SIKLUS REFRIGERASI UNTUK PENYIMPAN IKAN DI KAPAL

Salah satu alternatif upaya peningkatan penanganan ikan di kapal adalah penerapan sistem refrigerasi di atas kapal untuk meningkatkan kemampuan simpan ikan hasil tangkapan nelayan yang telah banyak diaplikasikan pada kapal penangkap ikan di Indonesia. Sistem pendinginan refrigerasi yang banyak digunakan saat ini adalah sistem pendinginan kompresi uap dan absorpsi uap.Teknologi refrigerasi tersebut digunakan antara lain untuk penanganan ikan di kapal dengan sistem refrigerated sea water (RSW) pada pendinginan dengan suhu sekitar 0 ºC.

Sistem refrigerasi kompresi uap pertama kali diperkenalkan oleh Oliver Evans dan dipatenkan pertama kali oleh Jacob Perkin tahun 1835 dengan paten mesin pendingin siklus kompresi uap pertama. Selanjutnya sistem refrigerasi absorpsi pertama kali dikembangkan oleh Ferdinand Carre di Perancis, kemudian dipatenkan di Amerika Serikat pada tahun 1860. Pada permulaan abad ke-20, sistem pendinginan absorpsi berkembang pesat dan secara luas digunakan. Tetapi setelah tahun 1915, dimana motor listrik mulai dikembangkan, sistem kompresi amonia secara aktif diperkenalkan dan diterima secara luas. Pengembangan kemudian terkonsentasi pada sistem kompresi uap dan sistem absorpsi uap secara praktis dilupakan, sampai akhir 1930-an. Pada sistem kompresi uap, absorber, pompa, dan generator yamg terdapat pada sistem refrigerasi absorpsi uap diganti dengan kompresor pada sistem kompresi uap.

Pada sistem pendinginan kompresi uap menggunakan kompresor untuk menaikkan tekanan refrigeran, sedangkan pada sistem pendinginan absorpsi, penggunaan sumber energi murah sebagai suplai energi pada generator dapat dimungkinkan. Beberapa contoh dari sumber energi murah yang dimaksudkan disini antara lain energi matahari, energi panas bumi, maupun energi buangan seperti uap sisa dalam sistem pembangkit turbin yang masih mempunyai suhu tinggi sehingga masih dapat dimanfaatkan sebelum dibuang. Perbedaan utama dari sistem kompresi uap dengansistem pendinginan absorpsi terletak pada cara menaikkan tekanan refrigeran. Pada siklus pendinginan absorpsi, refrigeran dinaikkan tekanannya pada saat masih berupa fase cair, sedangkan pada siklus kompresi uap, refrigeran dinaikkan tekanannya saat berupa fase uap. Prinsip menaikkan tekanan refrigeran tanpa mengubah volumenya (refrigeran cair termasuk fluida yang tak mampu mampat) membuat sistem pendinginan absorpsi sangat cocok digunakan sebagai pendingin bertenaga matahari, sumber kalor pembakaran bahan bakar, atau pemakaian uap sisa. Hal ini akan mengurangi kebutuhan energi dibandingkan bila menggunakan kompresor.

Pada siklus refrigerasi kompresi uap, siklus yang terjadi adalah siklus kompresi uap. Ada empat komponen utama dari siklus ini, yaitu kompresor, kondenser, evaporator, dan katup ekspansi. Gambar skema dan diagram tekanan-entalpi (P-h) dari siklus kompresi uap terdapat pada Gambar 1.

Gambar 1. Skema dan diagram P-h siklus refrigerasi kompresi uap

Kompresor berfungsi untuk mengkompresi refrigeran dari evaporator (titik 1) sehingga tekanannya naik (titik 2). Selanjutnya di kondenser terjadi kondensasi refrigeran, refrigeran berubah fase menjadi cair (dari titik 2 ke titik 3), pendinginan dapat dilakukan dengan air, udara, atau keduanya. Selanjutnya refrigeran diekspansikan di katup ekspansi sehingga tekanannya turun begitu pula temperaturnya(dari titik 3 ke titik 4). Setelah itu refrigeran memasuki evaporator untuk pendinginan beban sehingga refrigeran mengalami evaporasi menjadi fase uap (dari titik 4 ke titik 1). Kemudian dikompresi lagi, demikian siklus berlanjut.

Berbeda dengan sistem kompresi uap, sistem absobsi tidak menggunakan kompresor, fungsi kompresor digantikan oleh generator, absorber, dan pompa. Ada dua tipe sistem refrigerasi absorpsi, yaitu sistem aqua-amonia, dengan amonia sebagai refrigeran dan air sebagai absorben, dan sistem lithium bromida-air dengan air sebagai refrigeran dan lithium bromida sebagai absorben. Sistem lithium bromida-air hanya digunakan pada sistem AC karena temperatur beku refrigeran (air) hanya 0 ⁰C, sedangkan sistem aqua-amonia dapat digunakan baik untuk sistem AC maupun sistem refrigerasi, karena temperatur beku sistem aqua-amonia dapat mencapai – 33 ⁰C atau lebih rendah.Secara sederhana siklus refrigerasi absorpsi uap digambarkan pada Gambar 2.

                                            

Gambar 2. Skema siklus refrigerasi absorpsi sederhana

Perbandingan kebutuhan dan spesifikasi sistem refigerasi kompresi uap dan absorpsi baik sistem aqua-amonia maupun lithium bromida secara umum adalah pada energi listrik yang dibutuhkan, refrigeran yang digunakan, temperatur kerja, energi termal/panas luar yang dibutuhkan, investasi dan operasi/pemeliharaan. Energi listrik yang dibutuhkan pada siklus absorpsi sekitar 5-10% dari siklus kompresi uap. Refrigeran yang digunakan pada kompresi uap bervariasi, pada absorpsi air-amonia berupa amonia dengan air sebagai absorbent, ramah lingkungan dan murah, sedangkan pada absoprsi Lithium-Bromida berupa lithium bromida sebagai absorben yang mahal. Temperatur kerja pada siklus kompresi uap bergantung pada refrigeran, pada absorpsi air-amonia -33 ^oC atau lebih rendah serta lithium bromida hanya sampai +7 ^oC. Siklus absorpsi membutuhkan panas dari luar yang biasanya berupa uap tekanan rendah, air panas dan sejenisnya, sedangkan siklus kompresi uap tidak dibutuhkan. Investasi untuk siklus kompresi uap rendah sedangkan absorpsi uap tinggi, siklus air-amonia cocok untuk di atas 100 TR. Secara operasi/pemeliharaan siklus kompresi uap mudah hanya sering mengganti bagian yang aus karena bergerak. Pada absoprsi air-amonia juga mudah, bila ada kebocoran refrigeran mudah dicium. Sedangkan pada siklus lithium bromida operasi dan pemeliharaan lebih sulit, sulit juga mendeteksi kebocoran refrigeran.

Berdasarkan perbandingan sistem kompresi uap, absorpsi uap aqua-amonia, dan absorpsi lithium bromida maka sistem refrigerasi kompresi uap lebih tepat jika digunakan pada kapal ikan terutama kapal kecil 5-30 GT karena teknologi yang sederhana, tidak membutuhkan energi panas tambahan, investasi tidak besar dan tidak memerlukan ruang yang besar. Walaupun terdapat kelemahan yaitu memerlukan energi listrik yang relatif tinggi, namun secara teknis sistem kompresi uap lebih bisa diterapkan apalagi untuk kapal yang berukuran relatif kecil.

Penulis : Ahmat Fauzi, Peneliti LRMPHP