BAB II DASAR – DASAR TEORI
2.1.
Keunggulan Tube Ice dalam Industri Es Keunggulan tube ice, khususnya mesin tube ice, dibandingkan es jenis lain
di dalam industri adalah sebagai berikut : 1. Memiliki efisiensi energi yang tinggi, karena tidak membutuhkan fluida perantara – seperti air garam pada mesin es balok - , dan proses pendinginan terjadi secara langsung oleh refrigeran. 2. Memiliki space to production ratio
yang rendah, dimana untuk
kapasitas produksi hingga 50 Ton per hari hanya membutuhkan ruang seluas 20 sampai dengan 30 m². Selain itu, peningkatan kapasitas produksi pada mesin tidak berbanding lurus dengan luas area yang dibutuhkan, karena pipa – pipa cetakan es berdiri vertikal. 3. Perawatan mudah dan murah, karena tidak menggunakan water brine, water can¸ sehingga bebas dari perawatan karena perkaratan, pembersihan berkala, dan lainnya. 4. Fleksibel dalam penentuan jumlah produksi, karena tube ice memiliki production cycle yang rendah ( antara 20 menit hingga 60 menit ), sehingga kapasitas produksi dapat diatur seefektif mungkin. 5. Fleksibel dalam pengemasan, karena es berbentuk silinder dan dapat dikemas
sesuai
dengan
ukuran
6
kemasan
yang
tersedia
dan
menyesuaikan dengan kebutuhan pasar, tidak terpaku pada ukuran cetakan (seperti pada es balok ). 6. Kualitas es yang lebih baik, karena sistem pendinginan terjadi pada air yang mengalir, sehingga mengurangi jumlah gas yang terperangkap di dalam es. Hal ini mengakibatkan es lebih bening. 7. Higienis. Proses produksi mulai dari pembekuan hingga pengemasan dapat dilaksanakan dalam suatu sistem tertutup, dan bebas dari kontaminasi.
2.2.
Prinsip Kerja Mesin Tube Ice Secara umum, mesin tube ice menghasilkan es dengan cara mendinginkan
air yang mengalir dalam cetakan berbentuk pipa silinder vertikal. Satu unit pompa memompa air dari lower basin ke upper basin, dimana setelah itu air akan mengalir turun kembali ke lower basin setelah melewati bagian dalam dari serangkaian pipa yang di bagian luarnya bersentuhan dengan fluida pendingin. Pendinginan akan berlangsung ketika air melewati pipa, dan membentuk es di bagian dalam pipa pipa tersebut. Prinsip kerja ini kurang lebih sama dengan yang terjadi pada alat penukar kalor shell and tube, hanya saja bagian dalam dari pipa yang melepaskan kalor, berfungsi sebagai cetakan es. Setelah terbentuk es dengan tebal yang dikehendaki, maka automatic control system
akan melaksanakan defrosting dengan cara mengalirkan gas
refrigeran yang bersuhu lebih tinggi melewati pipa pipa es, sehingga es akan jatuh dan turun ke ice bin setelah melewat sebuah cutter yang memotong es ke dalam ukuran panjang yang dikehendaki.
7
Gambar 2.1. Evaporator Tube Ice Sumber : www.fao.org, tanggal : 10 Januari 2014, Jam 22.00
Gambar 2.2. Prinsip Kerja Pembuatan Tube Ice Sumber : www.fao.org, tanggal : 10 Januari 2014, Jam 22.00
8
2.3.
Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Siklus kompresi uap merupakan siklus yang terbanyak digunakan dalam
siklus refrigerasi. Pada suklus ini uap ditekan, dan kemudian diembunkan menjadi cairan, lalu tekanannya diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali.
Gambar 2.3. Siklus Kompresi Uap Sumber : www.chiller.co.id, tanggal : 10 Januari 2014, Jam 22.00
Dalam siklus kompresi uap standar ini, terdapat empat proses yang terjadi pada refrigeran yaitu : 1. Proses 1 – 2 : refrigeran meninggalkan evaporator dalam wujud uap jenuh dengan temperatur rendah, kemudian oleh kompresor uap tersebut dinaikkan tekanannya menjadi uap dengan tekanan yang lebih tinggi (tekanan kondensor). Kompresi ini diperlukan untuk menaikkan temperatur refrigeran, sehingga temperatur refrigeran di dalam kondensor lebih tinggi dari temperatur lingkungannya. Dengan
9
demikian perpindahan panas dapat terjadi dari refrigeran ke lingkungan. Proses kompresi ini berlangsung secara isentropik. 2. Proses 2 – 3 : setelah mengalami proses kompresi, refrigeran berada dalam fasa panas lanjut dengan tekanan dan temperatur tinggi. Untuk mengubah wujudnya menjadi cair, kalor harus dilepaskan ke lingkungan. Hal ini dilakukan pada penukar kalor yang disebut kondensor. Refrigeran mengalir melalui kondensor dan pada sisi lain dialirkan fluida pendingin (air maupun udara) dengan temperatur yang lebih rendah dari temperatur refrigeran. Oleh karena itu, kalor akan berpindah dari refrigeran ke fluida pendingin dan sebagai akibatnya refrigeran mengalami penurunan temperatur dari kondisi uap panas lanjut menuju uap panas jenuh, dan selanjutnya mengembun menjadi cair. Kemudian keluar dari kondensor dalam wujud cair jenuh. Proses ini berlangsung secara reversibel pada tekanan konstan. 3. Proses 3 – 4 : refrigeran dalam wujud cair jenuh mengalir melalui katup ekspansi. Refrigeran mengalami ekspansi pada entalpi konstan, dan berlangsung secara tidak reversibel. Selanjutnya refrigeran keluar dari alat katup ekspansi berwujud campuran uap – cair pada tekanan dan temperatur sama dengan tekanan dan temperatur evaporator. 4. Proses 4 – 1 : refrigeran dalam fasa camuran uap – cair, mengalir melalui sebuah penukar kalor yang disebut evaporator. Pada tekanan evaporator, titik didih refrigeran haruslah lebih rendah daripada temperatur media yang didinginkan, sehingga terjadi perpindahan kalor dari media yang didinginkan ke dalam refrigeran. Kemudian
10
refrigeran yang masih berwujud cair menguap di dalam evaporator, dan selanjutnya refrigeran meninggalkan evaporator dalam fasa uap jenuh. Proses penguapan tersebut berlangsung secara reversibel pada tekanan konstan.
2.4.
Komponen Utama dari Sistem Refrigerasi Tube Ice Berdasarkan gambaran tentang siklus refrigerasi kompresi uap pada sub
bab sebelumnya, maka terdapat komponen utama yang diperlukan agar siklus ini dapat bekerja secara sempurna.
Gambar 2.4. Siklus Kompresi Uap Sumber : Chengel A. Yunus, Mass and Heat Transfer
11
Komponen utama dari sistem refrigerasi pada mesin tube ice adalah : 1. Unit Evaporator, yaitu suatu unit berbentuk seperti penukar kalor shell and tube yang diposisikan berdiri secara tegak, dimana di dalamnya terdapat pipa-pipa yang akan dilewati oleh air yang hendak didinginkan menjadi es. Pada unit freezer ini terdapat lower basin sebagai tempat penampungan air baku, yang akan dialirkan ke upper basin oleh pompa air, sebelum turun kembali ke lower basin dengan melewati serangkaian pipa-pipa. 2. Kompresor, yaitu unit yang berfungsi menaikan suhu dan tekanan refrigeran. 3. Kondensor, yatu unit yang berfungsi menurunkan temperatur refrigeran yang bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi, menjadi bersuhu lebih rendah, dengan tekanan yang tetap tinggi. Unit kondensor dapat berupa shell and tube heat exchanger dan cooling tower, ataupun evaporative condenser. 4. Katup Ekspansi
2.4.1. Unit Evaporator Unit Evaporator adalah unit berbentuk seperti penukar kalor shell and tube yang diposisikan berdiri secara tegak, dimana di dalamnya terdapat pipa-pipa yang akan dilewati oleh air yang hendak didinginkan menjadi es. Evaporator menerima aliran refrigeran bersuhu rendah dari tangki receiver, dan kemudian membekukan air yang mengalir di dalam pipa – pipa cetakan.
12
Gambar 2.5. Patkol Tube Ice Evaporator Unit Sumber : www.patkol.com
Berbeda dengan aplikasi pada es balok, unit evaporator ini tidak mendinginkan air garam, tetapi dinding – dinding bagian dalam pada pipa evaporator ( yang biasanya dialiri air garam ) sekaligus menjadi tempat terjadinya pembekuan air menjadi es. Air bersuhu ruang yang masuk ke dalam pipa – pipa akan diserap panasnya oleh refrigeran yang menggenangi shell. Akibat perpindahan panas ini, refrigeran yang menggenangi shell akan menguap dan uap refrigeran akan naik menuju kompresor, sedangkan bagian dalam pipa akan terbentuk es.
13
Unit Evaporator ini biasanya dilengkapi dengan sensor level liquid refrigeran di dalam shell yang terhubung dengan mekanisme kerja electronic expansion valve, sehingga akan mengatur banyaknya refrigeran yang masuk ke dalam shell untuk menjaga tingkat terendah refrigeran yang menggenangi shell. Pada perancangan ini penulis mengambil unit evaporator tipe PK-50A, buatan PATKOL Public Company Limited dengan kapasitas 50 Ton per hari, sebagai acuan dasar perancangan.
2.4.2.
Kompresor Pada sistem refrigeran
kompresor berfungsi untuk mempertahankan
perbedaan tekanan dalam sistem dan mengalirkan refrigeran dari evaporator ke kondensor. Kompresor mempunyai
berbagai klasifikasi akan tetapi pada
umumnya dalam dua jenis utama yaitu: 1. Kompresor positif, dimana gas dihisap masuk kedalam silinder dan di kompresikan. Yang termasuk jenis ini adalah kompresor torak, kompresor rotari, dan kompresor sekrup. 2. Kompresor non positif (sentrifugal), dimana gas yang dihisap masuk dipercepat alirannya oleh sebuah impeller yang kemudian mengubah energi kinetik untuk menaikkan tekanan. Yang termasuk jenis ini adalah kompresor sentrifugal. Sedangkan berdasarkan jenis konstruksinya, kompresor dapat digolongkan menjadi beberapa jenis, yaitu : 1. Kompresor tipe terbuka, atau biasa disebut juga belt-driven unit, atau open type compressor. Kompresor tipe terbuka terpisah dari tenaga
14
penggeraknya, yang umumnya menggunakan motor listrik, walaupun ada juga yang menggunakan motor bensin atau diesel. Keuntungan dari kompresor model terbuka ini adalah : a. Jika terjadi kerusakan pada motor, maka penggantian / perbaikan dapat dilaksanakan tanpa menggangu kompresor dan refrigeran pada sistem pendingin. b. Putaran kompresor dapat dengan mudah diubah – ubah dengan mengubah diameter puli pada kompresor dan puli pada motor penggerak. c. Minyak pelumas pada kompresor dapat dengan mudah diperiksa melalui sight glass. d. Pada daerah yang belum terhubung listrik, dapat digunakan tenaga penggerak dari motor bensin ataupun diesel. Sedangkan kerugian dari kompresor terbuka adalah : a. Bentuk lebih besar, lebih berat, dan harga lebih mahal. b. Seal dari kompresor pada poros engkol sering rusak, sehingga terjadi kebocoran pada minyak pelumas dan refrigeran.
15
Gambar 2.6. Mayekawa WBHE Open Type Compressor Sumber : www.mayekawa.eu
2. Kompresor semi hermetik, yaitu tipe kompresor dimana motor listrik dibuat menyatu dengan kompresor, melalui perpanjangan dari ruang engkol. Keuntungan dari kompresor ini adalah tidak diperlukannya penyekat pada poros, sehingga mengurangi kemungkinan kebocoran pelumas dan refrigeran, disamping bunyi mesin yang lebih halus dan konstruksi yang lebih kompak.Hingga saat ini, kompresor semi hermetik untuk refrigeran freon telah dibuat hingga kapasitas 40 kW. Dari segi konstruksinya, kompresor semi hermetik juga dapat dibuat bersilinder banyak, dengan momen puntir pada waktu start yang rendah.
16
Gambar 2.7. Bitzer Semi Hermetic Compressor Sumber : www.bitzer.de
3. Kompresor hermetik, yaitu tipe kompresor yang pada dasarnya hampir sama dengan tipe semi hermetik. Perbedaannya hanya terletak pada cara menyambung rumah kompresor dengan stator pada motor penggerak. Pada kompresor hermetik, digunakan sambungan las, sehingga kedap udara. Kompresor hermetik biasanya dibuat untuk unit berkapasitas rendah sampai 7,5 kW, misalnya pada penyegar udara paket ataupun kulkas. Keunggulan kompresor hermetik antara lain : a. Tidak menggunakan seal pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran refrigeran. b. Bentuknya kecil, kompak, dan harganya murah. c. Tidak memakai tenaga penggerak dari luar, suara sangat tenang, getaran sangat kecil. Sedangkan kerugian penggunaan kompresor hermetik adalah :
17
a. Bagian yang rusak di dalam kompresor tidak dapat diperbaiki sebelum rumah kompresor dipotong. b. Minyak pelumas di dalam kompresor hermetik sukar diperiksa.
Gambar 2.8. Embraco Hermetic Compressor Sumber : www.embraco.com
Karena refrigeran yang umumnya digunakan pada sistem refrigerasi pabrik es adalah R-717 (amoniak) dan halocarbon, maka kompresor yang digunakan bisa dari jenis reciprocating, rotary, ataupun centrifugal. Untuk menentukan jenis kompresor pada sistem refrigerasi pabrik es, diperlukan beberapa parameter sebagai berikut : 1. Kecepatan putaran dalam rpm (rotasi per menit) 2. Temperatur evaporator yang dikehendaki dalam °C 3. Temperatur kondensor yang dikehendaki dalam °C
18
Temperatur evaporator untuk pabrik es yang umum digunakan adalah pada suhu -8 °C hingga -15 °C, karena temperatur es yang lebih rendah dari -15 °C akan mengakibatkan es gampang pecah / retak pada saat harvesting,dikarenakan perbedaan temperatur yang besar antara es dan udara.
2.4.3.
Kondensor Dalam aplikasinya, terdapat tiga jenis kondensor berdasarkan media
pendinginnya yaitu : 1. Air Cooled Condenser (ACC), yaitu kondensor dengan media pendingin udara. Keuntungan menggunakan Air Cooled Condenser adalah menghilangkan kebutuhan akan cooling tower, sehingga mengurangi biaya investasi awal maupun biaya perawatan. Hal ini disebabkan karena instalasi cooling tower akan berhubungan dengan maintenance pada water treatment, make up water, perawatan pada tower, freeze protection, dan pembersihan tabung kondensor. Selain itu, keuntungan dari penggunaan Air Cooled Condenser adalah sistem yang merupakan suatu kesatuan utuh / packed system, sehingga memungkinkan desain dan instalasi yang lebih sederhana. Sedangkan kerugian pada sistem ini adalah efektivitas kerjanya sangat terpengaruh dengan temperatur lingkungan sekitar, serta relatif lebih boros dalam penggunaan energi listrik. Air Cooled Condenser biasanya diinstal dibagian luar gedung.
19
Gambar 2.9. Delphi Air Cooled Condenser Sumber : www.delphi.com
2. Water Cooled Condenser (WCC) Water cooled condenser adalah kondensor dengan media pendingin air. Energi yang dipergunakan oleh water cooled condensor lebih efisien dibandingkan air cooled condensor. Keuntungan lain dari tipe kondensor ini adalah efisiensi kerjanya tidak terlalu terpengaruh oleh temperatur udara lingkungan, dan memiliki umur pakai yang lebih panjang hingga 20 tahun. Water cooled condenser biasanya diinstal di dalam gedung. Secara umum, sistem water cooled condenser dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu : a. Waste water system, dimana air yang sudah terpakai di dalam kondensor langsung dibuang. Biasanya sistem ini dipakai pada lokasi yang kaya akan sumber air.
20
b. Recirculated water system, dimana air yang sudah terpakai untuk mendinginkan kondensor akan didinginkan kembali melalui cooling tower, untuk kemudian disirkulasikan kembali ke kondensor. Terdapat tiga tipe dasar dari water cooled condenser yaitu : a. Tipe double tube / tube and tube, dimana tipe ini menggabungkan dua pipa yang masing – masing berisi refrigeran dan air, dimana arah alirannya saling berlawanan. b. Tipe shell and tube, dimana tipe ini mengggabungkan sebuah shell yang berfungsi menampung refrigeran dari kompresor untuk dikondensasikan, sedangkan air dari media penghantar panas berada di dalam pipa – pipa horizontal.
Gamber 2.10. Patkol Shell & Tube Condenser-Receiver Packed Unit Sumber : www.patkol.com
21
c. Tipe shell and coil, dimana tipe ini mengggabungkan sebuah shell yang berfungsi menampung refrigeran dari kompresor untuk dikondensasikan, sedangkan air dari media penghantar panas berada di dalam pipa – pipa coil. 3. Evaporative Cooled Condenser (ECC) Evaporative Cooled Condenser adalah kondensor dengan media pendingin kombinasi, antara air dengan udara.
Gamber 2.11. Patkol Evaporative Condenser Unit Sumber : www.patkol.com
2.4.4. Katup Ekspansi Katup ekspansi dipergunakan untuk mengekspansi secara adiabatik cairan refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi sampai mencapai tingkat keadaan tekanan dan temperatur rendah. Katup ekspansi mengatur pemasukan
22
refrigeran sesuai dengan beban pendinginan yang harus dilayani oleh evaporator. Dengan kata lain, katup ekspansi mengatur supaya evaporator dapat selalu bekerja sehingga diperoleh efektifitas siklus refrigerasi yang maksimal. Jenis – jenis katup ekspansi yang sering dipergunakan antara lain : 1. Katup ekspansi otomatis (automatic expansion valve) Katup ini mempertahankan tekanan evaporator yang tetap walau terjadi perubahan tekanan cairan yang masuk, beban, atau kondisi yang lain. Tenaga penggerak utama adalah tekanan evaporator yang dipakai untuk menekan bagian bawah diafragma. Sebuah katup yang dapat disetel menekan diafragma dari bagian atas. Jika tekanan evaporator naik, tekanan ini akan mengalahkan tekanan pegas yang bekerja di bagian atas, dan diafragma terangkat naik menutup katup. Jika terjadi sebaliknya, dimana tekanan evaporator turun, maka tekanan pegas akan menekan diafragma turun sehingga katup membuka dan cairan refrigeran dapat mengalir ke dalam evaporator. 2. Katup ekspansi termostatik (thermostatic expansion valve) Katup ekspansi termostatik merupakan alat kontrol yang banyak dipergunakan. Alat kontrol ini mengawasi aliran refrigeran dengan mempertahankan relatif konstan superheat pada akhir koil evaporator. Sebuah pipa seperti cerutu (bulb) yang berisi cairan yang mudah menguap diletakan pada ujung koil terakhir, untuk mendeteksi temperatur yang ada. Salah satu ujung yang lain dari bulb dihubungkan dengan kepala katup melalui pipa yang sangat kecil. Tekanan pipa bulb ini tergantung dari temperatur dari ujung koil yang berada di
23
dekatnya. Jika temperatur naik, maka cairan dalam bulb akan menguap dan berkembang kemudian menekan diafragma ke bawah. Dengan demikian refrigeran dapat mengalir ke dalam evaporator.
Gambar 2.12. Danfoss Thermostatic Expansion Valve Sumber : www.danfoss.com
3. Pipa Kapiler (capilary tube) Pipa kapiler dapat diklasifikasikan sebagai katup ekspansi, walaupun dalan kenyataannya pipa kapiler ini tidak dapat mengontrol jumlah alirag refrigeran ke dalam evaporator. Pipa kapiler hanyalah pipa dengan diameter yang kecil, dengan maksud untuk menghasilkan
24
penurunan tekanan yang diinginkan. Pipa kapiler tidak berubah ukuran diameter dan juga panjangnya, dan hanya bergantung pada perbedaan tekanan antara tekanan tinggi dan tekanan rendah pada sistem. Oleh sebab itu, pipa kapiler biasanya dipasang pada sistem dengan beban pendinginan yang relatif stabil.
2.5.
Refrigeran Dalam industri, terdapat dua jenis sistem refrigerasi jika dilihat dari
pemakaian refrigerannya, yaitu : a. Direct Refrigeration System, yaitu sistem dimana refrigeran utama langsung berfungsi untuk memindahkan panas dari substan yang sedang didinginkan. b. Indirect Refrigeration System,
yaitu sistem dimana secondary
refrigerant ( pada pabrik es balok biasa dipergunakan air garam ) yang bertugas untuk mengambil panas dari substan yang
hendak
didinginkan. Secondary refrigerant kemudian didinginkan oleh refrigeran utama pada evaporator. Keuntungan dari penggunaan refrigeran sekunder adalah penggunaan refrigeran utama dapat diminimalisir. Sedangkan kerugiannya adalah tingkat efisiensi panas yang lebih rendah, karena harus melewati beberapa tahap proses perpindahan panas. Dalam pabrik pembuatan tube ice, sistem refrigerasi yang dipakai adalah Direct Refrigeration System.
25
Berdasarkan bahan penyusunnya, refrigeran dapat dibagi menjadi beberapa kelompok yaitu : 1. Kelompok Halocarbon, contohnya R-11, R-12, R-22. 2. Kelompok Cyclic Organic, contohnya R-C316, R-C317, dan R-C318. 3. Kelompok Azeotropes, contohnya R-500, R-501, R-502. 4. Kelompok Hidrcarbon, contohnya R-50, R-170, dan R-290. 5. Kelompok Oksigen, contohnya R-610, R-611. 6. Kelompok Sulfur, contohnya R-620 7. Kelompok Nitrogen, contohnya R-630, R-631 8. Kelompok Inorganic, contohnya R-717, R-718, R-729, R-744. 9. Kelompok Unsaturated Organic, contohnya R-1112a, R-1113, dll. Untuk pabrik es komersial biasanya digunakan refrigeran R-717 (amoniak), walaupun tidak menutup kemungkinan untuk menggunakan refrigeran dari kelompok halocarbon. Dalam memilih suatu jenis refrigeran pada sistem pendingin, ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan antara lain : 1. Memiliki titik didih yang rendah, lebih rendah dari suhu evaporator yang direncanakan. 2. Memiliki tekanan kondensasi yang rendah. 3. Mempunyai tekanan penguapan yang lebih tinggi sedikit dari tekanan atmosfer. 4. Mempunyai kalor laten penguapan yang besar. 5. Mudah untuk dideteksi bila terjadi kebocoran.
26
6. Harganya ekonomis dan mudah didapatkan. Kriteria refrigeran yang ideal berdasarkan faktor termodinamika dan termofisika adalah : 1. Tekanan penguapannya harus cukup tinggi, hal ini dimaksudkan untuk menghindari terjadinya vakum pada evaporator dan turunnya efisiensi volumetrik karena naiknya perbandingan kompresi 2. Tekanan pengembunan yang tidak terlalu tinggi, karena dengan tekanan pengembunan yang rendah maka dapat mempergunakan kompresor dan kondensor yang bekerja pada tekanan rendah. Selain itu, dengan tekanan yang rendah mesin dapat beroperasi dengan lebih aman, karena resiko kebocoran, ledakan, dan kerusakan lainnya menjadi lebih kecil. 3. Refrigeran yang ideal harus memiliki panas laten penguapan yang tinggi, sehingga jumlah refrigeran yang masuk ke dalam evaporator lebih sedikit untuk beban pendinginan yang sama. 4. Refrigeran yang ideal harus memiliki konduktivitas thermal yang tinggi pada fasa cair dan gas, sehingga dapat menghantarkan panas dengan cepat. 5. Refrigeran yang ideal harus memiliki viskositas yang rendah, baik pada fasa cair maupun gas, untuk mengurangi terjadinya penurunan tekanan ( pressure drop ). Sedangkan kriteria refrigeran ideal berdasarkan faktor keamanan dan efek terhadap lingkungan adalah :
27
1. Berdasarkan Protokol Montreal, refrigeran harus bersifat tidak merusak lapisan ozon.
Berdasarkan penelitian,
Chlorine dan Bromine
merupakan substan dari refrigeran yang merusak lapisan ozon. 2. Tidak beracun. Sebenarnya semua refrigeran adalah beracun ( kecuali udara ), namun sifat beracun ini sangatlah relatif, karena baru akan muncul ketika konsentrasinya dalam udara sangat tinggi. Refrigeran seperti CFC dan HCFC tidak akan beracun ketika bercampur dengan udara sekitar, namun jika terbakar akan menghasilkan gas yang sangat beracun. 3. Refrigeran yang ideal haruslah tidak mudah terbakar. 4. Refrigeran yang ideal harus memiliki kestabilan unsur kimia yang baik, sehingga ketika digunakan dalam sistem refrigerasi tidak mengalami perubahan unsur kimia dalam waktu yang lama. 5. Refrigeran yang ideal harus dapat digunakan pada sistem refrigerasi yang dibuat menggunakan material apapun, tanpa bereaksi dengan unsur material tersebut. Contohnya R-12 dapat digunakan dalam instalasi pemipaan yang berbahan tembaga, namun tidak demikian dengan R-717, karena akan mengakibatkan perkaratan. R-717 harus menggunakan sistem pemipaan berbahan baja. 6. Refrigeran yang ideal harus mudah terdeteksi ketika terjadi kebocoran sistem refrigerasi.
28
Berikut tabel dari beberapa merek dagang refrigeran dan produsennya :
Tabel 2.1. Daftar merek dagang refrigeran dan produsennya
Nama Freon Genetron Frigen Arcton Asahi Fron Forane Daiflon Ucon Isotron Musicool
Pabrik E.I. du Pont de Nemours & Co. Allied Chemical Corp Hoechst AG Imperial Chemical Industry Ltd. Asahi Glass Co., Ltd. Pacific Chemical Industry Ltd. Osaka Kinzoku Kogyo Co., Ltd Union Carbide Chemicals Corp Pennsylvania Salt Manufacturing Co. PT. Pertamina (persero)
Negara USA USA Jerman Inggris Jepang Australia Jepang USA USA Indonesia
Sumber : Patkol Refrigeration Manual
2.6.
Peralatan Tambahan Pada Mesin Tube Ice Peralatan tambahan pada sistem refrigerasi tube ice antara lain adalah : 1. Receiver Tank, yaitu unit yang berfungsi menyimpan refrigeran bersuhu rendah dan bertekanan tinggi, sebelum dialirkan kembali menuju pipa – pipa cetakan es yang terletak di dalam evaporator unit. 2. Three Way Valve, yaitu suatu unit katup cabang tiga, yang berfungsi mengubah arah aliran refrigeran pada saat defrosting, sehingga refrigeran bersuhu tinggi dari kompresor tidak dialirkan ke evaporator untuk didinginkan, melainkan langsung dialirkan ke freezer. 3. Safety Valve 4. Sight Glass 5. Oil Separator 6. Amonia Accumulator
29
2.7.
Metode Perencanaan Pahl & Beitz Pahl dan Beitz mengusulkan cara merancang produk sebagaimana yang
dijelaskan dalam bukunya; Engineering Desaign : A Systematic Approach. Cara merancang Pahl dan Beitz tersebut terdiri dari 4 kegiatan atau fase, yang masing-masing terdiri dari beberapa langkah. Keempat fase tersebut adalah : 1. Perencanaan dan penjelasan tugas 2. Perancangan konsep produk 3. Perancangan bentuk produk (embodiment design) 4. Perancangan detail
Setiap fase proses perancangan berakhir pada hasil fase, seperti fase pertama menghasilkan daftar persyaratan dan spesifikasi perancangan. Hasil setiap fase tersebut kemudian menjadi masukan untuk fase berikutnya dan menjadi umpan balik untuk fase yang mendahului.
2.7.1. Perencanaan Modifikasi dan Spesifikasi Evaporator Tujuan fase ini adalah menyusun spesifikasi evaporator yang mempunyai fungsi tertentu yang memenuhi kebutuhan produksi. Pada fase ini dikumpulkan semua informasi tentang semua persyaratan atau requirement yang harus dipenuhi oleh evaporator, dan kendala-kendala yang mungkin dihadapi dalam pembuatan. Hasil fase ini adalah spesifikasi evaporator yang dimuat dalam suatu daftar persyaratan teknis.
2.7.2. Perancangan Konsep Evaporator
30
Berdasarkan
perencanaan
spesifikasi,
dicarilah
beberapa
konsep
evaporator yang dapat memenuhi persyaratan-persyaratan dalam spesifikasi tersebut. Konsep evaporator tersebut merupakan solusi dari masalah perancangan yang harus dipecahkan. Konsep evaporator dapat berupa gambar skets atau gambar skema yang sederhana, tetapi memuat garis besar permasalahan Beberapa alternatif konsep evaporator kemudian dikembangkan lebih lanjut dan setelah dievaluasi. Evaluasi tersebut haruslah dilakukan beberapa kriteria khusus seperti kriteria teknis, kriteria ekonomis dan lain-lain. Konsep evaporator yang tidak memenuhi persyaratan-persyaratan dalam spesifikasi produk, tidak diproses lagi dalam fase-fase berikutnya, sedangkan dari beberapa konsep evaporator yang memenuhi kriteria dapat dipilih solusi yang terbaik.
2.7.3. Perancangan Bentuk Evaporator (Embodiment Design) Pada fase perancangan bentuk ini, konsep evaporator “diberi bentuk”, yaitu komponen-komponen konsep evaporator yang dalam gambar skema atau gambar skets masih berupa garis atau batang saja, kini harus diberi bentuk, sedemikian rupa sehingga komponen-komponen tersebut secara bersama menyusun bentuk produk, yang dalam geraknya tidak saling bertabrakan sehingga evaporator dapat melakukan fungsinya.
2.7.4. Perancangan Detail Evaporator Pada fase perancangan detail, maka susunan komponen produk, bentuk, dimensi, dan material dari setiap komponen produk ditetapkan. Demikian juga dengan perhitungan-perhitungan yang mendasari spesifikasi bentuk.
31
2.7.5. Diagram Alir Perencanaan Evaporator
Mulai
Spesifikasi evaporator yang dikehendaki
Identifikasi masalah-masalah penting pada evaporator Membuat beberapa alternatif bentuk evaporator
T Apakah bentuk terbaik dapat ditentukan? Y Perhitungan bentuk evaporator dan tube sheet layout Perhitungan beban pendingin yang dibutuhkan Gambar detail evaporator
Apakah sesuai dengan perencanaan awal?
T
Y Spesifikasi Akhir Evaporator
Selesai Gambar 2.13. Diagram Alir Perancangan Evaporator
32
33
