4

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Proses Pabrik Kelapa Sawit

Sawit Pabrik kelapa sawit adalah suatu pabrik industri yang berfungsi sebagai

tempat pengolahan tandan buah segar (TBS) kelapa sawit menjadi minyak kelapa

sawit / crude palm oil (CPO) dan inti kelapa sawit (kernel), serta produk

sampingan berupa fiber dan cangkang (shell). Dalam prosesnya, pabrik kelapa

sawit memiliki 6 stasiun yang saling berhubungan antara satu dengan yang

lainnya dalam mengolah tandan buah segar sampai menjadi minyak dan inti.

Menurut (Pahan, 2008) ada pun 6 stasiun tersebut diantaranya :

a. Stasiun Penerimaan Buah

Stasiun Penerimaan Buah terdiri dari timbangan dan dan loading ramp.

Timbangan berfungsi untuk mengetahui berat dari apa saja yang keluar dan

masuk di pabrik baik itu berupa Tandan Buah Segar (TBS), minyak kelapa

sawit / Crude Palm Oil (CPO), kernel, fibre, shell, dan yang lainnya yang

penting untuk ditimbang. Sedangkan untuk loading lamp berfungsi untuk

pensortiran buah yang masuk sesuai dengan kriteria yang diterima pabrik.

b. Stasiun Perebusan

Stasiun perebusan terdiri dari sterilizer. Tandan Buah Segar (TBS) yang

sudah disortir selanjutnya akan direbus dengan sterilizer. Pada saat Tandan

Buah Segar (TBS) direbus, tekanan dan suhu haruslah tinggi. Perebusan ini

bertujuan untuk menurunkan tingkat keasaman lemak bebas dan mengurangi

kadar air sehingga memudahkan saat proses pembrondolan pada thresher dan

melembutkan daging buah untuk pemisahan antara biji dengan buahnya.

c. Stasiun Penebah

Stasiun Penebah terdiri dari hoasting crane / tippler dan threser. Setelah buah

direbus dengan lori, lori kemudian diangkat dengan hoasting crane atau

tippler kemudian masuk ke thresser. Pada proses ini buah/brondolan

5

dipisahkan dari tandan sawit dengan menggunakan mesin penebah (thresher)

dengan cara mengangkat dan membanting tandan buah rebus tersebut.

d. Stasiun Press

Stasiun Press terdiri dari digester dan screw press. Buah yang telah diolah

hingga ketahap ketiga akan proses pressing. Proses keempat ini merupakan

proses inti dimana minyak diambil dari buah dengan melumatkan terlebih

dahulu brondolan kemudian dilakukan penekanan dengan mesin press untuk

mendapatkan minyak.

e. Stasiun Pemurnian Minyak

Stasiun Pemurnian Minyak terdiri dari Sand Trap Tank, Vibro Separator,

Crude Oil Tank, Vertical Continuous Tank, Oil Tank, Floater Tank, Vacum

Dryer, Sludge Tank, Sand Cylone, Buffer Tank, Sludge Separator, Fat Fit,

dan Storage Tank. Setelah proses pressing minyak dari buah, barulah didapat

minyak kasar. Selanjutnya minyak tersebut akan kebih disempurnakan

dengan berbagai macam proses seperti fraksinasi, sedimentasi, pengutipan

dan penyaringan. Setelah melalui tahap penyempurnaan minyak dipompakan

ke storage tank untuk tempat penyimpanan sementara sebelum dikirim.

f. Stasiun Pengolahan Biji

Stasiun Pengolahan Biji terdiri dari Cake Breaker Conveyor, Depricarper,

Nut Polishing Drum, Destoner, Nut Gruding Drum, Nut silo, Ripple Mill,

Cracked Mixer Conveyor, Light Tenera Dush Separator I/II, Claybath/Hydro

Cyclone, Kernel Dryer dan Kernel Bunker. Pada proses pengolahan biji, biji

akan melalui beberapa dan menghasilkan produk utama berupa kernel dan

produk samping berupa fibre an shell. Fibred an shell dimanfaatkan sebgai

bahan bakar boiler dan bias juga dijual sebagai produk samping (by product)

Akan tetapi keseluruhan proses yang terjadi pada masing-masing stasiun di

pabrik tidak terlepas dari peran penting dari stasiun pembangkit tenaga

sebagai pemasok steam yang akan digunakan turbin untuk menghasilkan

energi listrik dan uap bekasnya digunakan untuk pengolahan pengolahan.

6

2.2 Power Plant Pabrik kelapa Sawit

Power Plant merupakan stasiun yang menghasilkan tenaga listik yang sumbernya

dari generator diesel dan turbin uap yang menggerakkan generator. Stasiun

pembangkit listrik adalah sumber tenaga yang diperlukan untuk menggerakkan

mesin pada pengolahan, juga sebagai tempat masuknya uap dari boiler ke setiap

stasiun yang ada di PKS (Harhap, 2016).

a. Boiler merupakan bejana bertekanan dengan bentuk dan ukuran yang

didesain untuk menghasilkan uap panas atau steam. Steam dengan tekanan

tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses.

Ketel uap berasal dari kata ”boil” yang artinya mendidih dan menguap.

Dengan demikian boiler dapat diartikan sebagai suatu peralatan pembangkit/

pembentuk uap atau disebut juga sebagai suatu peralatan yang berfungsi

untuk mengkonversikan energi kimia dari bahan bakar menjadi energi panas

pembentukan uap ( Naibaho,1996).

b. Turbin Uap : Mengubah energi potensial uap ke dalam energi kinetik.

kemudian energi kinetik dirubah menjadi energi listrik dengan menggunakan

alternator ( Naibaho,1996).

c. Genset : Mengubah energi kimia dari bhan bakar diesel kedalam energi

listrik dengan menggunakan alternator diesel ( Naibaho,1996).

d. BPV : Menyimpan dan mendistribusikan uap dengan tekanan rendah untuk

proses pengolahan dipabrik ( Naibaho,1996).

7

2.3 Boiler

Gambar 2.1 Boiler PKS Turangi PT. PP London Sumatera (Lonsum)

Boiler merupakan instalasi penghasil uap yang dipakai untuk menggerakkan

turbin uap sebagai pembangkit tenaga di PKS.Boiler bekerja mengkonversikan

panas yang dihasilkan bahan bakar untuk mengubah air kedalam bentuk uap yang

kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin. Bahan bakar yang digunakan

di PKS umumnya terdiri dari shell dan fibre. Boiler yang dijumpai di PKS terdiri

dari jenis pipa api dan air. Berrdasarkan dari jenis uap yang dihasilkan boiler, uap

dapat dibedakan menjadi uap jenuh (saturated steam) dan uap kering

(superheated steam).Boiler yang dijumpai di PKS umumnya penghasil uap basah

dan uap kering (Naibaho, 1998).

2.4 Proses Pembentukan Uap

Keadaan uap tergantung dari tekanan, oleh karena itu pembentukan uap diadakan

pada tekanan konstan. Bila 1 kg air dipanaskan dengan temperatur mula 00 C di

dalam tangki tertutup dengan tekanan konstan, pada pemanasan tingkat pertama

temperatur air akan naik sampai air mendidih dan dikenal sebagai temperatur

didih. Setelah temperatur didih dicapai, uap mulai terbentuk selama temperatur

dipertahankan konstan, sampai dicapai titik di mana semua air berubah menjadi

uap.Isi tangki akan berupa campuran air dan uap, dikenal sebagai uap basah. Dan

8

bila semua air termasuk butir-butir yang terapung dalam uap basah itu diuapkan

maka akan didapat uap kenyang atau keadaan uap di mana ia tepat berwujud uap

seluruhnya. Jumlah panas yang diperlukan untuk mengubah 1 kg air mendidih

menjadi 1 kg uap kenyang pada tekanan yang sama dinamakan entalpi penguap

laten. Begitu pemanasan dilanjutkan temperature uap kenyang itu naik dan uap

ini dikenal sebagai uap kering.Gas-gas hasil pembakaran memanasi bidang

pendidih atau penguap, super heater, ekonomiser dan pemanas udara dan

akhirnya dibuang ke atmosfir melalui cerobong asap. Udara setelah mengalami

pemanasan pada pemanas udara, di masukan ke dalam dapur.Air pengisi setelah

mengalami pemanasan pada ekonomiser, dimasukan kependidih atau

penguap.Dari bidang ini, uap dikeringkan pada super heater, untuk selanjutnya

siap untuk diisikan ke dalam mesin atau turbin uap. Penempatan ekonomiser dan

pemanas udara dalam saluran gas bekas, dimaksudkan untuk mengurangi

kerugian panas melalui gas yang meninggalkan cerobong asap (Pitrandjalasari

dan Putra, 2013).

2.5 Turbin

Gambar 2.2 Turbin PKS Turangi PT. PP London Sumatera (Lonsum)

Turbin uap adalah penggerak mula yang mengubah energy potensial uap menjadi

energy kinetik dan energy ini selanjutnya diubah menjadi energy mekanis dalam

bentuk putaran poros turbin.Poros turbin, langsung atau dengan bantuan rado gigi

reduksi, dihubungkandengan mekanisme yang digerakkan.Tergantung pada jenis

9

mekanisme yang digerakkan, turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang

industry untuk oembangkit listrik, dan untuk transportasi (Shlyakhin, 1999).

2.5.1 Komponen – komponen Turbin

Secara umum turbin terbagi beberapa bagian, yaitu (Shlyakhin, 1999) :

a. Cassing

asingberfungsi sebagai penutup bagian-bagian utama turbin.

b. Rotor

Rotor adalah bagian turbin yang berputar yang terdiri dari poros, sudu

turbin atau deretan sudu yaitu stasionary blade dan moving blade.

Untuk turbin bertekanan tinggi atau ukuran besar, khususnya unuk

turbin jenis reaksi maka motor ini perlu di balance untuk mengimbagi

gaya reaksi yang timbul secara aksial terhadap poros.

c. Bearing Pendestal

Bearing Pendestal adalah merupakan dudukan dari poros rotor.

d. Journal Bearing

Journal Beasing adalah bagian turbin yang berfungsi untuk menahan

Gaya Radial atau Gaya Tegak Lurus Rotor.

e. Thrust Bearing

Thrust Bearing adalah bagian turbin yang berfungsi untuk menahan

atau untuk menerima gaya aksial atau gaya sejajar terhadap poros yang

merupakan gerakan maju mundurnya poros rotor.

f. Main Oil Pump

Main Oil Pump berfungsi untuk memompakan oli dari tangki untuk

disalurkan pada bagian-bagian yang berputar pada turbin. Dimana

fungsi dari Lube Oil adalah :

1. Sebagai pelumas pada bagian – bagian yang berputar.

2. Sebagai pendingin (Oil Cooler) yang telah panas dan masuk ke

bagian trubin dan akan menekan / terdorong keluar secara sirkuler.

10

3. Sebagai Pelapis (Oil Film) pada bagian turbin yang bergerak secara

rotasi.

4. Sebagai Pembersih (Oil Cleaner) dimana oli yang telah kotor

sebagai akibat dari benda-benda yang berputar dari turbin akan

terdorong ke luar secara sirkuler oleh oli yang masuk.

g. Gland Packing

Gland Packing berfungsi sebagai penyekat untuk menahan kebocoran

baik kebocoran Uap maupun kebocoran oli.

h. Labirinth Ring

Labirinth Ring mempunyai fungsi yang sama dengan gland packing.

i. Implus Stage

Implus Stage adalah sudu turbin tingkat pertama yang mempunyai

sudu sebanyak 116 buah.

j. Stasionary Blade

Stasionary Blade adalah sudu-sudu yang berfingsi untuk menerima dan

mengarahkan steam yang masuk.

k. Moving Blade

Moving Blade adalah sejumlah sudu-sudu yang berfungsi menerima

dan merubah Energi Steam menjadi Energi Kinetik yang akan

memutar generator.

l. Control Valve

Control Valve adalah merupakan katup yang berfungsi untuk mengatur

steam yang masuk kedalam turbin sesuai dengan jumlah Steam yang

diperlukan.

m. Stop Valve

Stop Valve adalah merupakan katup yang berfungsi untuk

menyalurkan atau menghentikan aliran steam yang menuju turbin.

1. Gear Cassing adalah merupakan penutup gear box dari bagian-

bagian dalam reducing gear.

11

2. Pinion (high speed gear) adalah roda gigi dengan type Helical yang

putarannya merupakan putaran dari shaft rotor turbin uap.

3. Gear Wheal (low speed gear) merupakan roda gigi type Helical

yang putarannya akan mengurangi jumlah putaran dari Shaft rotor

turbin yaitu dari 5500 rpm menjadi 1500 rpm.

4. Pinion Bearing yaitu bantalan yang berfungsi untuk menahan /

menerima gaya tegak lurus dari pinion gear.

5. Pinion Holding Ring yaitu ring berfungsi menahan Pinion Bearing

terhadapgaya radial shaft pinion gear.

6. Wheel Bearing yaitu bantalan yang berfungsi menerima atau

menahan gaya radial dari shaft gear wheel.

7. Wheel Holding Ring adalah ring penahan dari wheel Bearing

terhadap gaya radial atau tegak lurus shaft gear wheel.

8. Wheel Trust Bearing merupakan bantalan yang berfungsi menahan

atau menerima gaya sejajar dari poros gear wheel (gaya aksial)

yang merupakan gerak maju mundurnya poros.

2.5.2 Klasifikasi Turbin Uap

Turbin uap dapat di klasifikasikan ke dalam kategori yang berada yang

bergantung pada kontruksiny, proses penurunan kalor, kondisi – kondisi

awal dan akhir uap dan pemakaiannya di bidang industry sebagai berikut

(Shlyakhin, 1999) :

1. Menurut jumlah tingkat tekanan :

a. Turbin satu tingkat dengan satu atau lebih tingkat kecepatan yang

biasanya berkapasitas kecil; turbin ini kebanyakan dipakai untuk

menggerakkan compressor sentrifugal dan mesin – mesin lainnya

yang serupa.

12

b. Turbin implus dan reaksi nekatingkat; turbin ini dibuat dalam

jangka kapasitas yang luas mulai darai yang kecil hingga yang

besar.

2. Menurut arah aliran uap :

a. Turbin aksial, yang uap mengalir dalam arah yang sejajar terhadap

sumbu turbin; tegak lurus terhadap sumbu turbin satu atau lebih

tingkat kecepatan rendah pada turbin untuk dipakai aksial.

b. Turbin radial, yang uapnya mengalir dalam arah yang tegak lurus

terhadap sumbu turbin.

3. Menurut jumlah silinder :

a. Turbin silinder tunggal.

b. Turbin silinder ganda.

c. Turbin tiga silinder, dan

d. Turbin empat silinder.

Turbin nekatingkat yang rotornya dipasang pada satu poros dan poros yang

sama dikopel dengan generator-tunggal yang dikenal sebagai turbin poros

tunggal, turbin dengan poros rotor yang terpisah untuk masing – masing

silinder yang dipasang sejajar satu dengan yang lainnya dikenal sebagai

neka-aksial.

4. Menurut metode pengaturan

a. Turbin dengan pengaturan pencekikkan (throttling) yang uap

segarnya masuk melalui satu atau lebih (yang tergantung pada daya

yang dihasilkan) katup pencekik yang dioperasikan serempak.

b. Turbin dengan pengaturan nosel yang uap segarnya masuk melalui

dua atau lebih pengaturan pembuka (opening regulator) yang

berurutan.

c. Turbin dengan pengaturan langkau (by-pass grovening) yang uap

segarnya di samping dialirkan ke tingkat pertama juga langsung

13

dialirkan ke satu, dua atau bahkan tiga tingkat menengah turbin

tersebut.

5. Menurut prinsip aksi uap

a. Turbin implus, yang energy potensial uapnya diubah menjadi

energy kinetic di dalam nosel atau laluan yang dibentuk oleh sudu

– sudu diam yang berdekatan, dan di dalam sudu – sudu gerak,

energy kinetic uap diubah menjadi energy mekanis, menurut

praktek turbin implus yang dilakukan sekarang inim

pengklasifikasian ini adalah relative, karena turbin ini beroperasi

dengan derajat reaksi yang agak membesar pada sudu-gerak,

tingkat – tingkat yang berikutnya (pada turbin kondensasi).

b. Turbin reaksi aksial yang ekspansi uap di antara laluan sudu baik

sudu pengarah maupun sudu-gerak tiap – tiap tingkat berlangsung

hampir pada derajat yang sama.

c. Turbin reaksi radial tanpa sudu pengarah yang diam.

d. Turbin reaksi radial dengan sudu pengarah yang diam.

6. Menurut proses penurunan kalor

a. Turbin kondensasi (condensing turbine) dengan regenerator, pada

turbin jenis ini uap pada tekanan yang lebih rendah dari tekanan

atmosfer dialirkan ke condenser, di samping itu uap juga dicerat

dari tingkat – tingkat menengahnya untuk memanaskan air

pengisian ketel jumlah penceratan yang demikian itu biasanya 2 –

3 hingga sebanyak 8 – 9. Kalor laten uap buang selama proses

kondensasi semuanya hilang pada turbin ini. Turbin kapasitas kecil

pada desain terdahulu sering tidak mempunyai pemanasan air

pengisian yang regenaratif.

b. Turbin dengan kondensasi dengan satu atau lebih penceratan dari

tingkat menengahnya pada tekanan tertentu untuk keperluan –

keperluan industry dan pemanasan.

14

c. Turbin tekanan lawan (back pressure turbin), uap buang dipakai

untuk keperluan – keperluan industry dan pemanasan; ke dalam

turbin jenis ini dapat juga ditambahkan (dalam artian yang relatif)

turbin dengan kevakuman yang dihilangkan (deteriorated), yang

uap buangnya dapat dipakai untuk keperluan – keperluan

pemanasan dan proses.

d. Turbin tumpang; turbin ini juga adalah jenis turbin tekanan lawan

dengan perbedaan bawha uap buang dari turbin dengan jenis ini

lebih lanjut masih dipakai untuk turbin – turbin kondensasi tekanan

menengah dan rendah. Turbin ini secara umum, beroperasi pada

kondisi tekanan dan temperature uap awal yang tinggi, dan dipakai

kebanyakan untuk membesarkan kapasitas pembangkit pabrik,

dengan maksud maksud untuk mendapatkan efisiensi yang lebih

baik.

e. Turbin tekanan lawan (back pressure turbine) dangan penceratan

uap dari tingkat – tingkat menengahnya pada tekanan tertentu;

turbin jenis ini dimaksudkan untuk mensuplai uap kepada

konsumen pada berbagai kondisi tekanan dan temperature.

f. Turbin tekanan rendah (tekanan buang) yang uap buang dari mesin

– mesin uap, palu uap, mesin tekan, dan lain – lain, dipakai untuk

keperluan pembangkit tenaga listrik.

g. Turbin tekanan-campur dengan dua atau tiga tingakt tekanan,

dengan suplai uap buang ke tingkat – tingkat menengahnya.

Turbin – turbin yang disebutkan pada ‘b’ sampai ‘e’ biasanya mempunyai

penceratan untuk pemanasan air pengisian ketel secara regenerative, di

samping penceratan uap pada tekanan – tekanan tertentu untuk keperluan –

keperluan lainnya.

15

7. Menurut kondisi – kondisi uap pada sisi masuk turbin

a. Turbin tekanan rendah, yang memakai uap pada tekanan 1,2

sampai 2 bar.

b. Turbin tekanan menengah, yang memakai uap pada tekanan

sampai 40 bar.

c. Turbin tekanan tinggi, yang memakai uap pada tekanan diatas 40

bar.

d. Turbin tekanan yang sangat tinggi, yang memakai uap pada

tekanan 170 bar atau lebih dan temperatur di atas 550ᴼC atau lebih.

e. Turbin tekanan superkritis, yang memakai uap pada tekanan 225

bar atau lebih.

8. Menurut pemakaian di bidang industry

a. Turbin stasioner dengan kepesatan putar yang konstan dipakai

terutama untuk menggerakkan alternator.

b. Turbin uap stasioner dengan kepesatan yang bervariasi dipakai

untuk menggerakkan blower turbo, pengedar udara (air circulator),

pompa, dan lain – lain.

c. Turbin yang tidak stasioner dengan kepesatan yang bervariasi;

turbin jenis ini biasanya dipakai pada kapal – kapal uap, kapal,

lokomotif kereta api (lokomotif turbo).

Semua jenis turbin yang telah dijelaskan di atas ini yang tergantung pada

kepesatan putar dapat dihubungkan langsung melalui roda gigi reduksi

dengan mesin – mesin yang digerakkan.

2.6 Thermodinamika

Termodinamika merupakan ilmu pengetahuan yang membahas mengenai

panasbdan mengenai sifat zat yang berhubungan dengan panas dan kerja. Seperti

pengetahuan yang lain, dasar termodinamika adalah pengamatan dan

16

eksperimental. Dalam Termodinamika, berbagai penemuan ini dinyatakan dalam

bentuk hokum Termodinamika yang pertama, kedua dan ketiga (Harahap, 2016).

2.6.1 Hukum Termodinamika Pertama

Hukum pertama termodinamika adalah hokum konservasi (kekekalan)

energy.Hokum ini menyatakan bahwa energy tidak dapat diciptkan ataupun

dilenyapkan. Energy dari suatu system yang mengalami perubahan (proses)

dapat bertambah atau berkurang oleh pertukaran dengan lingkungan dan

diubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain di dalam system itu. Jadi,

hukum ini adalah semata-mata “tata-buku” yang menyatakan pertukaran

dan kemampuan perubahan dari energy, dan menjaga bahwa dalam setiap

perubahan semua energy harus diperhitungkan (Wakil, 1998).

Hukum pertama tidak menunjukkan apakah perubahan energy dari satu

bentuk ke bentuk yang lain berrlangsung secara sempurna atau tidak, atau

apakah beberapa bentuk energy dapat dikonversikan secara penuh ke

bentuk lain. Masalah keterbatasan itu diserahkan kepada hukum kedua.

Pernyataan matematis yang paling umum mengenai hukum pertama adalah

untuk system terbuka yang mengalami perubahan dalam keadaan transien.

Yang dimaksud dengan system adalah setiap bagian tertentu, yang

volumenya dan batas-batasnya tidak perlu tetap, di mana perpindahan

panas dan konversi energy dan massa akan dikaji (Wakil,1998).

a. Entalpi

Entalpi adalah istilah dalam termodinamika yang menyatakan jumlah

energi internal dari suatu sistem termodinamika ditambah energi yang

digunakan untuk melakukan kerja. Dari tinjauan, entalpi tidak bisa

diukur, namun yang bisa dihitung adalah nilai perubahannya. Secara

matematis, perubahan entalpi dapat dirumuskan sebagai berikut:

h = U + PV ................................ 2.1

17

dimana :

h = Entalpi Sistem (joule).

U = Energi Internal (joule).

P = Tekanan dari Sistem (Pa).

V = Volume Sistem (m3).

Karena energi dalam U dab perkalian PV kedua – duanya memiliki

satuan energi, H juga memiliki satuan energi. Lebih dari itu, karena

U,P, dan V merupakan sifat – sifat system, maka H juga sebuah sifat

sistem (Wakil, 1998).

b. Mencari nilai Enthalpy steam masuk (Pi)

Mencari nilai entalpi superheated dengan cara interpolasi dengan

menggunakan tabel uap (Harahap 2016).

T = h

T1 = h1

T2 = h2=x

T3 = h3

Mencari x dengan cara interpolasi seperti di bawah ini :

=

=

...............................................................2.2

Atau

=

=

...............................................................2.3

engan emperatur C)

h = Entalpi (Kj/kg)

18

2.6.2 Hukum Termodinamika Kedua

Bila hukum pertama termodinamika adalah hukum kekekalan energy, yang

menyatakan bahwa semua bentuk energy dapat saling diubah satu sama

lain, maka hukum kedua memberikan batasan mengenai konversi beberapa

bentuk energy menjadi bentuk lain. Ada dua bentuk energy yang paling

banyak dapat perhatian kita, yaitu kalor (heat) dan kerja (work).Hukum

kedua tidaklah membantah kesetaraan dalam konversi kedua bentuk itu,

tetapi hanya membatasi sampai di mana konversi iitu bias

berlangsung.Kerja adalah komoditas yang lebih berharga (Wakil, 1998).

Kerja dapat di kenversikan seluruhnya dan secara terus-menerus menjadi

kalor. Tetapi tidak sebaliknya.Kalor tidak dapat dikonversikan secara

keseluruhan dan terus-menerusa menjadi kerja. Dengan kata lain kalor

tidak seluruhnya tersedia untuk melakukan kerja secara terus-menerus,

yaitu dalam siklus (walapun mungkin dalam proses) (Wakil, 1998).

a. Entropi

Entropi adalah salah satu besaran termodinamika yang mengukur

energi dalam sistem per-satuan temperatur yang tak dapat digunakan

untuk melakukan usaha.Mungkin manifestasi yang paling umum dari

entropi adalah (mengikuti hukum termodinamika), entropi dari sebuah

sistem tertutup selalu naik dan pada kondisi transfer panas, energi

panas berpindah dari komponen yang bersuhu lebih tinggi ke

komponen yang bersuhu lebih rendah. Pada suatu sistem yang

panasnya terisolasi , entropi hanya berjalan satuarah (bukan proses

reversibel/bolak-balik). Entropi suatu sistem perlu diukur untuk

menentukan bahwa energi tidak dapat dipakai untuk melakukan

usaha pada proses - proses termodinamika. Proses-proses ini hanya

bisa dilakukan oleh energi yang sudah diubah bentuknya, dan

ketika energi diubah menjadi kerja/usaha, maka secara teoritis

19

mempunyai efisiensi maksimum tertentu. Selama kerja/usaha

tersebut, entropi akan terkumpul pada system,yang lalu terdisipasi

dalam bentuk panas buangan (Wakil, 1998).

Pada termodinamika klasik, konsep entropi di definisi kan pada

hukum kedua termodinamika, yang menyatakan bahwa entropi dari

sistem yang terisolasi selalu bertambah atau tetap konstan. Maka,

entropi juga dapat menjadi ukuran kecenderungan suatu proses,

apakah proses tersebut cenderung akan "ter entropikan" atau akan

berlangsung ke arah tertentu. Entropi juga menunjukkan bahwa

energi panas selalu mengalir secara spontan dari daerah yang suhunya

lebih tinggi ke daerah yang suhunya lebih rendah. Entropi

termodinamika mempunyai dimensi energi dibagi temperatur,yang

mempunyai Satuan Internasional joule per Kelvin (Wakil,1998).

2.7 Siklus Rankine

Siklus rankine segera setelah diciptakan, langsung diterima sebagai standar untuk

pembangkit-daya yang menggunakan uap (steam), hingga sekarangpun masih

demikian.Berbeda dari siklus diesel ideal yang merupakan siklus gas dan siklus

Carnot yang untuk semua fluida, siklus rankine adalah siklus untuk uap dan

cairan (Wakil, 1998).

Siklus Rankine nyata digunakan dalam instalasi pembangkit-daya jauh lebih

rumit daripada siklus Rankine ideal asli yang sederhana. Siklus ini merupakan

siklus yang paling banyak digunakan untuk pembakit daya listrik dewasa ini, dan

boleh dikatakan pasti akan terus demikian pada masa yang akan datang (Wakil,

1998).

20

2.8 Heat Rate

Heat Rate adalah ukuran dari thermal peerfomance boiler – turbin – generator

yang dioperasikan secara gabunga sebagai suatu unit. Heat Rate didefenisikan

sebagai jumlah dari energy bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan

sejumlah energy listrik selama waktu satu jam. Satuan Heat Rate adalah kJ/kWh

(Sunarwo dan Supriyo, 2015).

Heat rate merupakan kebalikan dari efisiensi suatu pembangkit tenaga,

maksudnya adalah jika nilai heat reat suatu pembangkit tenaga tinggi maka

efisiensi pembangkit tenaga tersebut akan rendah dan begitu sebaliknya. Semakin

sedikit penggunaan panas dalam menghasilkan listrik maka efisiensi pembangkit

tenaga akan naik dan pengunaan bahan bakar akan semakin sedikit dan menekan

cost. Heat rate juga dapat diartikan dengan energi yang dibutuhkan untuk

menghasilkan listrik 1 kWh pada suatu pembangkit tenaga. Dengan kata lain,

mengukur efisiensi pembangkit listris menggunakan metode heat reat

merupakan proses pengoptimalam dari panas yang dihasilkan oleh proses

pemabakaran bahan bakar menjadi listrik. Heat Rate dapat di formulasikan

sebagai berikut (Harahap, 2016).

Heat Rate =

………………….2.4

Dimana :

hi = Enthalpy sistem

Daya yang dihasilkan = Daya yang dihasilkan turbin

Pada suatu pembangkit listrik tenaga uap (turbin), terdapat beberapa titik

pengambilan titik pengukuran heat rate, yaitu:

1. Turbine Heat Rate (THR) adalah laju heat yang masuk ke siklus uap yang

dihitung dari parameter fluida yang masuk dan keluar dari suatu sistem

(turbin).

21

2. Gross Plant Heat Rate (GPHR) adalah laju heat yang masuk kedalam boiler

dihitung berdasarkan bahan bakar yang masuk.

3. Net Plant Heat Rate (NPHR) adalah laju heat yang masuk ke boiler atau nett

output, daya yang dihasilkan suatu pembangkit listrik setelah dikurangi daya

yang dipakai sendiri oleh pembangkit tersebut untuk kebutuhan pabrik.

2.9 Turbin Heat Rate

Turbin Heat Rateadalah jumlah kalor yang yang dibutuhkan untuk memproduksi

listrik sebesar 1kWh dan dinyatakan dalam (kcal/kWh).Turbin Heat Rate

menunjukkan perbandingan dari energi total yang digunakan untuk memutar

turbin, dengan energi listrik yang dihasilkan oleh generator (Sunarwo dan

Supriyo, 2015).

Turbin Heat ratemerupakan kebalikan dari efisiensi suatu pembangkit tenaga,

maksudnya adalah jika nilai heat rate suatu pembangkit tenaga tinggi maka

efisiensi pembangkit tenaga tersebut akan rendah dan begitu sebaliknya. Semakin

sedikit penggunaan panas dalam menghasilkan listrik maka efisiensi pembangkit

tenaga akan naik dan penggunaan bahan bakar akan semakin sedikit dan

menekan cost. Heat rate juga dapat diartikan dengan energi yang dibutuhkan

untuk menghasilkan listrik 1 kWh pada suatu pembangkit tenaga. Dengan kata

lain, mengukur efisiensi pembangkit listrik menggunakan metode heat rate

merupakan proses pengoptimalan dari panas yang dihasilkan oleh proses

pembakaran bahan bakar menjadi listrik (Harahap, 2016).

Turbine Heat Ratedapat dirumuskan sebagai berikut :

Turbin Heat Rate =

…………………….. 2.5

Dimana :

THR : Turbin Heat Rate (kJ/kWh)

M1 : Laju Aliran Massa Fluida (kg/jam)

H1 : Enthalpy Steam In (kj/kg)

22

H2 : Enthalpy Steam Out (kj/kg)

Gross Output : Daya Output Generator Turbin (kW)

2.10 Efisiensi Turbin

Efisiensi turbin merupakan parameter yang menyatakan derajat keberhasilan

komponen atau sistem turbin mendekati desain atau proses ideal dengan satuan

persen (%). Efisiensi turbin dapat dihitung dengan persamaan berikut (Sunarwo

dan Supriyo, 2015):

Ƞturbin =

..................................................(2.6)

Dimana :

Ƞturbin : Efisiensi Turbin (%)

860 : Energi kalor dalam 1 kwh (kcal)

THR : Turbine Heat Rate (kJ/kWh)