entalpy udara pada sisi dalam, pada temperatur = Spesifik volume udara pada sisi udara V0 luar (m3/kg)
Penentuan Komponen Sistem Pendingin Untuk dapat menentukan kapasitas kompresor yang digunakan, maka harus mengetahui jumlah kalor yang dipindahkan setiap jamnya. Besarnya kalor yang harus disirkulasi setiap jamnya dapat ditentukan sebagai berikut: 1) Besarnya laju massa refrigeran setiap jam Besarnya laju massa refrigeran setiap jam merupakan kapasitas refrigerasi di bagi efek atau dampak refrigerasi m
2)
=
Qe h6 − h5
h = entalphi (kJ/kg) Qe = Kapasitas refrigerasi (kJ/jam) Besarnya panas yang harus dikeluarkan oleh kondensor (kJ/kg) h2 - h3 (kJ/kg) qcd = h = entalphi (kJ/kg)
9
3) Laju panas yang dikeluarkan kondensor pada setiap jam tiap kJ kapasitas refrigeran Qcd = m x qcd (kJ/jam)
4) Kerja kompresor untuk setiap satu kJ sirkulasi refrigeran adalah qc = h2 – h1 h = entalphi
(kJ/kg) (kJ/kg)
5) Daya kompresor yang dibutuhkan untuk mensirkulasi refrigeran adalah Wc = m x qc (kJ/jam)
6) Coefficient of Performance (COP) dari sistem adalah
Qin / m Wc / m q ev qc h6 − h5 h2 − h1
COP
=
COP
=
COP
=
h
= entalphi (kJ/kg)
1)
Data Ukuran Utama Kapal : Nama Kapal : KM. Trevally Tahun Pembuatan : 2001 Length (OA) : 16,00 m Breadth (OA) : 4,70 m Depth (Moulded) : 1,74 m Draft : 1.28 m Gross Tonnage : 29 GT Type Kapal : Purse Seine Fish Hold : 5,00 m3 Ice Hold : 5,00 m3 Complement : 20 P 2) Palka Kapal Ikan KM. Trevally Susunan bahan insulasi beserta ukurannya sesuai dengan yang ada pada kapal, berturut turut dari luar ke dalam yaitu udara luar, fiberglass, urethane foam, dan fiberglass. Di bawah ini merupakan gambar Insulasi Palka Ikan KM. Trevally :
7) Kapasitas pompa air laut untuk mendinginkan kondensor
V pump =
8)
Qcd x1.2 2
(liter/jam)
Dimana : Qcd = Laju panas yang dikeluarkan kondensor (kJ/jam) Daya elektrik motor pompa air laut untuk mendinginkan kondensor
M
kw
=
rxV
pump
xH
6120 x η
Gambar 3. Gambar Penampang Melintang Palka Ikan dan Detail Insulasi KM. Trevally
xk
Mkw = Daya yang dihasilkan oleh elektrik motor pompa (kW) r = Spesifik gravitasi dari air laut (1.0 – 1.03 kg/liter) Vpump = kecepatan aliran dari pompa pendingin air (liter/jam) H = total puncak dari pompa pendingin air (m) η = Efisiensi dari pompa pendingin air ( 60 – 70 %) k = koefisien kelonggaran (1.2 – 1.4)
Gambar 4. Letak Palka Ikan dan Detail Insulasi Tutup Palka KM. Trevally
METODOLOGI PENELITIAN Perancangan Untuk Kapal Merancang sistem atau mesin pendingin untuk palka ikan dengan menggunakan referigeran R744 (Karbon Dioksida) pada kapal milik BBPPI yaitu KM. TREVALLY. Adapun data kapal KM. Trevally KAPAL- Vol. 8, No.1, Februari 2011
10
evaporator menyebabkan refrigeran yang keluar dari evaporator akan lebih panas. Uap yang menuju kompresor yang lebih panas dapat menyebabkan partikel cairan yang mungkin ikut terbawa akan menguap sehingga akan membantu kerja kompresor
Diagram Blok Rancangan Mesin Pendingin
Gambar 5. Diagram Blok rancangan mesin pendingin Keterangan : a) Kompresor difungsikan untuk menghisap uap refrigeran yang bertekanan rendah dan dalam keadaan dingin dari evaporator dan memampatkannya sehungga mengkompresinya menjadi uap bertekanan tinggi sehingga uap akan tersirkulasi. b) Jika minyak pelumas kompresor terlalu banyak ikut dalam aliran uap refrigeran keluar dari kompresor, maka dalam waktu singkat kompresor akan kekurangan minyak pelumas, sehingga pelumasannya kurang baik. Di samping itu, miyak pelumas tersebut akan masuk ke dalam kondensor dan kemudian ke evaporator, sehingga akan menggangu proses perpindahan kalornya. Untuk mencegah terjadinya ganguan tersebut maka perlu di pasang pemisah minyak pelumas (oil separator) di antara kompresor dan kondensor. Dalam hal tersebut, pemisah minyak pelumas akan memisahkan minyak pelumas dari refrigeran dan mengalirkannya kembali kedalam ruang engkol c)
Kondensor berfungsi untuk mengembunkan refrigeran
d) Internal heat exchanger berfungsi untuk menurunkan suhu refrigeran yang keluar dari kondensor agar lebih dingin. Pendinginan ini menggunakan refrigeran yang bertemperatur rendah yang keluar dari evaporator. e)
Katup ekspansi berfungsi untuk mengatur pemasukan refrigeran yang akan masuk ke evaporator sesuai dengan beban pendinginan yang harus dilayani evaporator. Pada katup ekspansi tekanan dan temperatur refrigeran diturunkan.
f)
Terjadi perpindahan kalor pada heat exchanger dari refrigeran yang keluar dari kondensor ke refrigeran yang keluar dari
KAPAL- Vol. 8, No.1, Februari 2011
ANALISIS DAN PEMBAHASAN A. Beban Pendinginan Beban pendinginan terdiri dari Beban transmisi atau total laju pengaliran panas dinding material berlapis (Qw), beban pendinginan akibat adanya ikan (Qf), dan laju pengaliran panas yang melalui perubahan udara (Qa). Adapun kondisi temperatur rancangan terdapat pada tabel di bawah ini : Tabel Kondisi Temperatur Rancangan
Setelah dihitung dan dianalisis diperoleh : Beban transmisi atau total laju pengaliran panas dinding material berlapis (Qw) adalah 176.0204 kkal/jam 2) Beban pendinginan akibat adanya ikan (Qf) adalah 51101.9320 kkal 3) Laju Pengaliran Panas Yang Melalui Perubahan Udara (Qa) adalah 37.6 kkal/jam Maka besarnya kalor yang harus diambil dari masing-masing beban pendinginan adalah: Qtotal = Qw + Qf + Qa Qtotal = 176.0204 + 104289.68 + 37.6 Qtotal = 104503.278 kkal/jam Qtotal = 437534.322 kJ/jam Qtotal = 121.54 kW Qtotal = 162.984 TR
1)
B.
Parameter Siklus Berdasarkan analisis termodinamika dan sifat dari refrigeran R744 dengan kondisi temperatur pengembunan 30 oC dan temperatur penguapan -10 oC diperoleh parameter siklus sistem yaitu :
11
1 Buah Liquid Receiver tank + 2 buah kran receiver Rp 19.080.000,00 1 Buah Filter Dryer Rp 2.790.000,00 2 Buah Solenoid valve Rp 8.880.000,00 1 Buah Sight glass Rp 1.710.000,00 2 unit Stop valve Rp 3.105.000,00 4 3 30 C 2 1 Buah Suction Accumulator Rp 10.660.000,00 1 Buah Oil Separator Rp 2.660.000,0 2 Buah Vibration eliminator (flexible pipe) Rp 625.000,00 -1 0 C 5 6 1 1 Buah Expansion valve R 22 Rp 900.000,00 Refrigeran Gauge Rp 177.600,00 E N T A L P I (h , k J /k g ) 1 Buah high pressure control Rp 1.776.000,00 1 Buah low pressure Control Rp 1.776.000,00 Thermostat Rp 2.200.000,00 Gambar 6. Diagram Tekanan-Entalpi Sistem Water Pump Rp 7.100.000,00 Vakum Pump Rp 4.400.000,00 C. PEMBAHASAN Evaporator Rp No Posisi (titik) T P H 27.240.000,00 ( (bar) (kJ/kg) Digital Thermometer Rp o C) 6.000.000,00 Biaya Perakitan Rp 1 Keluar evaporator -10 3.543 401.55 20.000.000,00 2 Masuk Kompresor(1) 16.6 3.543 431.55 Rp 196.729.600,00 5 TEKANAN (P, MPa)
Tabel Parameter Siklus Panas Sistem
o
o
3
Keluar Kompresor(2)
80.4
11.919
451.44
4
Keluar Kondensor(3)
30
11.919
414.53
Annual Fixed Charged
Rekapitulasi Biaya Tetap Tahunan Capital maitenance (4 % dari Biaya Investasi total) ekspansi (4) = 4 % x Rp 196.729.600,00 6 Masuk Evaporator(5) -10 3.543 203.82 = Rp 7.869.184,00 Insurance ( Asuransi ) (2% dari Biaya Investasi Sistem Pendingin palka ikan KM. Trevally Total ) awalnya adalah menggunakan es batu. Apabila = 2 % x 209.729.600,00 menggunakan sistem refrigerasi maka kapasitas ruang = Rp 3.934.592,00 muat ikan akan bertambah dua kali lipat, di mana Total Annual Fixed Charged ruang muat es (ice hold) dapat dijadikan sebagai = Rp 7.869.184,00 + Rp ruang muat ikan. Namun demikian, pemakaian sistem 4.194.592,00 refrigerasi akan menambah beban daya listrik kapal. = Rp 11.803.776,00 Adapun besarnya daya listrik untuk sitem refrigerasi Biaya Annual Fixed Charged Per bulannya ini pada kapal KM. Trevally adalah 18.07 kW. = Rp 11.803.776,00/12 Analisa Ekonomis = Rp 983.648,00 Biaya Annual Fixed Charged Per trip Sistem Pendingin Menggunakan Refrigeran-22 = Rp 983.648,00/4 = Rp 245.912,00 Bila Kapal KM.Trevally di rancang dengan menggunakan system refrigerasi,maka komponenBiaya Operasional Kapal komponen untuk membangun suatu sistem refrigerasi Untuk waktu operasional kapal berlayar selama 7 adalah sebagai berikut : hari A. Biaya Inventasi Mesin Pendingin (Refrigerating Perhitungan kebutuhan bahan bakar untuk genset Machine) Merk : Yanmar 3TNE88 Diesel Engine Air Cooled Condensing Unit Komplit dengan Daya max : 35 hp ; 26.09 kw @ 3600 rpm perlengkapannya terdiri dari Sfoc : 200 gr/bhp jam Spesific grafity : 0.835 gr/cm3 Compressor Rp 34.300.000,00 V = m/ρ Condensr Rp 30.150.000,00 M = sfoc x waktu kerja pendingin (jam) x HP Electromotor Rp 9.340.000,00 M = 200 x (24x7) x 35 B. Biaya Inventasi Perlengkapan /Accecories 5
Masuk Katup
3.35
KAPAL- Vol. 8, No.1, Februari 2011
11.919
203.82
12
M V
= 1176000 gr = 1176000/0.835 = 1.408.383 cm³ V = 1.408 L Dalam satu kali berlayar memerlukan biaya bahan bakar Biaya = V x Rp 5.625 = 1.408 x Rp 5.625 = Rp 7.920.000,00 Rekapitulasi Biaya Operasional Kapal dalam satu trip Jenis Biaya Jumlah Bahan Bakar Genset
Rp 7.920.000,00
Bahan Bakar Mesin Induk (27 liter x 168 jam x Rp 5.625
Rp 25.515.000,00
,00) Air Tawar (@ Rp 250.000/hari)
Rp 1.750.000,00
Uang Makan untuk 8 ABK (@
Rp 2.800.000,00
Rp 50.000/hari) Surat-Surat kapal tiap trip
Rp
500.000,00
Oli Pelumas SAE 40
Rp
325.000,00
Oli Hidraulik SAE 10
Rp
162.500,00
Lain-Lain (Rinso,obat-obatan)
Rp
250.000,00
TOTAL
Rp 39.222.500,00
Total Ikan Satu Kali tangkapan 7600 kg Jumlah Penjualan Ikan dalam satu trip = 7600 x Rp 9800 = Rp 74.480.000,00 Sedangkan Biaya kebutuhan operasional untuk tiap trip sebesar Rp 43.908.125,00 Jadi Keuntungan Bersih yang rata-rata per trip sebesar = Rp 74.480.000,00 - 39.222.500,00 = Rp 35.257.500,00 Jika dalam setahun di operasikan secara normal sebanyak 4 trip Jadi Rata-Rata keuntungan Tiap Tahun dalam keadaan normal = (Rp 35.257.500,00 x 4 ) = 141.030.000,00 Analisa Kriteria Investasi Perhitungan NPV dengan tingkat bunga 15% pertahun Tingkat T Bunga Nilai Sekarang h 15 % (Pv) Pendapatan n (2) (1) x (2) (1) 1 141.030.000 0.8696 122.639.688 2 141.030.000 0.7564 106.675.092 3 141.030.000 0.6575 92.727.225 4 141.030.000 0.5718 80.640.954 5 141.030.000 0.4972 70.120.116 Σ = Total Nilai Sekarang (PV) 472.803.075 Σ = Investasi Awal (IO) Net Present Value
236.198.012 236.605.063
Σ=
R Biaya Total Sistem Pendingin Es balok Tiap Trip Jenis Biaya Jumlah Biaya Operasional Kapal Biaya Total Sistem Pendingin Refrigeran-22 Jenis Biaya
Jumlah
Biaya Investasi Peralalatan
Rp 196.729.600,00
Biaya Perawatan dan asuransi
Rp
Biaya Operasional Kapal Tiap
Rp 39.222.500,00
Rp 236.198.012,00
Ikan hasil tangkapan disimpan dalam cold storage dengan total muatan 8000 kg ,akan tetapi jumlah ikan tidak secara 100 % melainkan 95 % karena perlakuan hasil tangkapan jika menggunakan system refrigerasi dalam kemasan . Jadi perhitungan hasil tangkapan dalam kondisi baik yang masuk dalam cold storage ini menjadi = 95 % x 8000 kg = 7600 kg Jenis Ikan hasil tangkapan ini adalah ikanTeri Harga Ikan Teri 1 Kg = Rp 9800 ,00 KAPAL- Vol. 8, No.1, Februari 2011
Tiap Trip Biaya Es Balok TOTAL
Rp
360.000,00
Rp 31.662.500,00
245.912,00
Trip TOTAL
Rp 31.302.500,00
Berdasarkan analisis dan perhitungan diperoleh : 1) Kapasitas refrigerasi Qtotal = 104503.278 kkal/jam Qe = 104503.278x 4.1868 kJ/hr Qe = 437534.322 kJ/hr = 104503.278x 0.001163 kW = 121.54 kW = 121.54x 1.341022 HP = 162.984 HP 2) Kapasitas Kondensor Qcd = 81673.71 kJ/jam 3) Daya Kompresor = 44012.19 Wc Wc = 12.22 kW Wc = 16.39 HP
kJ/jam
13
4) Coefficient of Performance (COP) dari sistem adalah COP = 9.9 5) Panjang Pipa Evaporator Panjang Pipa = 31.01 m 6) Kebutuhan Refrigeran Kebutuhan refrigeran = 14.66 kg 7) Kapasitas Receiver Refrigeran Kapasitas receiver refrigeran = 0.289 m3 8) Kapasitas pompa air laut untuk mendinginkan kondensor Vpump = 11704.46 liter/jam 9) Daya elektrik motor pompa air laut untuk mendinginkan kondensor Mkw = 5.85 kW 10) Daya listrik total untuk sistem pendingin Kebutuhan Daya Total = 18.07 kW 11) Kebutuhan es batu KM. Trevally (Design lama) Total kebutuhan es = 1471.27 kg ~30 Es Balok Tabel Perbandingan Metode Pendinginan Palka Ikan KM. Trevally Metode Pendinginan Palka No
Ikan
Kriteria
Es Batu
Sistem Refrigerasi
1.
Kapasitas
Muatan
3
5 m = 4000
10,00 m3 =
kg
8000 kg
Tidak
18.07 kW
Ikan 2.
Daya Listrik
butuh 3.
Kebutuhan Es Batu
4.
Suhu
Pendinginan
1471.27 kg
Tidak butuh
0 oC
-5 oC
Untuk
Untuk
Menyimpan
Komponen
Es Batu
Sistem
Palka Ikan 5.
Ruangan
atau
Tempat Tambahan
pending
sitem refrigerasi ini pada kapal KM. Trevally adalah 18.07 kW a. Kebutuhan es batu KM. Trevally (Design lama)Total kebutuhan es = 1471.27 kg ~ 30 Es Balok Dengan memakai sistem refrigerasi, kapasitas muatan bertambah dari 5 m3 menjadi 10 m3 . b. Penggunaan sistem pendingin Refrigerant-22 membutuhkan biaya investasi sebesar Rp 196.729.600,00 dan Total biaya keseluruhan jika menggunakan system pendingin refrigerasi sebesar Rp 236.198.012,00. Dari hasil analisis dengan menggunakan metode Net Present Value (NPV) dengan tingkat bunga 15 % pertahun investasi dengan meminjam modal di Bank untuk investasi peralatan teknik refrigerasi dapat dikatakan layak dengan Break Event Point dari investasi akan tercapai pada 2,1 tahun. c. Penggunaan sistem pendingin es balok memerlukan biaya operasional 31.662.500,00 dan sistem pendingin refrigerasi yaitu sebesar Rp 39.222.500,00 dalam satu trip.Akan Tetapi Kualitas ikan yang berbeda mengakibatkan harga ikan pendinginan es balok akan lebih rendah jika di bandingkan dengan system refrigeran R22 ini berakibat BEP akan lebih cepat terpakai jika menggunakan system refrigeran R22. Saran Dengan potensi yang cukup besar dari sektor perikanan, khususnya perikanan tangkap, maka realisasi dari perencanaan sistem pendingin Refrigerasi untuk kapal ikan dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam menentukan sistem pendingin untuk kapal ikan. Refrigeran monokloro difluro metana yang memiliki tekanan kritis :49.12 kg/cm2.abs dan temperatur kritis 96 oC. Sebagai refrigeran alternatif, CHCLF2 telah mendapat perhatian dunia refrigeran ini telah banyak digunakan untuk menggantikan R-12 dikarenakan biaya kompresornya yang lebih murah,selain itu refrigerant ini tidak mudah terbakar dan beracun.Oleh karena itu perlu diadakan penelitian tentang Studi komparatif system pendingin menggunakan refrigerant-12 dengan system pendingin menggunakan refrigerant 2
Pendingin
KESIMPULAN Apabila menggunakan sistem refrigerasi maka kapasitas ruang muat ikan akan bertambah dua kali lipat, di mana ruang muat es (ice hold) dapat dijadikan sebagai ruang muat ikan. Namun demikian, pemakaian sistem refrigerasi akan menambah beban daya listrik kapal. Adapun besarnya daya listrik untuk KAPAL- Vol. 8, No.1, Februari 2011
DAFTAR PUSTAKA Dossat, R.J. 2002. Principles of Refrigeration. New York: Prentice Hall. Gunther, Raymond C. 1998. Refrigeration, AirConditioning, and Cold Storage.Philadelphia: Chilton Company. Illyas, S. 1983. Teknologi Refrigerasi Hasil Perikanan. Jakarta: CV. Paripurna.
14
Kodoatie. 2002. Analisis Ekonomi Teknik. Yogyakarta:Penerbit Andi Yogyakarta. Pita, Edward G. 1965. Air Conditioning Principles and Systems. Pearson Education Asia. Pujawan. 1995. Ekonomi Teknik. Jakarta: Guna Widya. Stoecker, W.F. 1994. Refrigerasi dan Pengkondisian Udara.Jakarta: Penerbit Erlangga. Sumanto.1985. Dasar-Dasar Mesin Pendingin. Yogyakarta:Penerbit Andi Holman,J.P.1994. Perpindahan Kalor. Erlangga, Jakarta :Indonesia Reynold, J william. 1996. Termodinamika Teknik. Erlangga,Jakarta : Indonesia
KAPAL- Vol. 8, No.1, Februari 2011
15
