BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Proses Pengolahan Kelapa Sawit

2.1.1 Stasiun Penerimaan

Hal ini sangat sederhana, sebagian besar jenis jembatan timbang

sekarang menggunakan sel-sel beban, dimana tekanan beban

menyebabkan variasi pada sistem listrik yang diukur. Pabrik Kelapa

Sawit sekarang ini pada umumnya sudah menggunakan jembatan

timbang yang terintegrasi langsung dengan sistem komputer.

Prinsip kerja dari jembatan timbang yaitu truk yang melewati jembatan

timbang berhenti 5 menit, kemudian dicatat berat truk awal sebelum

TBS dibongkar dan sortir, kemudian setelah dibongkar truk kembali

ditimbang, selisih berat awal dan akhir adalah berat TBS yang diterima

dipabrik. TBS yang telah ditimbang kemudian diterima oleh bagian

Loading ramp, untuk dilakukan penyortiran.Hal ini dilakukan untuk

memisahkan antara TBS yang layak diolah atau tidak.

2.1.2 Stasiun Perebusan

Setelah disortir, TBS yang layak olah lalu dimasukkan ke dalam lori

rebusan yang terbuat dari plat besi / baja berlubang-lubang (cage) dan

langsung dimasukkan ke dalam Sterilizer yaitu bejana perebusan yang

menggunakan uap air yang bertekanan antara 2.6 sampai 3.0 Kg/cm2.

Proses perebusan ini dimaksudkan untuk mematikan enzim-enzim

yang dapat menurunkan kualitas minyak CPO. Disamping itu, juga

dimaksudkan agar buah sawit mudah lepas dari tandannya

(berondolan) dan memudahkan pemisahan daging buah sawit dari

cangkang dan inti.

2.1.3 Stasiun Kempa

Pada tahapan mesin Trehser, buah yang masih melekat pada tandannya

akan dipisahkan dengan menggunakan prinsip bantingan, sehingga

buah tersebut terlepas (kemudian ditampung dan dibawa oleh Fruit

Conveyor ke Digester).

Pada stasiun ini tandan buah segar yang telah direbus siap untuk

dipisahkan antara berondolan dan tandannya. Sebelum masuk kedalam

thresser TBS yang telah direbus diatur pemasukannya dengan

menggunakan auto feeder.Dengan menggunakan putaran TBS

dibanting sehingga berondolan lepas dari tandannya dan jatuh ke

conveyor dan elevator untuk didistribusikan ke rethresser untuk

pembantingan kedua kalinya. Thresser mempunyai kecepatan putaran

22 – 25 rpm.Pada bagian dalam thresser, dipasang batang-batang besi

perantara sehingga membentuk kisi-kisi yang memungkinkan

berondolan keluar dari thresser.Untuk tandan kosong sendiri

didistribusikan dengan empty bunch conveyor untuk didistribusikan ke

penampungan empty bunch.

Berondolan yang keluar dari thresser jatuh ke conveyor, kemudian

diangkut dengan fruit elevator ke top cross conveyor yang

mendistribusikan berondolan ke distributing conveyor untuk

dimasukkan dalam tiap-tiap digester.Digester adalah tangki silinder

tegak yang dilengkapi pisau-pisau pengaduk dengan kecepatan putaran

25-26 rpm, sehingga brondolan dapat dicacah di dalam tangki ini.Bila

tiap-tiap digester telah terisi penuh maka brondolan menuju ke

conveyor recycling, diteruskan ke elevator untuk dikembalikan ke

digester.Tujuan pelumatan adalah agar daging buah terlepas dari biji

sehingga mudah di-press. Untuk memudahkan pelumatan buah, pada

digester di-inject steam bersuhu sekitar 90 – 95 °C.

2.1.4 Stasiun Klarifikasi

Minyak yang berasal dari stasiun press masih banyak mengandung

kotoran-kotoran yang berasal dari daging buah seperti lumpur, air dan

lain-lain. Untuk mendapatkan minyak yang memenuhi standar, maka

perlu dilakukan pemurnian terhadap minyak tersebut. Pada stasiun ini

terdiri dari beberapa unit alat pengolah untuk memurnikan minyak

produksi, yang meliputi : Sand Trap Tank, Vibrating Screen, Crude Oil

Tank, Continous Settling Tank (CST), Oil Tank, Purifier, Vacum

Dryer, Sludge Oil Tank, Sludge Vibrating Screen, Sludge Centrifuge,

Fat Pit, da n Storage Tank.

Gambar 2.1 Stasiun Klarifikasi

2.1.5 Stasiun Pengolahan Biji

Pada stasiun ini dilakukan aktifitas pemisahan serabut dari nut,

pemisahan inti dari cangkangnya dan juga pengeringan inti. Peralatan

yang digunakan di stasiun ini , diantaranya : Cake Breaker Conveyor

(CBC), Depericarper, Nut Silo, Ripple Mill, Claybath, dan Kernel Silo.

Gambar 2.2 Stasiun Pengolahan Biji

2.2 Unit Sterilizer

Fungsi dari proses perebusan adalah :

a. Mempermudah proses pelepasan brondolan buah sawit dari tandan buah

segar (TBS).

b. Menonaktifkan enzim lipase penghasil asam lemak bebas (ALB) atau Free

Fatty Acid (FFA).

c. Mempermudah proses pelepasan inti sawit (kernel) dari cangkangnya.

d. Mempermudah pelumatan berondolan (di mesin digester) dan

pengepressan di mesin screw press serta mengurangi kadar air pada

brondolan sawit.

e. Untuk membantu proses pemecahan emulsi.

f. Supaya serat (fibre) dan biji (nut) mudah terlepas.

Ada beberapa yang mempengaruhi hasil dari perebusan salah satunya adalah

temperatur uap yang digunakan. Biasanya temperatur uap yang digunakan

pada sterilizer adalah 130-135°C dan tekanan 2,8-3 kg/cm². (Naibaho, 1998)

Secara umum pada pabrik pengolahan kelapa sawit digunakan banyak

bermacam-macam jenis sterilizer yaitu: vertical sterilizer, horizontal

sterilizer, continious sterilizer, dimana semua jenis sterilizer ini mempunya

kelebihan dan kelemahan masing-masing. Namun untuk saat ini yang umum

digunakan adalah jenis vertical sterilizer dan horizontal sterilizer.

Pola perebusan yang digunakan pada sebuah PKS harus disesuaikan dengan

kemampuan boiler untuk memproduksi uap, agar tujuan dari perebusan

tersebut dapat tercapai dengan baik. Pola perebusan pada PKS yang lazim

dikenal adalah sistim single peak, sistim double peak, sisitim triple peak,

namun untuk saat ini yang umum digunakan adalah sistim triple peak dengan

berbagai macam modifikasi tergantung dari kodisi pabrik, buah yang diolah,

kapasitas lori dan kebijakan dari manajemen operasional (Bahan Ajar

STIPAP).

2.3 Perpindahan Panas

Perpindahan panas adalah ilmu yang mempelajari tentang laju perpindahan

panas diantara material/benda karena adanya perbedaan suhu(panas dan

dingin).Panas akan mengalir dari tempat yang suhunya tinggi ketempat yang

suhunya lebih rendah (Donald, 2011)

Proses perpindahan panas dapat terbagi atas tiga cara yaitu :

1. Perpindahan panas secara konduksi

2. Perpindahan panas secara konveksi

3. Perpindahan panas secara radiasi

2.3.1 Perpindahan Panas Secara Konduksi

Perpindahan panas secara konduksi adalah perpindahan panas dimana

molekul-molekul dari zat perantara tidak ikut berpindah tempat tetapi

molekul-molekul tersebut hanya menghantarkan panas atau proses

perpindahan panas dari suhu yang tinggi ke bagian yang suhunya lebih

rendah. Konduksi (keadaan steady). Suatu material bahan yang

mempunyai gradient, maka kalor yang mengalir tanpa disertai oleh

suatu gerakan zat. Aliran kalor seperti ini disebut konduksi atau

hantaran. Konduksi termal pada logam-logam padat terjadi akibat

gerakan elektron yang terikat dan konduksi termal mempunyai

hubungan dengan konduktivitas listrik. Pemanasan pada logam berarti

pengaktifan gerakan molekul, sedangkan pendinginan berarti

pengurangan gerakan molekul. (McCabe, 1993)

Contoh perpindahan kalor secara konduksi antara lain: perpindahan

kalor pada logam cerek pemasak air atau batang logam pada dinding

tungku. Laju perpindahan kalor secara konduksi sebanding dengan

gradient suhu perpindahan kalor secara konduksi sebanding dengan

gradient suhu (McCabe, 1993).

Rumus berdasarkan hokum Fourier yang berbunyi

Rumus berdasarkan hukum Fourier yang berbunyi perpindahan panas

konduksi adalah proses perpindahan panas jika panas mengalir dari

tempat yang suhunya tinggi ketempat yang suhunya lebih rendah,

dengan media penghantar panas tetap.

𝑞 = −𝑘𝐴 (𝑑𝑡

𝑑𝑥) Atau

𝑞𝐾

𝐴= −𝑘 (

𝑑𝑡

𝑑𝑥) ……………..

1

q = perpindahan kalor k = termal konduktivitas

(𝑑𝑡

𝑑𝑥)= gradien temperature A = luas permukaan bidang hantaran

2.3.2 Perpindahan Panas Secara Konveksi

Perpindahan panas secara konveksi adalah perpindahan panas yang

terjadi dari suatu tempat ke tempat lain dengan gerakan partikel

secara fisis. Perpindahan panas panas secara konveksi ini juga

diakibatkan oleh molekul-molekul zat perantara ikut bergerak

mengalir dalam perambatan panas atau proses perpindahan panas dari

suatu titik ke titik lain dalam fluida antara campuran fluida dengan

bagian lain. Arus fluida yang melintas pada suatu permukaan, maka

akan ikut terbawa sejumlah enthalphi. Aliran enthalphi ini disebut

aliran konveksi kalor atau konveksi. Konveksi merupakan suatu

fenomena makroskopik dan hanya berlangsung bila ada gaya yang

bekerja pada partikel atau ada arus fluida yang dapat membuat

gerakan melawan gaya gesek (McCabe, 1993). Contoh sederhana

perpindahan panas secara konveksi adalah aliran air yang dipanaskan

dalam belanga. Kalor yang dipindahkan secara konveksi dinyatakan

dengan persamaan Newton tentang pendinginan. (Holman, 1986)

Rumus perpindahan panas dengan cara konveksi berdasarkan hukum

newton yang menyatakan yaitu perpindahan panas yang terjadi antara

permukaan padat dengan fluida yang mengalir disekitarnya, dengan

menggunakan media penghantar berupa fluida (cairan/gas).

𝑞𝑐=ℎ𝑐𝐴 (𝑇𝑤−𝑇𝑠) atau 𝑞𝑐

𝐴= ℎ𝑐 (𝑇𝑤− 𝑇𝑠) ….………... 2

q = kalor yang dipindahkan

h = koefisien perpindahan kalor secara konveksi

A = luas bidang permukaan perpindahan panas

T = temperatur

Berdasarkan gaya penyebab terjadinya arus aliran fluida, konveksi

dapat diklasifikasikan:

a. Konveksi Bebas (Natural Convention)

Merupakan proses perpindahan panas yang berlangsung secara

alamiah, dimana perpindahan panas dalam molekul-molekul dalam

zat yang dipanaskan terjadi dengan sendirinya tanpa adanya tenaga

dari luar. Konveksi alamiah dapat terjadi karena ada arus yang

mengalir gaya apung, sedangkan gaya apung terjadi karena ada

perbedaan densitas fluida tanpa dipengaruhi gaya dari luar sistem.

Perbedaan densitas fluida terjadi karena adanya gradien suhu pada

fluida. Contoh konveksi alamiah antara lain aliran udara yang

melintasi radiator panas. (McCabe, 1993)

Contoh: plat panas dibiarkan berada di udara sekitar tanpa ada

sumber gerakan dari luar.

b. Konveksi Paksa (Forced Convection)

Konveksi paksa adalah perpindahan panas yang mana dialirannya

tersebut berasal dari luar, seperti dari blower atau kran dan pompa.

Konveksi paksa dalam pipa merupakan persolaan perpindahan

konveksi untuk aliran dalam atau yang disebut dengan internal

flow. Adapun aliran yang terjadi dalam pipa adalah fluida yang

dibatasi oleh suatu permukaan. Sehingga lapisan batas tidak dapat

berkembang secara bebas seperti halnya pada aliran luar

(Walujodjati, 2012).

Contoh konveksi paksa adalah : memasak air diatas kompor, udara

bakar yang dihembuskan blower combustion air ke dalam pipa-pipa

recuperator, sistem pendingin mesin mobil /radiator, hair dryer

,dll.

2.3.3 Perpindahan Panas Secara Radiasi

Perpindahan panas secara radiasi adalah perpindahan panas yang

terjadi karena perpindahan energi melalui gelombang

elektromagnetik secara pancaran. Antara sumber energi dengan

penerima panas tidak terjadi kontak, bagian dapur yang terkena

radiasi adalah ruang pembakaran. Pada radiasi panas, panas diubah

menjadi gelombang elektromagnetik yang merambat tanpa melalui

ruang media penghantar. Jika gelombang tersebut mengenai suatu

benda, maka gelombang dapat mengalami transisi (diteruskan),

refleksi (dipantulkan), dan absorbsi (diserap) dan menjadi kalor.

Hal itu tergantung pada jenis benda, sebagai contoh memantulkan

sebagian besar radiasi yang jatuh padanya, sedangkan permukaan

yang berwarna hitam dan tidak mengkilap akan menyerap radiasi

yang diterima dan diubah menjadi kalor. Contoh radiasi panas

anatara lain pemanasan bumi oleh matahari. Menurut hokum Stefan

Boltzman tentang radiasi panas dan berlaku hanya untuk benda

hitam, bahwa kalor yang dipancarkan (dari benda hitam) dengan

laju yang sebanding dengan pangkat empat temperatur absolut

benda itu dan berbanding langsung dengan luas permukaan benda

(Koestoer, 2013)

Hukum Stefan-Boltzman menyatakan perpindahan panas secara

radiasi. Adalah perpindahan panas yang terjadi karena

pancaran/sinaran/radiasi gelombang elektromagnetik, tanpa

memerlukan media perantara.

q pancaran = 𝜎. 𝐴 . 𝑇4………………….……3

𝜎 = Konstanta proposionalitas (5,669 . 10−8 W/m . 𝐾4)

A = Luas permukaan bidang benda hitam

T = Temperatur absolut benda hitam

2.4 Termodinamika

Termodinamika adalah cabang dari ilmu fisika yang mempelajari tentang

proses perpindahan energi sebagai kalor dan usaha antara sistem dan

lingkungan. Kalor diartikan sebagai perpindahan energi yang disebabkan oleh

perbedaan suhu, sedangkan usaha merupakan perubahan energi melalui cara-

cara mekanis yang tidak disebabkan oleh perubahan suhu. Proses perpindahan

energi pada termodinamika berdasarkan atas dua hukum, yaitu Hukum 1

Termodinamika yang merupakan persyaratan hukum kekekalan energi, dan

Hukum 2 Termodinamika yang memberikan batasan tentang arah perpindahan

kalor yang dapat terjadi. (Bernard, 1982)

Dalam pembahasan kita kali ini, kita akan mengacu pada sistem tertentu, yaitu

Sistem Terbuka dan Sitem Tertutup. Sistem terbuka adalah sistem dimana

antara sistem dan lingkungan memungkinkan terjadinya pertukaran materi dan

energi. Apabila hanya terjadi pertukaran energi tanpa pertukaran materi,

sistem disebut sistem tertutup.Adapun sistem terisolasi adalah jika antara

sistem dan lingkungan tidak terjadi pertukaran materi dan energi.

Dalam termodinamika juga terdapat empat hukum dasar yang menjadi

panduan dalam keseluruhan kajiannya. Hukum-hukum termodinamika

tersebut antara lain:

a. Hukum 0 Termodinamika: Jika dua sistem dalam keadaan setimbang

dengan sistem ketiga, maka ketiga sistem saling setimbang satu

dengan lainnya.

b. Hukum I Termodinamika: Berbicara tentang prinsip kekekalan energi

yang berbunyi “Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat

dimusnahkan tetapi energi dapat diubah dari suatu bentuk energi ke

bentuk energi yang lainnya”.

c. Hukum II Termodinamika: Energi kalor tidak dapat seluruhnya diubah

menjadi energi mekanik atau usaha, tetapi sebagian akan terbuang.

d. Hukum III Termodinamika: Suatu saat sistem akan berada pada suhu

nol absolut, proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati

nilai minimum (Bernard, 1982).

2.4.1 Sistem Termodinamika

Dalam termodinamika dikenal istilah sistem dan lingkungan. Sistem

adalah benda atau sekumpulan apa saja yang akan diteliti atau diamati

dan menjadi pusat perhatian. Sedangkan lingkungan adalah benda-

benda yang berada diluar dari sistem tersebut. Sistem bersama dengan

lingkungannya disebut dengan semesta atau universal. Batas adalah

perantara dari sistem dan lingkungan. Contohnya adalah pada saat

mengamati sebuah bejana yang berisi gas, yang dimaksud dengan

sistem dari peninjauan itu adalah gas tersebut sedangkan

lingkungannya adalah bejana itu sendiri (Parkins, 1991)

Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan sifat dari batasan dan

arus benda, energi dan materi yang melaluinya. Ada tiga jenis sistem

berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan

lingkungannya, yaitu :

2.4.1.1 Sistem Terbuka

Sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi

(panas dan kerja) dan benda (materi) dengan lingkungannya.

Sistem terbuka ini meliputi peralatan yang melibatkan adanya

aliran massa kedalam atau keluar sistem seperti pada

kompresor, turbin, nozel dan motor bakar. Sistem mesin

motor bakar adalah ruang didalam silinder mesin, dimana

campuran bahan bahan bakar dan udara masuk kedalam

silinder, dan gas buang keluar sistem. Pada sistem terbuka ini,

baik massa maupun energi dapat melintasi batas sistem yang

bersifat permeabel. Dengan demikian, pada sistem ini volume

dari sistem tidak berubah sehingga disebut juga dengan

control volume (Parkins, 1991)

Perjanjian yang kita gunakan untuk menganalisis sistem

adalah:

a. Untuk panas (Q) bernilai positif bila diberikan kepada

sistem dan bernilai negatif bila keluar dari sistem.

b. Untuk usaha (W) bernilai positif pabila keluar dari

sistem dan bernilai negatif bila diberikan (masuk)

kedalam sistem.

2.4.1.2 Sistem Tertutup

Sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi

(panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran zat dengan

lingkungan. Sistem tertutup terdiri atas suatu jumlah massa

yang tertentu dimana massa ini tidak dapat melintasi lapis

batas sistem. Tetapi energi baik dalam bentuk panas (heat)

maupun usaha (work) dapat melintasi lapis batas sistem

tersebut. Dalam sistem tertutup, meskipun massa tidak dapat

berubah selama proses berlangsung, namun volume dapat saja

berubah disebabkan adanya lapis batas yang dapat bergerak

(moving boundary) pada salah satu bagian dari lapis batas

sistem tersebut. Contoh sistem tertutup adalah suatu balon

udara yang dipanaskan, dimana massa udara didalam balon

tetap, tetapi volumenya berubah dan energi panas masuk

kedalam massa udara didalam balon (Parkins, 1991)

Suatu sistem dapat mengalami pertukaran panas atau kerja

atau keduanya, biasanya dipertimbangkan sebagai sifat

pembatasnya:

a. Pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran

panas.

b. Pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran

kerja.

Dikenal juga istilah dinding, ada dua jenis dinding yaitu

dinding adiabatik dan dinding diatermik. Dinding adiabatik

adalah dinding yang mengakibatkan kedua zat mencapai suhu

yang sama dalam waktu yang lama (lambat). Untuk dinding

adiabatik sempurna tidak memungkinkan terjadinya

pertukaran kalor antara dua zat. Sedangkan dinding diatermik

adalah dinding yang memungkinkan kedua zat mencapai suhu

yang sama dalam waktu yang singkat (cepat).

2.4.1.3 Sistem Terisolasi

Sistem yang mengakibatkan tidak terjadinya pertukaran

panas, zat atau kerja dengan lingkungannya.Contohnya : air

yang disimpan dalam termos dan tabung gas yang terisolasi.

Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi

sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit

pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan

gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk

ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem

(Parkins, 1991)

Karakteristik yang menentukan sifat dari sistem disebut property (koordinat

sistem/variabel keadaan sistem), seperti tekanan (p), temperatur (T), volume

(v), masa (m), viskositas, konduksi panas dan lain-lain. Selain itu ada juga

koordinat sistem yang didefinisikan dari koordinat sistem yang lainnya

seperti, berat jenis, volume spesifik, panas jenis dan lain-lain.Suatu sistem

dapat berada pada suatu kondisi yang tidak berubah, apabila masing-masing

jenis koordinat sistem tersebut dapat diukur pada semua bagiannya dan tidak

berbeda nilainya. Kondisi tersebut disebut sebagai keadaan (state) tertentu

dari sistem, dimana sistem mempunyai nilai koordinat yang tetap. Apabila

koordinatnya berubah, maka keadaan sistem tersebut disebut mengalami

perubahan keadaan. Suatu sistem yang tidak mengalami perubahan keadaan

disebut sistem dalam keadaan seimbang (equilibrium).

2.5 Entalphi dan Entrophi

2.5.1 Entalphi

Entalpi adalah jumlah energi panas yang ditransfer (panas yang diserap

atau dipancarkan) dalam proses kimia di bawah tekanan konstan, ketika

reaksi berlangsung, mungkin menyerap atau melepas panas, dan jika

reaksi dilakukan pada tekanan konstan, panas ini disebut entalpi reaksi.

Entalpi molekul tidak dapat diukur. Oleh karena itu, perubahan entalpi

pada reaksi dapat diukur.(Sudarman, 2016)

Entalpi adalah kandungan kalor sistem dalam tekanan tetap. Entalpi di

lambangkan dengan H, sedangkan perubahan entalpi adalah selisih

antara entalpi akhir dan entalpi awal di simbolkan dengan dengan DH.

ΔH = Hakhir – Hmula-mula

Walaupun ini merupakan definisi yang biasa dari DH, keadaan entalpi

H, mula-mula dan akhir (yang sebenarnya berhubungan dengan jumlah

energi yang adapada keadaan ini) tidak dapat di ukur. Ini di sebabkan

jumlah energi total dari sistem adalah jumlah dari semua energi kinetik

dan energi potensialnya.

Perubahan entalpi antara setiap pasangan reaktan dan produk tidak

tergantung pada jalur antara mereka. Selain itu, perubahan entalpi

tergantung pada fase reaktan. Sebagai contoh, ketika gas oksigen dan

hidrogen bereaksi untuk menghasilkan uap air, perubahan entalpi adalah

-483,7 kJ. Namun, ketika reaktan yang sama bereaksi untuk

menghasilkan air dalam bentuk cair, perubahan entalpi adalah -571,5 kJ.

(Sudarman, 2016)

2.5.2. Entropi

Entropi adalah fungsi keadaan, dan merupakan kriteria yang

menentukan apakah suatu keadaan dapat dicapai dengan spontan dari

keadaan lain. Entropi merupakan besaran termodinamika yang

menyatakan derajat ketidakteraturan partikel. Jika sistem kemasukan

kalor, maka entropi bertambah., dan sebaliknya jika kalor keluar maka

entropi berkurang. Menentukan entropi (S) suatu sistem tidak mudah

karena menyangkut energi yang di kandungnya. Akan tetapi besarnya

peribahan entropi (ΔS) dalam suatu peristiwa dapat di hitung dari

besarnya kalor yang masuk atau yang keluar. Kalor dapat menambah

ketidakteraturan (entropi) partikel sistem, tetapi perubahan itu tidak

linier, dan bergantung pada suhu sistem. Seperti energi dalam (U) dan

entalpi (H), Entropi adalah besaran termodinamika yang nilainya

tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir dan tidak di pengaruhi

oleh jalan yang di tempuh. Oleh sebab itu, ΔS proses reversibel sama

dengan irreversibel walaupun kalor yang di serap tidak sama. (Taro

Saito, Kimia Anorganik, 1996)

qir = ΔU + P (V2 – V1)

2.6 Bejana Bertekanan

Bejana tekan adalah suatu alat untuk menabung fluida yang bertekanan atau,

bejana selain pesawat uap yang didalamnya terdapat tekanan yang melebihi

tekanan udara luar, dipakai untuk menampung gas atau gas campuran

termasuk udara baik terkempa menjadi cair atau dalam keadaan larut atau

beku. Tekanan eksternal dapat disebabkan karena internal vacuum atau

tekanan fluida antara jacket dan dinding bejana, bejana yang dikenai tekanan

eksternal biasanya diperiksa sama seperti bejana yang dikenai tekanan

internal.

Yang termasuk bejana tekan adalah:

a. Bejana penampung atau storage tank

b. Bejana pengangkut atau bejana transport

c. Botol baja atau tabung gas

d. Instalasi atau pesawat pendingin

e. Instalasi pipa gas atau udara

f. Reaktor, reaktor adalah suatu tangki tempat berlangsungnya suatu

proses reaksi kimia dengan jalan bahan-bahan yang diperlukan

dimasukan kedalamnya kemudian dicampur, dipanaskan, didinginkan,

ditekan atau disuling dan lain-lain agar menghasilkan reaksi yang

diinginkan

Komponen utama dari bejana tekan adalah :

a. Shell (the primary component that contains the pressure)

b. Head (shell must be closed at the ends by heads)

c. Nozzle (cylindrical component that penetrates the shell or head).

d. Support (saddle, leg, lug and skirt)

e. Column, tower, drum, reactor, heat exchanger, condenser, air cooler,

sphere dan accumulator adalah tipe-tipe yang umum dari bejana tekan.

f. Cylindrical (dengan bentuk head flat, conical, toriconical,

torispherical, semiellipsoidal atau hemispherical)

g. Spherical

h. Spheroidal

i. Boxed (dengan flat rectangular atau flat square plate head sebagai

header dari air cooled exchanger)

j. Lobed.

Bejana yang berbentuk silinder, termasuk heat exchanger dan condenser

(posisi horisontal atau vertikal) disangga oleh column, cylindrical plate skirt

atau plate lugs. Spherical umumnya disangga dengan column atau skirt,

sedangkan spheroidal diletakkan pada pondasinya. Beberapa metode dipakai

untuk membuat bejana tekan dengan welding, brazing dan forging (paku

keling jarang digunakan saat ini). Umumnya material yang digunakan adalah

carbon steel, tetapi untuk penggunaan khusus bisa dipakai nickel, titatium,

high nickel alloy atau alumunium dll. Copper dan copper alloy ditemukan

pada petrochemical plant. Jika carbon steel tidak bisa menahan korosi atau

erosi, ataupun akan menyebabkan kontaminasi produk, maka bejana dilapisi

dengan material lain. Banyak digunakan pada refinery atau petrochemical

plant, biasanya memuat proses fluida. Sebagai thermal reactor atau catalytic

reactor yang berisi perubahan kimia yang dikehendaki dari sebuah proses,

sebagai fractionator untuk memisahkan beberapa unsur, sebagai separator

untuk memisahkan gas atau chemical, sebagai surge drum untuk liquid,

sebagai chemical treating unit, atau sebagai exchanger, condenser, cooler.

Gambar 2.3 Bejana Bertekanan

2.7 Proses Pembentukan Uap

Proses terbentuknya uap terjadi melalui perubahan energi panas pembakaran

bahan bakar menjadi energi panas dalam bentuk uap. Panas hasil pembakaran

digunakan untuk menaikkan entalpi air sampai terbentuk uap air yang

mengandung energi dalam yang disimpan dalam bentuk panas dan tekanan.

Salah satu proses pembentukan uap adalah mendidih, dimana titik didih suatu

zat cair tergantung pada tekanan payang diberikan padapermukaan zat cair.

Untuk menghasilkan uap yang lebih besar digunakan ketel uap, dimana fluida

kerja yang digunakan adalah air, karena air memiliki sifat-sifat yang lebih

menguntungkan bila dibandingkan dengan fluida kerja yang lain. (Susyadi)

Adapun keuntungan penggunaan air sebagi fluida kerja yang lain:

a. Mudah diperoleh dengan harga yang murah

b. Air dapat bersifat netral (pH = 7) sehingga sifat korosif yang merusak

logam dapat diatasi.

c. Air tidak terbakar

d. Mampu menerima kalor dalam jumlah besar

e. Dapat bekerja pada tekanan yang tinggi

Uap yang terbentuk dari pemanasan ini dirubah menjadi uap basah ataupun

kering melalui beberapa tahap. Dengan demikian uap yang terbentuk dapat

digolongkan kedalam berbagai bentuk jenis uap yaitu:

1. Uap Basah

Kondisi uap ini masih mengandung titik-titik air. Kualitas uap ini dapat

dinyatakan dengan kualitas uap tertentu (x), dimana harga x berkisar

antara 0<x<1. Kondisi uap berada pada titik 2 dan 3.

2. Uap Jenuh

Kondisi uap ini tidak mengandung titik-titik air lagi. Kualitas uap pada

kondisi ini x = 100%. Uap ini diperoleh dengan penambahan kalor pada

uap basah sama sehingga mencapai titik >3.

3. Uap Panas Lanjut

Kondisi uap ini diperoleh dengan memanaskan uap jenuh pada tekanan

konstan sehingga temperaturnya meningkat.

Pemanasan air dari keadaan awal (titik 1) menjadi kondisi cair jenuh (titik

2), membutuhkan kalor sebesar (Moran, 2004).

Gambar 2.2 Diagram Proses pembentukan uap

Q1-2 = ma (h2 –h1) (2-1)…………………………..……. 4

ma = laju aliran massa air yang dipanaskan (kg/jam)

h1 = entalpi air pengisian ketel (kJ/kg)

h2 = entalpi air pada kondisi cair jenuh (kJ/kg)

Pemanasan uap jenuh (titik 3) secara kontinu akan menaikkan temperatur

uap sehingga menjadi uap panas lanjut (titik4). Dalam hal ini panas yang

dibutuhkan sebesar:

Q3-4 = mu (h4 – h3)……………..………………. 5

dimana:

mu = laju aliran massa campuran yang dipanaskan (kg/jam)

h3 = entalpi uap pada kondisi uap panas lanjut titik 4 (kg/kJ)

2.8 Kondensasi

Kondensasi yang merupakan kebalikan (invers) dari pendidihan, terjadi ketika

uap jenuh bersentuhan dengan permukaan yang berada pada temperatur yang

lebih rendah. Cairan terkumpul pada permukaan dan kemudian mengalir

karena efek gravitasi atau terbawa oleh gaya hambat uap yang bergerak. Jika

pergerakan dari kondensat tersebut adalah laminar, yang memang bisa terjadi,

kalor dipindahkan dari antarmuka uap-cairan ke permukaan melalui konduksi.

Laju perpindahan kalor bergantung pada ketebalan film, yang ditujukan untuk

permukaan vertikal. Ketebalan film bergantung pada laju kondensasi dan laju

penghilangan kondensat. Untuk suatu bidang miring laju-laju pembuangannya

lebih rendah, yang menambah ketebalan film dan mengurangi laju

perpindahan kalor (Moran, 2004)

2.8.1 Proses Kondensasi

Kondensasi adalah peristiwa perubahan wujud zat dari gas menjadi

cair. Kondensasi dapat dibagi menjadi dua jenis, yakni kondensasi

eksterior dan kondensasi interior. Kondensasi eksterior terjadi ketika

udara lembab menyentuh permukaan dingin seperti kaca. Kondensasi

akan terjadi jika suhu permukaan tersebut berada di bawah titik embun

udara (dew point). Titik embun udara adalah suhu/temperatur di mana

uap air dalam udara mengembun menjadi air pada kecepatan yang

sama dengan kecepatan air itu menguap, pada tekanan udara konstan.

Kondensasi seperti ini biasa terlihat ketika malam hari yang dingin

diikuti dengan siang hari yang hangat.

Di sisi lain, kondensasi interior dapat terjadi ketika kelembaban udara

terlalu berlebihan dalam suatu ruang tertutup. Kelembaban udara yang

berlebihan ini biasa menyebabkan pengembunan pada kaca jendela.

Banyaknya pengembunan berbanding lurus dengan banyaknya udara

hangat dalam ruang. Semakin banyak udara hangat maka semakin

banyak pula uap air yang dimiliki, sehingga semakin banyak pula

pengembunan yang terjadi pada permukaan (Moran, 2004)

2.9 Data Kualitatif dan Kuantitatif

2.9.1 Data Kualitatif

Data kualitatif adalah data yang berbentuk kata-kata, bukan dalam

bentuk angka. Data kualitatif diperoleh melalui berbagai teknik

pengumpulan data misalnya wawancara, analisis dokumen (transkip).

Bentuk lain data kualitatif adalah gambar yang diperoleh melalui

pemotretan atau rekaman video.

2.9.2 Data Kuantitatif

Data kuantitatif adalah data yang berbentuk angka atau bilangan. Sesuai

dengan bentuknya, data kuantitatif dapat diolah atau dianalisis

menggunakan teknik perhitungan matematika atau statistika.

Berdasarkan proses atau cara untuk mendapatkannya, data kuantitatif

dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu :

a. Data diskrit

Data diskrit adalah data dalam bentuk angka (bilangan) yang

diperoleh dengan cara membilang. Contoh : Jumlah Sekolah Dasar

Negeri di Kecamatan XXX sebanyak 20.

b. Data Ordinal

Data ordinal adalah data yang berasal dari suatu objek atau kategori

yang telah disusun secara berjenjang menurut besarnya. Setiap data

ordinal memiliki tingkatan tertentu yang dapat diurutkan mulai dari

yang terendah sampai tertinggi atau sebaliknya. Namun demikian,

jarak atau rentang antar jenjang yang tidak harus sama.

Dibandingkan dengan data nominal, data ordinal memiliki sifat

berbeda dalam hal urutan. Terhadap data ordinal berlaku

perbandingan dengan menggunakan dengan menggunakan fungsi

pembeda yaitu “>” dan “<”.