MODUL -5
TAHAPAN PERANCANGAN SISTIM VENTILASI LOKAL
Kode : IKK.365
Materi Belajar – 7, dan 8
Pendidikan S1
Pemintan Keselamatan dan Kesehatan Kerja Industri
Program Studi Imu Kesehatan Masyarakat
Fakultas Ilmu – Ilmu Kesehatan
Universitas Esa Unggul
Disusun oleh,
Ir . LATAR MUHAMMAD ARIF, MSc
Judul Materi
:
TAHAPAN PERANCANGAN SISTIM VENTILASI LOKAL
I.
PENDAHULUAN1.
Pengantar
Dalam study ini mahasiswa akan diberikan pengetahuan mengenai , Pemilihan Perancangan Sistem Ventilasi industri Khususnya Sistim Ventilasi Lokal disertai dengan pertimbangan Desain, Persyaratan Pemilihan dan Prosedur Perancangan, pada setiap komponen Sistim Ventilasi Lokal
2. Ruang Lingkup materi; meliputi ;
5.1. PENGENALN
5.2. PEMELIHAN PERANCANGAN SISTIM VENTILASI INDUSTRI 5.2.1. Pertimbangan Desain
5.2.2. Persyaratan Pemelihan 5.2.3 Prosedur Perancangan
5.3. KOMPONEN SISTIM VENTILASI LOKAL
5.4. HOOD
5.4.1. Perancangan `Hood 5.4.2. Perancangan `Slot 5.5. DUCT SISTEM
5.5.1. Prinsip Umum
5.5.2. Perencanaan Jaringan Duct
5.5.3. Dimensi Duct
5.5.4. Kehilangan Tekanan pada Duct
5.5.5. Saluran Pipa/Duct 5.6. FAN DAN BLOWER
5.6.1. Jenis- Jenis Fan 5.6.1.1. Fan aksial 5.6.1.2. Fans Sentrifugal 5.6.2. Jenis- Jenis Blower
5.6.3. Mengevaluasi Kinerja Fan dan Blower 5.6.4. Pemelihan Fan
5.7. AIR CLEANING
II.
KOPETENSI DASAR
Untuk meyakinkan serta memberikan dasar pengetahuan mahasiswa untuk : pertimbangan Desain, Persyaratan Pemilihan, dan Prosedur Perancangan, pada setiap komponen Sistim Ventilasi Lokal, terdiridari tiga tahap, yaitu pemilihan (seleksi), perancangan sistim, dan perancangan proses
III.
KEMAMPUAN YANG DIHARAPKAN
Diharapan mahasiswa dapat memahami prinsip perancangan sistim ventilasi industri adalah menggunakan metode desain ― perhitungan kecepatan tekanan atau Velocity Pressure Method‖
IV.
KEGIATAN BELAJAR
Halaman
5.1. PENGENALN ...5-5
5.2. PEMELIHAN PERANCANGAN SISTIM VENTILASI INDUSTRI
...5-5
5.2.1. Pertimbangan Desain ...5-5 5.2.2. Persyaratan Pemelihan ...5-6 5.2.3 Prosedur Perancangan ...5-6 5.4. KOMPONEN SISTIM VENTILASI LOKAL ...5-10
5.4. HOOD ...5-10
5.4.1. Perancangan `Hood ...5-11 5.4.2. Perancangan `Slot ...5-12
5.5. DUCT SISTEM ...5-15
5.5.1. Prinsip Umum ...5-15
5.5.2. Perencanaan Jaringan Duct ...5-16
5.5.3. Dimensi Duct ...5-16
5.5.4. Kehilangan Tekanan pada Duct ...5-17 5.5.4.1. Faktor Friksi (gesekan) ...5-17 5.5.4.2. Kecepatan Aliran Udara ...5-17 5.5.4.3. Turbulensi Aliran ...5-18 5.5.4.4. Kehilangan tekan akibat orifice ...5-18 5.5.4.5. Titik Percabangan Duct ...5-18 5.5.4.6. Kehilangan tekan pada pipa lurus1 ...5-19 5.5.4.7. Pembesaran dan penyempitan duct ...5-20 5.5.4.8. Belokan Duct ...5-21 5.5.5. Saluran Pipa/Duct ...5-24
5.7. FAN DAN BLOWER ...5-25
5.7.1. Jenis- Jenis Fan ...5-26 5.7.1.1. Fan aksial ...5-26 5.7.1.2. Fans Sentrifugal ...5-27 5.7.2. Jenis- Jenis Blower ...5-30 5.7.3. Mengevaluasi Kinerja Fan dan Blower ...5-31
5.7.4. Pemelihan Fan ...5-31
5.7. AIR CLEANING ...5-32
5.7.1. Penggunaan di Industri ...5-32 5.7.2. Dust collector Sistim ...5-33
Modul –
5
TAHAPAN PERANCANGAN SISTIM VENTILASI LOKAL
5.1. PENGENALAN
Pemilihan sistem ventilasi industri khususnya sistim ventlasi loakal dan proses perancangan terdiri dari tiga tahap, yaitu pemilihan (seleksi), perancangan sistim, dan perancangan proses.
Metode yang sering digunakan dalam perancangan sistim ventilasi industri, yaitu :
Langkah pendahuluan ; Melakukan pengamatan langsung pada ruang kerja dan lingkungan pabrik, dan juga melakukan pemetaan pabrik dengan menggunakan GPS (Global Positioning System). Data yang diambil adalah penentuan posisi 2D, yaitu pengambilan koordinat X dan Y pada titik yang telah ditentukan sebelumnya, koordinat tersebut di plot menjadi sebuah peta garis yang mengambarkan area pabrik. Langkah kedua, yaitu data tentang kosentrasi, partikulat, gas, asap, atau uap untuk melihat batas pemaparan. Untuk perlu diadakan usaha- usaha mengantisipasi, pengenalan/rekoknisi, evaluasi faktor-faktor lingkungan yang timbul di/dari tempat kerja. Di Indonesia perihal batas pemaparan dituangkan dalam Peraturan Menteri Tenaga Kerja dan Transmigrasi No.PER. 13/MEN/X/2011, tentang NAB (Nilai Ambang Batas) Faktor Fisika dan Kimia di Tempat Kerja. Istilah nilai ambang batas sama dengan Threshold Limit Values (TLV)
Langkah ketiga, Perancangan, hood, duct, air cleaning devis, dan fan. Sebelum merancang perlu diketahui informasi mengenai karakteristik partikulat, gas, asap, atau uap, posisi ergonomi pekerja dan leteratur yang mendukung untuk mendesian lokal exhaust ventilasi, sehingga mereka bekerja secara sistimatik untuk mengisap kontaminan dari sumbernya.
Langkah keempat, adalah pemilihan sistim distribusi kecepatan pada setiap hood, dan mempertahankan kecepatan yang diinginkan di setiap cabang, sambungan dan jalur utama menggunukan sistim keseimbangan tekanan statis (SP).
5.2. PEMELIHAN PERANCANGAN SISTIM VENTILASI INDUSTRI
5.2.1. Pertimbangan Desain
Untuk mempertimbangkan apakah suatu tipe sistim ventilasi lokal akan diproduksi maka ada beberapa kriteria yang harus diperhatikan, yaitu :
Apakah perancangan sistim ventilasi industri tersebut diperlukan, untuk memenimalkan kontaminan di lingkungan tempat kerja
Dapatkah perancangan sistim ventilasi industri tersebut menguntungkan secara ekonomis, diperusahaan
Efek yang akan ditimbulkan oleh fasilitas pada fasilitas lain
Apakah perancangan sistim ventilasi industri tersebut akan mampu meningkatkan image perusahaan dalam melaksanan program-program keselamatan dan kesehatan kerja
5.2.2. Persyaratan Pemelihan
Acuan
1. American Conference of Govermental Industrial Hygienis (ACGIH ) Industrial Ventilation: A Manual of Recommended Practice for Operation and Maintenance
2. ASHRAE-2012, Ashrae Handbook: Heating, Ventilating, and Air-Conditioning Systems and Equipment: Inch-Pound Edition
Ada dua pedoman dalam mengatur persyaratan perancangan sistim ventilasi industri, yaitu :
(1). Standar American Conference of Govermental Industrial Hygienis (ACGIH),dengan mengunakan VELOCITY PRESSURE METHOD CALCULATION SHEET
(2) American Society of Heating, Refrigerating, dan Air Conditioning Engineers (ASHRAE), memiliki lebih dari 175 standar .
5.2.3 Prosedur Perancangan
Dalam perancangan sistim ventilasi industri adalah menggunakan metode desain “ perhitungan kecepatan tekanan” atau Velocity Pressure Method Calculation Shee, dan dari hasil perhitungan untuk mengetahui distribusi debit aliran uadara atau volume flow rate, kecepatan aliran dalam duct, kecepatan aliran dalam slot, tekanan ststis solt SPs, tekanan statis hood SPh, tekanan statis duct SPd, dan qumulatif tekanan ststis, Fan SP dan Fan TP. Untuk mendapatkan data rancangan dilakukan pengamatan langsung pada ruang kerja dan lingkungan pabrik, atau contoh data-data yang tersedia ;
Tahapan-tahapan perhitingan perancangan adalah sebagai berikut :
Langkah pertama ; Aliran udara/ Volumetric Flowrate ;Pada persamaan (3.3), dalam cfm (kaki kubik per menit),
Q = V*A
V = adalah kecepatan udara, dalam fpm (kaki per menit)
A = adalah duct area luas bebas dari bukaan inlet ( Cross-Sectional Area) ft2 . Dari data diatas untuk menghitung besarnya aliran udara/flow rate di gunakan rumus :
Q = volume ruang x generation rate x K
Generation rate = 200 fiber/cc/60 menit Faktor K = 2
Maka, Volumetric flow rate, --- Q = 19.600 cfm
Langkah kedua ; adalah menentukan diameter duct = dc
dikonversikan menjadi diameter duct terbaik. Ukuran duct harus disesuaikan dengan keberadaanya di pasaran .
Contoh , misalnya ditentukan diameter duct --- dc = 26 in (diketahui)
Langkah ketiga ; adalah menghitung luas bukaan hood yang di desain= A , ft2 A = 1/4 (dc/12)2
Langakah keempat; adalah mnghitung kecepatan duct actual/Actual Duct Velocity=.V, dari persamaan (3.3)
Maka, kecepatan duct actual,---- V= 5.316 fpm (dihitung)
Dalam perancangan sistem ventilasi industri, kecepatan dalam setiap duct tidak boleh lebih besar dari 6.000 fpm karena dapat menimbulkan bising/noise ditempat kerja.
Perhitungan diatas memenuhi persyaratan standar.
Langkah kelimah; yaitu menghitung kecepatan tekan pada duct VPd, dalam in WG
Kecepatan tekanan pada pipa (VPd), dalam persamaan (3.5) sebagai berikut :
VPd =
(
V
Maka, Kecepatan tekanan duct—VPd = 1.7618 in WG (dihitung)
Langkah keenam; adalah menentukan kecepatan aliran dalam slot /Slot Velocity Vs kecepatan Slot--- misalnya diketahui Vs = 400 fpm
Langkah ketujuh; Mengitung Tekanan kecepatan Slot VPs ,dalam inWG, dengan menggunkan rumus persamaan (3.5)
Langkah kedelapan; yaitu menentukan Slot loss coeficien
Slot loss coeficien---fig.5-15 atau Chap.10 atau
Langkah kesembilan; adalah menghitung kehilangan yang di slot dalam rancangan dipakai istilah Slot loss per VP, sedangkan acceleration factor atau faktor percepatan diambil dalam perancangan sistem ventilasi lokal diambil bilangan 0 atau 1
Slot loss per VP, dihitung dengan menggunakan rumus ,
Slot loss per VP = Slot Loss koefisien +Acceleration Factor = 1,78 + 0
= 1,78 Dimana
Slot Loss koefisien = 1,78 --- ditentukan dalam perancangan Acceleration Factor = 0
Maka, kehilangan yang terjadi Slot adalah sebesar 1,78
Langkah kesepuluh ; Untuk menghitung tekanan statis slot atau Slot Statik Presure SPs dalam in WG, digunakan rumus sebagai berikut :
Slot Statik Presure SPs = Slot Velocity Pressure * Slot loss SPs = VPs * Slot loss
Maka tekanan statis slot---SPs adalah sebesar 0,0178 in WG
Langkah kesebelas; Duct Entry Loss Factor fig.5-15 or Chap.10
Duct Entry Loss Factor---fig.5-15 atau Chap.10 atau dalam tulisan ini pada gambar 6.22,bagian-6. halaman , Faktor kehilangan pada Duct sebesar 0,250 (diambil dalam tabel)
Langkah kedua belas; Duct Entry Loss per VP
Duct entry loss per VP, dihitung dengan menggunakan rumus ,
Duct entry loss per VP = Duct entry loss factor + Acceleration factor
Duct entry loss per VP= 0,250 + 1 = 1,250 Dimana ,
Acceleration factor = 1 (Acceleration factor diambil bilangan 0 atau 1)
Langkah ketiga belas; adalah menghitung kehilangan di duct atau Duct Entry Loss, Duct Entry Loss, dihitung dengan menggunakan rumus
Duct Entry Loss = Duct Velocity Pressure * Duct Entry Loss per VP
Duct Entry Loss = VP * Duct entry loss per VP =1,7618 * 1,250
= 2,202 in WG
Maka kehilanagn pada duct sebesar 2,202 in WG
Langkah keempat belas; adalah menghitung tekan statis hood atau Hood Static Pressure, SPh
Dimana :
VPd = Tekanan kecepatan dari duct = 1,7618 in Wg
H ed = Entri loss, diambal pada gambar.6.22 (ACGIH fig, 5-15, p.5-30) , = Fh * VPd =0,250 * 1,7618 = 0,44045
hes = kehilanagn pada slot, Slot Loss koefisien = 1,78 gbar.6.22 (ACGIH fig 5-15, p.5-30) hes = 1,78 VPs dihitung VPs = 0,0100 in WG
Langkah ke limah belas; Menentukan panjang lurus duct atau Straight Duct Length, dalam ft Diketahui panjang lurus duct = 7 ft
Langkah ke enam belas; Friction Factor (Hf)
Untuk mendapatkan besarnya bilangan Friction Factor (Hf),didapatkan persamaan(3.20) dibawah ini ;
H
f=
0,0307
V
0.533
Q
0.612Hf =0,0307{(5.3160,533/19.6000,612) =0,0070
Dimana,
kecepatan duct actual,---- V= 5.316 fpm Aliran udara ---Q=19.600 cfm
Langkah ke tujuh belas; Friction Los per VP,
Friction Los per VP, dihitung dengan rumus
Friction Los per VP = Straight Duct Length * Friction Factor (Hf) = 7 * 0.0070
= 0,0491 Dimana,
panjang lurus duct = 7 ft Friction Factor (Hf) = 0,0070
Maka Friction Los per VP adalah sebesar = 0,0491
Langkah ke delapan belas; Menghitung Elbow Loss per VP, dengan rumus Elbow Loss per VP = No.of 900 Elbow * loss Factor
Langkah ke sembilan belas; Entry loss per VP
Entry loss per VP= No. of Branch Entries * loss factor Entry loss per VP = 1* 0,28
= 0,28 Contoh dalam perancangan,
Langkah ke dua puluh; Duct Loss per VP, Dihitung dengan rumus ,
Duct Loss per VP = Friction Los per VP + Elbow Loss per VP + Special Fitting Loss Factor Duct Loss per VP = 0,0491 + 0,280
= 0,5691 Dimana ,
Friction Los per VP = 0,0491 Elbow Loss per VP = 0,280 Maka Duct Loss per VP = 0,5961
Langkah ke dua puluh satu; Duct Loss
Duct Loss = Duct Velocity Pressure * Duct Loss per VP = 1,7618 * 0,5961
= 1,0027 Dimana,
Tekanan kecepatan duct – VPd = 1,7618 Duct Loss per VP--- 0,5961
Maka kehilangan pada pipa sebesar 1,0027
Langkah ke dua puluh dua; Duct SP Loss,
Duct SP Loss = Hood Static Pressure + Duct Loss Duct SP Loss = 2.220 + 1,0027
= 3,223 in WG Dimana ,
Tekanan statis Hood/ Hood Static Pressure---2.220 in WG Duct Loss/ kehilangan pada pipa ---1,0027
Kumulatif Tekanan Statis = 3, 223 in WG
5.3 KOMPONEN SISTIM VENTILASI LOKAL
Sistim ventilasi lokal/Lokal exhaust ventilasi/ventilasi pengeluaran setempat, berfungsi untuk menangkap semua kontaminan pada sumber termasuk debu , gas ,uap dan asap logam
Gamabar.5.1. Komponen sistim ventilasi local ; hood,duct,air cleaner,fan dan stack
Secara ideal, Kompoen Sistem ventilasi local terdiri dari 5 komponen, yaitu ; (i) hood, (ii) duct work, (iii) air cleaning, (iv) fan, dan (v) stack.
Hood fungsinya untuk menangkap kontamian. Bentuk hood, kecepatan, serta arah di mana kontaminan dilepaskan perlu diperimbangkan dalam perancangan.
Duct, adalah jalan untuk membawa kontaminan ke bagian pembersih udara
Air cleaner, adalah memisahkan kontaminan dari aliran udara sebelum masuk ke fan dan dilepaskan ke atmosfer
Fan, merupakan alat penggerak udara yang menyediakan energi untuk menarik udara dan kontaminan kedalam system exhaust
Hood merupakan komponen paling penting, karena efesiensi penangkapan merupakan kunci utama yang menentukan kinerja dari sistim ventilasi lokal.
Komponen kedua adalah fan yang merupakan alat penggerak udara yang menyediakan energi untuk menarik udara dari kontaminan kedalam sistim exhaust dengan mendistribusikan tekanan negative atau hisapan didalam saluran menuju hood.
Hood memiliki tiga jenis yaitu ; enclosure, canopy hoods, dan capturing hoods, penjelasan tentang ketiga jenis hood pada bagian 6.
Perancangan hood yang baik dapat melindungi zona pernafasan pekerja, sehingga pajanan yang diterima ketika mereka sedang bekerja berada dibawah standar yang dijinkan (Nilai Ambang batas).
5.4.1. Perancangan `Hood.
Sebelum merancang hood hal yang perlu diketahui tetang informasi mengenai sifat dan karakteristik partikulat, posisi ergonomic pekerja dan leteratur yang mendukung desain hood. Dalam penentuan demensi hood perlu diperhatukan bahwa besarnya hood harus lebih besar ≠ 1—2 ft dari ukuran sumber, fungsinya agar hood dapat menjangkau seluruh kontaminan yang dihasikan sumber.
Kecepatan aliran udara bergerak pada jarak X dari mulut hood adalah berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari luas bukaan hood. Debit atau aliran udara yang dibutuhkan pada hood tergantung dari luas permukaan dan jarak antar sumbuh tengah sumber dengan mulut hood, dengan rumus persamaan adalah sebagai berikut:
V = Q/(10X2 + A
f) --- (5.1) Dimana :
V = kecepatan tangkap (fpm) Q = debit hisapan hood (cfm)
X = jarak axis (ft),---Catatan : persamaan hanya dapat digunakan untuk jarak X yang terbatas, yaitu dengan jarak X max = 1,5 D
Af = area bukaan hood, ft2
D = diameter bukaan hood/sisi terpanjang hood persegi, ft
(a) (b)
Gambar.5.2. Kanopi hood
Keterangan gambar ;
Pada gambar 5.2.a, bentuk kanopi hood yang direkomendasikan, dan untuk gambar 5.2.b bentuk kanopi hood yang tidak direkomendasikan.
Untuk gambar.5.2.a
Sisi, x = 0,4 D
Kecepatan tangkap, v1 - = 0.15 - 0.20 m/s atau (30 - 40 ft/min) Aliran udara, Q = 1,4 PDV (P= lingkaran tanki)
Untuk mengitung kecepatan tangkap (jarak X dari mulut hood) pada permukaan mulut hood, dan besarnya debit hisapan pada mulut hood digunakan rumus, seperti dijelaskan pada tabel. 5.1, berikut ini. Tabel 5.1
Pada baris 1, kolom 1, peletakan hood secara bebas sehingga sumber kontaminan tersuspensi dan ditangkap ke mulut hood,
Pada baris 2 kolom 1, hood dengan flance yang luas (luas falance ±
√ A
), Pada baris 3, kolom 1, hood di letakan diatas bangku atau lantaiTabel.5.1. Menghitung debit hisapan hood
Tipe hood Q = debit hisapan hood (cfm)
Q = V(10X2 + A f)
Q = 0,75 V (10X2 + A f)
Q = V(5X2 + A f)
Sumber : American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) 1988, Figure 3-9 Flow Capture/Velocity Industrial Ventilation : A Manual of Recommended Practice, 23rd Edition. Copyright 1988
5.4.2. Perancangan Slot
Gambar. 5.3 Slot hood
Untuk menghitung kecepatan tangkap (V) dan besarnya debit hisap (Q) berdasarkan jenis dan tipe hood, tabel. 5.2.
Tabel.5.2. Hood exhaust VS Kecepatan tangkap
Jenis Hood Aspek Rasio, W / L Debit hisapan
1. Persegi Slot, akhir polos
< 0,2 Q = 3,7 L V X
2. Persegi Slot, bergelang akhir
<0,2 Q = 2,8 L V X
3. Persegi Slot, akhir polos
> 0,2 Q = V (10 X2 + A f]
4. Persegi Slot, bergelang akhir
> 0,2 Q = 0,75 V(10 X2 + A f)
5. Buka Booth
Sebagaimana
6. Canopy Hood
Sebagaimana
disyaratkan Q = 1,4 P D V
Dimana : W = lebar dari slot, L = panjang dari slot , X = jarak axis, P = perimeter tank, D = jarak kanopi di atas pekerjaan.
L = panjang dari slot, ft W = lebar dari slot,ft
C = koefisien konsentrasi 50 s/d 500 Falance slot --- Q = CLW
Kriteria perancangan slot :
Q = 350 cfm/ debit hisapan hood (cfm) Panjang hood = required working space Bench width = 24 in WG maximum Kecepatan duct ≥ 4.200 – 4.500 fpm he = 1,78 VPslot + 0,25 VPduct
5.5. DUCT SISTEM
5.5.1. Prinsip Umum
Duct merupakan salah satu instrumen yang penting dalam proses pengendalian pencemaran udara. Duct
berfungsi untuk mengalirkan udara yang telah terkontaminasi dari hood menuju alat pengendali, dan kemudian udara tersebut akan dialirkan dari alat kontrol menuju fan.
Ada empat tipe dasar duct yaitu duct yang didinginkan oleh air, duct yang dibiaskan, duct stainless-steel, dan duct carbon steel. Duct yang didinginkan oleh air dan duct yang dibiaskan biasanya dimanfaatkan untuk membawa gas yang memiliki temperatur 1500 0F, duct stainless steel cukup ekonomis untuk gas yang memiliki temperatur antara 1150 –1500 0F , dan duct yang terbuat dari karbon steel baik untuk digunakan pada gas yang bersifat non-korosif dengan suhu dibawah 1150°F . Apabila gas yang dialirkan bersifat korosif, stainless steel cocok untuk diaplikasikan dalam sistem tersebut dengan pertimbangan gas yang dialirkan memiliki temperatur yang rendah. Apabila pipa digunakan untuk membawa gas yang memiliki aliran, ducting dapat berperan sebagai penukar panas untuk mendinginkan gas yang panas. Pada saat fluida mengalir melalui saluran tertutup, timbul gesekan antara fluida dan dinding saluran yang menyebabkan terjadinya kehilangan tekan. Untuk udara perbedaan ketinggian tidak diperhitungkan. Sehingga, persamaan Bernoulli, kesetimbangan energi mekanik untuk aliran yang inkompresibel (yang diterapkan pada udara yang memiliki kehilangan tekan yang rendah) dapat dituliskan sebagai berikut;
{(P1/ ρ) + (v12/2gc) + ηw} = {(P2/ ρ) + (v22/2gc) + hf} --- (5.2)
Dimana
P = tekanan statis ,lbf/ft2 ρ = densitas fluida,lbm/ft3
v = rerata kecepatan linear fluida, ft/sec gc = konstanta gravitasi 32.2lbm-ft/lbf sec2 η = efisiensi fan
w = fan power, ft-lbf/lbm
hf = kehilangan tekan akibat gesekan, ft-lbf/lbm
Pada penggunaan kecepatan tekanan terkadang dibutuhkan konversi dari kecepatan tekanan menjadi kecepatan potensial. Untuk udara dalam keadaan standar (dalam pembuatan ventilasi, udara standar ditentukan pada suhu 70 0F, tekanan 1 atm, dan kelembaban 50%, dengan densitas 0.075lb
m/ft), berikut rumus perubahan kecepatan tekanan menjadi kecepatan potensial
V
=
4005
√
Vp
--- (5.3) DimanaVP = kecepatan tekanan, in.WG V = kecepatan udara,ft/min
4005 = konstanta perubahan kehilangan tekan menjadi kecepatan udara (ft/min)/(in.H20)1/2
Untuk densitas udara yang bukan standar
5.5.2. Perencanaan Jaringan Duct
Prinsip umum perencanaan duct adalah sebagai berikut :
Susunan duct harus terintegrasi dengan alat proses dan rencana sistem yang direncanakan Panjang duct dan jumlah belokan diusahakan untuk diminimalkan
Jaringan duct disusun secara efektif sehingga mudah dalam pemeliharaan
5.5.3. Dimensi Duct
Perencanaan duct dilakukan berdasarkan pertimbangan kecepatan minimum transpor partikulat untuk aliran udara kecepatan udara pada duct harus cukup tinggi hal ini berdasarkan pertimbangan agar dalam membawa kontaminan tidak jatuh dalam ruang duct. Pemilihan kecepatan yang lebih tinggi daripada kecepatan minimum transpor dapat menyebabkan kehilangan tekanan yang tinggi sehingga pengaruh abrasi terhadap duct akan meningkat dan hal ini mengakibatkan kapasitas fan juga harus ditingkatkan sehingga biaya pemeliharaan dan investasi akan menjadi lebih tinggi persamaan 5.5.
d
c=
√
πVa
4
Q
---
(5.5)Dimana:
dc = diameter duct (ft) Q = debit udara (ft3/menit)
Va = kecepatan transpor (ft/menit)
Diameter duct yang dirancang sangat bergantung pada debit gas perencanaan dan kecepatan minimum transpor. Besar kecepatan transpor untuk berbagai industri dapat dilihat di Tabel 5.3
Tabel.5.3 Kecepatan udara minimum Ducts untuk mencegah penumpukan
Tipe Debu Kecepatan(ft/min)
Low Density (Gases, Vapors, Smoke, Flour,Lint) 2000 Medium-Low Density (Grain, Sawdust, Plastic, Rubber) 3000 Medium-High Density ( Cement, Sandblast, Grinding) 4000
High density (Metal Turnings, Lead dust) 5000
(Sumber: Danielson, 1973)
Dalam perancangan duct, duct sirkular lebih sering digunakan daripada duct rektangular, untuk itu perlu diketahui diameter duct yang tersedia di pasaran agar dapat dilakukan penyesuaian terhadap diameter yang diperlukan.
Gambar.5.4 Grafik Ekivalensi aliran udara pada duct sirkular dan rektangular
5.5.4. Kehilangan Tekanan pada Duct
Kehilangan tekanan pada duct dapat terjadi akibat beberapa faktor sebagai berikut:
5.5.4.1. Faktor Friksi (gesekan)
Pendekatan yang digunakan dalam perhitungan kehilangan tekan adalah dengan menggunakan rumus dibawah ini.
.Hf
= a
V
b
Q
c --- (5.6) DimanaHf = Kehilangan tekanan akibat gesekan (in WG) V = Kecepatan aliran dalam duct (fpm)
Q = debit udara (cfm) a,b,c = konstanta
Tabel 5.4 Nilai Koefisien a,b dan c untuk berbagai material duct
Material duct a b c
Galvanized 0,0307 0,533 0,612
Black iron,Alumunium, PVC, stainless steel 0,0425 0,465 0,602
(Sumber : Cooper,Alley 1992)
5.5.4.2. Kecepatan Aliran Udara
VP
=
⌊
v
g4005
⌋
2
--- (5.7)
Dimana:
VP = Tekanan kecepatan (in WG) vg = Kecepatan gas (fpm)
5.5.4.3. Turbulensi Aliran
Turbulensi aliran udara dalam pipa disebabkan oleh asesoris duct seperti pada belokan duct, titik cabang
duct, pembesaran, dan penyempitan pada duct. Kehilangan tekanan yang terjadi merupakan perkalian dari harga fraksi k dengan VP sehingga didapatkan rumus sebagai berikut:
H
f=
kVP
=
k
⌊
v
g4005
⌋
2
--- (5.8)
dimana :
Hf = kehilangan tekanan (in WG) VP = velocity pressure (in WG) K = fraksi VP
vg = Kecepatan gas (fpm)
4005 = konstanta konversi kehilangan tekan menjadi kecepatan udara (ft/min)/(in.H2O)0.5
Nilai fraksi setiap asesoris duct memiliki nilai yang berbeda-beda yang disesuaikan pada beberapa hal, seperti sudut belokan duct, ataupun bentuk dari duct itu sendiri. Nilai fraksi kehilangan tekan pada asesoris duct dapat dilihat pada tabel.5.5, berikut ini.
Tabel.5.5 Faktor kehilangan tekan pada asesoris duct dan Equivalen duct lengt
Asesoris Kf Equivalen duct length
Tee
(Sumber : Cooper ,Alley. 1992)
5.5.4.4. Kehilangan Tekan Akibat Orifice
Kehilangan tekan pada bukaan hood atau duct beragam dan bergatung pada ukuran dari bukaan tersebut. Penyebab utama kehilangan tekan adalah adanya vena contracta pada hood. Biasanya hal ini dinyatakan sebagai bagian dari tekanan kecepatan yang berhubungan dengan kecepatan yang terdapat pada bukaan di hood.
Faktor kehilangan tekanan percabangan sangat tergantung dari sudut yang terbentuk antara cabang duct
dengan duct.. Benuk dari percabangan duct dapat dilihat pada Gambar 5.5
Gambar.5.5 Bentuk percabangan pada duct sumber, ACGIH fig.5.17 date 1-88
5.5.4.6. Kehilangan tekan pada pipa lurus
Beberapa grafik telah dikembangkan untuk mendapatkan nilai kehilangan tekan pada duct yang lurus. Kebanyakan grafik ini berdasarkan penggunaan duct yang baru dan bersih. Kehilangan tekan pada duct
Gambar.5.6 Grafik Kehilangan tekan untuk udara pada duct sirkular
5.5.4.7. Pembesaran dan penyempitan duct
Gambar.5.7 Bentuk penyempitan duct
Gambar.5.8 Bentuk perbesaran duct
Tekanan ststis pembesaran duct SPd (expansions), dan kehilangan gesekan kecepatan tekanan duct VPd, perbandinagan diameter duct inlet dan outlet, lihat tabel.5.6
Tabel.5.6 Perolehan kembali Tekanan statis SP pembesaran - SP regain for expansions
Sumber,ACGIH, fig. 5-19,date 1-88
5.5.4.8. Belokan Duct
Gambar 5.9 Bentuk belokan duct
Gambar.5. 10 Desain bentuk belokan duct yang dihindari diterimah dan direkomendasikan untuk proses aliran udara
Perencanaan bentuk belokan duct dilakukan berdasarkan pertimbangan pada gambar 5.10, dimana hindari bentuk belokan, gambar 5.10 a, gunakan gambar 5.10.b dan gambar 5.10.c
Tabel.5.7 data perancangan duct
Gambar.5.11 data duct, perancangan
5.5.5. Saluran Pipa/Duct
Apa sajakah prinsip dasar desain saluran?
Tabel.5.8 Jenis pipa yang digunakan dalam desain
Prinsip Desain Pipa
Prinsip tahanan kurang untuk
aliran udara Hindari desain dibawah Merampingkan sistem sebanyak
mungkin untuk meminimalkan turbulensi udara dan ketahanan.
saluran Round memberikan ketahanan kurang dari saluran persegi (luas permukaan kurang). Smooth, saluran kaku memberikan ketahanan kurang dari fleksibel, saluran kasar.
berjalan pendek dari saluran memberikan perlawanan kurang dari berjalan lama.
Lurus berjalan menawarkan resistansi kurang dari berjalan dengan siku dan tikungan.
Titik cabang Duct harus
memasukkan di sudut bertahap dari pada sudut siku-siku. Duct cabang tidak boleh memasuki saluran utama pada titik yang sama.
Elbows dengan membungkuk bertahap memberikan ketahanan kurang dari tikungan tajam. Diameter duct yang besar
memberikan ketahanan lebih kecil disbanding dengan diameter duct kecil.
Sumber, Canadian Centre for Occupational Health and Safety
5.6. FAN DAN BLOWER
Fan , blower dan kompresor dibedahkan oleh metode yang digunakan untuk menggerkan udara, dan oleh tekanan sistim operasinya. ASME (The American Society of Mechanical Engineers) menggunkan rasio spefik, yaitu tekanan pengeluaran terhadap tekanan hisap, untuk mendefenisikan fan, blower dan kompresor (lihat tabel.5.9)
Tabel.5.9 Perbedaan fan , blower dan kompresor (ganasean)
Nama Alat Perbndingan spesifik Kenaikan tekanan (mm WG)
Fan Sampai 1,11 1136
Blower Sampai 1,11 sampai 1,20 1136 2066
-5.6.1. Jenis- Jenis Fan
Terdapat dua jenis fans, yaitu ; (i) Fans aksial, menggerakkan aliran udara sepanjang sumbuh fans (terpasang pada poros berputar) (ii) Fans sentrifugal, menggunakan impeler berputer untuk menggerakan aliran udara,
5.6.1.1. Fan aksial
Gambar.5.12 Fan aksial
Cara kerjanya fan seperti impeller pesawat terbang; blades fan menghasilkan pengangkatan aerodinamis yang menekan udara.
Fan aksial terkenal di industry karena murah, bentuknya yang kompak dan ringan.
Jenis utana fan dengan aliran aksil meliputi ; Impeller
Pipa aksial Impeler aksial
Fan pada gambar K5.1, menggerakan aliran uadara sepanjang sumbu fan Istilah, aksial, mengacu pada penggunaan satu set impeller terpasang pada poros berputar.
Untuk melihat karakteristik kelebihan dan kelemahan fan aksil, diringkas pada table 5.10
Tabel,5.10 Karakteristik fan aksial
Jenis fan Kelebihan kelemahan
(1) (2) (3)
1. Fan propeller
Gambar. 5.13 Fan propeller
Menghasilkan laju aliran udara yang tinggi pada tekanan rendah
Tidak membtuhkan saluran kerja yang luas (karena tekanan yang dihasilkan lbih kecil)
Murah, karea kontruksinya sederhana Mencapai efesiensi maksimum, hamper
selinder.
Gambar 5.14 Fan tabung aksila
penggunaan laju aliran udara yang tinggi Dapat dpercepat sampai sampai ke nilai
kecepatan tertentu(karena putaran massanya rendah) dan menghasikan aliran pada arah berlawanan, yang berguna dalam berbagai penggunaan ventilasi
Menciptakan tekanan yang cukup untuk mengatasi kehilangan di saluran dengan ruang yang relative efisien, yang berguna untuk pembuangan WC) pada buangan boiler-induced draft Dapat dpercepat sampai sampai ke nilai
kecepatan tertentu(karena putaran massanya rendah) dan menghasikan aliran pada arah berlawanan, yang berguna dalam berbagai penggunaan ventilasi
Cocok untuk hubungan langsung ke as motor
Kebanayakan energinya, efisiensi (mencapai 85 % jika dilengkapi dengan fan air foil dan jarak ruang yang kecil)
Relative mahal dibandingkan fan impeller
5.6.1.2. Fans Sentrifugal
Gambar. 5.16 Kompenen-kompenen Fans strifula (i. udara masuk/gas inlet, ii. Motor(roda fans/fans wheel), iii. Rumah
fans/housing, dan iv udara keluar/gasout)
Fans sentrifugal (gambar.5.6) meningkatkan kecepatan aliran udara dengan impeller berputar, Kecepatan meningkat sampai mencapai ujung blade dan kemudian diubah ke tekanan.
Fan ini mampu menghasikan tekanan tinggi, dan cocok untuk kondisi operasi yang kasar, seperti sistim dengan suhu yang tinggi, aliran udara kotor atau lembab dan handling padatan yang terbang (debu ,serpih kayu, dan skrap logam). Kompenen-komponen Fans sentrifugal terdiri dari : Motor (meliputi, roda fan, impelleer yang terdiri dari sejumlah blade dipasang di sekitarnya), (ii) rumah/housing, dan (iii) inlet dan oulet fan,
seperti ditunjukkan dalam Gambar 5.6, berputar pada poros yang melewati rumah fans (housing). Gas masuk dari sisi roda kipas, ternyata 90 derajat dan mempercepat saat melewati bilah kipas. Istilah,
sentrifugal, mengacu pada lintasan aliran gas saat lewat keluar dari rumah fans (housing)
Pada Fan centrifugal udara masuk pada mata rotor, berputar pada sudut tertentu, dan berakselarasi dan ditekan oleh tekanan sentrifugal. Centrifugal fan terdiri atas lima klasifikasi umum yaitu:
Gambar.5.17 Fan Forward Curve
Pada fan tipe ini roda-roda yang terdapat didalamnya berukuran kecil dan membelok kedalam searah dengan arah rotasi roda-roda. Fan ini beroperasi pada kecepatan yang relatif rendah. Jenis fan ini biasa juga disebut sebagai squirrel cage wheel.Tipe ini biasa digunakan pada kegiatan proses pemanasan dengan tekanan rendah, ventilasi dan pendingin ruangan seperti pada tungku pembakaran domestik dan pada alat pendingin lainnya.
1.2. Tipe Radial Blade
Gambar 5.18 Radial Blade
Pada fan tipe ini roda-roda yang terdapat didalamnya berbentuk seperti paddle. Blade yang ada memiliki arah tegak lurus dengan arah rotasi fan. Fan ini cenderung beroperasi pada kecepatan yang sedang.Tipe ini biasa digunakan pada kegiatan
material handling, memiliki bentuk yang kokoh serta mudah untuk diperbaiki dilapangan. Jenis fan ini juga digunakan pada industri yang membutuhkan tekanan yang tinggi.
1.3. Tipe Backward Inclined
Gambar 5.19 FanBackward Inclined
Pada fan tipe ini roda-roda yang terdapat didalamnya berbentuk rata dan memiliki arah yang condong dan menjauhi arah dari rotasi roda. Fan ini cenderung beroperasi pada kecepatan yang tinggi. Tipe fan ini lebih efisien daripada kedua jenis fan diatas. Tipe ini biasa digunakan pada pemanas biasa, ventilasi dan sistem pendingin udara. Digunakan pada berbagai kegiatan di industri, dimana jenis airfoil blade tidak dapat digunakan karena memiliki kemungkinan terkena korosi akibat debu halus.
1.4. Tipe Airfoil Blade
Gambar.5.20 Fan Airfoil Blade
1.5. Tipe Radial Tip
Gambar.5.21 FanRadial Tip
Pada tipe fan ini roda-roda yang terdapat didalamnya memiliki bentuk yang cenderung melengkung ke arah rotasi roda-roda tetapi blade yang terdapat didalamnya bersandar kebawah, sehingga bagian luarnya akan mencapai posisi radial. Fan ini berkerja dengan kecepatan yang hampir sama dengan fan backward inclined. Tipe ini juga dirancang untuk menangani pada kegiatan material handling atau pada kegiatan yang menyebabkan erosive, dan juga lebih efisien daripada bladeradial.
Untuk melihat Karakteristik kelebihan dan kelemahan fan sentrifugall, diringkas pada tabel.5.11
Tabel. 5.11 Karakteristik fan sentrifugal
Jenis fan dan blade Kelebihan Kelemahan
(1) (2) (3)
Rancangan sederhana sehingga dapat dipakai untuk unit penggunaan khusus
Dapat beroperasi pada aliran udara yang rendah tanpa masalah getaran/vibrasi
Sangat tahan lama Efisiensi mencapai 75 %
Memiliki jarah ruang kerja yang lebih besar yang berfungsi untuk handling padatan yang terbang (debu, serpih kayu, dan skrap logam)
Hanya cocok untuk laju aliran udara rendah
Dapat mengerakan volume udara yang besar terhadap tekanan yang relative rendah
Ukurannya relative kecil Tingkat kebisingan rendah
(diakibatkan rendahnya kecepatan) dan sangat cocok untuk pemanasan perumahan, ventilasi dan penyejuk udara
Hanya cocok untuk layanan yang bersih, untuk layanan kasar, dan bertekanan tingggi Keluaran fan sulit untuk
diatur secara tepat Penggerak harus dipilih
secara hati-hati untuk menghindarkan beban motor lebih, sebab kuva daya meningkat sejalan dengan aliran udara Efisiensi energy relative
(1) (2) (3) Backward inclined fan,
dengan blades yang miring jauh darai arah perputaran ; datar, lengkung, dan airfoil
Dapat beroperasi dengan perubahan tekanan statis (asalkan bebannya tidak berlebih ke motor)
Cocok untuk sisitim yang tidak menentu pada aliran udara yang tinggi
Cocock untuk layanan forced –draft Fan dengan balade datar lebih kuat Fan dengan blades lengkung lebih
efisien (melebihi 85 %)
Fan dengan blades air foil yang tipis adalah yang paling efisien
Tidak cocok untuk aliran udara yang kotor (karena fan mendukung terjadinya penumpukan debu) Fan dengan blades air foil
kurang stabil karena tipis akan menjadi sasaran erosi.
Gambar.5.22 Fan sentrifugal Impeller Gambar.5.23 Tipe Fan sentrifugal dan aksials
5.6.2. Jenis- Jenis Blower
Blower dapat mencapai tekanan yang lebih tinggi dari fan, sampai 1,20 kg/cm2., dan dapat digunakan untuk menghasilkan tekanan negative untuk sistim vakum industri. Ada dua jenis Blower, yaitu (i) blower sentrifugal, dan (ii) blower positive displament
Blower sentrifugal
Gambar.5.24 Tekanan Blowers tahap tunggal
Blower sentrifugal beroperasi melawan tekanan 0,35 sampai 0,70 kg/cm2, namun dapat mencapai tekanan yang lebih tinggi, dan salah satu karakteristiknya adalah bahwa aliran udara yang cenderung turun secara derastis begitu tekanan sistim meningkat, yang dapat merupakan kerugian pada sistim pengangkutan bahan yang tergantung pada volume udara yang mantap. Oleh karena itu alat ini sering digunkan untuk penerapan sistim yang cenderubg tidak terjadi penyumbatan.
Blower jenis positive diplasement
Blower jenis ini memiliki motor, yang menjebak udara dan mendorongnya melalui rumah blower. Blower ini menyediakan volum udara yang konstan bahkan jika tekanan sistimnya bervariasi. Cocok digunakan untuk sistim yang cenderung terjadi penyumbatan, karena dapat menghasikan tekanan yang cukup (biasanya sampai mencapai 1,25 kg/cm2) untuk menghebus bahan-bahan yang menyumbat sampai terbebas. Putaran lebih pelan dari pada blower sentrifugal (3.600 rpm) dan seringkali digerakan dengan belt untuk mengfalitasi perubahan kecepatan .
5.6.3. Mengevaluasi Kinerja Fan dan Blower
Apakah yang dimaksudkan dengan kinerja atau efisiensi fan
Efisiensi fan adalah perbandingan antara daya yang dipindahkan ke aliran udara dengan daya yang dikirim oleh motor ke fan.
Daya aliran udara adalah hasil dari tekanan dan aliran, dikoreksi untuk konsistensi unit .
Istilah lain yang untuk efisiensi yang sering digunakan pada fan adalah efisiensi statis, yang menggunakan tekanan statis dari tekanan total dalam memperkiahkan efisiensi.
Ketika mengevaluasi kinerja fan, penting untuk mengetahui istilah dan defenisi apa yang digunakan. Sedangkan efisiensi fan tergantung pada jenis fan dan impellernya. Dengan meningkatkan laju alairan udara,efisiensi meningkat ke ketinggian tertentu (“efisiensi puncak”) dan kemudian turun dengan kenaikan laju alir. Kisaran efisiensi puncak untuk berbagai jenis fan sentrifugal dan aksial, lihat table 5.12.
Tabel.5.12 . Efisiensi berbagai fan
Tipe fan Batas Peak Efisiensi Fan sentrifugal :
Airfoil, backward curved/inclined 79 – 83
Modified radial 72 – 79
Radial 69 -75
Pressure blower 58 – 68
Forward curved 60 – 65
Fan Aksial
Vanaxil 78 – 85
Tubeaxial 67 – 72
Propoller 45 – 50
Sumber, BEE India, 2004 pedoman efisiensi energy untuk industry di Asia,UNEP
5.6.4. Pemelihan Fan
Dalam penentuan tipe fan terdapat hal mendasar yang menetukan yaitu tipe gas yang akan dialirkan. Selanjutnya adalah pemillihan ukuran fan dilakukan dengan menggunakan tabel. Biasanya fan yang berada diantara rating tabel adalah mendekati efisiensi puncaknya.
Apabila titik operasi desain mendekati bagian atas atau bawah tabel , maka sebaiknya dipilih fan yang lebih kecil atau lebih besar, secara berurutan. Apabila titik desain mendekati batas kiri atau kanan tabel, maka perlu dipertimbangkan versi tipe fan yang telah dimodifikasi.
Fan biasanya didesain pada tingkat udara standar yaitu pada 70 F, 1 atm, 50% kelembaban relatif. Pada kondisi ini densitas udaranya adalah 0.075lbm/ft3. Apabila fan biasa untuk digunakan pada kondisi yang berbeda dari nilai standar ini (dimana kebanyakan terjadi), maka koreksi harus dilakukan pada densitas udaranya.
5.7. AIR CLEANING
Aircleaning /dust collector gambar 5.25, merupkan asoseris/perangkat pada sistim ventilasi lokal , yang berfungsinya memebersikan kontaminan di tangkap di hood, umum pembersih udara ditemukan dalam industri.
Gambar.5.25 . Sistim ventilasi local di pabrik batubara
Salah satu jenis yang paling banyak digunakan pada sistim ventilasi lokal adalah kolektor debu atau Dust Collector (digunakan untuk menghisap debu yang ditimbulkan pada saat pengisian ). Pada gambar 5.25 di dalam tabung Dust Collector,terdapat komponen ; air cleaning dan bags
5.7.1. Penggunaan di Industri
Untuk menanggulangi kontaminan sangat berbahaya bagi pernapasan operator karena mengandung zat beracun sangat dan berbahaya bagi tubuh operator dan tenaga kerja di lingkungan tempat kerja dari berbagai macam kegiatan di industri , maka berbagai jenis penyaring debu, gas, uap, antara lain sebagai berikut :
Biasanya tipe unit seperti ini dipergunakan untuk menanggulangi berbagai macam tipe asap pengelasan dan debu kawat las sisa dari proses pengelasan, asap las sangat berbahaya bagi pernapasan operator karena mengandung zat beracun sangat dan berbahaya bagi tubuh operator dan orang orang di ruangan tepat pengelasan.
Dust Filtering :
Dust Collector yang dipergunakan untuk aplikasi ini mempunyai range produk yang sangat luas karena terkait dengan volume dan jenis debu yang sangat bervariasi, selain itu pemakaian filter yang digunakan harus benar benar disesuaikan dengan jenis debu yang dihisap dengan tujuan untuk menghindari kesalahan dan kerusakan media filternya.
Oil Mist
Dust Collector untuk aplikasi uap oli biasanya dipergunakan untuk menghisap uap oli yang keluar dari mesin mesin mekanik seperti mesin CNC, turbin, kompresor dan mesin lainnya. Pada proses pengikisan logam dengan mesin bubut CNC, biasanya terjadi pencampuran uap oli dengan uap coolant yang biasanya mengeluarkan bau tidak sedap dan pada akhirnya mengganggu udara di sekitarnya.
Painting :
Dust Collector untuk aplikasi painting dibuat dalam bentuk Spray booth yang fungsinya adalah untuk menghisap dan menyaring sisa partikel debu cat,
Woodworking :
Woodworking untuk industri furniture sebagai salah satu industri yang menyerap unit unit Dust Collector. Industri furniture atau pengolahan kayu lainnya sudah dapat dipastikan terdapat aktifitas pemotongan, penghalusan, pengukiran atau penyerutan kayu. Selain itu unit unit seperti ini banyak juga dipakai di industri Tekstil, Tekstile, Garment, Pakan Ternak atau bahkan pabrik kertas sekalipun.
Electronic :
Unit Dust Collector untuk kategori ini tentu saja banyak di pakai di pabrik Elektronik, fungsinya adalah untuk menghisap asap solder yang sangat berbahaya bagi paru paru operator, namun demikian unit seperti ini bisa juga dipergunakan untuk menghisap asap spot welding yang volumenya relatif tidak banyak.
Automotive :
Dust Collector untuk kategori automotive digunakan untuk menghisap asap sisa pembakaran kendaraan bermotor, seperti kita ketahui bersama bahwa gas sisa pembakaran kendaraan bermotor mengandung karbon monoksida (CO) yang mengandung racun, sehingga untuk bengkel bengkel kendaraan resmi biasanya sudah memakai peralatan Dust Collector untuk menghindari masuknya gas berbahaya ke dalam saluran pernapasan teknisi bengkel itu sendiri.
5.7.2. Dust collector Sistim
Inertial separators memisahkan debu dari aliran gas dengan menggunakan gaya, seperti sentrifugal, gravitasi serta inersia. Gaya ini memindahkan debu ke area dimana tekanan dari aliran gas rendah.Debu yang telah dipisahkan akan masuk ke dalam hopper untuk penyimpanan sementara. Terdapat tiga tipe utama inertial separator, yaitu : (i) Settling chambers, (ii) Baffle chambers, dan (iii) Centrifugal collectors
Baik settling chamber atau baffle chamber biasanya jarang digunakan dalam proses industry karena desainnnya tidak sinkron dengan desain dari dust collector yang lebih efisien.
1. Settling Chamber
Settling chamber terdiri dari kotak besar yang terdapat pada saluran pipa udara atau gas. Dengan ukuran kotak yang lebih besar dari pipa akan membuat kecepatan dari aliran gas yang berdebu menurun dan membuat partikel debu yang berat keluar.
Gamabar.5.26 Settling chamber
2. Baffle Chamber
Dengan menggunakan plate baffle yang akan menyebabkan aliran gas akan berubah arah. Maka partikel yang besar tidak akan terbawa aliran gas tapi akan jatuh ke bawah. Baffle Chamber digunakan untuk permbersihan gas awal
Gambar.5.27 Baffle Camber
3. Centrifugal Collector
Centrifugal collector menggunakan aliran cyclone untuk memisahkan partikel debu dari aliran gas. Aliran gas berdebu akan masuk dengan sudut tertentu kemudian berputar dengan cepat. Gaya sentrifugal yang dihasilkan dari aliran yang berputar akan membuat partikel debu akan terbuang ke dinding. Setelah itu debu akan jatuh ke hopper yang lokasinya di bawah.
Tipe centrifugal collector yang sering digunakan adalah,
Single-cyclone separators
Gambar.5.28 Simgle cylone separors
Multiple-cyclone separators
Multiple-cyclone separators terdiri dari beberapa cyclone kecil yang bekerja secara parallel dan mempunyai saluran gas masuk dan keluar.
Gambar.5.29 Multiple-cyclone separators
Multiple-cyclone separators memiliki prinsip yang sama dengan single cyclone separators. Multiple-cyclone separators lebih efisien karena dia lebih panjang serta memiliki diameter yang kecil. Panjangnya cyclone mempengaruhi waktu proses lebih lama dan diameter kecil menghasilkan gaya sentrifugal yang besar, hal ini membuat pemisahan debu lebih efisien. Penurunan tekanan dari multiple-cyclone separators lebih besar daripada single-cyclone separators.
Tipe ini banyak digunakan di industry seperti pabrik kertas, pabrik semen, pabrik baja, pabrik petroleum coke dll.
5.7.2.2. Fabric Filter
Umumnya dikenal sebagai baghouses, fabric collector menggunakan saringan untuk memisahkan debu dari gas. Merupakan system yang efektif dari beberapa tipe dust collector dan dapat menyaring lebih dari 99% debu halus. Gas kotor masuk kedalam dan melewati fabric bags yang berguna sebagai penyaring. Types of bag Cleaning
Sebuah balok digunakan untuk menghasilkan getaran pada baghouse yang akan mengubah cake menjadi partikel.
Reverse Air
Memberikan tekanan udara dari arah berlawanan yang akan mebuat dust cake remuk dan jatuh ke hopper.
Pulse Jet
Memberikan aliran gas bertekanan tinggi untuk memindahkan debu didalam baghouse.
Sonic
Membersihkan debu didalam baghouse menggunakan metode getaran sonic. Generator suara memproduksi suara berfrekuensi rendah yang akan menyebabkan baghouse bergetar. Metode Sonic biasanya dikombinasikan dengan metode lain.
Gambar .5.18. Baghouse dust collectors
5.7.2.3. Wet scrubbers
Dust collector yang menggunakan cairan dikenal dengan nama wet scrubbers. Dalam system ini cairan scrubbing (biasanya air) dikontakkan langsung dengan gas yang mengandung debu. Kontak antara gas berdebu dengan cairan ini menghasilkan efisiensi dari dust removal.
Banyak sekali jenis dari wet scrubbers, namun semuanya memiliki satu dari 3 (tiga) konfigurasi:
1. Gas humidification, gas humdification ini menggumpalkan debu halus yang ada pada aliran gas, 2. Gas liquid contact, merupakan salah satu aspek penting yang mempengaruhi efisiensi. Kontak
antara partikel dan tetesan air terjadi dengan 4 (empat) mekanisme:
a. Inertial impaction, ketika aliran gas yang melewati tetesan air, aliran tersebut memecah dan mengalir melewatinya (tetesan air), dan ketikan ada partikel debu yang menabrak tetesan tersebut maka debu tersebut akan terbawa tetesan
b. Interception, partikel debu yang lebih halus yang ada dalam aliran gas tidak menabrak tetesan air secara langsung tapi hanya menyentuh dan akan menempel pada tetesan air tersebut
c. Diffusion, Ketika tetesan cair yang tersebar di antara partikel debu,partikel debu akan diendapkan pada permukaan tetesan Ini adalah mekanisme utama dalam pengumpulan submikro partikel debu
d. Condensation nucleation, If a gas passing through a scrubber is cooled below the dewpoint, condensation of moisture occurs on the dust particles. This increase in particle size makes collection easier
Gas yang telah bersih tadi akan melaju terus melewati “mist eliminator” untuk menghilangkan partikel air yang ada dalam aliran gas. Air kotor yang berasal dari scrubber system akan didaur ulang dan dibersihkan untuk digunakan untuk scrubber. Kotoran debu yang ada didalam air dihilangkan menggunakan drag chain tank. Sistemnya dalah dengan cara mengendapkan partikel dan nantinya endapan tersebut (sludge) akan dibuang ke penampungan.
Tipe scrubbers
Spray-tower scrubber dipisahkan berdasarkan tekanan:
Low-energy scrubbers (0.5 to 2.5 inches water gauge - 124.4 to 621.9 Pa)
Low- to medium-energy scrubbers (2.5 to 6 inches water gauge - 0.622 to 1.493 kPa) Medium- to high-energy scrubbers (6 to 15 inches water gauge - 1.493 to 3.731 kPa) High-energy scrubbers (greater than 15 inches water gauge - greater than 3.731 kPa)
5.7.2.4. Electrostatic precipitators (ESP)
ESP menggunakan gaya elektrostatik untuk memisahkan debu dari gas buangan, gas kotor akan mengalir melewati elektroda dan debu yang ada dalam aliran gas tersebut akan menempel .Material yang menempel pada elektroda dapat dihilangkan dengan cara digetarkan secara kontinyu. Pembersihan pada precipitator dapat dilakukan tanpa harus mengganggu aliran udara. Ada 4 (empat) komponen utama dalan ESP
a. PSU, untuk mensuplai tegangan DC b. Bagian ionasi
c. System untuk membersihkan partikulat debu yang telah dikumpulkan d. Cover atau ESP
Beberapa factor yang mempengaruhi efisiensi ESP
a. Luas area penyerapan debu dan aliran gas yang rendah meningkatkan efisiensi karena memberikan waktu yang banyak untuk menyaring debu
b. meningkatkan kecepatan menempelnya debu pada elektroda akan meningkatkan efisiensi, kecepatan ini dapat ditingkatkan dengan cara
mengurangi viskositas gas Meningkatkan temperature gas
Meningkatkan tegangan pada elektroda
Tipe dari precipitator, terdiri dari ; (i) Plate precipitator, (ii) Tubular precipitator
Plate precipitator
Kebanyakan tipe ESP yang banyak digunakan adalah tipe plat. Pertikel yang dapat menempel pada permukaan adalah 8 – 12 inch (20-30 cm.). Gas yang terkontaminasi melewati celah antara plat, kemudian partikel debu akan menempel pada permukaan plat. Debu yang menempel pada plat akan dihilangkan dengan cara memukul plat kemudian disimpan ke dalam hopper di bawah precipitator
Tubular precipitator
DAFTAR PUSTAKA,
American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH).1988
Industrial Ventilation, a Manual of Recommended Practice . 1988. Industri Ventilasi, Manual Praktek Fitur. 20th edition
ACGIH.1995
Industrial Ventilation, a Manual of Recommended Practice . 1995. Industri Ventilasi, Manual Praktek Fitur. 22th edition
ACGIH.1998
Industrial Ventilation, a Manual of Recommended Practice . 1998. Industri Ventilasi, Manual Praktek Fitur. 23th edition
ACGIH.2006
Industrial Ventilation: A Manual of Recommended Practice for Operation and Maintenance, Signature publications Amer Conf of Governmental Berilustrasi –p.200
ACGIH. 2007
Industrial Ventilation: A Manual of Recommended Practice for Design, 26th Edition, AMERICAN
CONFERENCE OF GOVERNMENTAL INDUSTRIAL HYGIENISTS COMMITTEE ON INDUSTRIAL VENTILATION//INDUSTRIAL VENTILATION Amer Conf of Governmental- p.680
AIHA. 2006
Ventilation and Control of Airborne Contaminants During Open Surface Tank Operation
ASHRAE, 1997.
HANDBOOK : FUNDAMENTALS, ASHRAE,Inc
ASHRAE, 1999
Aplications Handbook (SI), Capter 29 Industrial local exhaust system
Burgess, WA et al. 1989.
Ventilation and Control of the Work Environment. New York: Wiley Interscience
Bureau of energy efficiency (BEE), Govermental of India 2004 Energi efficiency guide book chapter 5, p 93-112
CCOHS. 2010
Copyright ©1997-2010 Canadian Centre for Occupational Health & Safety
Donald Bosham,PE,DR James W Wright,PE-2004
Unifed Facilties Criteria (UFC), Industrial ventilations,approved public realease
Howard D. Goodfellow. 2001
IAPA. 2006
A health and safety guideline for your workplace,Ventilation
John Leslie Alden 2007,
Design of industrial exhaust systems University of Wisconsin – Madison 26 Sep-2007 252 hal
UNEP, 2006
Fan dan Blower, Pedoman efisiensi energy untuk Industri Asia-ww.energyefficienciasia.org
Sheet Metal and Air Conditioning Contractors National Association (SMACNA).
SMACNA Publications. Arlington, VA: Sheet Metal and Air Conditioning Contractors National Association.
William A. Burgess 1995,
`Recognition of health hazards in industry: a review of materials and processeJ. Wiley, 23 Jan 1995 - 538 halaman
William Halsie Haye, 2006
Practical Exhaust and Blow Piping: A Treatise on the Planning and Installation of Fan-piping in All Its Branches, 159 halaman
Vernon E. Rose,Barbara Cohrssen, 2011
Patty's Industrial Hygiene, 4-Volume Set
Vernon E. Rose,Barbara Cohrssen
Patty's Industrial Hygiene, Volume 1, Capter -24, Industrial Ventilation, Robert.D. Soule CIH,CSP
Media Website
http://www.nvmineraleducation.org/ihsampling/documents/Chapter%2012%20Industrial%20Ventilation.pdf
