Tugas Besar Merancang Teknik Refrigerasi

BAB 3

DESKRIPSI KASUS

Sistem kondensing unit pada sistem pendingin di PT Belfoods

menggunakan sistem dengan menggunakan dua kondensing unit, setiap

kondesing unit masing masing menangani 2 kompresor unit.

Kompresor dipasang secara pararel dengan kompresor lainnya, untuk

digunakan pada gudang cold storage dengan 5 buah evaporator

didalamnya. Kompresor yang digunakan berjumlah 4 buah dengan

kapasitas masing-masing 70 pk (HP) sehingga total daya kompresor.

Kompresor yang digunakan dikontrol sehingga pemakaiannya

bergantian (cycling compressor) sehingga membuat umur kompresor

menjadi lebih panjang dan kerja setiap kompresor tidak terlalu

berat.

Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia 20

Tugas Besar Merancang Teknik Refrigerasi

Gambar 3. Diagram Pemipaan

3.1 Data Survey Cold Storage

Data Cold Storage Temperatur dan Dimensi

Temperatur Celsius Dimensi Cold Storage

Meter

Ruang Cold Storage -18°C Panjang Cold Storage

60 m

Ruang Anteroom 5°C Lebar Cold Storage 21 mRuang Produksi 20°C Tinggi Cold Storage 9 mRuang sebelah kanan 25°C Ketebalan Sandwich

Panel0,15 m

Udara luar (afternoon)

34°C Volume Ruang Cold Storage

11340 m3

Suhu tanah (afternoon)

32°C

Relative Humidity (RH) CS 60%

Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia 21

Tugas Besar Merancang Teknik Refrigerasi

Data dan P roperties Material Sandwich Panel dan Lantai

Untuk dinding dan langi-langit menggunakan Sandwich Panelmaterial Polyurethane (PU) dengan ketebalan 150 mm.

Untuk lantai menggunakan lapisan polyurethan dan beton kemudian dilapisi epoxy

S andwich Panel SP2E PIR

Thickness (mm) 120 160 180 200Weight (kg/m2) 12,4 14,0 14,8 15,6U value (W/m2K) 0,16 0,12 0,11 0,10Sound insulation

Rw (dB)25 25 25 25

*Copyright © 2013 Rautaruukki Corporation. All rights reserved.

S andwich Panel SP2E PU

Thickness (mm) 120 160 180 200Weight (kg/m2) 13,0 14,5 15,5 16,0U value (W/m2K) 0,17 0,13 0,11 0,10Sound insulation

Rw (dB)25 25 25 25

*Copyright © 2013 Rautaruukki Corporation. All rights reserved

Nilai U – value untuk dinding dan lantai

U – value untuk lapisan PU dengan ketebala 150 mm sebesar

0,14 W/m2.K

U – value untuk lapisan lantai sebesar 0,3 W/m2.K

Denah Ruang Cold Storage

Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia 22

Tugas Besar Merancang Teknik Refrigerasi

Asumsi Specific Heat Below Freezing (rata-rata < -3°C), dari

studi literatur hampir 90% baik itu berupa vegetables, fruis,

food item, whole fish, shell fish, beef, chiken, diary

products, etc. Are below 2,00 kJ/(kg.K). Detail :

Cp (specific heat cap.) : 2,00 kJ/(kg.K)

Skenario pengisian ruang cold storage:

Produk olahan nugget jika total produksi perhari 50 ton

kemudian didinginkan dengan blast freezer mencapi suhu

- 5°C.

Produk olahan yang sudah tersimpan dalam Cold storage

300 ton dengan kondisi yang sudah di dinginkan hingga

Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia 23

Tugas Besar Merancang Teknik Refrigerasi

mencapai kondisi steady state -18°C, dengan fluktuasi

(ΔT) 1°C atau 1 Kelvin.

Jika total muatan yang tersimpan 400 ton.

Jika total muatan yang tersimpan 500 ton

Jika total muatan yang tersimpan 600 ton

3.2 Cooling Load

1. Beban Transmisi

2. Beban Infiltrasi

Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia 24

Tugas Besar Merancang Teknik Refrigerasi

3. Beban Produk

Daya (kW )=Cp.m.ΔTt

Cp(kJ/kg.

K)

Massa(kg)

Temp. Diff(K)

time tofreezing(jam)

1 jam =3600 s

Heat Production(kW)

2,00 50000 13 10 3600 36,111111112,00 300000 1 24 3600 6,9444444442,00 200000 1 24 3600 4,629629632,00 100000 1 24 3600 2,314814815

650000 Total Cooling Load 50,001

Total Cooling Load 350 ton = 43,056 kW

Total Cooling Load 450 ton = 45,317 kW

Total Cooling Load 550 ton = 47,686 kW

Total Cooling Load 650 ton = 50,001 kW

4. Beban Tambahan (auxiliary)

Orang di Cold Storage

Jumlah orang : 2 orang

Work type : medium

Operating time : maks. dua kali tiap 1 jam, selama jam

kerja @5 min

Total waktu = (2 orang)*(5 menit*2 kali/jam)*(10 jam/hari) =

200 menit(3,33 jam/hari)

Total heat produksi/hari = (270 W)*(3,33 jam) = 0,900 kWh

Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia 25

Tugas Besar Merancang Teknik Refrigerasi

Maksimum Cooling load = 470 Watt = 0,47 kW

Average Cooling load per 18 hour operating actual = (0,9

kWh)/18 hour = 0,05 kW

Fan Evaporator

Jumlah Evaporator : 5 buah @3 fan

Arus Fan per Evap. : 12 Ampere @4 Ampere per fan

Tegangan Fan : 208 – 230 volt / 3 phase / 60 hz

Daya Fan total : ≈ 12,5 kW @2,5 kW per evaporator

Operating time : 22,5 hours per day (off when

defrosting)

Total heat produksi = (12,5 kW)*(16,5 h) = 206,25 kWh

Maksimum Cooling Load = 12,5 kW

Average Cooling Load per 18 hour opr. Actual = (206,25 kWh)/18

hour = 11,458 kW

Lampu Pencahayaan

Jumlah lampu : 21 buah

Daya lampu : 250 Watt

Total Daya : 5250 Watt

Luas permukaan lantai : 1260 m2

Daya per luas area : 4,2 W/m2

Operating time : 12 hours

Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia 26

Tugas Besar Merancang Teknik Refrigerasi

Maksimal Cooling load = 5,25kW

Average Cooling load per 18 hour opr. actual = 3,5 kW

Jungheinrich ETM 214

Drive : elektrik

Daya motor : 6,9 kW

Operating time : setiap satu jam sekali selama jam

kerja @5 menit

Total operating time : > 1 jam per 24 jam

Total waktu = (5 menit/jam)*(10 jam/hari) = 50 menit

Total heat produksi/hari = (6,9 kW)*(5/6 jam) = 5,75 kWh

Maksimum Cooling load = 6,9 kW

Average Cooling load per 18 hour = (5,75 kWh)/18 hour = 0,32

kW

Defrost Elektrik Heater

Maksimum Arus : 42,2 A

Volatage : 230 volt / 3 phase / 60 hz

Time Operating : 15 menit setiap 4 jam untuk 1

evaporator

Jumlah Evap. : 5 Evaporator @15 menit

Total time defrost : 75 menit setiap 4 jam

Total Daya defrost : 16,8 kW

Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia 27

Tugas Besar Merancang Teknik Refrigerasi

Total operating time : 1,5 jam per 24 jam per

evaporaor

Total waktu = (1,5 jam/24 jam)*(5 evaporator) = 7,5 jam

Total heat produksi/hari = (16,8 kW)*(7,5 jam) = 126 kWh

Maksimum Cooling load = 16,8 kW

Average Cooling load per 18 hour = (126 kWh)/18 hour = 7,00 kW

Total beban Auxiliary

Maksimum Condition = 0,47 kW + 12,5 kW + 5,25 kW + 6,9 kW + 16,8 kW

= 41,92 kW

Average Condition per 18 hour = 0,05 kW + 11,46 kW + 3,5 kW +

0,32 kW + 7,00 kW

= 22,78 kW

5. Beban Total Keseluruhan

QTotal=Qtransmision+Qinfiltrasi+QProduk(650ton)+Qauxiliary(max.)

= 35,198 kW + (6,991 kW + 3,687 kW) + 50,001 kW + 41,92

kW

= 137,787 kW (at peak/maksimum condition)

QTotal=Qtransmision+Qinfiltrasi+QProduk(450ton)+Qauxiliary(avgerage)

= 35,198 kW + (6,991 kW + 3,687 kW) + 50,001 kW + 22,78

kW

= 118,647 kW (at average condition)

Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia 28

Tugas Besar Merancang Teknik Refrigerasi

6. Safety Factor

Safety Factor = 5% x beban keseluruhan

Oleh karena itu,safety factor yang harus ditambahkan dalam

perhitungan kapasitas mesin adalah

QSafety Factor = 5% x 137,787 kW

= 6,8894 kW

Sehingga beban total yang harus diatasi oleh mesin menjadi:

Q total maksimum = 137,787 kW + 6,8894 kW = 144,676 kW

Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia 29

Tugas Besar Merancang Teknik Refrigerasi

Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia 30