2. SISTIM DISTRIBUSI STEAM
2.11 Isolasian saluran pipa steam dan peralatan-peralatan proses panas
2.11.1 Tujuan isolasian
Isolasi panas ditandai dengan konduktivitas panasnya yang rendah dan oleh karena itu mampu menjaga panas tertahan dida lam atau diluar sistim dengan mencegah perpindahan panas ke atau dari lingkungan luar. Bahan-bahan isolasinya berpori dan mengandung sejumlah besar sel-sel udara yang tidak aktif. Sejumlah besar energi bisa hilang tanpa menggunakan isolasi atau jika isolasinya tidak efisien atau pemasangannya tidak benar.
Isolasi panas dapat menurunkan kehilangan panas, memberikan keuntungan sebaga i berikut: § Penurunan pemakaian bahan bakar
§ Pengendalian proses yang lebih baik dengan mencapai suhu proses pada tingkatan ya ng konstan
§ Pencegahan korosi dengan menjaga permukaan terbuka sistim pendinginan diatas titik embun
17 Bagian 2.11 adalah versi yang sudah diedit dari Efisiensi Energi pada Utilitas Termal. Buku 2, oleh Biro Efisiensi Energi India, 2004, halaman 97 -99
§ Perlindungan terhadap peralatan dari bahaya kebakaran § Peredaman terhadap getaran
Disamping itu kondisi kerja para karyawan menjadi lebih baik karena isolasi melindungi mereka dari kotak langsung dengan permukaan panas dan panas radian dan sebab isolasi dapat mengurangi tingkat kebisingan.
2.11.2 Tipe-tipe isolasi
Isolasi dapat diklasifikasikan berdasarkan pada tiga kisaran suhu yang digunakan masing-masing:
§ Isolasi Suhu Rendah (sampai 90o
C), yang digunakan untuk lemari es, sistim air panas dan dingin, tangki penyimpanan, dll. Bahan yang paling banyak digunakan adalah gabus, kayu, magnesia 85 persen, serat mineral, polyurethane dan gabus putih EPS /expanded polystyrene § Isolasi Suhu Menengah (90 – 325o
C), yang digunakan dalam pemanasan suhu rendah dan peralatan pembangkit steam, jalur steam, saluran cerobong, dll. Bahan yang paling banyak digunakan adalah magnesia 85 persen, asbes, kalsium silikat dan sera t mineral.
§ Isolasi Suhu Tinggi (325o
C dan diatasnya), yang biasanya digunakan untuk boiler, sistim steam lewat jenuh, pemanggang oven, pengering dan tungku. Bahan yang paling banyak digunakan adalah asbes, kalsium silikat, serat mineral, mika, vermiculit e, semen tahan api, silika 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.
2.11.3 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 6. Bahan-bahan Isolasi untuk Berbagai Penggunaan
TIPE ISOLASI PENGGUNAAN KEUNTUNGAN & 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 beton
Keuntungan: kaku dan ringan Kerugian: mudah terbakar, memiliki titik leleh rendah, mudah terurai oleh sinar ultra violet, dan mudah diserang oleh bahan pelarut/
TIPE ISOLASI PENGGUNAAN KEUNTUNGAN & KERUGIAN penahan struktur bangunan 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. Ters edia dalam bentuk lempeng berbagai ukuran
Cocok untuk suhu sampai 1050oC. Digunakan terutama untuk mengisolasi dinding tungku, kotak pemadam, refraktori, lining gas buang dan boiler
Keuntungan: Struktur sel udaranya kecil, konduktivitas panasnya rendah, dan akan menahan bentuk dan ukurannya 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
2.11.4 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.
Gambar 37 memberi petunjuk mengenai sejumlah kehilangan panas dari pipa saluran yang tidak diisolasi. Penjelasan tentang bagaimana menghitung ketebalan isolasi yang diperlukan diberikan dalam bagian 3.
Gambar 37. Kehilangan panas dari 1 meter pipa yang tidak diisolasi pada berbagai diameter pipa (SEAV, 2005)