## ANALISIS EFISIENSI BOILER DENGAN  METODE INPUT – OUTPUT DI PT. JAPFA COMFEED INDONESIA Tbk. UNIT BANJARMASIN
Imam Muzaki 1) , Aqli Mursadin 2) 1,2 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat JL. Akhmad Yani Km.36 Banjarbaru, Kalimantan Selatan,70714 Telp. 0511-4772646, Fax 0511-4772646 E-mail : imammuzaki4bulan@gmail.com

## Abstract
This  paper  shows  some  of  the  research  results.  The  result  of  this  research  shows that  the  boiler  efficiency  at  operational  condition  (present)  is  79,32%  decreased efficiency equal to 9,19% compared with operational condition with efficiency as big as  88,51%.  One  of  the  factors  analyzing  the  declining  efficiency  of  the  boiler  is greatly influencing the heat transfer process, because if there is dirt or crust on the boiler pipe and the fouling, it will result in the process of heat transfer will decrease so  that  the  heat  transfer  rate  will  decrease,  and  will  also  affect  the  amount  of  heat losses in the boiler.

## Keywords: palm shell, efficiency, heat rate, commissioning, boiler

## PENDAHULUAN
Industri  pada  saat  ini  mengalami  kemajuan  yang  pesat,  perkembangan  yang terjadi  tersebut  tentunya  akan  menimbulkan  persaingan  yang  ketat  antara perusahaan,  sehingga  sangat  diperlukan  untuk  mengkaji  ulang  kinerja  mesin  agar tidak  terjadi  pemborosan  energi.  Salah  satu  mesin  industri  yang  perannya  sangat penting  yaitu  boiler.  Boiler  dalam  perusahaan  ini  merupakan  asset  yang  sangat penting  bagi  perusahaan,  yang  yang  menghasilkan  output  berupa  uap  (steam), digunakan  untuk  mengepress  pakan  ternak  pada  proses  produksi.  Apabila  terjadi masalah  pada  sisitem  boiler,  maka  kelancaran  steam  (uap)  akan  terganggu sehingga produksi pakan ternak akan mengalami penurunan.
Penelitian ini menerangkan hasil analisa efisiensi boiler berkapsitan 4 ton/jam untuk  mengetahui  efisiensi  boiler  pada  kondisi  komisioning  dengan  kondisi operasional (sekarang) di PT Japfa Comfeed Indonesia Tbk, Unit Banjarmasin.
Boiler  adalah  sebuah  ketel  uap  yang    tertutup  serta    panas  pembakaran diteruskan ke  air,  sampai  menjadi    air  yang  beruap  panas atau steam.    Setelah  itu uap panas tersebut dalam tekanan, yang dimanfaatkan untuk suatu proses industri. (Djokosetyardjo,  2003).  Sistem  ketel  uap  ini  terdiri  dari  beberapa  bagian  yaitu, sistem  air  bahan  bakar,  sistem  uap  panas  dan  sistem  feed  water.  Sistem  bahan bakar  merupakan  seluruh    sistem  keperluan  untuk  memanaskan  sebuah  ketel  uap sedangkan  peralatan  bahan  bakar  tergantung  pada  jenis  bahan  bakar  tersebut. Sistem  feed  water  (air  umpan)  merupakan  sistem  boiler  yang  menyuplai  segala keperluar  air  kedalam  drum    boiler.  Sistem  uap  panas  /  steam  merupakan  sistem yang  menampung  kebutuhan  steam  dan  mengontrolnya  sesui  kebutuhan  produksi, serta mengatur tekanan steam sesuai keperluan produksi.
Boiler terdiri dari 2 komponen utama, yaitu :
1. Furnace  (ruang  bakar)  sebagai  alat  untuk  mengubah  energi  kimia  menjadi energi panas.
2. Steam  Drum  yang  mengubah  energi  pembakaran  (energi  panas)  menjadi energi potensial steam (energi panas).
Boiler pada dasarnya terdiri dari drum yang tertutup ujung dan pangkalnya dan dalam  perkembangannya  dilengkapi  dengan  pipa  api  maupun  pipa  air.  Banyak orang  yang  mengklasifikasikan  ketel  steam  tergantung  kepada  sudut  pandang masing – masing.
Syarat - syarat boiler yang ideal, yaitu:
1. Dapat menghasilkan jumlah uap yang maksimum dengan jumlah bahan bakar yang minimum.
2. Kapasitas uap dan tekanan kerja harus konstan.
3. Perangkat  pembakaran  mampu  membakar  unsur-unsur  bahan  bakar  secara sempurna sehingga di dapat hasil yang optimal.
4. Sirkulasi air harus baik agar diperoleh suhu yang merata pada seluruh bagian ketel, maka penyerapan kalor oleh air lebih efektif.
5. Konstruksi  ketel  sederhana,  sehingga  biaya  pembuatan,  operasi  dan perawatan lebih ekonomis dan hemat tempat.
6. Alat-alat perlengkapan ketel harus berfungsi dengan baik sehingga ketel dapat beroperasi dengan baik dan aman.
Gambar 1. Diagram Alir Boiler
Seiring  dengan  perkembangan  teknologi  dan  evaluasi  dari  produk  boiler berdasarkan  nilai  emisi  gas  buang  yang  mencemari  lingkungan,  maka  berikut klasifikasi boiler berdasarkan fluida yang mengalir, yaitu:
a. Fire tube boiler (ketel pipa api) Boiler  pipa  api  merupakan  pengembangan  dari  ketel  lorong  api  dengan menambah  pemasangan  pipa –pipa  api,  dimana  gas  panas  hasil  pembakaran dariruang  bakar  mengalir  didalamnya,  sehingga  akan  memanasi  dan  menguapkan air  yang  berada  di  sekeliling  pipa –pipa  api  tersebut.  Pipa  -  pipa  api  berada  atau terendam didalam air yang akan diuapkan. Volume air kira – kira ¾ dari tangki ketel. Jumlah  pass  dari  boiler  tergantung  dari  jumlah  laluan  vertikal  dari  pembakaran diantara furnace dan pipa –pipa api. Laluan gas pembakaran pada furnace dihitung sebagai pass pertama boiler jenis ini banyak dipakai untuk industri pengolahan mulai skala kecil sampai skala menengah.
Contoh boiler pipa api ditunjukkan dalam Gambar 2 dan Gambar 3 serta cara kerja boiler pipa api ditunjukkan dalam Gambar 4.
Gambar 2. Boiler Scocth
Gambar 3. Boiler Lokomotif
Gambar 4. Cara Kerja Fire Tube Boiler (Ketel Pipa Api)
Keuntungan boiler pipa api, yaitu:
1. Tidak membutuhkan air isian boiler dengan kualitas yang tinggi.
2. Konstruksi sederhana sehingga perawatan lebih mudah.
3. Endapan lumpur lebih mudah dibersihkan.
Kelemahan boiler pipa api, yaitu:
1. Pemanasan awal membutuhkan waktu lama.
2. Tekanan uap yang dihasilkan rendah.
3. Kapasitas uap yang dihasilkan kecil.
b. Water tube boiler (ketel pipa air)
Pada Ketel pipa air seperti tampak pada Gambar 3, air umpan boiler mengalir melalui  pipa-pipa  masuk  kedalam  drum.  Air  yang  tersirkulasi  dipanaskan  oleh  gas pembakaran  membentuk  steam  pada  daerah  uap  dalam  drum.  Ketel  ini  dipilih  jika kebutuhan  steam  dan  tekanan  steam  sangat  tinggi  seperti  pada  kasus  ketel  untuk pembangkit  tenaga  listrik.Untuk  ketel  pipa  air  yang  menggunakan  bahan  bakar padat,  tidak  umum  dirancang  secara  paket.  Karakteristik  ketel  pipa  air  sebagai berikut:
1. Force,  induce  dan  balance  draft  membantu  untuk  meningkatkan effisiensi.
2. Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari pengolahan air.
3. Memungkinkan untuk tingkat effisiensi panas yang lebih tinggi.
Keuntungan boiler pipa air, yaitu:
1. Sanggup bekerja dengan tekanan tinggi.
2. Berat boiler yang relatif ringan.
3. Kapasitas yang besar.
4. Dapat dioperasikan dengan cepat, jadi dalam waktu yang singkat telah dapat memproduksi uap.
Kelemahan dari boiler pipa air, yaitu:
1. Kontruksi  boiler  sudah  tidak  sederhana  lagi,  sehingga  perawatan  lebih  sulit dilakukan.
2. Menuntut  air  isian  harus  selalu  bersih,  agar  tidak  tejadi  pembentukan  batu ketel.
3. Perencanaan lebih sulit sehingga harganya mahal.
Contoh boiler pipa air ditunjukkan dalam Gambar 5 dan Gambar 6 serta cara kerja boiler pipa api ditunjukkan dalam Gambar 7.
Gambar 5. Boiler Babcock & Wilcox
Gambar 6. Boiler Benson
Gambar 7. Cara Kerja Water Tube Boiler (Ketel Pipa Air)
Efisiensi merupakan barometer kinerja suatu mesin. Pengertian efisiensi mesin ketel  uap,  yaitu  nilai  tingkat  kemampuan  kinerja  boiler  yang  didapat  dari perbandingan antara energi keluaran (output) dengan energi yang masuk (input).
Metodelogi  ini  sering  kali  disebut  sebagai  metode  langsung  / input –  output karena  nilai  efisiensinya  didapat  dari  pembagian  antara  keluaran  /  output  (steam) dengan panas masuk / input (bahan bakar). Sehingga didapat rumus efisiensi boiler, yaitu:
Efisiensi Boiler = panas keluar panas masuk × 100% (1) ƞ Boiler = 𝑄(ℎ𝑔−ℎ𝑓) 𝑞×𝐺𝐶𝑉 × 100% (2) Keterangan: Q = Jumlah hasil steam (kg/jam). q = Jumlah konsumsi bahan bakar  (kg/jam). h g = Enthalpy steam jenuh (kkal/kg). h f = Enthalpy air umpan (kkal/kg). GCV   = Nilai panas kotor bahan bakar  (kkal/kg) (Unep 2006).

## METODE PENELITIAN
Tempat  dan  Jadwal  Penelitian.  Tempat  penelitian  dilakukan  di  PT.  Japfa Comfeed  Indonesia  Tbk,Unit  Banjarmasin.  Data  yang  diperoleh  merupakan  data operasi  PT.  Japfa  Comfeed  Indonesia  Tbk,  Unit  Banjarmasin  yang  diambil  dari system  panel  control  room,  selama  1  bulan  pada  saat  komisioning  (04  februari – 02  maret  2008),  dan  satu  bulan  pada  kondisi  operasional  (04  September – 29 September 2017).
Metodologi penelitian yang dilakukan adalah:
a. Studi Literatur Dasar  teori –  teori  maupun  konsep  –  konsep  dalam  penelitian  yang  ada kaitanya  dengan  penelitian  yang  akan  dilakukan.  Studi  pustaka  yang  diteliti mengenai boiler dari sumber beberapa buku, yang ada di PT JAPFA maupun e-book dan jurnal internet.
b. Pengumpulan data
Merupakan  cara  untuk  mendapatkan  data  yang  diperlukaan  yang  digunakan penulis dalam skripsi, yang melalui beberapa metode, antara lain:
1) Metode Observasi
Merupakan  metode  yang  digunakan  untuk  mendapatkan  data  yang didapat  langsung  dari  objek  yang  diteliti.  Sehingga  mendapatkan  data  yang diperlukan.
2) Metode Interview
Suatu  metode  pengumpulan  data  melalui  wawancara  atau  tanya  jawab secara  langsung  dari  pihak  pekerja  instansi  /  perusahaan  untuk  memperoleh data-data yang diperlukan.
3) Riset Pustaka
Pengumpulan  sebuah  data  yang  didapatkan melalui  beberapa  referensi
buku diberbagai tempat dan sumber-sumber yang ada kaitannya dengan objek yang  diteliti  yang  nantinya  berguna  untuk  mengembangkan  hasil  observasi dan interview.
Data penelitian ini terbagi dua yaitu:
1. Data Primer
Sebuah  data  yang  didapatkan  ditempat  penelitian,  PT.  Japfa  Comfeed Indonesia  Tbk,Unit  Banjarmasin.  Seperti:  spesifikasi  boiler,  temperatur  feed  water, tekanan  steam,  temperatur  steam,  konsumsi  bahan  bakar,  dan  jumlah  steam  dan nilai kalor bahan bakar.
2. Data sekunder
Sebuah  data  yang  didapatkan  dari  sumber  pustaka –  pustaka  yang mendukung penelitian. Seperti : Chemicalogic Steam Tab Companion dan proximate analisis.
3. Pengolahan dan Analisis Data
Pengolahan  sebuah  data  yang  sudah  didapatkan  kemudian  diolah  dan dianalisa dengan mengacu pada dasar teori dan tujuan penelitian.
4. Pengambilan Kesimpulan
Dari  hasil  analisa  yang  didapat  selanjutnya  dapat  diambil  kesimpulan mengenai  analisa  efisiensi  boiler  pada kondisi  komisioning  dan  kondisi  operasional PT Japfa Comfeed Indonesia Tbk, Unit Banjarmasin Tbk. (PT. Japfa).
Diagram alir penelitian ini dapat di lihat dalam Gambar 8.
Gambar 8. Diagram Alir penelitian

## PEMBAHASAN
Analisis  Perhitungan,  Contoh  perhitungan  efisiensi  boiler  dengan  metode output – input pada kondisi komisioning. Diketahui :
Q
= 1416,667 (Kkl/jam) q            = 235 (Kkl/jam). P steam = 8,9260 bar t steam   = 175 oC t fw        =  50 oC GCV      = 4150 (Kkal/kg).
Untuk  mencari enthalpy steam,  dan  enthalpy  feed  dengan  menggunakan software  chemicallogic  steamtab  companion ,  maka  diperoleh  :  h g =  2772,71  kj/kg dan h f = 209,342 (kJ/kg).
Kemudian di konversikan dari Kilo Joule (kJ/kg) ke kilo kalori (Kkl/kg) h g = 2772,71 (kJ/kg)  =  662,4 (kkal/kg) h f = 209,342 (kJ/kg)  = 50,012 (kkal/kg)
ƞ Boiler = 1416,667  × (662,4 − 50,012) 235 × 4150 ×  100%
= 88,91%
Dari hasil perhitungan efisiensi boiler pada kondisi operasional diperoleh grafik dibawah ini.
Gambar 9. Grafik Efisiensi Boiler Kondisi Operasional
Dari Gambar 9 dapat dilihat  fluktuasi efisiensi boiler pada kondisi operasional adalah  tidak  menetap  dan  terjadi  lonjakan.  Nilai  efisiensi  boiler  rata –  rata  pada kondisi  operasional  adalah  79,32  %,  nilai  tertinggi  tercapai  pada,  tanggal  07 September  2018  sebesar  92,76%,  hal  ini  terjadi  karena  pada  tanggal  tersebut permintaan  produksi  komersil  yang  besar,  sehingga  boiler  dalam  kondisi  beban puncak,  sehingga  efisiensi  boiler  menjadi  meningkat.  Serta  efisiensi  terendah tercapai  pada  tanggal  11  September  2018  tepatnya  pada  jam  12.00  sebesar 61,73%, menurunya efisiensi boiler tersebut dikarenakan permintaan produksi yang kecil,  sehingga  boiler  memproduksi  steampun  sedikit  dan  boiler  hanya  untuk
memenuhi steam, ketika sudah steam tercapai maka boiler berhenti sejenak,  inilah yang mempengaruhi menurunya efisiensi boiler. Sedangkan efisiensi boiler sebesar 5,34%,  terjadi  pada  tanggal  07  September  2018  tepatnya  pada  jam  07.00  wita, dikarenakan pada tanggal dan waktu tersebut ketika start awal boiler dioperasikan, setelah berhenti produksi selama selama 2 (dua) hari.
Gambar 10. Grafik efisiensi boiler kondisi komisioning
Dari Gambar 10 dapat dilihat fluktuasi efisiensi boiler pada kondisi komisioning adalah  cenderung  tetap.  Nilai  efisiensi  boiler  rata –  rata  pada  kondisi  komisioning adalah  88,51  %,  nilai  tertinggi  tercapai  pada  tanggal    11  februari  2008    sebesar 93,27 % pada saat boiler stabil beroperasi dalam kondisi performa yang maksimal, dengan  permintaan  produksi  yang  besar.  Efisiensi  terendah  tercapai  pada  tanggal 26  februari  2008  sebesar  86,44  %,  ketika  boiler  stabil  beroperasi  kondisi  performa yang  maksimal,  dan  permintaan  produksi  yang  lebih  kecil  dibandingkan  pada tanggal 11 februari 2008. Sedangkan turunya efisiensi boiler pada gambar sebesar 14,20 % ini, pada saat boiler mulai dioperasikan setelah berhenti produksi selama 2 (dua) hari.
Dari  perbandingan  nilai  rata-rata  efisiensi  boiler  pada  perhitungan  efisiensi dapat diketahui nilai rata – rata efisiensi boiler pada saat komisioning sebesar 88,51
%  dan  nilai  rata –  rata  efisiensi  boiler  kondisi  operasional  sebesar  79,32  %  terjadi penurunan  efisiensi  boiler  sebesar  9,19  %.  Salah  satu  analisa  faktor  menurunya efisiensi boiler adalah disebabkan oleh faktor kebersihan dari permukaan pipa pada boiler,  sangat  berpengaruh  terhadap  proses  perpindahan  panas  / heat  transfer , karena apabila adanya kotoran  maupun kerak pada pipa boiler dan  pengendapan ( fouling ),  akan  berakibat  pada  proses  perpindahan  panas  / heat  transfer akan berkurang  sehingga  laju  perpindahan  panaspun  akan  menurun,  dan  juga  akan berpengaruh  terhadap  tingginya  nilai  temperatur  gas  buang  yang  mempengaruhi besarnya kerugian – kerugian panas lainya  pada boiler.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisis  efisiensi  boiler  pada  kondisi  komisioning  dengan kondisi  operasional  (sekarang)  di  PT  Japfa  Comfeed  Indonesia  Tbk,  Unit Banjarmasin  masing-masing  sebesar  88,51%  dan  79,32%,  mengalami  penurunan efisiensi  sebesar  9,19%.  Salah  satu  faktor  penyebabnya,  yaitu  kebersihan  dari permukaan tube pada boiler.

## DAFTAR PUSTAKA
Djokosetyardjo,  IR.  M.  J,  2003,  Ketel  Uap,  Cetakan  Kelima,  Pradnya  Paramita. Jakarta.
El-Wakil, M.M. 1985. Power Plant Techology. New York:McGraw-Hill Book. Gaol  ,  D.  P.,  L.  2015.  Analisa  Efisiensi  Water  Tube  Boiler  Berbahan  Bakar  Fiber,
Cangkang  Sawit  Dan  Kulit  Kayu  Menggunakan  Metode  Langsung.  Skripsi. Universitas Sumatera Utara. Medan.
UNEP. 2006. Peralatan Energi Panas Boiler &  Pemanas Fluida Thermis, Pedoman Efisiensi Energi Untuk Industri Di Asia.
http://www.indobioethanol.com diakses pada 27 Februari 2015.