STUDI PEMBUATAN COLD STORAGE DI PELABUHAN PERIKANAN NUSANTARA (PPN) UNTIA MAKASSAR SEBAGAI PENUNJANG KEBUTUHAN EKSPOR IKAN A. Alfitra Dwifajryn*) Semin Sanuri, ST. MT**) Ir. Soemartojo**) *) Mahasiswa Teknik Sistem Perkapalan FTK – ITS **) Dosen Teknik Sistem Perkapalan FTK – ITS Abstrak Provinsi Sulawesi Selatan sebagai salah satu Provinsi penghasil perikanan tebesar pada tahun 2007, dengan jumlah produksi 1,02 juta ton per Tahun yang diantaranya (301,5 ribu ton dari penangkapan dan 717,8 ribu ton dari budidaya). Berdasarkan data statistik Dinas Kelautan dan Perikanan Sulawesi Selatan tahun 2005, pemanfaatan sumber daya perikanan di perairan Sulawesi Selatan menyangkut ekspor ikan baru mencapai 30% dari potensi lestari. Untuk itu diperlukan adanya upaya terpadu dalam hal ekspor ikan. Upaya tersebut adalah dengan pengembangan Pelabuhan Perikanan Nusantara (PPN) Untia Makassar menyangkut pembuatan instalasi pendingin (cold storage) sebagai penunjang kebutuhan ekspor. Pelabuhan Perikanan Nusantara (PPN) Untia Makassar diproyeksikan dapat menampung sekitar 150 Ton/Hari. Untuk jenis ikan sendiri yang paling banyak di ekspor adalah ikan tuna, kerapu dan cakalang. Jenis ikan ini banyak diekspor ke Uni Eropa, Amerika Serikat dan Jepang, dengan volume hasil laut yang diekspor adalah sebanyak 11,971 Ton/Tahun. Sebagai penunjang untuk kebutuhan ekspor, pembuatan instalasi pendingin (cold storage) bertujuan untuk menampung potensi perikanan yang cukup besar dan menjaga kondisi ikan tersebut tetap dalam keadaan segar. Kata Kunci : Pelabuhan Perikanan Nusantara (PPN) Untia Makassar, Cold Storage, Kebutuhan Ekspor Ikan. I. PENDAHULUAN Menurut Departemen Kelautan dan Perikanan Indonesia (2006), dijelaskan bahwa kekayaan hayati yang terkandung di dalam perairan laut Indonesia adalah sebagai berikut : • Laut Indonesia mengandung sekitar 30% spesies dunia. • Merupakan pusat keanekaragaman tropis dunia, dimana lebih dari 70 jenis karang dan 18% terumbu karang dunia terdapat di laut Indonesia. • 30% hutan bakau dunia adalah hutan bakau yang terdapat di Indonesia. • 90% dari hasil tangkapan ikan berasal dari perairan pesisir dalam jarak 12 mil dari garis pantai. Berdasarkan Undang – Undang Nomor 6 Tahun 1996 tentang Perairan Indonesia ditetapkan bahwa semua kekayaan sumber daya laut mulai dari garis surut sampai batas Zona Ekonomi Ekslusif (ZEE) adalah milik Negara dan dikelola oleh Pemerintah Republik
Indonesia. Hal ini berkaitan dengan upaya untuk meningkatkan devisa negara dari sektor perikanan, terutama perikanan tangkap. Potensi lestari yang dimiliki oleh laut Indonesia mencapai 6,4 juta ton pertahunnya dengan JTB (jumlah tangkapan yang diperbolehkan) sebesar 5,12 juta ton/tahun atau sekitar 80% MSY (Departemen Kelautan dan Perikanan Indonesia, 2006). Dari potensi lestari tersebut baru dimanfaatkan sekitar 3.9 juta ton pertahun. Untuk wilayah Sulawesi Selatan sendiri produksi perikanan yang berasal dari penangkapan dan budidaya di proyeksikan terus ditingkatkan. Rata – rata peningkatannya sekitar 2,9 % pertahun, yaitu dari 1.031.628,8 Ton pada tahun 2008 menjadi 1.191.283, 9 Ton pada tahun 2013. Untuk potensi ekspor sendiri selama kurun waktu 2003 – 2007, eksor perikanan Sulawesi Selatan mengalami peningkatan. Yaitu dari 30.223 Ton dengan nilai $96.6 juta pada tahun 2003 menjadi 30.449,3 Ton dengan nilai $118,9 Juta pada tahun 2007. Hal ini berarti bahwa potensi ikan yang berada di laut Indonesia utamanya di Sulawesi 1
Selatan masih sangat banyak, sangat sayang kalau tidak dimanfaatkan semaksimal mungkin. Sejalan dengan itu program peningkatan produksi perikanan Sulawesi Selatan terus dilakukan, diantaranya pembangun beberapa pelabuhan perikanan untuk menunjang program tersebut. Untuk wilayah Makassar sendiri sementara berjalan pembangunannya ialah pembangunan Pelabuhan Perikanan Nusantara Untia. Pelabuhan tersebut diproyeksikan dapat menampung sekitar 150 Ton/Tahun. Untuk memaksimalkan potensi tersebut, maka perlu dilakukan kajian yang lebih dalam terhadap sarana dan prasarana yang menunjang hal dalam masalah teknologi. Teknologi yang dimaksudkan disini adalah pengembangan Pelabuhan Perikanan Nusantara (PPN) Untia Makassar menyangkut instalasi sistem pendingin (cold storage), yang nantinya dijadikan sebagai penunjang kebutuhan ekspor utamanya menyangkut hasil perikanan. Penulisan ini bertujuan untuk dapat merencanakan sebuah instalasi cold storage di Pelabuhan Perikanan Nusantara (PPN) Untia Makassar sebagai penunnjang kebutuhan ekspor ikan. Untuk mencapai tujuan tersebut, dilakukan beberapa langkah pengerjaan yang harus dilalui. Berikut ini adalah beberapa langkah yang harus dilalui dalam penulisan tugas akhir ini, antara lain : 1. Studi Literatur Dalam studi literatur ini ada beberapa kegiatan yang dilakukan antara lain yaitu mengumpulkan dan mempelajari referensi penunjang baik berupa buku, makalah, paper serta browsing internet yang berhubungan dengan Pelabuhan Perikanan Nusantara (PPN) Untia Makassar, cold storage dan metode – metode penanganan ikan. 2. Pengumpulan data Untuk keakuratan data penunjang yang diperlukan dalam penyelesaian tugas akhir ini dilakukan dengan pengambilan data untuk menunjang aplikasi cold storage. Data yang diperlukan adalah : − Data teknis Pelabuhan Perikanan Nusantara (PPN) Untia Makassar. − Renstra DKP − Proyeksi jumlah produksi ikan (Perhari, Perbulan, Pertahun) untuk PPN Untia Makassar dan − Data eksportir ikan yang beroperasi untuk DKP SulSel.
3. Perhitungan Beban Pendingin untuk cold storage Sesuai data proyeksi jumlah produksi ikan dan data teknis PPN Untia yang telah didapatkan, akan dilakukan perhitungan beban pendingin untuk nantinya digunakan untuk desain cold storage yang optimal. 4. Analisa kondisi instalasi cold storage Analisa ini bertujuan untuk mengetahui apa saja peralatan yang diperlukan dab aturan – aturan yang harus dipenuhi dalam sebuah instalasi cold storage. 5. Desain cold storage Pada tahapan ini adalah tahapan desain untuk cold storage setelah dilakukan analisa dan perhitungan untuk kebutuhan cold storage. 6. Pemilihan peralatan – peralatan penunjang cold storage Pemilihan peralatan ini disesuaikan dengan spesifikasi yang ada di pasaran dan disesuaikan dengan instalasi cold storage yang direncanakan. 7. Analisa Ekonomis Analisa ini menyangkut perhitungan secara ekonomi menyangkut perhitungan investasi dan keuntungannya dengan pendekatan NPV (net present value). 8. Kesimpulan Setelah seluruh tahapan telah dilalui, maka akan diambil kesimpulan tentang pengerjaan tugas akhir ini.
II. METODOLOGI Dalam pengerjaan perencanaan cold storage ada beberapa tahap – tahap yang harus dilakukan/dilalui. Adapun metodologi pengerjaan dalam perencanaan cold storage ini dapat ditampilkan dalam bentuk diagram alir sebagai berikut :
2
pasca panen antara lain mencakup 3 (tiga) aspek yaitu: • Menunjang pembangunan ekonomi nasional maupun regional. • Pembangunan industri baik hulu maupun hilir. • Pembangunan masyarakat (perikanan) di sekitar pelabuhan perikanan sehingga menjadi lebih kreatif dan dinamis. Adapun fungsi dari pelabuhan perikanan adalah sebagai berikut: • Sebagai pusat pengembangan masyarakat nelayan dan ekonomi perikanan. • Tempat berlabuhnya kapal perikanan. • Tempat pendaratan ikan hasil tangkapan. • Tempat untuk memperlancar kegiatan – kegiatan kapal perikanan. • Pusat pemasaran dan distribusi ikan hasil tangkapan. • Pusat pelaksanaan pembinaan mutu hasil perikanan. • Serta pusat pelaksanaan penyuluhan dan pengumpulan data.
Gambar diagram alir. III. DASAR TEORI 3.1 Pelabuhan Perikanan Berdasarkan pengertiannya pelabuhan perikanan adalah pelabuhan yang digunakan untuk berlabuhnya kapal – kapal pengangkap ikan serta menjadi tempat distribusi maupun pasar ikan. Pelabuhan perikanan dapat diartikan sebagai suatu paduan dari wilayah perairan, wilayah daratan dan sarana – sarana yang ada di basis pengangkapan baik alamiah maupun buatan, dan merupakan pusat pengembangan ekonomi perikanan baik dilihat dari aspek produksi, pengolahan maupun pemasarannya. (Hamim, 1983 : 3). Pelabuhan perikanan memberikan kontribusi untuk meningkatkan produksi ikan, pemasukan devisa, membuka lapangan kerja dan peningkatan pendapatan pemerintah lokal. Selain itu pelabuhan perikanan juga mempunyai peranan penting dengan segala fasilitasnya sebagai penunjang dalam pemanfaatan produksi
Pelabuhan perikanan sendiri dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Pelabuhan Perikanan Samudera (Type A) Pelabuhan perikanan samudera memiliki kriteria – kriteria sebagai berikut: • Tersedianya lahan seluas 50 Ha • Diperuntukan bagi kapal – kapal perikanan diatas 100 – 200 GT dan kapal pengangkut ikan 500 – 1000 GT. • Melayani kapal – kapal perikanan 100 unit/hari. • Jumlah ikan yang didaratkan lebih dari 200 ton/hari. • Tersedianya fasilitas pembinaan mutu, sarana pemasaran dan lahan kawasan industri perikanan. 2. Pelabuhan Perikanan Nusantara (Type B) Pelabuhan Perikanan Nusantara memiliki kriteria – kriteria sebagai berikut: • Tersedianya lahan seluas 30 Ha – 40 Ha
3
•
Diperuntukan bagi kapal – kapal perikanan diatas 50 GT – 100 GT. • Melayani kapal – kapal perikanan 50 unit/hari. • Jumlah ikan yang didaratkan 100 ton/hari. • Tersedianya fasilitas pembinaan mutu, sarana pemasaran dan lahan kawasan industri perikanan. 3. Pelabuhan Perikanan Pantai (Type C) Pelabuhan Perikanan Pantai memiliki kriteria – kriteria sebagai berikut: • Tersedianya lahan seluas 10 Ha – 30 Ha • Diperuntukan bagi kapal – kapal perikanan < 50 GT. • Melayani kapal – kapal perikanan 25 unit/hari. • Jumlah ikan yang didaratkan 50 ton/hari. • Tersedianya fasilitas pembinaan mutu, sarana pemasaran dan lahan kawasan industri perikanan. 4. Pangkalan Pendaratan Ikan (Type D) Pangakalan Pendaratan Ikan memiliki kriteria – kriteria sebagai berikut: • Tersedianya lahan seluas 10 Ha. • Diperuntukan bagi kapal – kapal perikanan < 30 GT. • Melayani kapal – kapal perikanan 15 unit/hari. • Jumlah ikan yang didaratkan > 10 ton/hari. • Tersedianya fasilitas pembinaan mutu, sarana pemasaran dan lahan kawasan industri perikanan. • Dekat dengan pemukiman nelayan. (Direktorat Jenderal Perikanan, 1994:3) 3.2 Metode Penanganan Ikan Hampir semua jenis bahan makanan dapat dibekukan atau didinginkan (bahan mentah, setengah jadi, hingga makanan siap konsumsi) dengan tujuan pengawetan. Proses pembekuan makanan melibatkan pemindahan panas dari produk makanan. Hal ini akan menyebabkan membekunya kadar air di dalam makanan dan
menyebabkan berkurangnya aktivitas air di dalamnya. Menurunnya temperatur dan menghilangnya ketersediaan air menjadi penghambat utama pertumbuhan mikroorganisme dan aktivitas enzim di dalam produk makanan, menyebabkan makanan menjadi lebih awet dan tidak mudah membusuk. Keunggulan dari teknik pembekuan makanan adalah semua hal tersebut dapat dicapai dengan mempertahankan kualitas makanan seperti nilai nutrisi, sifat organoleptik, dan sebagainya. Peralatan pembekuan/pendinginan secara umum dapat dikelompokan sebagai berikut: • Memanfaatkan kontak langsung dengan permukaan dingin; produk makanan, baik dalam keadaan dikemas atau tidak, diekspos secara langsung dengan permukaan dingin, logam, lempengan, dan sebagainya. • Memanfaatkan media udara sebagai media pendinginan; udara dalam temperatur yang sangat dingin digunakan dalam mendinginkan produk makanan. • Menggunakan cairan sebagai coolant. Dalam hal ini, cairan yang bertemperatur sangat rendah, titik didih yang rendah, serta memiliki konduktivitas termal yang tinggi digunakan dalam mendinginkan produk makanan. Cairan disemprotkan ke produk atau produk direndam ke dalam cairan. Termasuk dalam metode ini adalah cryogenic. Peralatan yang digunakan dalam hal ini adalah peralatan dengan metode memanfaatkan media udara sebagai pendingin yaitu dengan peralatan cold storage. 3.3 Proses Pendinginan Ikan Ikan sebagian besar terdiri atas air, yakni sekitar 80% adalah air. Selama proses pembekuan air itu berubah dari fase cair menjadi padat atau es. Proses pembekuan berlangsung dalam 3 tahap, yaitu: • Tahap pendinginan, pada keadaan ini suhu diturunkan dari 40 0 C ke 20 0C. • Kemudian suhu dari 20 0C diturunkan lagi sampai mendekati 0 0C. • Kemudian ketika sampai pada 0 0C dipertahankan suhunya.
4
Lantai : 422.656 • Konstruksi
mm
1. Lantai Kayu 2. Seng aluminium 3. Semen plaster 4. Batu bata 5. Bahan Insulasi Bahan Insulasi untuk dinding, atap dan lantai adalah : - Semen Plaster - Batu Bata - Sand Aggregate dan - Polyurethane
Grafik Pendinginan IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Produksi Perikanan Data produksi perikanan yang dipakai dalam penulisan ini yang diambil adalah hanya beberapa sampel ikan, data tersebut sebagai berikut : Produksi perikanan laut menurut jenis ikan di kota Makassar tahun 1999 – 2004 dalam satuan (Ton). No. 1. 2. 3. 4. 5.
Jenis Ikan Kerapu Kakap Pari Beloso Ekor Kuning
Rata – Rata (Tahun) 272,8 2,6 12 3,4 13,8
Rata – Rata (Bulan) 22,7 0,21 1 0,28 1,15
Berdasarkan data tersebut diatas, kemudian di total untuk kebutuhan bulanan. Didapatkan : 25, 38 Ton. Kemudian dikalikan 2 untuk perencanaan 2 kali pengiriman ekspor dan 10% sebagai cadangan, maka menjadi 55,8433 (dibulatkan 56 Ton) total berat produk ikan yang direncanakan. 4.2 Desain Cold Storage Data – data cold storage yang direncanakan adalah sebagai berikut : • Berat Produk : 56.000 Kg •
Temperatur
•
Dimensi Ruang
: 00 C
Panjang : 14.000 Lebar : 8.000 mm Tinggi : 3.000 mm • Tebal Insulasi Atap Dinding Pintu
Gambar Perencanaan Dinding.
: 260.35 : 260.35 : 102.108
mm
mm mm mm 5
Gambar Perencanaan Atap. Gambar Perencanaan Pintu. 4.3 Perencanaan Sistem Cold Storage Dalam perencanaan ini sistem cold storage berfungsi untuk menurunkan suhu produk sampai dengan 00 C, kemudian mempertahankannya sampai produk di ambil dengan menggunakan kontainer. Skenario dalam perencanaan ini adalah produk disimpan dalam storage, kemudian di ekspor dalam periode 2 kali sebulan. Detail perencanaan pengiriman • Setiap tanggal 15 dan 30 di setiap bulan. • Total setiap 1 kali pengiriman adalah 25 Ton • Asumsi 25 Ton = 1 Kontainer 40 ft. Gambar Perencanaan Lantai.
6
Untuk menghitung nilai U adalah sebagai berikut: 1/U = 1/f0 + X1/K1 + X2/K2 + … + 1/f Dimana: K = Konduktifitas thermal (Btu 20 in/hr Ft F) X = Tebal material (in) f0 = Koefisien konveksi sisi luar (Btu/hr Ft2 0F) f1 = Koefisien konveksi sisi dalam (Btu/hr Ft2 0F)
Gambar perencanaan 4.4 Perhitungan Beban Pendingin Perhitungan beban pendingin pada refrigerasi merupakan penjumlahan dari beban – beban pendingin yang berasal dari satu sumber beban/panas. Bebarapa sumber panas yang umumnya menjadi beban pada refrigerasi adalah : • Beban panas yang melalui dinding • Beban panas dari bukaan pintu. • Beban panas dari produk. • Beban panas dari manusia dan. • Beban panas dari peralatan elektronik. IV.4.1. Beban panas yang melalui dinding. Beban yang melalui dinding merupakan panas yang mengalir dari luar melewati dinding secara konduksi dan masuk kedalam ruang pendingin. Hal ini terjadi karena adanya perbedaan temperatur yang cukup besar antara lingkungan sekitar dengan ruang yang didinginkan. Proses perpindahan panas dari luar kedalam dapat diminimalisir dengan cara menginsulasi dinding dengan bahan yang dapat menghambat laju perpindahan panas. Besarnya nilai panas yang mengalir dari luar kedalam dapat dihitung dengan persamaan : Qx = A x U x ∆t Dimana : Qx = Laju perpindahan panas (Btu/hr) U = Koefisien panas menyeluruh (Btu/hr Ft2 0F) A = Luas dinding (Ft2) t = Perbedaan suhu luar dan dalam ruangan (0F)
Sebelum menghitung beban infilterasi dari masing – masing bagian cold storage (Beban dinding, atap dan lantai) terlebih dahulu harus diketahui f0 dan f1. Dari tabel conduktivity of material used in cold storage walls didapatkan f0 =4 f 1 = 1.65 Maka, • Nilai U dinding adalah: 1/U =1/f0 + X1/K1 + X2/K2 + … + 1/f1 . . . . . . . . 1/U = . . . .
.
1/U = 81.17 U dinding = 0.01232 Btu/hr ft2 0F
• Nilai U atap adalah: 1/U = 1/f0 + X1/K1 + X2/K2 + … + 1/f1 . . . . . . . . 1/U =
. . . . .
1/U = 81.17 U atap = 0.01232 Btu/hr ft2 0F
• Nilai U lantai adalah: 1/U = 1/f0 + X1/K1 + X2/K2 + … + 1/f1 . . . . . . . . 1/U =
. . .
1/U = 160.22 U lantai = 0.00624 Btu/hr ft2 0F
• Nilai U pintu adalah: 1/U = 1/f0 + X1/K1 + X2/K2 + … + 1/f1 . . . 1/U = . . . . 1/U = 79.92 U pintu = 0.01251 Btu/hr ft2 0F
7
Udara luar : 320 C (Suhu normal untuk Makassar ). Sun Effect : Sisi Utara =3F Sisi Timur =4F Sisi Selatan = 3 F Sisi Barat =3F Sisi Atap =5F Ukuran ruang pendingin (konversi 1 feet = 0.3048 m atau 1 m = 3.280839895 feet) Panjang = 14 m (45.93 ft) Lebar =8 m (26.25 ft) Tinggi =3 m (9.84 ft) Maka didapatkan: • ∆t untuk cold storage = 320C – 00C = 320C (89.6 F) • ∆t untuk Sisi Utara cold storage =3F+ 89.6 F Sisi Timur cold storage =4F+ 89.6 F Sisi Selatan cold storage = 3 F + 89.6 F Sisi Barat cold storage =3F+ 89.6 F Sisi Atap cold storage =5F+ 89.6 F Sehingga dapat didapatkan bebannya sesuai dengan rumus: Qx = A x U x ∆t •
•
•
Beban dinding : Qdinding = A x U x ∆t = ((14 x 3) x 0.01232 x (13 + 89.6)) = 137.76 x 0.01232 x 102.6 = 174.133 Btu/hr Ft2 0F Beban Atap : Qatap = A x U x ∆t = ((14 x 8) x 0.01232 x (5 + 89.6) = 367.36 x 0.01232 x 94.6 = 428.148 Btu/hr Ft2 0F
Beban Lantai : A x U x ∆t
Qlantai 89.6))
= ((14 x 8) x 0.00624 x = 367.36 x 0.00624 x 89.6 = 205.393 Btu/hr Ft2 0F
•
Beban Pintu : A x U x ∆t Qpintu = ((2 x 3) x 0.01251 x 89.6)) = 19.68 x 0.01251 x 89.6 = 22.059 Btu/hr Ft2 0F
•
Beban Total : Qtotal = Qdinding + Qatap + Qlantai + Qpintu = 174.133 + 428.148 + 205.393 + 22.059 = 829.733 Btu/hr Ft2 0F
IV.4.2. Beban panas yang melalui pintu. Beban yang dimaksud disini adalah pada saat proses bongkar muat produk kedalam cold storage. Pada saat tersebut pintu cold storage terbuka sehingga menyebabkan udara luar masuk ke dalam ruang. Karena udara luar lebih panas dari pada udara dalam maka akan menimbulkan beban panas. Data awal : Tebal komponen dinding (TKD) : 10.25 in (0.26 m) Tebal komponen atap (TKA) : 10.25 in (0.26 m) Maka dapat dihitung dengan menggunakan rumus RV = (PC – (2 x TKD)) x (LC – (2 x TKD)) x (TC – TKA) Dimana: RV PC LC TC TKA TKD
= Beban infilterasi = Panjang Cold Storage = Lebar Cold Storage = Tinggi Cold Storage = Tebal komponen atap = Tebal komponen dinding
Maka didapatkan: RV = (PC – (2 x TKD)) x (LC – (2 x TKD)) x (TC – TKA) = ((14 – (0.52) x (8 – (0.52)) x (3 – 0.26)) = 13.48 x 7.48 x 2.74 = 276.275 Btu/hr Ft2 0F
8
IV.4.3. Beban panas dari produk. Produk dalam hal ini adalah produk ikan. Sampel dalam perencanaan ini adalah ikan kerapu, yang juga sebagai proyeksi produk ekspornya. Sifat fisiknya sebagai berikut : Ukuran : 25 cm – 30 cm Berat ikan : 175 gram – 250 gram Panas ikan : 0.65 btu/Lb Data tambahan : Suhu cold storage : 00 C 0 =0 F Suhu asumsi seluruh produk : 150 C 0 = 42 F Massa produk : 56.000 kg = 123.200 Lb Waktu pendinginan produk : 6 Jam Perhitungan panas yang dilepaskan dalam ruang cold storage dapat dihitung dengan menggunakan rumus: Q = m x c1 x (t1 – t2)/time Dimana : Q = Jumlah panas yang dilepaskan (Btu). m = Berat produk (Lb). c1 = Panas spesifik produk diatas freezing (Btu/Lb 0F) t1 = Temperatur awal produk diatas suhu freezing (0F) t2 = Temperatur terendah produk diatas suhu freezing (0F) time = waktu pendinginan Maka didapatkan: Qproduk = m x c1 x (t1 – t2)/time ., . =
= 347013,3333 Btu/hr 0F
IV.4.4. Beban Panas dari tubuh manusia. Beban pendingin untuk tubuh manusia dalam hal ini adalah pekerja yang berada dalam cold storage. Pekerja yang direncanakan berada dalam cold storage adalah berjumlah 3 orang. Data awal : Suhu cold storage : 00 C Suhu per orang : 370 C (Suhu normal) Watu bongkar muat : 2 Jam Jumlah pekerja : 3 orang Faktor 00 C : 0.275 Kw
Maka didapatkan beban pendingin dengan menggunakan rumus: Beban pekerja = Faktor x Jumlah pekerja x total Jam Qpekerja = Faktor x jumlah pekerja x total jam = 30.525 x 3 x 2 = 183.15 Btu/hr 0F IV.4.5. Beban Panas dari peralatan elektronik. Peralatan elektronik dalam hal ini adalah menyangkut lampu dan peralatan motor. Beban tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Lampu = (DL x LO)/24 jam Motor = Faktor x HP x total jam Dimana : DL : Daya lampu LO : Lama operasi Data awal : Perencanaan lampu : 3 Buah lampu dengan 25 watt/lampu Perencanaan motor : 4 hp = 1533 btu/jam HP Maka beban dapat dihitung: Qlampu : (DL x LO) / 24 : (75 x 12)/24 : 37.5 Btu.hr 0F Qmotor : Faktor x HP x total jam : (1533 x 4 x 12)/24 : 3066 Btu/hr 0F Qtotal : Qlampu + Qmotor : 37.5 + 3066 : 3103.5 Btu/hr 0F IV.4.6. Beban panas total pendingin. Beban total pendingin adalah akumulasi dari total beban – beban yang berpengaruh terhadap cold storage. Beban – beban tersebut adalah : (4.4.1. Beban panas yang melalui dinding; 4.4.2. Beban Pendingin yang melalui pintu; 4.4.3. Beban panas dari produk; 4.4.4. Beban panas dari tubuh manusia dan 4.4.5. Beban panas dari peralatan elektronik). Maka didapatkan : Qtotal beban = (829.733 + 276.275 + 347013,3333 + 183.15 + 3103.5) + 10% daya tambahan. = 351405,9913 + 35140,59913 = 386546.5904 Btu/hr 0F
9
4.5. Pemilihan Refrigeran Dalam perencanaan ini sistem refrigerant yang dipakai adalah refrigerant Monoklorodiflurometana (R22). Berdasarkan referensi yang ada refrigerant ini sesuai dengan jenis food service (Sumanto, 1985). Disamping itu terdapat banyak kelebihan dari refrigerant ini diantaranya, tidak mudah terbakar dan tidak beracun. Data karakteristik dari refrigerant R22 adalah:
1. Rumus kimia 2. Tekanan penguapan 3. Tekanan pengembunan abs 4. Temperatur kritis 5. Tekanan kritis abs 6. Kalor spesifik cair 7. Kalor laten penguapan 8. Volume spesifik cair
: CHCIF2 : 6 kg/cm2 . abs : 17.71 kg/cm2 . : 960 C : 49.12 kg/cm2. : 0.335 kal/g. 0C : 55.92 kal/g. 0C : 0.883 m3/kg
4.6. Penentuan Peralatan Cold Storage Berdasarkan refrigerant yang digunakan maka kompresor yang dipilih pada perencanaan ini adalah kompresor jenis centrifugal. Dalam spesifikasi kompresor, angka yang terpenting adalah laju volume gas yang dikeluaarkan serta tekanan kerjanya. Untuk memilih sebuah kompresor udara bagi suatu keperluan misalnya, harus terlebih dahulu diketahui jumlah udara dan tekanan yang diperlukan oleh peralatan yang dilayaninya. Dengan tujuan agar spesifikasi komperosor sesuai dengan kebutuan sehingga didapatkan desain yang optimal.
Gambar Sistem Cold Storage 4.6.1. Sistem Kompressor, Kondensor dan Evaporator. Data awal perencanaan kompressor: Jenis refrigerant : R22 Kondensor : 1 Buah Kompressor : 5 Buah Evaporator : 5 Buah Expansion valve : 5 Buah Dari data awal tersebut kemudian dilihat pada diagram enthalpy untuk refrigerant type R22.
10
Gambar Diagram Enthalpy. 4.6.2. Perhitungan Kompressor. Dari diagram refrigeran R22 diatas maka didapatkan nilai enthalpy dari temperatur evaporator dan temperatur kondensor pada titik h1, h 2, h 3, h 4. Untuk h1 (temperatur evaporator) = 00 C Karena fase pada h1 adalah uap, maka didapatkan besarnya enthalpy untuk fase uap adalah 402 kj/kg Untuk h2 (temperatur kondensor) = 400 C Karena fase pada h2 adalah uap, maka didapatkan besarnya enthalpy untuk fase uap adalah 418 kj/kg Untuk h3 temperatur = 400 C Karena fase h1 adalah cair maka didapatkan besarnya enthalphy untuk fase cair sebesar 250 kj/kg Untuk h4 temperatur = 00 C Karena fase pada h4 adalah cair, maka didapatkan besarnya enthalpy untuk fase cair sebesar 200 kj/kg
Data awal: Total beban pendingin = 386546.5904 Btu/hr 0F = 113.209833Kw/hr Efisiensi kompresor = 0.75 – 0.8 • Refrigeran efek RE = h1 – h3 = 402 – 250 = 152 kj/kg • Mass Flow (Laju Aliran Massa) MF = Beban pendingin/RE = 113/152 = 0.74 kg/s • Kerja kompressi WK = h2 – h1 = 418 – 402 = 16 kj/kg • Daya untuk mensirkulasikan refrigeran = Mass flow x kerja kompressi = 113 x 16 = 1808 Kw • Daya kompresor Wact = daya refrigerant x effisiensi kompressor = 1808 x 0.75 = 1356 Kw • Heat rejection HR = Mass flow x (h2 – h3) = 113 x (418 – 250) = 18944 • Coeficient of performa (COP) COP = Beban pendingin/Kerja kompresi = 113 /16 = 7.1 • Daya refrigerasi = Daya kompressor/beban pendingin = 1356/113 = 12 Kw Pada perencanaan ini menggunakan 5 buah kompressor. 4.6.3. Perhitungan Kondensor Tipe kondensor yang dipilih adalah Shell cooled condensor. Data awal : Temperatur evaporator Temperatur kondensor Temperatur udara pendingin Beban pendingin total
: 00 C : 400 C : 300 C : 113 Kw
11
Water flow rate : 0.045 L/s Kw • Beban kondensor = Mass flow x (h2 – h3) = 113 x (40 – 40) = 113 Kw • Total air flow rate M = beban kondensor x air flow rate = 113 x 0.045 = 5.085 L/s • Temperatur udara tambahan ∆t = . . .
= = 4.535 0C • Temperatur udara keluar = temperatur udara masuk + temperatur udara tambahan = 30 0C + 4.535 0C = 34.535 0C • GTD = temperatur kondensor – temperatur udara masuk = 40 0C – 30 0C = 10 0C • LTD = temperatur kondensor – temperatur udara keluar = 40 0C - 34.535 0C = 5.464 0C Data awal Massa produk : 56.000 kg (56 Ton) Temperatur air tambahan : 12.7 0F Temperatur evaporator : 0 0C (32 F) :40 0C (104 F) Temperatur kondensor Maka didapatkan dari diagram enthalpy = 0.95 • Nilai corrected ton = kapasitas cold storage x 0.95 = 56 x 0.95 = 53.2 Ton • Untuk 2gpm/ton untuk temperatur udara tambahan 12.70F Sehingga total gpm = 2 x corrected ton = 2 x 53.2 = 106.4 Ton. • Sehingga didapatkan dari GTD = 10 0C dan LTD = 5.5 0C = 45.55 0F • GPM per tube = !"# $ !"# . =
= 3.55 Ditentukan faktor skala udara sebesar 0.001 U = 85 btu/hr/sq ft/F deg
•
Luas permukaan yang dibutuhkan A = % =
. . .
.
= = 197.86 ft2 = 60.31 m2
Pada perencanaan ini menggunakan 1 buah kondensor. 4.6.3. Perhitungan Evaporator Data awal Tipe evaporator : Fin evaporator Temperatur evaporator : 0 0C : 50 mm = 0.050 m Diameter luar Diameter dalam : 30 mm = 0.030 m Beban pendingin : 113 Kw Mass flow : 0.391 kg/s Temperatur kondensor : 40 0C Kalor spesifik udara (cp): 1.0048 j/kg.K Ketebalan pipa (x) : 0.001 Temperatur udara : 32 0C Luas penampang dalam pipa (A): 0.032 m2 Kecepatan massa (G) : 31.67 Jarak pipa transversal : 60 Jarak pipa logitudinal : 40 Dari moody diagram diketahui Re = 600000 (steel pipe) Sifat refrigerant R22 1. Rumus kimia : CHCIF2 2. Tekanan penguapan : 6 kg/cm2 . abs 3. Tekanan pengembunan : 17.71 kg/cm2 . abs 4. Temperatur kritis : 960 C 5. Tekanan kritis : 49.12 kg/cm2. abs 6. Kalor spesifik udara : 0.335 kal/g. 0C 7. Kalor laten penguapan : 55.92 kal/g. 0C 8. Volume spesifik cair : 0.883 m3/kg Koefisien konveksi luar • Massa udara Qevaporator = mudCpud ∆t Mud = Qevaporator/Cpud ∆t Dimana : Qevaporator : beban evaporator Cpud : kalor spesifik udara ∆t : Selisih udara masuk dan keluar 10 0C Mud
= 113/1.0048 x 10 = 1124.6 kg.k/s
12
•
Kecepatan udara V = Qud/Ak Qud = mud/pud Dimana, pud : massa jenis udara 1.25 kg/m3 Ak : luas saluran keluar kipas do : diameter luar pipa
•
= &/4 Do2 = &/4 052 = 0.196 m2 Qud = 1124.6/1.25 = 899.68 V = 899.68/0.196 = 4590.2 m/s Menghitung kecepatan udara '( Vmax = '() V Dimana, ST : jarak transversal pipa
Vmax = 4590.2 = 27541.2 m/s Renould number 0!.) REmax = 0 Ak
•
•
Pr
Dimana F = friction factor (44,56) Pr = proudt number (2.9) NuD
•
•
=
=
•
.
= . = 3795.9 Nulset number Nud = 0.196 x Re08 x Pr04 = 0.196 x 30008 x 3795.904 = 0.196 x 95.9 x 27 = 507.5 Koefisien konveksi luar # Nu = 2 Dimana, K : konduktifitas thermal udara 0.0225 . . Ho = .
= 286.1 w/m2 K Kecepatan aliran refrigeran G = mref/pref.A1 Dimana mref = laju aliran refrigeran (0.93917 kg/s) A1 = luas penampang dalam pipa pref = massa jenis refrigeran (1.321 kg/m3) G = mref / pref x A1 = 0.93917/ 1.321 x 0.032 = 22.22 m/s
f 1 12.7 78: Pr > 1
.
= . = 300 1$ =
Reynold number Re = p.G.D / µ Dimana µ = viskositas refrigeran (0.0000318 pa.det) RE = (1.321 x 22.22 x 0.0199) / 0.0000318 = 1836.8 Nullset number f 78: x RE > 1000x Pr 345 6
•
CC.DE : . . F H I CC.ED I : . J G. 7 F
7
. . . H
I
. . I . J . . . .
= = 377.29 Koefisien konveksi dalam Nu = (h1 x d1)/Kr Dimana Kr = 0.1 w/mK h1 = (14210,22 x 0.01994)/0.1 = 2833,52 perpindahan panas Koefisien menyeluruh 1 KL 6 1 Do 1 D1Ln D1 A1 ho μo h1Ao Do D1Ln D1 1 1 Ao 6 A1 KL ho μo 2k h1xa1 Ao Dimana A1 = luas pipa dalam Ao = luas pipa luar µo = efektifitas sirip (0.93) ho = koefisien konveksi Do D1Ln D1 1 Ao 1 6 A1 KL ho μo 2k h1xa1 Ao
13
0.02223 0.01994Ln 1 1 0.01994 6 0.032 KL 32.76 x 0.93 2 x 0.1 0.012 0.12 2833,52 x 0.01994
1/Uo Uo
•
= 0.270417 = 3.698
Panjang pipa LMTD ∆LMTD
=
=
∆( ∆( YZ
∆[H ∆[I
(#( (#( YZ
[\H][^_ [\`][^H
= 6.36539 Luas permukaan Q = Uo.Ao. ∆LTMD = 3.698 x 0.12 x 6.36539 = 2.82 m2 Panjang pipa Ao = π x Do x L Lo = 20.22 m Panjang = 20.22 m 4.7. Analisa Ekonomis Secara rinci analisis ekonomi dilakukan dengan alasan karena adanya : 1. Ketidaksempurnaan pasar (termasuk diantaranya berbagai distorsi yang timbul akibat pemerintah. Contoh yang bisa dijumpai adalah adanya pengendalian harga. 2. Adanya pajak dan subsidi. Pajak berarti pendistribusian kekayaan konsumen ke pemerintah. 3. Berlakunya konsep consumer surplus dan producer surplus. Sementara itu untuk penggolongan biayanya juga terbagi atas : 1. Biaya investasi awal a. Bangunan b. Tanah c. Peralatan pendingin 2. Biaya produksi tahunan a. Pajak b. Suku bunga c. Asuransi d. Maintenance 3. Biaya operasional a. Bahan bakar b. Pelumas c. Tenaga kerja d. Water coolled Biaya instalasi cold storage menurut FAO.
Ukuran (m3) Cost (US $/m3) 1000 294 10000 260 40000 208 Sedangkan dalam perencanaan ini akan dibuat cold storage pada Pelabuhan Perikanan Nusantara Untia dengan detail luasan : Panjang : 14 Meter Lebar :8 Meter Tinggi :3 Meter Volume : 336 M3 4.7.1 Biaya investasi awal Rincian biaya untuk investasi awal menyangkut: 1. Tanah 2. Bangunan 3. Peralatan 1. Rp. 420.000.000 2. Rp. 1.000.000.000 3. Rp. 800.000.000 Total Investasi Awal = Rp. 2.220.000.000 4.7.2 Biaya produksi tahunan 1. Pajak (2% dari Investasi Awal) Rp. 44.400.000 2. Suku Bunga (10% dari Investasi awal) Rp. 222.000.000 3. Asuransi (2 % dari Investasi Awal) Rp. 44.400.000 4. Maintenance (4% dari Investasi Awal) Rp. 88.800.000 Total Biaya Tahunan = Rp. 399.600.000 4.7.3 Biaya operasional 1. Bahan Bakar Rp. 90.000.000 2. General refrigeran Rp. 100.000.000 3. Tenaha Kerja Rp. 118.000.000 4. Lain – lain Rp. 50.000.000 Total Biaya Operasional = RP. 358.000.000 4.7.4. Biaya Total 1. Investasi Awal Rp. 2.220.000.000 2. Total Biaya Tahunan Rp. 399.600.000 14
3.
Total Biaya Operasional Rp. 358.000.000 TOTAL BIAYA INVESTASI RP. 2.977.600.000 4.7.5. Net Present Value Data awal Kapasitas cold storage : 60 Ton (60.000 Kg) Jadwal ekspor 2 x perbulan Produksi ekspor 1 x pengiriman 40 Ton (40.000 Kg) Harga ikan per Kg : Rp.35.000 Maka didapatkan • Jumlah produksi ikan pertahun : 960 Ton (960.000 Kg) • • •
Biaya untuk 1 kg ikan Rp. 3.102 Penjualan pertahun Rp. 33.600.000.000 Biaya bahan baku pertahun Rp. 17.280.000.000
: : :
Dari hasil penjualan kemudian dikurangi dengan biaya bahan baku maka akan didapatkan pendapatan pertahun: • Pendapatan pertahun : Rp. 16.320.000.000 Kemudian dari pendapatan tersebut dikurangi dengan biaya tahunan, maka akan menjadi : • Biaya tahunan : Rp. 399.600.000 •
Pendapatan bersih Rp. 15.920.400.000
:
NPV (Net Present Value) Dari pembahasan diatas maka didapatkan NPV: Bunga : 15 % Pendapatan pertahun : Rp. 15.920.400.000 Life time : 10 Tahun 5. Kesimpulan dan Saran. 5.1. Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil dari analisa dan pembahasan yang telah dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Pelabuhan Perikanan Nusantara Untia sangat memerlukan instalasi Cold Storage untuk menampung potensi perikanan yang cukup besar di Sulawesi Selatan. 2. Instalasi Cold Storage di desain dengan teknologi terbaru, sehingga aman bagi lingkungan dan mempunyai efisiensi yang optimal. 3. Dengan adanya Cold Storage upaya untuk meningkatkan produksi ekspor dapat dipenuhi dengan menggunakan fasilitas penampungan Cold Storage sebesar 60 Ton. 4. Dari perhitungan analisis ekonomi, intalasi Cold Storage sangat memenuhi dalam kelayakan proyek dengan didapatkannya pendapatan pertahun Rp. 15.920.400.000 dengan perkiraan life time 10 Tahun. 5.2. Saran Penulis menyadari bahwa dalam melakukan analisa dan pembahasan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, dalam upaya menyempurnakan penulisan ini. Penulis menyarankan beberapa hal sebagai berikut : 1. Untuk mendapatkan hasil perhitungan yang lebih akurat dan teliti perlu dilakukan survey kondisi secara langsung, disertai dengan dukungan data – data yang valid dan terbaru. 2. Perlu dilakukan penelitian / perencanaan lebih lanjut untuk kesempurnaan penulisan tugas akhir ini. Daftar Pustaka Dossat, R.J. 2002. Principle of Refrigeration, New York Prentice Hall. Gunther, Raymond C. 1998. Refrigeration, Air Conditioning, And Cold Storage. Philadelphia:Chilton Company. Ilyas, S. 1983. Teknologi Refrigerasi Hasil Perikanan. Jakarta:CV. Paripurna. Sumanto. 1985. Dasar – dasar Mesin Pendingin. Yogyakarta:Penerbit Andi. Sularso. Pompa Dan Kompressor. Institut Teknologi Bandung.
15
