Univ. Esa Unggul, tahun 2014
1DESAIN VENTILASI INDUSTRI
Nama :
NIM :
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
2Kata Pengatar,
Tugas perencanan Sistim Ventilasi Lokal merupakan tugas mata kuliah Ventilasi Industri selama satu semester 2 SKS, Jurusan Keselamatan dan kesehatan Kerja pada Fakultas Kesehatan Masyarakat --- --- Jakarta, 2014 Penyusun ,
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
3Daftar Isi
halaman BAB - 1 PENDAHULUAN 1.1. Pengenalan ………5 1.2. Tujuan ………5 1.3. Proses Perencanaan ……….6 1.4. Acuan ………7BAB - II PENENTUAN UKURAN UKURAN UTAMA ………8
2.1. Penentuan Demensi ………8
2.2. Perancangan Duct/Pemipaan ………8
2.2.1. Penentuan Elbow dan Elbow Losses ………9
2.2.2. Penentuan Branch Entry ………10
2.2.3. Penggunan Material pipa/Duct ………10
2.3. Penentuan Ukuran Hood Dan Slot ……….11
2.3.1. Penentuan Ukuran Utama Hood ………11
2.3.2. Penentuan Ukuran atau Demensi Slot ………13
2.3.3. Kehilangan Tekanan Pada Hood ………14
BAB- III PERHITUNGAN ………16
3.1. Lembaran Kerja ………16
3.2. Perhitungan Perancangan Dengan Metode, “ Velocity Pressure Method Calculation Sheet ………16
. BAB -IV HASIL PERANCANGAN ………26
4.1. Hasil Perhitungan Brach Entry ………26
4.2. Perhitungan Daya Fan ………27
4.2.1. Penilian Tekanan ……….27
4.2.2. Meng hitung Besarnya Daya Dan Putaran Fan ……….28
BAB – V REKOMENDASI ………30
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
4Daftar Gambar
Nama Gambar halaman
1. Gambar.1.2. Skema Sistim Pemipaan Duct, penggunaan Elbow, dan Brach Entry
...6
2. Gambar,2.1. Plan View, Elbow-4 buah (900 , 600 ,450 ), Barch Entry 1 buah ...8
3. Gambar, 2.2. Skema Jaringan Pemipaan ...9
4. Gambar. 2.3 Data perencanaan Elbow Losses (ACGIH- date,1-95) ...9
5. GGambar.2.4 Tipe Braches yang dipilih adalah Preferred 6. dengan sudut kemiringan 450,dalam desain ini (sumber, ACGIH) ...10
7. Gambar.2.5. Detail Hood Kanopi -A ...12
8. Gambar. 2.6 Gambar. Hood on Benchor flor (detail B) ...13
9. Gambar2.7 , Sumber ; Gambar.6.29. Hood entri losses pada saat aliran udara masuk ke exterior hood, Sumber : American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) 1988, Figure 5-15- Hood Rntry Loss Factors Industrial Ventilation : A Manual of Recommended Practice, 23rd Edition. Copyright 1988 hlmn -175 Ventilasi Industri-Dasar-dasar pengtahuan dan perencanaan sistim ventilasi industri ...14
10. Gambar 2.8 ; Sumber Gambar.6.27 Hood entry loss, he, Sumber ; William Popendarf, Industrial Hygiene Control of Airborne Chemical Hazard , hlmn -170 Ventilasi Industri-Dasar-dasar pengtahuan dan perencanaan sistim ventilasi industri ...15
11. Gambar . 4.1 : Branch Entry- hasil hitung ...27
12. Gambar.4.2. Menghitung tekanan statis fan ...28
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
5BAB - I
PENDAHULUAN
1.1. Pengenalan
Ventilasi industri salah satu alternatif untuk mengendalikan kondisi lingkungan kerja atau alat kontrol engineering (kerekayasaan) dengan menyuplay aliran udara bersih, ke area ruang tempat kerja guna menghilangkan kontaminan, atau proses pertukaran udara dengan cara pengeluaran udara terkontaminasi dari ruang tempat kerja, melalui saluran buang, dan pemasukan udara segar melalui saluran masuk
Secara ideal, Sistim Ventilasi Lokal, terdiri dari 4 komponen, yaitu ; (i) hood, (ii) duct work, (iii) air cleaning device, dan (iv) fan, seperti telihat pada gambar 1.1
Gambar.1.1 Komponen Dasar Sistem Ventilasi Lokal Hood
Hood fungsinya untuk menangkap kontamian karena merupakan kunci utama yang menentukakan kinerja sistem ventilasi lokal. Faktor yang mempengaruhi rancangannya berdasarkan pada bentuk, kecepatan serta arah dimana kontaminan dilepaskan. Untuk partikel kontaminan yang besar dan berat, maka hood harus diletakkan pada posisi yang tepat .
Duct
Duct work menyediakan jalan untuk membawa kontaminan ke bagian pembersih udara. Kecepatan dari udara dari saluran ini harus cukup tinggi untuk mencegah partikel-partikel besar pengendapan di dalam ducting
Air cleaner
Air cleaner memisahkan kontaminan dari aliran udara sebelum masuk ke fan dan dilepaskan ke atmosfer atau di daur ulang ke area kerja. Terdapat dua bagian, yaitu: air filters dan dust collectors. Air filters dirancang untuk memisahkan konsentrasi partikel yang berukuran kecil dari udara. Dust collectors dirancang untuk memisahkan konstrasi partikel yang berukuran lebih besar, yang biasanya terdapat di udara pada proses industri.
Fan
Fan merupakan alat penggerak udara yang menyediakan energi untuk menarik udara dan kontaminan kedalam sistem exhaust dengan meninduksikan tekanan negative atau hisapan didalam saluran udara yang menuju hood.
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
61.2. Tujuan
Secara umum tujuan dari sebuah sistem ventilas industri, adalah sebagai berikut : a. Menyediakan pasokan udara segar di luar secara kontinu.
b. Mempertahankan suhu dan kelembaban di tingkat yang nyaman. c. Mengurangi potensi bahaya kebakaran atau ledakan.
d. Mengontrol kontaminan meliputi:
menghilangkan penggunaan bahan kimia berbahaya atau material, pengganti dengan bahan kimia yang kurang beracun, atau perubahan
proses
Sedangkan tujuan dari sistim ventilasi local , adalah mengeluarkan udara kontaminan bahan kimia dari sumber tanpa memberikan kesempatan kontaminan mengalami difusi dengan udara di tempat kerja, sedangkan sistem supplay guna menciptakan lingkungan tempat kerja yang nyaman di industri
1.3. Proses Perencanaan
1. Langkah –Langkah Awal
Untuk memulai proses perancanaan sistim ventilas lokal, yaitu - pemilihan (seleksi),
- perancangan sistim, dan - perancangan proses,
Gambar dibawah adalah pemetaan area pabrik X, dan dari data temuam – temuan tersebut akan diketahui bentuk dan lay out proses operasi, ruang kerja dan bentuk kontruksi bangunan
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
72. Langkah kedua,
Yaitu mendapatkan data tentang hasil pengukuran 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).
3. Langkah ketiga Perancangan Hood,
Setelah mengetahui iformasi tentang besarnya kosenrasi dan karakteristik dari kadar polutan/debu di udara lingkungan tempat kerja dan posisi ergonomis pekerja.
Jarak atau tingginya (x) hood kurang lebih besar ≠ (1- 2) ft dari ukuran sumber, fungsinya agar hood dapat menjangkau serta menangkap seluruh kontaminan
4. Langkah keempat
Perancangan air cleaner atau alat pengendali partikulat dibutuhkan apabila partikulat yang dihisap memiliki nilai untuk di daur ulang atau mencemari lingkungan bila dibuang ke-atmosfir memberikan dampak.Alat pengendali yang digunakan pada percontohan ini adalah Cyclone , yang merupakan alat mekanis sederhana yang digunakan untuk menyisihkan partikulat dari aliran gas. Cyclone cukup efektif untuk menyisihkan partikulat kasar dengan diameter >10 mm. Prinsip penyisihan partikulat dari aliran gas pada alat ini adalah dengan memanfaatkan gaya sentrifugal sehingga jika gaya sentrifugalnya besar maka efisiensi penyisihan partikulat juga akan tinggi
5. Langkah kelima
Faktor yang umumnya dibutuhkan untuk memilih fan yang tepat adalah tipe dan konsentrasi kontaminan (debu, liquid atau gas hasil dari pembakaran) yang akan dialirkan, area yang dibutuhkan untuk instalasi alat, dan kebisingan yang ditimbulkan merupakan hal-hal yang perlu diperhatikan.
1.5. 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
Pedoman yang digunakan dalam perancangan ini adalah, “ Standar American Conference of Govermental Industrial Hygienis (ACGIH),dengan mengunakan VELOCITY PRESSURE METHOD CALCULATION SHEET “
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
8BAB - II
PENENTUAN UKURAN UKURAN UTAMA
2.1. Penentuan Demensi
Data awal yang diketahui adalah bentuk dan ukuran kontruksi bangunan pada gambar 2.1, maka ditetapkan demensi sebagai berikut, pada table- 2.1.
Gambar,2.1. Plan View, Elbow-4 buah (900 , 600 ,450 ), Barch Entry 1 buah
2.2. Perancangan Duct/Pemipaan
Gambar 2.2, adalah sistim pemipaan atau jaringan duct disuatau pabrik XA.
Panjang duct yang akan dibutuhkan pada perencanaan ini sebesar 70 ft, yang terdiri dari potongan duct atau segmen duct seperti terlihat pada tabel. 2.1
Tabel. 2,1 Ukuran detail duct
UKURAN Potongan/Segmen Duct
A - C B - C C - D D - E E - F
Diameter (inch) 10 10 14 14 15
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
9Gambar, 2.2. Skema Jaringan Pemipaan
2.2.1. Penentuan Elbow dan Elbow Losses
Dari gambar 2.1, perencanaan elbow pada sistim jaringan pipa gambar 2.2, maka dalam perencanaan ini pemilihan bentuk “elbow -5 spicie” seperti pada gambar 2.3
Gambar. 2.3 Data perencanaan Elbow Losses (ACGIH- date,1-95)
Dari gambar 2.3, perencanaan ini, degree elbows dan elbow loss coefficient, seperti terlihat pada table.2.2, dibawah ini.
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
10 Tabel. 2.2. Degree Elbows dan Elbow Loss CoefficientPotongan/
Segmen Duct Elbows degree Elbows Elbow Loss Coefficient
A - C 1 - 900 1 0,19
B - C 1 - 600 0,666 0,24
D - E 1 - 600
1 – 450 1,17 0,24
2.2.2. Penentuan Branch Entry
Pemilihan alternative bentuk brach entry tergantung pada bentuk kontruksi, Sistim Jaringan Pemipaan (Ducting) yang dinginkan, dan didasarkan pada prinsip-prinsip perencanaan Branch entry pada sisitim jaringan pemipaan (duct). Brach entri yang digunakan dalam perencanan ini sebanyak 1 buah, yaitu berbentuk preferred dengan sudut maximal , θ = 300, terlihat pada gambar. 2.4.
Gambar.2.4 Tipe Braches yang dipilih adalah Preferred dengan sudut kemiringan 450,dalam desain ini (sumber, ACGIH)
Dari gambar 2.4, maka Entry Loss Coefficient, terlihat pada tabel. 2.3 Tabel.2.3, Entry Loss Coefficient
Potongan/Segmen Duct Entry Entry Loss Coefficient
B - C 1 - 300 0.18
2.2.3. Penggunan Material pipa/Duct
Jenis material pipa yang di gunakan dalam perancangan ini adalah material “ Galvanized sheet duct” tabel 2.4
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
11 Tabel. 2.4 Nilai Koefisien a,b dan c untuk berbagai material ductMaterial Duct K, Ft a b c
Aluminum, black iron, stainless steel
0.00015 0.0425 0.465 0.602
Galvanized sheet duct 0.0005 0.0307 0.533 0.612
Flexible duct, fabric wire covered 0.003 0.0311 0.604 0.639
Sumber : Industrial ventilation a manualof recommended practice, 20th edition American Converence of Govermental Industrial Higienists, hal 1-9
2.3. Penentuan Ukuran Hood Dan Slot
2.3.4. Penentuan Ukuran Utama Hood
Dalam penentuan demensi hood perlu diperhatikan bahwa besarnya hood harus lebih besar ≠ (1- 2) ft dari ukuran sumber, fungsinya agar hood dapat menjangkau seluruh kontaminan yang dihasikan sumber.
Tabel 2.4, sebagai acuan yang digunakan untuk menentukan besarnya debit hisapan hood, dimana dalam perencanaan ini kondisi penyebaran kontaminan, dilepaskan kelingkungan tempat kerja tanpa kecepatan , misalnya adanya penguapan dari wadah tertentu
Jumlah hood yang digunkan dalam perancangan ini sebanyak 2 buah, yaitu - Canopy hood gambar detail A, dengan sudut 450, Gambar. 2.5 dan
- Hood on Bench or flor (yaitu hood di letakan diatas bangku atau lantai) gambar detail B, Gambar.2.6
Tabel .2.5 Kecepatan Penangkapan Dalam Berbagai Proses Kondisi Penyebaran Kontaminan Contoh Kecepatan Tangkap (fpm) Dilepaskan tanpa kecepatan
Penguapan dari wadah 50-100
Dilepaskan dengan kecepatan rendah menuju udara yang tenang
Wadah semprot, pengisian kedalam wadah, proses transfer dengan kecepatan rendah, penglasan.
100-200
Dilepaskan secara aktif menuju zona dengan aliran udara yg cukup cepat.
Proses penyemprotan cat, proses penghancuran.
200-500
Dilepaskan dengan kecepatan yang cepat menuju aliran udara yang sangat cepat
Proses penggilingan, abrasive blasting, tumbling
500-2000
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
12 Perhitungan lihat gambar.2.5 dan gambar 2.6, tergantung dari luas permukaan dan jarak antar sumbuh tengah sumber dengan mulut hood, dengan rumus persamaan adalah sebagai berikut:Gambar.2.5. Detail Hood Kanopi -A
1. HOOD – A gambar.2.5
Keterangan gambar .2.5 detail hood kanopi -A
o Tinggi, X = 0.30 m (1 ft) (jarak dari sumber ke kanopi) o Sisi, D = 0,4 X
o Kecepatan tangkap, v1 =200 -500 fpm o Luas Area Hood A- Af = 10 x 26/144 = 1,8 ft2
Q = V (10 X2 + Af)
dimana,
V = kecepatan tangkap (200 – 500) fpm Q = debit hisapan hood (2.360 – 5.900) cfm
X = 1 ft Af =1,8 ft2
2. HOOD – B gambar 2.6
Keterangan gambar .2.6 detail hood kanopi - B
o Tinggi, X = 0,3 m (1 ft) (jarak dari sumber ke konopi) o Sisi, D = 0,4 X
o Kecepatan tangkap, v1 = 200 - 500 fpm o Cross-Sectional Area Af = 30 x 25/144 = 5,2 ft2
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
13Gambar. 2.6 Gambar. Hood on Benchor flor (detail B)
Q = V (5 X2 + Af)
dimana,
V = kecepatan tangkap (200 - 500 fpm) Q = debit hisapan hood (2.040 – 5.100 cfm)
X = 1 ft Af = 5,2 ft2
Tabel .2.5 Debit hisapan minimum dari setiap kanopi hood
Detail Hood Kecepatan
tangkap (fpm) Debit tangkap (cfm) Debit minimum (cfm) Hood A (Kanopi hood)` 200 -500 2.360 – 5.900 2.600 Hood B (Kanopi hood) 200 -500 2.040 - 5.100 2.600
2.3.2. Penentuan Ukuran atau Demensi Slot
Untuk menghitung kecepatan tangkap (V) dan besarnya debit hisap (Q) berdasarkan jenis dan tipe sloot, seperti pada gambar 2.7.
Untuk menentukan kecepatan aliran udara dalam slot /Slot Velocity Vs,kecepatan Slot pada perencanan ini di tentukan sebesar ----– Vs = 400 fpm, dengan Cross-Sectional Area Hood- A = 1,8 ft2, dan Hood –B = 5,2 ft2 . Koefisien kehilangan pada Slot sebesar 1,78 (diambil dalam perencanan pada gambar 2.7).
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
14Entry Loss Factor f for tapered hoods
Derajad Round hood (hood bulat) Rectangular hood (hood persegi) 15 0,15 VP 0,25 VP 30 0,08 VP 0,16 VP 45 0,06 VP 0,15 VP 60 0,08 VP 0,17 VP 90 0,15 VP 0,25 VP 120 0,26 VP 0,35 VP 150 0,40 VP 0,48 VP 180 0,50 VP 0,50 VP
Gambar2.7 , Sumber ; Gambar.6.29. Hood entri losses pada saat aliran udara masuk ke exterior hood,
Sumber : American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) 1988, Figure 5-15- Hood Rntry Loss Factors Industrial Ventilation : A Manual of Recommended Practice, 23rd Edition. Copyright 1988
hlmn -175 Ventilasi Industri-Dasar-dasar pengtahuan dan perencanaan sistim ventilasi industri
2.3.3. Kehilangan Tekanan Pada Hood
Kehilangan tekanan yang terjadi pada hood sangat berhubungan dengan ukuran hood, pada rancangan ini pada gambar 2.5 dan gambar 2.6, dan kecepatan udara pada duct ,dengan kecepatan tangkap (200 -500) fpm. Untuk duct entry loss, atau kehilanganberhubungan dengan tekanan kecepatan udara di duct karena adanya faktor kehilangan tekan pada saat masuk di hood (Fh), dalam perencanaan ini sesuai bentuk dari hood berbentuk persegi Sebesar 0,25 (gambar 2.8)
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
15Gambar 2.8 ; Sumber Gambar.6.27 Hood entry loss, he, Sumber ; William Popendarf, Industrial Hygiene Control of Airborne Chemical Hazard , hlmn -170 Ventilasi Industri-Dasar-dasar pengtahuan dan
perencanaan sistim ventilasi industri
Dari data perhitungan pentuan ukuran Hood dan besarnya debit tangkap, dengan kecepatan tangkap (200 -500) fpm, maka ditentukan demensi perancangan sistim ventilasi lokal adalah sebagai berikut :
Tabel. 2.6 Ukuran Utama Prencanaan
Nomor Detail Debit minimum (cfm) Diameter duct (inch) Panjang duct/pipa (ft) Elbows Entriy A - C 2.600 10 19 1 - 900 - B - C 2.600 10 15 1 - 600 1 - 300 C -D 3.500 16 10 - - D (air cleaner) - - - - - D - E 4000 18 14 1 - 60 0 1 - 450 - E (fan) 4.500 - - - E - F 4.500 20 12 - -
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
16BAB – III
PERHITUNGAN
Metode perhitungan yang digunakan dalam desain ini adalah menggunakan metode desain Perhitungan Kecepatan Tekanan atau Velocity Pressure Method Calculation Sheet
3.1. Lembaran Kerja
Dari hasil perhitungan yaitu untuk mengetahui distribusi volume flow rate, duct velocity, slot velocity, slot static pressure, hood static pressure, duct SP loss, dan qumulatif static
pressure, Fan SP dan Fan TP. Denagan data hasil perhitungan besar daya , dan putaran Fan yang akan digunakan.
3.2. Perhitungan Perancangan Dengan Metode, “ Velocity Pressure Method Calculation Sheet
Dengan data yang tersedia , maka tahapan-tahapan perhitungan perancangan adalah sebagai berikut :
1. Perhitungan pada potongan/ segmen duct : A - C
Langkah pertama ;
Aliran udara/ Volumetric Flowrate, yang telah dihitung Q = V (10 X2 + Af)
dimana,
V = kecepatan tangkap (200 -500 fpm) Q = debit hisapan hood (=2.360 – 5.900 cfm)
X = 1 ft Af =1,8 ft2
Volumetric flow rate atau debit hisapan hood,--- Q = 2.600 cfm Langkah kedua ;
adalah menentukan diameter duct = dc= 10 in
Diameter duct yang dirancang sangat bergantung pada debit gas dan kecepatan minimum transport.
Langkah ketiga ;
adalah menghitung luas bukaan hood yang di desain = A , dalam ft2 A = 1/4 (dc/12)2 ft2
A = 1/4 (dc/12)2 = 3,14/4 (10/12)2
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
17 dimana ;dc = 10 in, dikonversikan ke feet ---- dc =10/12 ft
Maka, duct area luas bebas dari bukaan inlet,--- A = 0,5454 ft2 . Langakah keempat;
adalah menghitung kecepatan duct actual/Actual Duct Velocity=.Vc,- Q = V*A, Vc =Q/A, Vc=(2.600/0.5454) = 4.767 fpm dimana, Q = 2.600 cfm A = 0,5454 sq.ft
Maka, kecepatan duct actual, Vc= 4.767 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 H2O
VPd = ( ) = 1,4167 in H2O dimana,
actual duct velocity, Vc= 4.767 fpm Maka, Kecepatan tekanan duct VPd = 1,4167 in H2O (dihitung) Langkah keenam;
adalah menentukan kecepatan aliran dalam slot /Slot Velocity-- Vs , kecepatan Slot pada perencanan ini di tentukan sebesar ----–Vs = 400 fpm
Langkah ketujuh;
Mengitung Tekanan kecepatan Slot VPs ,dalam i in H2O, dengan menggunkan rumus persamaan, VPs = (Vs/4005)2 VPs = (400/4005)2 = 0,0100 in H2O dimana, Vs = 400 fpm
Maka tekanan kecepatan --- VPs = 0,0100 in H2O Langkah kedelapan;
Koefisien kehilangan pada Slot sebesar 1,78 (diambil dalam tabel) 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,dalam perancangan Acceleration Factor = 0
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
18 Slot loss per VP = Slot Loss koefisien +Acceleration Factor= 1,78 + 0 = 1,78
Maka, kehilangan yang terjadi Slot adalah sebesar 1,78 Langkah kesepuluh ;
Untuk menghitung tekanan statis slot atau Slot Statik Presure SPs dalam in H2O, digunakan rumus sebagai berikut,
Slot Statik Presure SPs = Slot Velocity Pressure * Slot loss SPs = VPs * Slot loss = 0,0100 x 1,78 = 0,0178 dimana, Slot loss = 1,78 VPs = 0,0100 in H2O
Maka tekanan statis slot---SPs adalah sebesar 0,0178 in H2O Langkah kesebelas;
Duct Entry Loss Factor atau faktor kehilangan pada Duct, sebesar 0,250 diambil dalam gambar 6.27, buku ventilasi industri, Hood entry loss, Sumber; Willian Popendarf, Industrial Hygiene Control of air bone Chemical Hazard
Langkah kedua belas;
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, dihitung dengan menggunakan rumus ,
Duct Entry Loss = Duct Velocity Pressure * Duct Entry Loss per VP Duct Entry Loss = VPd * Duct entry loss per VP
= 1,4167 * 1,25 = 1,771 in H2O dimana,
VPd = 1,4167 in H2O
Maka kehilangan pada duct sebesar 1.771 in H2O Langkah keempat belas;
adalah menghitung tekan statis hood atau Hood Static Pressure, SPh dihitung dengan rumus SPh = SPs + Duct entry loss
SPh = 0,0178 + 1,771 = 1,789 in H2O dimana,
SPs adalah sebesar 0,0178 in H2O Duct Entry Loss = 1,771 in H2O
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
19 Langkah ke limah belas;Menentukan panjang lurus duct atau Straight Duct Length, dalam ft. Diketahui panjang lurus duct = 19 ft
Langkah ke enam belas;
Friction Factor (Hf), Untuk mendapatkan besarnya bilangan Friction Factor (Hf),didapatkan persamaan, dalam rancangan ini menggunakan material duct adalah Galvanized sheet duct, (a= 0,0307, b = 0,533, dan c= 0,612) Persamaannya menjadi, Hf = 0,0307 x Hf = 0,0307 x = 0,0228 dimana,
kecepatan duct actual,---- Vc= 4767 fpm Aliran udara --- Q = 2600 cfm Maka, Friction Factor (Hf),adalah sebesar 0,0228 Langkah ke tujuh belas;
Friction Los per VP, dihitung dengan rumus
Friction Los per VP = Straight Duct Length * Friction Factor (Hf) = 19 * 0,0228
= 0,4329 dimana,
panjang lurus duct = 19 ft Friction Factor (Hf) = 0,0228
Maka Friction Los per VP adalah sebesar = 0,4329 Langkah ke delapan belas;
Menghitung Elbow Loss per VP, dengan rumus
Elbow Loss per VP = No.of 900 Elbow * loss Factor = 1* 0,19
= 0,19 Contoh dalam perancangan, “elbow -5 spicie” Elbow Elbow 1-90 = 1,00 (Tabel -2.2)
Elbow Koefisien = 0,19 (Tabel.2.2 : R/D = 2 bentuk 5- Piece) Langkah ke sembilan belas;
Pada segmen ini tidak menggunkan,
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
20 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 = 0,4329 + 0,190 = 0,6229 dimana,
Friction Los per VP adalah sebesar = 0,4329 Elbow Loss per VP = 0,190
Maka Duct Loss per VP = 0,6229 Langkah ke dua puluh satu;
Duct Loss, dihitung dengan rumus,
Duct Loss = Duct Velocity Pressure * Duct Loss per VP = 1,4167 * 0,6229
= 0,8828 dimana,
Tekanan kecepatan duct ----– VPd = 1,4167 in WG Duct Loss per VP --- 0,6229
Maka kehilangan pada pipa sebesar = 0,8825 Langkah ke dua puluh dua;
Duct SP Loss, dihitung dengan persamaan , Duct SP Loss = Hood Static Pressure + Duct Loss Duct SP Loss = 1,789 + 0,8825
= 2,671 in H2O dimana,
Tekanan Statis Hood, SPh = 1,789 in H2O Duct Loss/ kehilangan pada pipa ---0,8828 Kumulatif Tekanan Statis = - 2,671 in H2O
2. Perhitungan pada potongan segmen duct : B - C
Langkah pertama ;
Aliran udara/ Volumetric Flowrate, yang telah dihitung Untuk gambar 2.6 detail B
Tinggi, X = 0,3 m (1 ft) (jarak dari sumber ke konopi) Sisi, D = 0,4 X Kecepatan tangkap, , v1 =200 -500 fpm Cross-Sectional Area Af = 30 x 25/144 = 5,2 ft2 Q = V (5 X2 + Af) dimana, V = kecepatan tangkap (200 - 500 fpm) Q = debit hisapan hood (2.040 – 5.100 cfm)
X = 1 ft Af = 5,2 ft2
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
21 Langkah kedua ;adalah menentukan diameter duct = dc= 10 in
Diameter duct yang dirancang sangat bergantung pada debit gas dan kecepatan minimum transport.
Langkah ketiga ;
adalah menghitung luas bukaan hood yang di desain = A , dalam ft2 A = 1/4 (dc/12)2 ft2
A = 1/4 (dc/12)2 = 3,14/4 (10/12)2 = 0,5454 ft2 dimana ;
dc = 10 in, dikonversikan ke feet ---- dc =10/12 ft
Maka, duct area luas bebas dari bukaan inlet,--- A = 0,5454 ft2 . Langakah keempat;
adalah menghitung kecepatan duct actual/Actual Duct Velocity=.Vc,- Q = V*A, Vc =Q/A, Vc=(2.600/0.5454) = 4.767 fpm dimana, Q = 2.600 cfm A = 0,5454 sq.ft
Maka, kecepatan duct actual, Vc= 4.767 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 H2O
VPd = ( ) = 1,4167 in H2O dimana,
actual duct velocity, Vc= 4.767 fpm Maka, Kecepatan tekanan duct VPd = 1,4167 in H2O (dihitung) Langkah keenam;
adalah menentukan kecepatan aliran dalam slot /Slot Velocity-- Vs , kecepatan Slot pada perencanan ini di tentukan sebesar ----–Vs = 400 fpm
Langkah ketujuh;
Mengitung Tekanan kecepatan Slot VPs ,dalam i in H2O, dengan menggunkan rumus persamaan,
VPs = (Vs/4005)2 VPs = (400/4005)2
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
22 = 0,0100 in H2Odimana, Vs = 400 fpm
Maka tekanan kecepatan --- VPs = 0,0100 in H2O Langkah kedelapan;
Koefisien kehilangan pada Slot sebesar 1,78 (diambil dalam tabel) 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,dalam perancangan Acceleration Factor = 0
Slot loss per VP = Slot Loss koefisien +Acceleration Factor = 1,78 + 0
= 1,78
Maka, kehilangan yang terjadi Slot adalah sebesar 1,78 Langkah kesepuluh ;
Untuk menghitung tekanan statis slot atau Slot Statik Presure SPs dalam in H2O, digunakan rumus sebagai berikut,
Slot Statik Presure SPs = Slot Velocity Pressure * Slot loss SPs = VPs * Slot loss = 0,0100 x 1,78 = 0,0178 dimana, Slot loss = 1,78 VPs = 0,0100 in H2O
Maka tekanan statis slot---SPs adalah sebesar 0,0178 in H2O Langkah kesebelas;
Duct Entry Loss Factor atau faktor kehilangan pada Duct, sebesar 0,250 diambil dalam gambar 6.27, buku ventilasi industri, Hood entry loss, Sumber; Willian Popendarf, Industrial Hygiene Control of air bone Chemical Hazard
Langkah kedua belas;
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, dihitung dengan menggunakan rumus ,
Duct Entry Loss = Duct Velocity Pressure * Duct Entry Loss per VP Duct Entry Loss = VPd * Duct entry loss per VP
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
23 dimana,VPd = 1,4167 in H2O
Maka kehilangan pada duct sebesar 1.771 in H2O Langkah keempat belas;
adalah menghitung tekan statis hood atau Hood Static Pressure, SPh dihitung dengan rumus SPh = SPs + Duct entry loss
SPh = 0,0178 + 1,771 = 1,789 in H2O dimana,
SPs adalah sebesar 0,0178 in H2O Duct Entry Loss = 1,771 in H2O
Maka, Tekanan Statis Hood, SPh = 1,789 in H2O Langkah ke limah belas;
Menentukan panjang lurus duct atau Straight Duct Length, dalam ft. Diketahui panjang lurus duct = 15 ft
Langkah ke enam belas;
Friction Factor (Hf), Untuk mendapatkan besarnya bilangan Friction Factor (Hf),didapatkan persamaan, dalam rancangan ini menggunakan material duct adalah Galvanized sheet duct, (a= 0,0307, b = 0,533, dan c= 0,612) Persamaannya menjadi, Hf = 0,0307 x Hf = 0,0307 x = 0,0228 dimana,
kecepatan duct actual,---- Vc= 4767 fpm Aliran udara --- Q = 2600 cfm Maka, Friction Factor (Hf),adalah sebesar 0,0228 Langkah ke tujuh belas;
Friction Los per VP, dihitung dengan rumus
Friction Los per VP = Straight Duct Length * Friction Factor (Hf) = 15 * 0,0228
= 0,3418 dimana,
panjang lurus duct = 15 ft Friction Factor (Hf) = 0,0228
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
24 Langkah ke delapan belas;Menghitung Elbow Loss per VP, dengan rumus
Elbow Loss per VP = No.of 600 Elbow * loss Factor = 0,666* 0,24
= 0,1598
Contoh dalam perancangan, “elbow -5 spicie” Elbow Elbow 1-60 = 0,666 (Tabel -2.2)
Elbow Koefisien = 0,24 (Tabel.2.2 : R/D = 1,5 bentuk 5- Piece) Langkah ke sembilan belas;
Brach entri yang digunakan dalam perencanan ini sebanyak 1 buah, yaitu berbentuk preferred dengan sudut maximal , θ = 300, terlihat pada gambar. 2.4. dengan Entry Loss Coefficient sebesar ---- 0,18 (tabel 2.3)
Pada segmen ini menggunkan,
Entry loss per VP, = Branch Entries * loss factor = 0,18 * 1
= 0,18 Dimana ;
Entry Loss Coefficient sebesar ---- 0,18 Loss faktor --- 1
Maka, Entry loss per VP = 0,18 Langkah ke dua puluh;
Duct Loss per VP, dihitung dengan rumus ,
Duct Loss per VP = (Friction Los per VP + Elbow Loss per VP + Entry loss per VP + Special Fitting Los Factor)
Duct Loss per VP =0,3418 + 0,1598 + 0,18 = 0,6816
dimana,
Friction Los per VP adalah sebesar = 0,3418 Elbow Loss per VP = 0,1598
Entry loss per VP = 0,18
Maka Duct Loss per VP = 0,6816 Langkah ke dua puluh satu;
Duct Loss, dihitung dengan rumus,
Duct Loss = Duct Velocity Pressure * Duct Loss per VP = 1,4167 * 0,6816
= 0,9657 dimana,
Tekanan kecepatan duct – VPd = 1,4167 in H2O Duct Loss per VP--- 0,6816
Maka kehilangan pada pipa sebesar = 0,9657 Langkah ke dua puluh dua;
Duct SP Loss, dihitung dengan persamaan ,
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
25 = 2,754 in H2Odimana,
Tekanan Statis Hood, SPh = 1,789 in H2O Duct Loss/ kehilangan pada pipa --- 0,9657 Kumulatif Tekanan Statis = -2,754 in H2O
Perhitungan detail segmen A-C, detail segmen B-C, dan dilanjutkan dengan detail segmen C - D, detail segmen D –E, detail segmen E- F, lihat pada data perhitungan, dengan menggunakan metode “VELOCITY PRESSURE METHOD CALCULATION SHEET”
Dari hasil perhitungan pada hasil perhitungan dengan data sbb : • SP out let = 1,497 in H2 O
• SPin let = - 1,484 in H2 O • VPin let = 0,2652 in H2 O • VPout let = 0,1279 in H2 O • Q = 4.500 cfm
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
26Plant Name: ____________________________CONTOH TUGAS Elevation: _________ Date: __ 27 Mei 2013______________2014 Location: _______________________________ Temp: ____________ Drawing #.:___________01/10/SEM.GENAP/2013/2014 Department: ____________________________+ Factor: ___________ Designer: _____________
1 Duct Segment Identification A-C B-C C - D D D - E E E- F
2 Target Volume Flowrate, Q = V*A- Chap 10 cfm 2600,0 2600,0 3500,0 3500,0 4000,0 4500,0 4500,0
3 Min. Transport Velocity, V Chap 10 fpm 2360 2040
4 Maximum Duct Diameter (D= ((4*144*Q)/(pi*V))inches0.5) 10,00 10,00 16,00 A 18,00 20 24,00
5 Selected Duct Diameter inches 10,00 10,00 16,00 I 18,00 20 24,00
6 Duct Area (pi*(D/12)2/4) sq. ft 0,5454 0,5454 1,3963 R 1,7671 2,1817 3,1416
7 Actual Duct Velocity fpm 4767,0 4767,0 2506,7 2263,5 2062,6 1432,4
8 Duct Velocity Pres, VP = (V/4005)2 "wg 1,4167 1,4167 0,3917 C 0,3194 0,2652 0,1279
9 H Maximum Slot Area = (2/11) sq ft L
10 O Slot area selected sq ft E F
11 O S Slot Velocity, Vs Chap 10 fpm 400,00 400,00 A
12 D L Slot Velocity Pres, VPs=(Vs/4005)2 "wg 0,0100 0,0100 N A
13 O Slot Loss Coefficient, Chap 10, Chap 3 1,78 1,78 E
14 T Acceleration Factor 0 or 1 0 0 R N
15 S S Slot Loss per VP (13+14) 1,78 1,78
16 U Slot Static Pressure (12*15) "wg 0,0178 0,0178
17 C Duct Entry Loss Factor F5-12, Chap 10 0,250 0,250 0,250 0,250 0,250
18 T Acceleration Factor (1 at hoods) 1 or 0 1 1 1 1 1
19 I Duct Entry Loss per VP (17 + 18) 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25
20 O Duct Entry Loss (8 * 19) "wg 1,771 1,771 0,490 0,399 0,160
21 N Other Losses "wg 0,400
22 Hood Static Pressure SPh(16+20+21) "wg 1,789 1,789 0,490 0,400 0,399
23 Straight Duct Length ft 19,0 15,0 10,0 14,0 12,0
24 Friction Factor (Hf) 0,0228 0,0228 0,0135 0,0118 0,0086
25 Friction Loss per VP (23 * 24) 0,4329 0,3418 0,1349 0,1648 0,1030
26 No. of 90 degree Elbows 1,00 0,67 1,17
27 Elbow Loss Coefficient (Bottom of Page) 0,19 0,24 0,24
28 Elbow Loss per VP (26*Loss Factor)(bottom of page) 0,1900 0,1598 0,0000 0,2808 0,0000
29 No. of Branch Entries ( 1 or 0) 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
30 Entry Loss Coefficient 0,18
31 Entry Loss per VP (29*Loss Factor) (Branch) 0,00 0,18 0,00 0,00 0,00
32 Special Fittings Loss Factors
33 Duct Loss per VP (25 + 28 + 31 + 32) 0,6229 0,6816 0,1349 0,4456 0,1030
34 Duct Loss (8*33) 0,8825 0,9657 0,0528 0,1423 0,0132
35 Duct SP Loss (22 + 34) 2,671 2,754 0,543 0,400 0,542 0,013
36 Other Losses
37 Cumulative Static Pressure "wg -2,671 -2,754 -0,543 -0,943 -1,484 1,497
38 Governing Static Pressure (at TO location) "wg -2,754 -0,543
39 Corrected Volumetric Flowrate cfm
40 Corrected Velocity fpm
41 Corrected Velocity Pressure "wg
42 Resultant Velocity Pressure "wg
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
27BAB -IV
HASIL PERANCANGAN
4.1. Hasil Perhitungan Brach Entry
Gambar – 4.1 : Branch Entry- hasil hitung No, Duct Diameter
(in) Duct Area (ft2) Q (cfm) V (fpm) VP in-H2O SP in-H2O (1)`= A – C 10 0,5454 2.600 4767,0 1,4167 -2,671 (2) = B - C 10 0,5454 2.600 4767,0 1,4167 -2,754 (3) = C - D 16 1,3963 3.500 2506,7 0,3917 -0,543
4.2. Perhitungan Daya Fan
Data yang diperlukan untukmenentukan besarnya daya HP= House Power dan Putaran (rpm), Fan yang digunakan dalam desain ini adalah :
o N = jumlah blades,
o Q=volumemetric flow rate, o FSP = Fan Static Pressure, o FTP = Fan Total Pressure 4.2.1. Penilian Tekanan
Tekanan Statik Fan /Fan Static pressure (FSP)
Tekanan potensial diberikan oleh udara diam. Dengan kata lain, itu adalah perbedaan antara tekanan dalam pipa yang diberikan ke segala arah, dan tekanan dalam atmosfir. Tekanan statis fan (FSP)
Fan SP = SP outlet - SP inlet - VP inlet --- (1)
Tekanan Total Fan/Fan Total pressure (FTP)
Jumlah dari tekanan total fan dan tekanan statik udara dalam sebuah sistim saluran. FTP = FSP + VP 0UT --- (2)
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
28 Dari hasil perhitungan pada hasil perhitungan dengan data sbb :• SP out let = 1,497 in H2 O • SPin let = - 1,484 in H2 O • VPin let = 0,2652 in H2 O • VPout let = 0,1279 in H2 O • Q = 4.500 cfm
Gambar.4.2. Menghitung tekanan statis fan Maka,
Fan SP = SP outlet - SP inlet - VP inlet = 1,497 – (-1,484) - 0,2652 = 2,7158 in H2o
FTP = Fan SP + VP0ut let = 2,7158 + 0,1279 = 2,8437 in H2o
4.2.2. Meng hitung Besarnya Daya Dan Putaran Fan
Untuk menghitung koefisien efsiensi dari fan, untuk mendapat besaran tenaga atau daya yang dibutuhkan untuk menarik udara dari Hood, ke pembersih udara/partikulat ke Fan (fan-inlet), dengan menggunakan persamaan (3)
Ƞ = Q * FTP = Q * (FSP + VP0ulet) --- (3) CF *PWR CF * PWR
Dimana :
Ƞ = mechanic eficiensy, gambar-10 Q = volumetric rate , cfm
FTP = fan tekanan total FSP = fan tekanan static PWR = power rekruitmen, HP CF = Konfersi factor, 6356
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
29 Dari persamaan persamaan (3, dapat dihitung PWR, persamaan (4)PWR= Q * FTP --- (4) 6356 * Ƞ
diketahui :
Ƞ = mechanic eficiensy = 73 % Q = volumetric rate = 4.500 cfm FTP = fan tekanan total = 2,8437 in H2o PWR= 4.500 * 2,8437 = 2,68 HP 6356 * 0,75
Gambar..4.3 Grafik mekanil efisiensi, dalam %
Dari grfik diatas, dimana :
Ƞ (mechanic eficiensy) = 75 %
BHP = 2,68 HP, maka
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
30 BAB – VREKOMENDASI
Dari hasil desain system ventilasi “ Lokal Exhaust Ventilsi direkomendasikan sebagai berikut
No, Duct Diameter
(in) Duct Area (ft2) Q (cfm) V (fpm) VP in-H2O SP in-H2O (1)`= A – C 10 0,5454 2.600 4767,0 1,4167 -2,671 (2) = B - C 10 0,5454 2.600 4767,0 1,4167 -2,754 (3) = C - D 16 1,3963 3.500 2506,7 0,3917 -0,543 Fan SP --- 2,7158 in H2o BHP ---- 2,68 HP FTP --- 2,8437 in H2o RPM ---- 2.500 Daun Propeler/jumlah blades (n) = 3 Fan type, Centifugal
Size/diameter fan =20 inc Air Clenaner/pembersih udara; Siklon, diameter badan = 1,2 M,
tinggi inlet = 0,6 M, panjang badan = 1,8 M Data Bln, 28 Mei Th, 2014 Dapertemen K3-Esa Unggul
Dengan hasil rancangan ini direkomendasikan kepada bagiam produksi untuk melaksanan pembanguanannya,
Jakarta, Mei 2014
Univ. Esa Unggul, tahun 2014
31 ReferenceAmerican Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH). 1998.
Industrial Ventilation, a Manual of Recommended Practice . Industri Ventilasi, Manual Praktek Fitur. 23th ed
Air Movement and Control Association (AMCA). 1998..
Arlington Heights, IL: Air Movement and Control Association.. Publikasi AMCA Satu Heights Arlington
American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). Handbooks and Standards
Burgess, WA et al. 1989.
Ventilation and Control of the Work Environment. New York: Wiley Interscience Moody, L. F. (1944),
`"Friction factors for pipe flow", Transactions of the ASME 66 (8): 671–684
Patty's Industrial Hygiene, Volume 1, diedit oleh Vernon E. Rose,Barbara Cohrssen,Capter -24, Industrial Ventilation, Robert.D. Soule CIH,CSP
Latar Muhammad Arief, Ir, MSc 2013
Ventilasi Industri, dasar-dasar pengetahuan dan perencanaan sistim ventilasi industri Sheet Metal and Air Conditioning Contractors National Association (SMACNA).
SMACNA Publications. Arlington, VA: Sheet Metal and Air Conditioning Contractors National Association.
NIOSH, Occupational Diseases - A Guide to their Recognition, in Publication No 77-181. 1977. 2,. Williams PR, Knutsen JS, Atkinson C, Madl AK, Paustenbach DJ. 3. Williams PR, JS Knutsen, C Atkinson, AK Madl, Paustenbach DJ. Airborne concentrations of benzene associated with the historical use of some formulations of liquid wrench. J Occup Environ Hyg. 2007; 4 (8):547–561. McMinn BW. 4. McMinn BW. Control of VOC emissions from ink and paint manufacturing processes. Pengendalian emisi VOC dari tinta dan proses manufaktur cat. CT Center. Environmental Protection Agency. 1992. CT Center. Environmental Protection Agency. 1992.
