## ANALISA BEBAN TIDAK SEIMBANG DAN KONSERVASI ENERGI PADA UTILITAS MOTOR LISTRIK DI  INDUSTRI FARMASI
(Studi Kasus : PT. XZY, tbk)
Bambang Supradono 1) , Achmad Solichan 2)
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

## Universitas Muhammadiyah Semarang

## Abstract
Use of utility electric motor in an industry become is a basic requirement, electric motor  serves  as  a  means  of  supporting  drivers  /  mechanics  of  a  tool  such  as  pumps, chillers,  conveyors  etc.  The  electric  motor  takes  energy  consumption  in  the  world's greatest industrial and motors is expected to use about 70% of the total electrical load in the industry. This research aims to analyze unbalanced load on electric motor and how to solve that problems. Unnecessary consumption of energy from the electric motor is usually caused  inefficiencies  and  unbalanced  load  burden.  For  that  we  need  ways  to  make conservation / energy saving programs.
Keywords: electric motor, inefficiency load, unbalanced load, energy conservation

## 1. Pendahuluan
Dalam Kebijakan Energi Nasional
yang dituangkan dalam Peraturan Presiden  No.5  Tahun  2006,  salah  satu kebijakan  utamanya  adalah  konservasi energi.  Adapun  salah  satu  tergetnya adalah  menurunkan  elastisitas  energi sebesar kurang dari satu pada tahun 2025. Elastisitas  energi  adalah  perbandingan antara  pertumbuhan  energi  terhadap pertumbuhan  ekonomi.  Elastisitas  energi adalah  salah  satu  indicator  konservasi energi,  semakin  kecil  nilai  elastisitas energi berarti semakin efisien.
Sejalan  dengan  hal  itu  dunia industri harus mendukung prinsip-prinsip konservasi  energy  dengan  melakukan manajemen  energi  yang  didalamnya terdapat  kegiatan    audit  energi  dan implementasi  hasil-hasilnya  konservasi energi.  Dari  hasil  survai  bahwa  sektor industri mempunyai potensi penghematan sekitar  10-30%.  Beberapa  perusahan telah  melakukan  upaya  peningkatan efisiensi energi terutama berkaitan dengan penggantian peralatan dan pengoperasian peralatan. Berkaitan peralatan  yang  di  dunia  industri  yang banyak  digunakan  dan  membutuhkan
konsumsi  energi  yang  tinggi  adalah motor listrik.
Motor  listrik  di  dunia  industri
digunakan untuk menggerakkan impeller, belt conveyor , jaringan listrik,
pompa,  fan  atau  blower,  menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll.
Motor  listrik  kadangkala  disebut  “kuda kerja”  nya  industri  sebab  diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

## 2. Tinjauan Pustaka
2.1 Gambaran Umum Objek Penelitian
PT. XYZ, tbk termasuk salah satu dari  5  perusahaan  yang  pertama  kali mendapat  sertifikat  cara  pembuatan  obat yang  baik  (CPOB)  pada  tahun  1990. Komitmen  tinggi  PT.  XYZ  terhadap standart  kualitas  dibuktikan  lagi  dengan memperoleh  sertifikat  ISO  9001  pada tahun  1999  yang,  pada  tahun  2002, kemudian  ditingkatkan  menjadi  sertifikat ISO  9011  fersi  2000,  dan  seftifikat  ISO
14001 pada tahun 2000. Dalam
menunjang  proses  produksi  dan  aktifitas industri  PT.  XYZ  menggunakan  utilitas motor listrik untuk menggerakkan impeller, , belt conveyor , jaringan listrik, pompa,  fan  atau  blower,  menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll.
Motor  listrik  digunakan  juga  di  rumah (mixer,  bor  listrik,  fan  angin)  dan  di industri.
Motor  mengubah  energi  listrik  menjadi energi  mekanik  untuk  melayani  beban tertentu.  Pada  proses  ini,  kehilangan energi  ditunjukkan  dalam  Gambar  1.  di bawah ini :
Gambar 1. Kehilangan energi motor Efisiensi motor ditentukan oleh kehilangan  dasar  yang  dapat  dikurangi hanya  oleh  perubahan  pada  rancangan motor  dan  kondisi  operasi.  Kehilangan dapat  bervariasi  dari  kurang  lebih  dua persen  hingga  20  persen.  Tabel  1 memperlihatkan  jenis  kehilangan  untuk motor induksi.
Tabel 1. Jenis Kehilangan pada Motor Induksi (BEE India, 2004)
Jenis kehilangan Persentase kehilangan total (100%) Kehilangan tetap atau kehilangan inti 25 Kehilangan variabel: kehilangan stator I 2 R 34 Kehilangan variabel: kehilangan rotor I 2 R 21 Kehilangan gesekan & penggulungan ulang 15 Kehilangan beban yang menyimpang 5
Efisiensi motor dapat didefinisikan sebagai  “perbandingan  keluaran  daya motor  yang  digunakan  terhadap  keluaran daya totalnya.”
Faktor-faktor yang mempengaruhi
efisiensi adalah:
• Usia. Motor baru lebih efisien.
• Kapasitas. Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan, efisiensi
motor meningkat dengan laju
kapasitasnya.
• Kecepatan.  Motor  dengan  kecepatan yang  lebih  tinggi  biasanya  lebih efisien.
• Suhu.  Motor  yang  didinginkan  oleh fan  dan  tertutup  total  (TEFC)  lebih efisien daripada motor screen protected drip-proof (SPDP)
• Penggulungan  ulang  motor  dapat mengakibatkan penurunan efisiensi
• Beban, seperti yang dijelaskan dibawah
Terdapat  hubungan  yang  jelas  antara efisiensi  motor  dan  beban.  Pabrik  motor membuat rancangan motor untuk beroperasi pada beban 50-100% dan akan paling  efisien  pada  beban  75%.  Tetapi, jika  beban  turun  dibawah  50%  efisiensi turun  dengan  cepat  seperti  ditunjukkan pada  Gambar  2.  Mengoperasikan  motor dibawah  laju  beban  50%  memiliki
dampak  pada  faktor  dayanya.  Efisiensi motor yang tinggi dan faktor daya yang
Gambar 2. Efisiensi Beban Sebagian mendekati  1  sangat  diinginkan  untuk operasi  yang  efisien  dan  untuk  menjaga biaya  rendah  untuk  seluruh  pabrik,  tidak hanya untuk motor.
Untuk  alasan  ini  maka  dalam mengkaji  kinerja  motor  akan  bermanfaat bila  menentukan  beban  dan  efisiensinya. Pada hampir kebanyakan negara, merupakan persyaratan bagi fihak pembuat  untuk  menuliskan  efisiensi beban  penuh  pada  pelat  label  motor. Namun  demikian,  bila  motor  beroperasi untuk  waktu  yang  cukup  lama,  kadang- kadang  tidak  mungkin  untuk  mengetahui efisiensi  tersebut  sebab  pelat  label  motor kadangkala  sudah  hilang  atau  sudah dicat.
Untuk  mengukur  efisiensi  motor, maka motor harus dilepaskan
sambungannya  dari  beban  dan  dibiarkan untuk  melalui  serangkaian  uji.  Hasil  dari uji  tersebut  ke1mudian  dibandingkan dengan  grafik  kinerja  standar  yang diberikan oleh pembuatnya.
Jika  tidak  memungkikan  untuk memutuskan  sambungan  motor  dari beban, perkiraan nilai
efisiensi  didapat  dari  tabel  khusus  untuk nilai efisiesi motor. Lembar fakta dari US DOE
(www.eere.energy.gov/industry/bestpract ices/pdfs/10097517.pdf) memberikan tabel  dengan  nilai  efisiensi  motor  untuk motor  standar  yang  dapat  digunakan  jika pabrik  pembuatnya  tidak  menyediakan data ini. Nilai efisiensi disediakan untuk:
Motor  dengan  efisiesi  standar  900, 1200, 1800 dan 3600 rpm Motor  yang  berukuran  antara  10 hingga 300 HP Dua jenis motor: motor anti menetes terbuka/  open  drip-proof  (ODP)  dan motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup  total/  enclosed  fan-cooled

## motor (TEFC)
Tingkat  beban  25%,  50%,  75%  dan 100%.

## 3. Metodologi
Untuk  melakukan  upaya  konservasi energi  dilakukan  tahapan  penelitian sebagaimana  alur berikut ini :
Gambar 3. Flowchart upaya konservasi energi motor listrik
Karena  sulit  untuk  mengkasji  efisiensi motor pada kondisi operasi  yang normal, beban  motor  dapat  diukur  sebagai indikator efisiensi motor. Dengan meningkatnya  beban,  faktor  daya  dan efisiensi  motor  bertambah  sampai  nilai optimumnya pada sekitar beban penuh.
4. Pembahasan
4.1  Motor Listrik Pengguna Energi
Utama
a. Jenis dan Kapasitas motor
Jenis  motor  yang  digunakan  pada Chiller I, Chiller II, Pompa 3, pompa
Menghitung daya masuk (Pi) dengan mengukur arus, tegangan dan faktor daya Dengan alat ukur
Menghitung daya masuk (Pr) HP (horse power) dan tabel efisiensi motor dari name plate
Menghitung beban
Mengukur rugi-rugi beban tidak seimbang dengan PQ Meter
Menganalisa konservasi energi
4,  AHU  1-1,  AHU  2-1,  AHU  3-1 ialah  menggunakan  motor  induksi rotor  sangkar  dan  kapasitas  motor dapat dilihat pada tabel 2 dibawah ini Tabel 2. Kapasitas Motor
b. Beban  operasi  (konstan,  berubah- ubah, heavy duty) Beban operasi motor yang digunakan  pada  Pompa  1,  Pompa 2,  pompa  3,  AHU  1-1,  AHU  2-1, AHU  3-1      merupakan  beban konstan.
c. Sistem control (vsd) System control motor yang
digunakan  pada  Pompa  1,  pompa
3,  pompa  4,  AHU  1-1,  AHU  2-1, AHU 3-1, menggunakan pengasutan motor bintang- segitiga. Dari  hasil  pengukuran  dan  perhitungan
diperoleh kinerja beban motor sebagaiman terlihat pada tabel 3.
Tabel 3.  Perhitungan beban motor
Berdasarkan  tabel    Motor  Listrik  pada pompa  1,  pompa  2  dan  AHU  2-1 beroperasi  pada  pembebanan    di  bawah 50%  yang  relative  rendah.  Sehinggan mengakibatkan pada motor meningkatkan rugi-rugi,  menurunkan  efisiensi  motor dan  faktor  daya.  Beban  yang  kurang mungkin  merupakan  penyebab  yang paling  umum  ketidakefisiensian.  Hal tersebut  terjadi  karena  alasan-alasan sebagai berikut :
a. Pembuat peralatan cenderung menggunakan  faktor  keamanan  yang besar bila memilih motor.
Peralatan kadangkala digunakan
dibawah kemampuan yang semestinya. (sebagai contoh: pembuat ITEM Kebutuh an Daya Motor (kW) RPM Jml Motor Keterangan AHU 1-1 18.5 1470 1 - AHU 2-1 45 1470 1 - AHU 3-1 22 1470 1 - POMPA 1 11 1440 1 For Chiller 1 & 2 POMPA 2 11 1440 1 For Chiller 1 & 2 POMPA 3 18,5 1440 1 For Chiller 3 & 4 POMPA 4 18,5 1440
1 For Chiller 3 & 4
Peralatan Peng ukur an Data Motor Perhitu ngan Pi (kW) P (kW) V (Volt) I (Amp) PF Beban AHU 1-1 13,5 18,5 380 31,42 0,88 64% AHU 2-1 21 45 380 74,56 0,88 42% AHU 3-1 14 22 380 37,98 0,88 58% Pompa 1 5 11 380 19,66 0,85 37% Pompa 2 5 11 380 19, 66 0,85 37% Pompa 3 13 18,6 380 33,25 0,85 62 % Pompa 4 14 18,6 380 33,25 0,85 63 %
peralatan  mesin  memberikan  nilai motor untuk kapasi sehingga
mengakibatkan  hampir  selamanya operasi  dilakukan  dibawah    nilai beban.
b. Dipilih motor yang besar agar mampu mencapai  keluaran  pada  tingkat  yang dikehendaki,  bahkan  jika  tegangan masuk  rendah  dalam  keadaan  tidak normal.
c. Dipilih  motor  yang  besar  untuk penggunaan yang memerlukan torque penyalaan  awal  yang  tinggi  akan tetapi lebih baik bila digunakan motor yang  lebih  kecil  yang  dirancang dengan torque tinggi.
Tabel  4.  Beban  Tidak  Seimbang  Motor Listrik
R S T Unbalance AHU 1-1 V. (volt) 389 385 385 0.69% I. (Ampere) 23 24 22 3.85% P. (KW) 17 17.22 15.54 S. (KVA) 18.16 19.61 18.15 PF 0.936 0.878 0.856 AHU 2-1 V. (volt) 397 394 397 0.86% I. (Ampere) 32 36 3.8 1.25% P. (KW) 18.12 17.02 16.29 S. (KVA) 19.63 18.13 17.46 PF 0.923 0.939 0.933 AHU 3-1 V. (volt) 387 384 384 0.52% I. (Ampere) 25 24 25 1.12% P. (KW) 17.9 19 16.15 S. (KVA) 18.36 20.26 17.46 PF 0.975 0.938 0.925 POMPA 1 V. (volt) 392 387 387 0.86% I. (Ampere) 9 9 7 8% P. (KW) 17.1 19.51 16.89 S. (KVA) 19.37 21.18 19.26 PF 0.883 0.921 0.877 POMPA 2 V. (volt) 393 388 387 0.94% I. (Ampere) 9 9 7 8% P. (KW) 17.1 19.51 16.89 S. (KVA) 20.43 22.00 18.12 PF 0.837 0.887 0.932
4.2 Rugi-rugi akibat ketidak

## seimbangan tegangan
Ketidak  seimbangan  tegangan  akan mengakibatkan  aliran  arus  yang  tidak merata antar fase-fase belitannya.
Pengaruh  tegangan  tak  seimbang  ini adalah  pemanasan  terhadap  motor  listrik dan rugi-rugi energy (rugi-rugi besi) akan meningkat.  Berikut  hasil  pengukuran ketidak  seimbangan  dari  motor-motor listrik dengan alat power analyzer. Jika  dikorelasikan  hasil  pengukuran prosentasi  ketidakseimbangan  tegangan pada  tabel  4  dengan  gambar  4,    energi yang  terbuang  pada  gambar  diperoleh energi  yang  terbuang  rata-rata  sekitar  2 %.  Prosentasi  ini  sudah  menunjukkan kerugian  pembiayaan  2%  penggunaan energi setiap harinya dan akan menimbulkan pemborosan bagi perusahaan
Gambar 4. Enargi yang terbuang dari tegangan yang tidak imbang (sumber IEEE).
4.3  Upaya  konservasi  energi  pada motor listrik
Dari  hasil  pengukuran  diperoleh  tingkat pemborosan  energi  yang  terbuang  dari motor  listrik  untuk  iru  perlu  dilakukan upaya-upaya penghematan energi/
konservasi energi. Tabel  5  Matriks  upaya  konservasi  energi motor listrik.
No Nama Isu Konservasi Hasil Audit Potensi Konservasi Energi 1 Pompa 1 pompa 2 dan AHU 2-1 Peningkatan efisiensi motor Pembebanan motor listrik cukup rendah yaitu 375 (masih di bawah 50%) Mengganti motor listrik dengan  efisiensi tinggi atau mengoperasikan motor listrik pada  beban  di atas  atau  sama dengan 50% 2 Pompa 3 Mengoptima lkan VSD yang sudah terpasang Hanya berfungsi sebagai soft stater Mengoptimalka n  fungsi  VSD tidak hanya sebagai soft stater 3 Pompa 4 Hemat energi Pengasutan bintang segitiga Pasang VSD 4 Panel tegangan rendah Perbaikan mutu daya listrik Munculnya  arus netral dan adanya  haronik arus  pada  fasa netral Menyeimbangk an  beban  dan pemasangan filter untuk memblok arus netral 5 Chiller Hemat energi Menggunakan Freon R22 Mengganti dengan hydrocarbon 6 Tim audit Meningkatka n  monitoring dan  evaluasi konsumsi energi Belum  ada  tim audit internal Membentuk  tim manajemen energi/tim  audit energi  internal dengan cara menambahkan fungsi-fungsi yang terkait dengan  efisiensi energi tanpa harus menambah bagan organisasi baru

## 5. Kesimpulan
1. Peningkatan efisiensi motor
pompa 1, pompa 2 dan AHU 2-1 karena  pembebanan  motor  listrik cukup  rendah  yaitu  37%  (masih di  bawah  50%)  sehingga  dapat melakukan  penggantian  motor listrik  dengan  efisiensi  tinggi atau mengoperasikan motor listrik pada beban di atas 50%
2. Peningkatan  fungsi  sebagai  soft stater saja sehingga perlu mengoptimalkan fungsi VSD tidak  hanya  sebagai  soft  stater tapi  juga  sebagai  pengendali
motor 3. Peluang  hemat  energy  dengan memasang VSD sebagai pengendali motor pada chiller 3 4. Peluang  hemat  energy  dengan
mamasang VSD sebagai
pengendali motor pada shiller 4
5. Penggantian  Freon  R22  dengan hydrocarbon pada chiller
6. Pembentukan  tim  audit  atau menerapkan  manajemen  energy untuk  monitoring  dan  evaluasi konsumsi  energy,  tim  audit energiinternal dengan cara
menambahkan fungsi-fungsi
yang  terkait  dengan  efisiensi  dan efektifitas  energy.  Tanpa  harus
menambah bagan organisasi baru.
7. Perbaikan  mutu  daya  listrik dengan  menyeimbangkan  beban (memasang filter) untuk membloking harmonisa arus netral

## Daftar Pustaka
Abdurarachim.  Halim,  Pasek,  Darmawan Ari,  dan  Sulaiman,  TA.  2002.  Audit
Energi, Modul 2, Energi
Conservation  Efficiency  And  Cost Saving  Course,  Bandung  :  PT.  Fiqry
Jaya Mandiri.
Arismunandar,  Wiranto.  1991.Peyegaran Udara. Jakarta: Pradnya Paramita.
Badan Koordinasi Energi Nasional. 1983.
Buku  Pedoman  Tentang  Cara-Cara Melaksanakan  Konservasi  Energi dan Pengawasannya. Jakarta:
Charles, M. Gottaschalk. 1996. Industrial
Energy  Conservation.  Ltd.England:
John Wiley&Sons Inc.
Direktorat Pengembangan Energi. Petunjuk  teknis  konservasi  energi; Prosedur Audit Energi Pada Bangunan Gedung. Jakarta: Departemen Pertambangan dan Energi. Direktotat Jendral Pengembangan Energi.
Iskandar,  Norman,  TA.  2004.  Audit
Energi  di  Hotel  Grand  Candi Semarang.
semarang:  Kanginan,  Marthen.  1999.
Fisika  untuk  Universitas.  Jakarta:
Erlangga  Pedoman  Efisiensi  Energi
untuk Industri di Asia –
www.energyefficiencyasia.org
didownload  tanggal  21Januari  2007
pukul 21:22WIB.
Zuhal.  1995.  Dasar  Teknik  Tenaga
Listrik dan Elektronika Daya.
Jakarta: PT. Gramedia Pustaka
Utama.