## KAJIAN TEORITIS PERENCANAAN BOILER PIPA API PADA USAHA KECIL VULKANISIR

## Sobar Ihsan
Program  Studi  Teknik  Mesin,  Jurusan  Teknik,  Universitas  Islam  Kalimantan  MAB
Email: sobar.uniska@gmail.com
Abstract Boilers  or  boilers  are  closed  vessel  shaped  devices  used  to  produce  steam.  Steam  is  obtained  by heating a vessel filled with water with fuel. Water vapor is a type of fluid which is a gas phase from water. This study aims to design boiler type construction Vertical fire tube boilers with a capacity of 150 kg / hour produce saturated steam at a temperature of 150 oC - 200 oC for use in the steam system heating process in a small tire retread business. In this study, we will study how to design a vertical fire tube boiler type boiler that produces saturated  steam  at  a  temperature  of  150 o C  -  200 o C.  Boiler  construction  design  results  of  Vertical  fire  tube boilers  with  the  following  specifications:  Wet  steam  type,  Operating  temperature;  150 o C  -  200 o C,  internal pressure;  6  bars,  operating  pressure;  2  bars,  fuel;  firewood,  maximum  water  volume;  93.6  liters.  (Boiler dimensions are: boiler diameter; 504.6 mm, boiler height; 1450 mm, fire pipe diameter; 42.5 mm and number of fire pipes;  13)
Keywords: Planning, Boilers, Retreading
Abstrak- Boiler atau ketel uap adalah suatu alat berbentuk bejana tertutup yang digunakan untuk menghasilkan uap.  Uap  diperoleh  dengan  memanaskan  bejana  yang  berisi  air  dengan  bahan  bakar.  Uap  air  adalah  sejenis fluida  yang  merupakan  fase  gas  dari  air.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang  kontruksi  boiler  jenis Vertical fire tube boiler dengan kapasitas 150 kg/jam menghasilkan uap jenuh pada temperatur 150 o C – 200 o C untuk digunakan pada proses pemanasan sistem uap pada usaha kecil vulkanisir ban. Pada penelitian ini akan dikaji mengenai bagaimana perancangan konstruksi boiler jenis vertical fire tube boiler yang menghasilkan uap jenuh  pada  temperatur  150 o C  -  200 o C.  Hasil  perancangan  kontruksi  boiler  jenis  Vertical  fire  tube  boiler dengan spesifikasi sebagai berikut : Jenis uap basah, Temperatur operasi; 150 o C – 200 o C, Tekanan internal; 6 bar, Tekanan operasi; 2 bar, Bahan bakar; kayu bakar, Volume air maksimal;  93,6 liter. (Dimensi boiler yaitu; diameter boiler; 504,6 mm, Tinggi boiler;1450 mm, Diameter pipa api; 42,5 mm dan Jumlah pipa api;13)
Kata kunci :Perencanaan, Boiler, Vulkanisir

## 1. PENDAHULUAN
Perkembangan  ilmu  teknologi  saat  ini  dapat mendukung  perkembangan  alat-alat  produksi pada  usaha  kecil  vulkanisir  ban.  Salah  satunya teknologi  dalam  bidang  konversi  energi  yang memunculkan  banyak  ide-ide  kreatif  untuk memanfaatkannya  pada  dunia  industri.  Mesin- mesin  konversi  energi  menjadi  sumber  tenaga yang  akan  mengoperasikan  berbagai  mesin produksi  dalam  suatu  industri.  Salah  satu  mesin konversi  energi  adalah boiler atau  ketel  uap. Boiler mampu merubah air menjadi uap air yang dapat  dimanfaatkan  tekanan  maupun  panas  dari uap  air  tersebut.  Pada  skala    yang  besar  boiler digunakan untuk instalasi tenaga atau pembangkit  tenaga  melalui  turbin  uap.  Industri kecil dan menengah banyak memanfaatkan boiler untuk proses pengolahan dan  pemanasan dengan memanfaatkan panas dari uap air yang dihasilkan. Ketel uap / boiler banyak
digunakan pada industry kecil menengah sebagai sistem  peralatan  proses  pengolahan,  seperti pengolahan  cengkeh  pala  dan  sebagainya.  Juga bisa  digunakan  sebagai  media  pemanas  pada industri sederhana  seperti  usaha kecil   vulkanisir ban,  industri  rotan  dan  sebagainya.  Sebagai pemanas  digunakan  dapur  dengan  bahan  bakar kayu,  karena  kayu  mudah  didapat.  Pemakaian energi  panas  seperti  uap  pada  industri  tersebut diatas  banyak  dibutuhkan.  Sementara  kebutuhan tersebut  masih  banyak  menggunakan  alat-alat sederhana dimana umumnya boros energi, proses relatif lama dan tidak nyaman. Ketel uap ( boiler ) sebagai penghasil uap yang dipakai untuk sumber energi  merupakan  suatu  alur  produksi  dalam suatu  industri  pangan  ataupun  industri  lainnya karena  sangat  vital  fungsinya  dalam  proses produksi.
2. METODE  PENELITIAN
Agar penelitian dapat berjalan secara sistematis, maka diperlukan rancangan penelitian /  langkah-langkah  dalam  penelitian.  Adapun flowchart penelitian sebagai berikut :

## 2.1. Perencanaan alat
Tahap  perancangan  desain    ini  mencakup beberapa  kegiatan  seperti  perancangan  model dan  bentuk  mesin,  dimensi  yang  diperlukan sesuai  dengan  kapasitas  produksi  dan  pemilihan material  atau  komponen-komponen  yang  akan digunakan.
3.2. Perhitungan kebutuhan bahan bakar
Kebutuhan   bahan    bakar   dihitung
untuk memperoleh jumlah panas yang dipindahkan pada boiler , dan konsumsi bahan bakar pada boiler .  S  =  Kapasitas boiler (kg/jam)  Diasumsikan kapasitas boiler sebesar 80 kg/jam
 Q  =  Jumlah  panas  yang  dipindahkan  pada boiler
 Δi = Entalpi uap – entalpi air pengisian ketel Entalpi  uap  pada  tekanan  kerja  4  bar  (400 kPa) = 1758,5 KJ/kg
 Entalpi  air  pengisian  ketel  1  atm  (101.325 kPa) = 419,1 KJ/kg
a) Jumlah panas yang dipindahkan. Jumlah
panas yang dipindahkan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
Q = S x Δi
= 80 kg/jam x (1758,5 – 419,8) =
107096 kj/jam b) Konsumsi bahan bakar Jumlah  panas  yang  dipindahkan  dapat  dihitung dengan menggunakan persamaan: Diman : B = konsumsi bahan bakar LHV = (Low Heating Value) bahan bakar kayu = 19.551 MJ/kg η boiler = Efisiensi steam boiler (efisiensi normal = 70%) Maka diperoleh :
Jadi  kebutuhan  bahan  bakar  pada boiler usaha kecil  vulkanisir  ban  ini  yaitu  7,86  kg/jam  bahan bakar kayu.

## 2.2. Tempat Penelitian
Penelitian  dilaksanakan  di  UD.  Sumber Mulya  Rubber,  A.  Yani  Km.  32  Desa Lianganggang, Kec. Bati-bati. Kab. Tanah Laut.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Aspek Teknis
Obyek penelitian adalah boiler pipa api untuk pembuatan tapak ban pada industri kecil volcanisir .

## Perhitungan penguapan awal
Dari perhitungan kebutuhan bahan bakar didapatkan data sebagai berikut :
1. Kebutuhan bahan bakar = 7,86 kg/jam
2. Kalor boiler = 107096 kJ/jam
3. Massa air pengisian boiler = 93,6  kg = 93600 gram
Dari  data  di  atas  maka  untuk  mengetahui  waktu penguapan  awal  dapat  dihitung  menggunakan persamaan :
 Q = Kalor yang dibutuhkan (J
atau kalori)
 m = Massa air pengisian  = 93,6
kg = 93600 gram
 c = Kalor jenis air = 1,0093 kal/gram o C  Δt = Perubahan temperature
 T 1 = 24 o C (temperatur  awal air)  T 2 = 130 o C (temperatur air mendidih)
Sehingga diperoleh :
Selanjutnya untuk mendapatkan waktu pemanasan  awal  dapat  dihitung  menggunakan persamaan :
Q 1 = Q 2 Q1  =  kalor  boiler  =  107096  kJ/jam  (dari perhitungan konsumsi bahan bakar) Q2 =  kalor  yang dibutuhkan untuk penguapan = 10013,87 kJ
Jadi, dari perhitungan didapatkan waktu penguapan  awal  sebesar  9  menit.  Artinya  air mulai menguap pada 9 menit dengan bahan bakar maksimal.

## 3.4. Perhitungan Penggunaan Uap
Untuk  mengetahui  perhitungan  penggunaan  uap dapat diketahui dengan menggunakan persamaan
:
m air c air ∆t = m uap c uap ∆t C
air = 4200 J/Kg o C C uap = 2100 J/Kg o C m
= 150 Kg
Jadi  kebutuhan  uap  air  setiap  1  kali memanaskan  sebesar  150  kg  uap  air.  Jika disesuaikan  dengan  kapasitas  produksi  uap boiler, maka setiap 1 kali memanaskan kira- kira membutuhkan waktu 1 jam.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisis  data  perhitungan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : Hasil perancangan kontruksi boiler jenis Vertical fire  tube  boiler dengan  spesifikasi  sebagai berikut : a. Jenis uap = Uap basah b. Temperatur operasi = 150 o C – 200 o C c. Tekanan internal = 6 bar d. Tekanan operasi = 2 bar
e. Bahan bakar = kayu bakar
f. Volume air maksimal = 93,6 liter
g. Dimensi boiler .  Diameter boiler = 504,6 mm
 Tinggi boiler = 1450 mm
 Diameter pipa api = 42,5 mm
 Jumlah pipa api = 13

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Dwi  Ardiyanto  Effendy.  2013. “Rancang Bangun  Boiler  untuk  Proses  Pemanasan Sistem  Uap  pada  Industri  Tahu  dengan Menggunakan Catia V5” . Skripsi.
[2] Sudarman,  Suwahyo,  Sunyoto.  Sainteknol. 2015. Penerapan  Ketel  Uap  (Steam  Boiler)
Pada  Industri    Pengolahan  Tahu  Untuk
Meningkatkan Efisiensi Dan Kualitas Produk. [3] Denny M.E. Soedjono,Joko Sasetiyanto,Dedy  Zulhidayat  Noor,Hayu Rara,Febby  Hapsari.  SNT.  2015. Analisis Perhitungan  Dan  Perencanaan  Water  Tube Boiler  Berbahan  Bakar  Lpg  Pada  Industri Kecil Tahu Di Mojokerto.
[4] Rusnoto.  2008. Perencanaan  Ketel  Uap Tekanan  6  Atm  dengan  Bahan  Bakar  Kayu untuk Industri  Sederhana.
Oseatek, Edisi 4. Hal 32-35
[5] ASME.  2004. Boiler  &  Pressure  Vessel Code  IV,  Rules  For  Contruction  fo  Heating Boiler . New York : Three Park Avenue
[6] Https://law.resource.org/pub/us/code/ibr/ asme.bp vc.iv.2007.pdf  22-06-2018  pukul 15:09
[7] Http://eprints.polsri.ac.id/2009/3/3%20B ABII%2 0.pdf 29-07-2018 pukul 17:42
[8] Eprints.polsri.ac.id/1953/3/BAB  II.pdf  31- 06-2018 pukul 05:46