Steam merupakan salah satu supply energy yang di butuhkan dalam proses industry. Industri yang menggunakan steam antara lain makanan dan minuman, kimia, kertas, karet, gula , oil refinery dll.
1. Steam
Steam di hasilkan dari konversi air yang di panaskan di boiler. Dalam fase es, molekulnya terikat dan tersusun dalam bentuk geometris yang hanya dapat bergetar. Di fasa cair molekulnya bisa bergerak namun jaraknya lebih kecil dari satu molekul. Peningkatan temperature cairan membuat energy kinetic di molekulnya makin tinggi dan memungkinkan tumbukan lebih banyak dan terpisah. Molekul air yang telah menjadi steam volumenya akan meningkat 1600 kali lipat.
2. Komponen Dalam Produksi dan Distribusi Steam
– Boiler
a. Feedwater
Feedwater berarti supply air untuk boiler. Biasanya ada 2 sumber yaitu air make up ( air bahan baku yang sudah di olah ) dan return ( balikan ) dari condensate. Kadang di pakai juge economizer yang memanfaatkan panas dari gas buang untuk memanaskan feedwater.
b. Boiler
Jenis boiler:
- Shell Boiler
Gas panas melewati tubular dan memanaskan feedwater menjadi steam.
- Water tube boiler
Feedwater dalam tubular tersirkulasi dan di panaskan dari luar menjadi steam.
c. Combustion
Combustion ( pembakaran ) menggunakan burner dan bahan bakar yang biasa di gunakan gas atau solar.
d. Blowdown
Fungsi blowdown yaitu membuang kotoran agar tidak mengendap dan menyumbat tubular boiler.
e. Condensate
Merupakan sisa steam yang telah di gunakan di plant. Biasanya air condensate di gunakan lagi untuk make up feedwater . Keuntunganya yaitu penghematan air feedwater dan hemat energy panas.
– Aplikasi Steam di Plant
Dalam industry susu pemakainya di gunakan untuk memanaskan air dalam proses pasteurizer atau sterilisasi, bisa juga langsung di injeksi ke produk di area proses. Di bagian packaging bisa di gunakan untuk wrapping produk dalam kemasan tertentu.
Berfungsi mengatur pressure steam yang masuk ke plant.
Control Valve
Control Valve dengan Actuator
b. Safety Valve
Berfungsi melindungi system dari tekanan berlebih dengan membuangnya lewat safety valve.
c. Strainer
Berfungsi menyaring kotoran di steam agar tidak masuk ke plant.
d. Steam trap
Berfungsi untuk mengubah condensate steam tetapi bukan dalam bentuk steam, biasanya hampir menjadi fluida dan masih panas sehingga bisa di masukan ke feedwater boiler.
- Thermostatic Steam Trap : dioperasikan berdasarkan perubahan temperature fluida.
Balance Pressure Steam trap
Bimetallic Steam Trap
- Mechanical Steam Trap : bekerja berdasarkan perubahan massa fluida biasanya berupa ball float trap dan inverted bucket trap.
Ball Float Trap
Inverted Bucket Trap
- Thermodynamic Steam Trap : bekerja berdasarkan perubahan dinamika fluida.
Traditional Steam Trap
Impulse Steam Trap
Labyrinth Steam Trap
3. Metode untuk mengetahui Konsumsi Steam
– Kalkulasi
Untuk aplikasi pada fluida yang tidak mengalir, steam memanaskan fluida dari dingin ke panas.
q =m cp dT / t
q = mean heat transfer rate (kW (kJ/s))
m = massa fluida ( kg )
cp = specific heat capacity fluida (kJ/kg.oC) = konstan, refer ke Material Properties and Heat Capacities
dT = perubahan temperature fluida (oC)
t = waktu proses pemanasan ( second )
Untuk aplikasi pada fluida yang mengalir atau pemanasan yang terus menerus
q= cp dT m / t
q = mean heat transfer rate (kW (kJ/s))
m / t = flowrate fluida ( kg/s ) = konstan
cp = specific heat capacity fluida (kJ/kg.oC) = konstan, refer ke Material Properties and Heat Capacities
dT = perubahan temperature fluida (oC)
Kalkulasi konsumsi steam
ms = q / he
ms = massa steam (kg/s)
q = mean heat transfer rate (kW (kJ/s))
he = evaporation energy of the steam (kJ/kg) = refer ke SteamTable with SI Units atau Steam Table with Imperial Units.
Contoh aplikasi fluida yang tidak mengalir
Air di panaskan dengan steam 5 bar dari temperature 35oC ke 100oC dalam waktu 20 menit 1200 second ). Massa air 50 kg dan specific heat capacity dari air 4.19 kJ/kg.oC
Heat transfer rate
q = (50 kg) (4.19 kJ/kg.oC) (100oC – 35oC) / (1200 s)
= 11.35kW
Konsumsi steam
ms = (11.35 kW) / (2085 kJ/kg)
= 0.0055 kg/s
= 19.6 kg/h
Contoh aplikasi fluida yang mengalir atau pemanasan terus menerus
Flow air 3 l/s dipanaskan dari 10oC ke 60oC dengan steam 8 bar
1 liter air punya massa 1 kg
Heat transfer rate
q = (4.19 kJ/kg.oC) (60oC – 10oC) (3 l/s) (1 kg/l)
= 628.5 kW
Konsumsi steam
ms = (628.5 kW) / (2030 kJ/kg)
= 0.31 kg/s
= 1115 kg/h
– Pengukuran
a. Steam Flowmeter
Konsumsi steam di ukur langsung dengan flowmeter
b. Condensate pump
Dengan menghitung jumlah aktifnya stroke positive displacement pump dari condensate pump dalam periode tertentu.
– Thermal Rating
Beberapa mesin sudah mencantumkan thermal output dan data dari konsumsi steam.
Daftar Pustaka
http://www.spiraxsarco.com/resources/steam-engineering-tutorials.asp#block16
Ismail Arifin 
