18
Bahan yang paling banyak digunakan adalah asbes, kalsium silikat, serat mineral, mika, vermiculit e, semen tahan apisilika dan serat keramik.
Tabel dibawah menjelaskan penggunaan, keuntungan dan kerugian berbagai bahan isolasi. Bahan-bahan isolasi dapat juga diperoleh dalam bentuk cetakan yang besar, sebagai contoh, pipa-pipa semi silindris dan lempengan-lempengan untuk tangki, flens, kran dll. Keuntungan utama dari bagian yang dicetak adalah kemudahan dalam pemasangan untuk isolasi yang baru dan dalam hal penggantian atau perbaikan isolasi yang sudah ada.
2.5.3. Pemilihan bahan-bahan isolasi
Faktor-faktor penting yang harus dipertimbangkan ketika memilih bahan-bahan isolasi adalah:
Suhu operasi sistim
Jenis bahan bakar yang sedang dibakar
Ketahanan bahan terhadap panas, cuaca dan kondisi yang merugikan Konduktivitas panas bahan
Diffusivitas panas bahan
Kemampuan bahan bertahan pada berbagai kondisi, seperti kejutan panas, getaran dan serangan bahan kimia
Ketahanan bahan terhadap nyala/api Daya tembus/permeabilitas bahan
Biaya total, termasuk pembelian, pemasangan dan perawatan Tabel 2.1 Bahan – bahan isolasi untuk berbagai penggunaan
Tipe Isolasi Penggunaan Keuntungan dan Kerugian
Polystyrene
Isolator organik yang dibuat dengan
polimerisasi styrene
Cocok untuk suhu rendah (-167oC sampai 82 oC). Terutama digunakan dalam ruangan dingin, pipa pendinginan dan
Keuntungan: kaku dan ringan
Kerugian: mudah terbakar, memiliki titik leleh
19
beton penahan struktur bangunan
sinar ultra violet, dan mudah diserang oleh bahan pelarut/ solven Polyurethane
Dibuat dengan cara mereaksikan isocyanides dan alkohol. Dibuat dalam lempeng sinambung atau dibusakan di tempat
Cocok untuk suhu rendah (-178oC to 4oC).
Digunakan terutama di ruang dingin, transportasi yang diberi pendingin, lemari pembeku, lantai dan pipa pendinginan dan isolasi fondasi
Keuntungan: struktur sel tertutup, densitas rendah dan kekuatan mekanisnya tinggi
Kerugian: mudah terbakar, menghasilkan uap beracun dan cenderung membara Rockwool (serat mineral)
Dibuat dengan
melelehkan basalt dan arang dalam sebuah kubah pada suhu sekitar 1500oC.
Digunakan bahan
pengikat berbasis phenol. Tersedia dalam bentuk keset, selimut, dan bentuk yang terlepas atau
dibentu sebagai isolasi pipa
Cocok untuk suhu sampai 820oC. Digunakan
terutama untuk mengisolasi oven industri, penukar panas, pengering, boiler dan pipa-pipa suhu tinggi
Keuntungan: memiliki kisaran densitas yang besar dan tersedia dalam banyak bentuk. Bersifat
inert secara kimia, tidak korosif dan mencapai kekuatan mekanis selama penanganan
Fibreglass
Dibentuk dari pengikatan serat fiberglass panjang dengan resin thermo
setting membentuk selimut dan bats, papan semi kaku, papan kaku dengan densitas tinggi dan dibentuk seperti bagian pipa
Cocok untuk suhu sampai 540oC. Digunakan
terutama untuk
mengisolasi oven industri, penukar panas, pengering, boiler dan pipa
Keuntungan: tidak akan hancur oleh penuaan. Kerugian: Produk
fibreglass sedikit basa– pH9 (Nilai netral pH7). Harus dilindungi dari pengaruh pencemaran luar untuk menghindari
percepaan korosi terhadap baja
Kalsium silikat
Dibuat dari bahan kasium silikat anhidrat yang diperkuat dengan pengikat non-asbes.
Cocok untuk suhu sampai 1050oC. Digunakan terutama untuk mengisolasi dinding tungku, kotak pemadam,
Keuntungan: Struktur sel udaranya kecil,
konduktivitas panasnya rendah, dan akan menahan bentuk dan ukurannya
20
Tersedia dalam bentuk lempeng berbagai ukuran
refraktori, lining gas buang dan boiler
pada kisaran suhu yang dapat digunakan. Ringan namun memiliki kekuatan struktur yang bagus sehingga dapat bertahan terhadap abrasi mekanik. Tidak akan terbakar atau busuk, tahan terhadap uap air dan tidak korosif
Serat keramik
Dibuat dari alumina dengan kemurnian tinggi dan butiran silika,
dilelehkan dalam suatu tungku listrik dan dihembus dengan gas berkecepatan tinggi menjadi benang halus yang ringan. Dibuat dengan berbagai macam bentuk, termasuk kain,
felt, pita, semen pelapis dan variform castable (batu bata tahan api)
Cocok untuk suhu sampai 1430oC. Digunakan terutama untuk
mengisolasi tungku dan
back-up kiln refraktori, kotak pemadam, mangkok kaca pengumpan,
perbaikan tungku, isolasi kumparan penginduksi, paking dan bahan pembungkus suhu tinggi
Keuntungan: cocok untuk berbagai penggunaan disebabkan beragam bentuknya
2.5.4 Isolasian jalur steam dan kondensat
Penting untuk mengisolasi pipa saluran steam dan kondensat sebab mereka merupakan sumber kehilangan panas yang utama melalui radiasi panas dari saluran pipa. Bahan isolasi yang cocok adalah gabus, glass wool, rock wool dan asbes. Flens juga harus diisolasi sebab jika tidak terbungkus kehilangan panasnya setara dengan saluran pipa yang tidak diisolasi sepanjang 0,6 m (SEAV, 2005). Flens serigkali tidak diisolasi untuk memudahkan memeriksa kondisinya. Penyelesaiannya adalah dengan memasang pembungkus isolasi yang mudah dilepas, yang dapat dipindahkan ketika melakukan pengecekan.
21 2.6. Ketebalan Ekonomis Isolasi (KEI)
Keefektifan isolasi mengikuti hukum pengembalian menurun. Hal ini berarti bahwa isolasi menghasilkan penghematan biaya dan energi, namun dengan meningkatnya ketebalan isolasi tambahan jumlah energi dan biaya yang dapat dihemat menjadi menurun. Pada tingkatan tertentu, penambahan isolasi tidak lagi secara ekonomis dapat diterima. Titik dimana jumlah isolasi memberikan pengembalian investasi terbesar dinamakan “ketebalan ekonomis isolasi” (KEI) dan ditunjukkan dalam Gambar 40. KEI dihitung berdasarkan faktor- faktor berikut, yang berbeda-beda untuk masing- masing perusahaan (www.energyeficiencyasia.org):
Biaya bahan bakar
Jam operasi setiap tahunnya Kandungan panas bahan bakar Efisiensi boiler
Suhu operasi permukaan Diameter/tebal permukaan pipa Perkiraan biaya isolasi
Suhu udara rata-rata yang terbuka ke ambien
Kehilangan panas dapat dihitung dengan menggunakan pesamaan sebagai berikut : Total kehilangan panas (Hs dalam kKal/jam) = S x A
S = [10+(Ts-Ta)/20] (Ts-Ta)
A (m2) = 3,14 x diameter (m) x panjang (m) Dimana :
S = Kehilangan panas pada permukaan dalam kKal/jam m2 A = Luas permukaan dalam m2
Ts = Suhu permukaan panas dalam oC Ta = Suhu ambien dalam oC
22
Biaya energi tambahan sehubungan dengan kehilangan panas dapat dihitung dengan persamaan berikut:
Kehilangan bahan bakar ekuivalen (Hf) (kg/thn) = � ℎ ℎ �
Biaya tahunan kehilangan panas($) = Hf x Harga bahan bakar ($/kg)
2.7 Rockwool
Rockwool pertama kali dibuat pada tahun 1840 di Wales oleh Edward Parry, namun karena massa jenis yang ringan dan kondisi penyimpanan yang tidak baik, tiupan angin yang sedikit dapat menerbangkan rockwool yang telah diproduksi dan membahayakan lingkungan kerja. Sehingga produksi ketika itu harus dihentikan.
Rockwool terbuat dari bebatuan, umumnya kombinasi dari batuan basalt, batu kapur, dan batu bara, yang dipanaskan mencapai suhu 1.600 oC sehingga meleleh menjadi lava, dalam keadaan mencair ini, batuan tersebut di sentrifugalkan membentuk serat-serat. Setelah dingin, kumpulan serat ini dipotong dengan ukuran yang sesuai dengan kebutuhan.
Rockwool digunakan sebagai insulasi termal dan penyerap suara yang baik. Tergantung dari asal bahannya, temperatur yang dapat diterima oleh rockwool sebelum meleleh ada pada kisaran (http://guide.rockwool-rti.com).
2.7.1. Jenis Rockwool a. Rockwool 810
Produk Rockwool 810 adalah bahan isolasi termal ekonomis yang juga diakui sebagai salah satu bahan terbaik untuk tujuan isolasi termal dan dibuat dari campuran batu alam (basal dan dolomit) mencair pada suhu tinggi untuk membentuk matriks cair, yang kemudian melewati aliran udara yang mendinginkan bahan dan bentuk untaian berserat panjang. Untaian ini terikat bersama untuk membentuk lembaran, blok, selimut, selimut pipa dan granulates (non-berikat). Materi yang secara kimiawi dan biologis inert dan bebas dari patogen tanaman.
23
Tungkin rockwool pipa penutup didesain untuk pipa panas dan dingin untuk menghemat energi, mempertahankan suhu proses, memberikan perlindungan personel, mencegah kondensasi, dan untuk mengurangi emisi kebisingan dari pipa.
Tabel 2.2 Spesifikasi rockwool 810
Performa Standart Konduktivitas Termal (oC) 10 20 30 40 50 100 EN ISO 8497. ASTM C335 λ(W/mK) 0.034 0.035 0.036 0.037 0.038 0.045 (oF) 50 75 100 150 200 250 λ(BTU.in/ft2.h.oF) 0.237 0.246 0.256 0.279 0.307 0.339 Temperature maksimal 250 o C (482oF) EN 14707. ASTM C411 Reaksi terhadap api
Tidak mudah terbakar Rendah Permukaan Api Menyebar Permukaan karakteristik pembakaran: Api
menyebar = berlalu. asap pengembangan = berlalu EN 13501-1 IMO A799 (19) IMO A653 (16) ASTM E84 (UL 723) Penyerapan air Penyerapan air <1 kg / m2
Penyerapan uap air (penyerapan uap) ± 0,02% vol
EN 13472 ASTM C1104/C110 4M Density 100 -125 kg/m3 (6.24 - 7.80 lb/ft3 ) Pemenuhan
Bagian Rockwool. Untuk isolasi termal pipa. Spesifikasi standar untuk serat mineral isolasi pipa,
tipe I
CINI 2.2.03 ASTM C547-06 Rockwool 810 disertifikasi oleh ButgB, persetujuan teknis ATG 2193
b. Rockwool 160
Produk Rockwool 160 adalah bahan isolasi termal ekonomis berupa yang juga diakui sebagai salah satu bahan terbaik untuk tujuan isolasi termal dan dibuat dari campuran batu alam (basal dan dolomit) mencair pada suhu tinggi untuk membentuk matriks cair, yang kemudian melewati aliran udara yang mendinginkan bahan dan bentuk untaian berserat panjang. Untaian ini terikat bersama untuk membentuk lembaran, blok, selimut, selimut pipa dan granulates (non-berikat). Materi yang secara kimiawi dan biologis inert dan bebas dari patogen tanaman.
24
Rockwool 160 adalah sebuah batu ringan terikat wol tikar dijahit pada jala kabel galvanis dengan kawat galvanis. Tikar kabel cocok untuk isolasi termal dan akustik industry pekerjaan pipa, dinding boiler, tungku dan asap industry knalpot saluran.
Tabel 2.3 Spesifikasi rockwool 160
Performa Standart Konduktivitas Termal (oC) 50 100 150 200 250 300 EN 12667, ASTM C177 λ(W/mK) 0.039 0.047 0.055 0.065 0.076 0.091 (oF) 100 200 300 400 500 600 λ(BTU.in/ft2.h.oF) 0.268 0.310 0.373 0.453 0.552 0.670 Temperature maksimal 600°C (1112°F) 750°C (1382°F) EN 14706 ASTM C411 Reaksi terhadap api A1
Karakteristik pembakaran permukaan: Api menyebar = berlalu, asap
pengembangan = berlalu EN 13501-1 ASTM E84 (UL 723) Penyerapan air Penyerapan air <1 kg / m2
Penyerapan uap air (penyerapan uap) ± 0,02% vol
EN 1609 ASTM C1104/C110 4M Density 70 kg/m3 (4.37 lb/ft3 ) Pemenuhan
Rockwool (RW) selimut wire mesh untuk isolasi termal diameter besar
pipa, dinding datar dan peralatan Spesifikasi standar untuk isolasi serat mineral
selimut, tipe I dan II
CINI 2.2.02 ASTM C592-06 Rockwool 160 adalah sertifikat oleh ButgB, persetujuan teknis ATG 2193
c. Rockwool 164
Produk Rockwool 164 adalah bahan isolasi termal ekonomis berupa yang juga diakui sebagai salah satu bahan terbaik untuk tujuan isolasi termal dan dibuat dari campuran batu alam (basal dan dolomit) mencair pada suhu tinggi untuk membentuk matriks cair, yang kemudian melewati aliran udara yang mendinginkan bahan dan bentuk untaian berserat panjang. Untaian ini terikat bersama untuk membentuk
25
lembaran, blok, selimut, selimut pipa dan granulates (non-berikat). Materi yang secara kimiawi dan biologis inert dan bebas dari patogen tanaman.
Rockwool 164 terbentuk dari strip batu wol dengan serat vertikal terikat ke fiberglass diperkuat pelapis alumunium. Serat yang tipis cocok untuk eksternal isolasi termal dan akustik saluran ventilasi, dan mempertahankan ketebalan bahkan pada belokan yang ketat atau sudut.
Tabel 2.4 Spesifikasi rockwool 164
Performa Standart Konduktivitas Termal (oC) 50 100 150 200 250 300 EN 12667, ASTM C177 λ(W/mK) 0.041 0.047 0.054 0.064 0.075 0.088 (oF) 100 200 300 400 500 600 λ(BTU.in/ft2.h.oF) 0.269 0.308 0.366 0.442 0.538 0.653 Temperature maksimal 640 ° C (1184 ° F) EN 14706 ASTM C411 Reaksi terhadap api A1
Karakteristik pembakaran permukaan: Api menyebar = berlalu, asap
pengembangan = berlalu EN 13501-1 ASTM E84 (UL 723) Penyerapan air Penyerapan air <1 kg / m2
Penyerapan uap air (penyerapan uap) ± 0,02% vol
EN 1609 ASTM C1104/C11
04M
Density 60 kg/m3 ( 5 lb/ft3 )
Rockwool 164 adalah sertifikat oleh ButgB, persetujuan teknis ATG 2193
2.8. Fibreglass (Glasswool)
Glasswool merupakan bahan isolasi yang terbuat dari serat kaca disusun menggunakan pengikat menjadi tekstur yang mirip dengan wol. Proses perangkap banyak kantong kecil udara antara kaca, dan ini kantong udara kecil mengakibatkan tinggi sifat isolasi termal.
Glasswool diproduksi dalam gulungan atau dalam lempengan, dengan sifat termal dan mekanik yang berbeda. Hal ini juga dapat diproduksi sebagai bahan yang
26
dapat disemprotkan atau diterapkan di tempat, di permukaan yang akan terisolasi (http://indonesian.rock-wool-insulation.com).
2.8.1. Jenis Glasswool a. Dewan Glasswool
Tungkin glasswool stabil dan seragam bertekstur serat kaca anorganik terikat bersama oleh larut dalam air dan tahan api resin non termoset, memiliki suhu layanan max hingga 540 ° C
Tungkin glasswool papan suhu tinggi dimaksudkan untuk digunakan dalam struktur konstruksi industri dimana membutuhkan termal dan insulasi dengan ketahanan suhu tinggi hingga 540 ° C. seperti pembangkit listrik, pabrik petrokimia dan sebagainya.
Tabel 2.5 Spesifikasi Dewan Glasswool
Kepadatan (Kg/m3) Toleransi Thermal koduktivitas Pengurangan 24 oC Layanan suhu Serat diameter Resistance Air Mudah terbakar W / (m/k) oC mm % 12 ± 2 <= 0.038 >= 350 5-8 <=1.0 (A) Non- mudah Terbakar 20 ±2 <= 0.037 24 ± 2 <= 0.035 >= 350 28 32 ±3 <= 0.034 >= 350 36 b. Selimut Glasswool
Tungkin glasswool selimut dihadapkan dengan jaringan kaca hitam terbuat dari selimut glasswool fleksibel dilaminasi dengan jaringan kaca hitam (BGT). Tungkin glasswool selimut dihadapkan dengan jaringan kaca hitam dimaksudkan
27
untuk digunakan dalam komersial, institusional, industri dan perumahan konstruksi sebagai isolasi termal dan akustik pemanas AC dan interior dual-suhu pekerjaan saluran, peralatan penanganan udara dan ventilasi yang beroperasi pada kecepatan udara up 30 m/s (6000 fpm) dan suhu to 121 °C. Hal ini juga digunakan sebagai pengobatan yang efisien penyerapan suara dinding dan langit-langit, kandang akustik, ruang genset, rajin dan lain-lain.
Tabel 2.6 Spesifikasi Selimut Glaswool
Kepadatan (Kg/m3) Toleransi Thermal koduktivitas pengurangan 24 oC Layanan suhu Serat diameter Resistance Air Mudah terbakar W / (m/k) oC mm % 10 +2 -1 <= 0.04 >= 350 5-8 <= 1.0 (A) Non- mudah terbakar 12 <= 0.039 16 ± 2 20 <= 0.037 24 <= 0.035 >= 350 28 32 ± 3
c. Ubin langit-langit Glass Wool
Tungkin glasswool pipa penutup terdiri dari baik-baik saja, stabil dan seragam bertekstur serat kaca anorganik terikat bersama oleh larut dan tahan api resin thermosetting non-air. Hal ini bebas dari serat kasar dan ditembak karena komposisi mineralnya, dituangkan dalam bagian one-piece dan dibuat dengan jahitan tunggal.
Tungkin glasswool pipa penutup dimaksudkan untuk digunakan dalam konstruksi komersial, institusional, industri dan perumahan.
28
Tabel 2.7 Spesifikasi Ubin langit-langit glasswool
Kepadatan (Kg/m3) Toleransi Thermal koduktivitas Pengurangan 24 oC Layanan suhu Serat diameter Resistance Air Mudah terbakar W / (m/k) oC mm % 20 ± 2 <= 0.038 >=350 5-8 <= 1.0 (A) Non-mudah terbakar 24 32 ± 2 <= 0.035 36 48 <= 0.033 60 ± 6 64 <= 0.032 80
29 BAB III STUDI KASUS
PERHITUNGAN PENGHEMATAN BAHAN BAKAR DENGAN