Steam Traps
3. PENGKAJIAN SISTIM DISTRIBUSI STEAM
Bagian ini menjelaskan tentang bagaimana melakukan pengkajian terhadapsteam traps, terhadap kehilangan panas dari permukaan yang tidak diisolasi dan terhadap penghematan dari pemanfaatan kembali kondensat.
3.1 Pengkajian steam traps
Steam traps sendiri tiak menggunakan banyak energi. Akan tetapi tidak berfungsinya steam traps
dapat mengakibatkan kehilangan energi yang besar dalam sistim steam. Oleh karena itu pengkajian kinerja steam trapadalah sehubungan mengenai jawaban terhadap dua petanyaan berikut:18
§ Apakahtrapbekerja dengan benar atau tidak?
§ Jika tidak, apakahtrapgagal dalam posisi membuka atau menutup?
Traps yang gagal dalam posisi ‘buka’ menyebabkan kehilangan energi. Kondensat yang tidak kembali ke sistim steam menyebabkan boiler harus memanaskan air yang baru untuk membuat lebih banyak steam. Kapasitas pemanasan steam dapat juga diturunkan, menghasilkan kehilangan energi tidak langsung. Traps yang gagal membuka juga akan memberi tekanan udara ke jalur pembuangan kondensat dan mempengaruhi efisiensi pembuangan terhadap trap yang lainnya. Traps yang gagal “tutup’ tidak menyebabkan kehilangan air atau energi, namun dapat menyebabkan penurunan kapasitas panas secara signifikan dan merusak peralatan pemanas steam. Empat uji kinerja steam trap yang ada: penglihatan/ visual, suara, suhu dan terintegrasi. Lembar kerja 2 dalam bagian 6 bab ini dapat digunakan untuk melaksanakan auditsteam trap.
3.1.1 Uji dengan penglihatan/visual
Uji visual terhadap variasi aliran steam traps dilakukan dengan menggunakan kaca penglihat (Gambar 41), uji penglihatan, sambungan T untuk pengetesan dan kran uji tiga arah. Metoda ini bekerja baik dengan traps yang memiliki siklus hidup/mati atau aliran rendah. Metoda ini menjadi kurang menarik ketika aliran, dan selanjutnya volum air dan flash steam cukup tinggi. Salah satu penyelesaiannya adalah dengan cara membelokan kondensat sebelum kondensat ini mencapai trap
dan jika trapnya berlanjut mengalir maka ini merupakan tanda telah terjadinya kebocoran.
18Bagian 3.1 adalah versi yang sudah diedi t dari Efisiensi Energi pada Utilitas Termal. Buku 2, oleh Biro Efisiensi Energi India,2004, halaman 63-64
Untuk pengujian terhadap sebuah steam trap, harus ada sebuah kran isolasi yang menyediakan aliran turun ke trap dan sebuah kran uji pada pengeluaran trap. Bilamana kran uji berada pada posisi terbuka, hal- hal berikut harus diamati:
§ Pembuangan kondensat.Traps keranjang terbalik dan cakram termodinamika harus memiliki pembuangan kondensat yang intermittent . Traps apung dan termostatik harus memiliki pembuangan kondensat yang kontinyu. Traps termostatik dapat memiliki pembuangan yang
intermittent atau kontinyu tergantung pada bebannya. Jika traps keranjang terbuka digunakan untuk beban yang sangat kecil, maka trap ini akan memiliki pengeluaran kondensat yang kontinyu.
§ Flash steam . Istilah ini jangan disalah artikan dengan kebocoran steam dalam trap. Sulit untuk mengidentifikasi secara visual apakah trap sedang me nghembuskan flash steam atau steam langsung namun, pada umumnya jika steam berhembus secara kontinyu dalam aliran biru, maka sedang terjadi kebocoran steam langsung. Jika steam keluar secara intermittent dalam bentuk awan putih maka ini mengindikasikan flash steam.
§ Hembusan steamyang kontinyu dan tanpa aliran
Mengindikasikan bahwa telah terjadi masalah dalam trap. Kapanpun sebuah trap gagal beroperasi dan alasannya tidak jelas, periksa beberapa kebocoran pengeluaran dari trap, kehilangan steam, aliran yang kontinyu, pemanasan yang lambat, untuk menemukan apakah hal tersebut merupakan permasalahan sistim atau permasalahan mekanis dalam steamtrap.
3.1.2 Uji suara
Uji suara menggunakan alat pendeteksi kebocoran ultrasonik (lihat bab Peralatan Pemantauan), stetoskop mekanik, obeng atau batang pendengar dari logam. Metoda ini menggunakan suara yang diciptakan oleh aliran untuk menentukan jika trap berfungsi dengan baik. Metoda ini bekerja baik dengan traps yang memiliki siklus hidup/mati atau aliran rendah, namun tidak begitu baik dengan traps dengan aliran yang bervariasi dan/atau tinggi. Sama halnya dengan
pemeriksaan secara visual, kebocoran traps dapat dideteksi dengan membelokan aliran sebelum aliran ini mencapai trap.
3.1.3 Uji suhu
Uji suhu menggunakan pistol inframerah (lihat bab Peralatan Pemantauan), pyrometer
permukaan, pita suhu, dancrayon suhu. Peralatan-peralatan tersebut mengukur suhu pengeluaran pada saluran keluartrap, dengan suhu yang tinggi menunjukan kebocoran dan suhu yang rendah menunjukan traps yang tersumbat, ukurannya terlalu kecil, atau kegagalan trap. Pistol infra merah dan pyrometer permukaan dapat mendeteksi suhu pada kedua sisi traps. Untuk mendapatkan pembacaan yang dapat diandalkan, pipa harus terbuka, bersih dan tanpa kerak, yang mana kesemuanya akan mengurangi perpindahan panas yang dapat menurunkan suhu yang tercatat. Beberapa pistol infra merah yang lebih mahal dapat mengatasi ketebalan dinding dan perbedaan material.
3.1.4 Uji terintegrasi
Spirax Sarco mengembangkan alat uji steam trap terintegrasi karena berbagai keterbatasan metoda-metoda diatas.19 Alat ini terdiri dari sebuah sensor pengindera, yang dipasang dibagian dalam steamtrap, yang mampu mendeteksi keadaan fisik media pada titik dengan menggunakan konduktivitas. Alat ini memiliki manfaat-manfaat sebagai berikut:
§ Tidak terpengaruhi oleh gangguan flashsteam.
§ Hasilnya terbatas dan tidak ditujukan untuk penafsiran.
§ Pemantauan dapat dilakukan secara lokal, dari kejauhan, secara manual atau otomatis, dan dapat dengan cepat mendeteksi kegagalan, dengan demikian meminimalkan limbah dan memaksimalkan investasi.
3.2 Pengkajian kehilangan panas dari permukaan yang tidak disolasi
Kehilangan panas dari permukaan yang tidak diisolasi dapat menjadi penting dan oleh karenanya harus dikaji.20
3.2.1 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:
§ Biaya bahan bakar
§ Jam operasi setiap tahunnya
§ Kandungan panas bahan bakar 19
Modul 11.14Pengetesan dan Perawatan Steam Traps.In: Spirax Sarco Learning Centre, Block 11, ‘Steam TrapsdanSteam Trapping’. www.spiraxsarco.com
20Bagian 3.2 adalah versi yang sudah diedit dari Efisiensi Energi pada Utilitas Termal. Buku 2, oleh Biro Efisiensi Energi India,2004, halaman 99-102
§ Efisiensi boiler
§ Suhu operasi permukaan
§ Diameter/tebal permukaan pipa
§ Perkiraan biaya isolasi
§ Suhu udara rata-rata yang terbuka ke ambien
3.2.2 Menghitung kehilangan panas – metodologi
Berbagai diagram, grafik dan referensi tersedia untuk menghitung jumlah kehilangan panas. Lembar kerja 3 dalam bagian 6 pada bab ini dapat digunakan untuk melakukan pengkajian kehilangan panas melalui isolasi. Kehilangan panas dapat dihitung dengan menggunakan pesamaan sebagai berikut:
Total kehilangan panas (Hs dalamkKal/ 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 M I H I + H Cost Insulation Thickness
I : Biaya Isolasi H : Biaya Kehilangan Panas I + H : Total Biaya M : Ketebalan Ekonomis
Gambar 40. Penentuan Ketebalan Ekonomis Bahan Isolasi(BEE, 2004) Ketebalan Isolasi
A = Luas permukaan dalam m2
Ts = Suhu permukaan panas dalamoC Ta = Suhu ambien dalamoC
Catatan: Persamaan ini dapat digunakan untuk suhu permukaan sampai 2000C. Faktor-faktor kecepatan angin, dan konduktivitas bahan isolasi tidak dipertimbangkan.
Biaya energi tambahan sehubungan dengan kehilangan panas dapat dihitung dengan persamaan berikut:
Hs x jam operasi setiap tahun Kehilangan bahan bakar ekuivalen (Hf) (kg/thn) =
---GCV x
?
bBiaya tahunan kehilangan panas($) = Hf x Harga bahan bakar ($/kg)
Dimana :
GCV = Nilai Kalor Kotor bahan bakar kKal/kg
?
b = Efisiensi boiler dalam persen3.2.3 Menghitung kehilangan panas - contoh
Pertanyaan: Saluran pipa steam sepanjang 100 m dengan diameter 100 mm tidak diisolasi dan memasok steam ke peralatan pada tekanan 10 kg/cm2. Hitung penghematan bahan bakar jika saluran pipa akan diisolasi denganglass wool 65 mm dengan selubung pelindung alumunium. Asumsi:
Efisiensi boiler = 80 persen
Harga bahan bakar minyak = US$ 300/ton
Nilai kalor kotor bahan bakar minyak = 10300 kKal/kg
Suhu permukaan tanpa isolasi (Ts) = 170oC Suhu permukaan setelah diisolasi (Ts) = 65oC Suhu ambien (Ta) = 25oC
Tahap 1: hitung kehilangan panas pada permukaan dan total kehilangan panas saluran pipa yang tidak disolasi (S1 dan Hs1)
S1 = [10+ (Ts-Ta)/20] x (Ts-Ta) Ts = 170oC Ta = 25oC S1 = [10+(170-25)/20] x (170-25) = 2500 kKal/jam m2 A (m2) = 3,14 x diameter (m) x panjang (m) Diameter = 0,1 m
Panjang = 100 m
A1 =3,14 x 0,1 x 100 = 31,4 m2
Total kehilangan panas (Hs1) = S1 x A1 = 2500 x 31,4
=78850kKal/jam
Tahap 2: hitung kehilangan panas pada permukaan dan total kehilangan panas saluran pipa yang disolasi (S2) S2 = [10+ (Ts-Ta)/20] x (Ts-Ta) Ts = 65oC Ta = 25oC S2 = [10+(65-25)/20] x (65-25) = 480 kKal/jam m2
Total kehilangan panas /jam (Hs2) = S2 x A2 Diameter = 0.23 m (= 100 mm + 65 mm + 65 mm) Panjang = 100 m
A2 =3,14 x 0,23 x 100 = 31.4 m2
Total kehilangan panas (Hs2) = S2 x A2
= 480 x 72.2
= 34656 kKal/jam
Tahap 3: hitung penghematan bahan bakar dan penghematan biaya tiap tahun (Hf dan US$) Total penurunan kehilangan panas Hs = Hs1 – Hs2
=78860 – 34656 = 44194 kKal/jam
Kehilangan bahan bakar ekuivalen (Hf) (kg/thn) = Hs x jam operasi setiap tahun GCV x
?
bJam operasi setiap tahun = 8400 jam
Total penurunan kehilangan panas =44194 kKal/jam Nilai kalor kotor bahan bakar minyak = 10300 kKal /kg Efisiensi boiler = 80 persen (0,8)
Harga bahan bakar minyak = US$ 300/ton (US$ 0,3/kg) Hf = 44194 x 8400 = 45052 kg/tahun
10300 x 0,8
Biaya tahunan kehilangan panas (US$) = Hf x Harga bahan bakar (US$/kg) = 45052 x 0,3
3.3 Pengkajian terhadap penghematan dari pemanfaatan kembali kondensat
Prosedur untuk menghitung penghematan energi dan biaya yang dapat dicapai oleh pemanfaatan kembali kondensat dijelaskan dalam Gambar 41.
Gambar 41. Perhitungan Pe nghematan Biaya dan Energi dari Pemanfaatan Kembali Kondensat(UNEP, 2004)