ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelilian dan Kegialan PTLR Tahun 2006
ANALISIS KEJENUHAN HEPA FILTER IPLR
Budiyono Puast Teknologi Limbah Radioaktif, BATAN
ABSTRAK ANALISIS
KEJENUHAN HEPA FILTER IPLR. Analisa kejenuhan dalam rangka optimalisasi penggunaan HEPA filter IPLR telah dilakukan. Analisis untuk menentukan nilai konsentrasi udara yang menyebabkan kejenuhan HEPA filter. Penelitian dengan menggunakan HEPA filter Camfil Farr referensi 1505.37 yang dioperasikan dalam laju aliran 1200 m3/jam. Pressure drop awal diperoleh 25 daPa sedangkan pressure drop filter jenuh 105 daPa. Untuk mencapai nilai pressure drop jenuh HEPA filter IPLR rnembutuhkan waktu 1 tahun. Hasil perhitungan Konsentrasi udara yang menyebabkan kejenuhan HEPA filter diperoleh nilai sebesar 145,4 jJg/m3. Nilai tersebut berasal dari kebocoran debu semen saat proses sementasi dan debu atmosfir. ABSTRACT ANALYSIS SATURATION OF HEPA FILTER IPLR. Analysis saturation in order to optimalize HEPA filter in RWI (Radioactive Waste Instalation) have been done. Analysis to determine air concentration value causing saturation of HEPA filter. Research by using HEPA filter Camfil Farr reference 1505.37 which is operated in air flow 1200 m3/hour. Initial pressure drop is obtained 25 daPa while saturated pressure drop 105 daPa. To reach of saturated pressure drop HEPA Filter RWI require time 1 year. Calculation of air concentration causing saturation of HEPA filter obtained value 145,4 jJ 9 I m3. The value come from leakage of cement dust and atmosfer dust.
PENDAHULUAN Instalasi dengan sistem
Pengolahan Ventilation
berfungsi
untuk menjaga
terhadap
tekanan
kontaminasi pengolahan
di
Limbah
radioaktif
Air Conditioning
operasinya
ruang
pressure),
dengan
dilengkapi
(VAC) dan sistem Off-gas. Sistem VAC
agar ruangan IPLR berada pad a keadaan
udara luar (negative dalam
(IPLR) dalam
cara
membatasi
hampa parsial
kemungkinan
menghembuskan
udara
segar,
serta evakuasi udara yang keluar dari IPLR. Empat persyaratan
nuklir yang berhubungan
dengan pengoperasian
VPIC yaitu temperatur,
adanya dan
fasilitas
kelembaban,
tekanan negatif dan pressure drop hepa filter. Di IPLR temperatur dijaga untuk ruangan type A < 25
DC,
ruangan type B < 28
DC
dan untuk ruangan type
C
> 50
DC.
Kelembaban
untuk ruangan type A < 60%, ruangan type B < 60% dan untuk ruangan type C > 60%. Peranan sistem gas buang adalah untuk menjamin kumpulan dan perlakuan terhadap aliran gas-gas
yang aktif atau diragukan
yang dihasilkan
oleh perlengkapan
yang
menyusun penghalang penyimpan pertama untuk bahan-bahan aktif. Ruangan IPLR dibagi menjadi 4 zona, dimana masing-masing tekanan
negatif yang berbeda. Tekanan
zona mempunyai
negatif harus dijaga untuk zone 1 berkisar
506
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegialan PTLR Tahun 2006
antara 0 sampai -7 daPa, zone 2 antara sampai
-14
daPa dan zone
4 lebih
8 sampai - 10 daPa, zone 3 antara -12
besar dari -22 daPa. Zona
udara luar dan daerah zona 2. Zona 2 merupakan kontaminasi
1 meliputi
antara daerah
claerah terkontrol tanpa bahaya
sehingga dapat secara kontinyu ditempati oleh personil. Zona 3 meliputi
antara daerah 2 dan daerah 4, sedangkan zona 4 adalah daerah terlarang atau daerah dengan penggunaan terbatas dengan resiko kontaminasi. Selain itu gedung IPLR juga dibagi dalam 3 tipe, yaitu daerah tipe A, tipe B dan Tipe C. Yang termasuk dalam daerah tipe A adalah semua
ruangan
yang secara permanen
merupakan
daerah zona 2.
Daerah tipe B meliputi ruang sesaat daerah zona 3 sedangkan tipe C merupakan semua ruangan di daerah zona 4. Dengan sistem zona yang mempunyai tekanan
negatif berbeda, udara akan
mengalir dari daerah yang bertekanan tinggi (zona 1) menuju ke daerah bertekanan paling rendah (zona 4). Bila terjadi kasus kontaminasi di zona 4, maka zat radioaktif tidak akan menyebar ke daerah lain yang ditempati pekerja. Yang perlu diperhatikan adalah kondisi menyebabkan
ketika
sistem VAC dan Off-gas tidak beroperasi.
Kondisi ini akan
tidak adanya tekanan hampa parsial, sehingga jika terjadi kontaminasi
udara di dalam ruangan, maka udara terse but tidak bisa diolah dan dievakuasi. Sebelum
udara dievakuasi
harus dilewatkan
keluar gedung
melalui cerobong,
terlebih
melalui filter jenis HEPA untuk menyaring partikel-partikel
agar tidak terlepas kelingkungan.
dahulu
radioaktif
Filter untuk evakuasi udara yang berasal dari zona 2
dan 3 dibedakan dengan udara yang berasal dari zona 4. Demikian pula untuk evakuasi udara dari sistem Off gas juga berbeda. HEPA Filter yang terpasang pada sistem VACOff Gas IPLR ada 60 buah, 48 beroperasi dan 12 buah difungsikan sebagai cadangan (stand-by). Jumlah HEPA Filter yang cepat tersumbat dan harus diganti 35 buah, yang terdiri dari 32 buah pad a casing general dan 3 buah pad a casing zona 4. Filter HEPA (High Efficiency Particulate Air) merupakan salah satu filter dengan media permukaan yang diluas.
Filter ini dikembangkan sejak terjadinya perang dunia II
untuk mencegah
partikel-partikel
terlepasnya
radio8lktif dari sistem exhaust
reaktor
nuklir. Dewasa ini HEPA filter telah menjadi teknologi vital dalam dunia industri, rumah sakit, dan militer, serta telah berkembang populer hingga dalam sistem pembersih udara berbentuk porta bel. Namun HEPA filter umumnya tidak diaplikasikan dalam sistem VAC rumahan
karena
membutuhkan
alasan
kebutuhan
fan yang kuat sehingga
ukuran
daya.
konsumsi
penggantian filter yang sangat mahal.
507
Dalam
energinya
operasinya,
filter
besar disamping
ini
biaya
ISSN 0852 - 2979
Hasil Penelilian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006
Hepa filter disebut sebagai filter permukaan mempunyai efisiensi pemindahan
tipe kering yang
partikel 99,97% untuk semua jenis partikel dengan
diameter 0,3 micron. Media penyaringan dengan ketebalan dan tektur
yang diperluas
HEPA filter
dibuat dari bahan fiber gel as
sang at mirip dengan kertas. Meskipun ada jenis filter yang
mempunyai bentuk fisik yang sama dengan HEPA filter tetapi bahan filternya dari kertas filter yang berefisiensi rendah sehingga efisiensi pemindahan
partikel dengan diameter
0,3 micron akan dibawah efisiensi HEPA filter. Dalam waktu setahun sekurang-kurangnya
35 buah HEPA Filter harus dig anti
untuk memenuhi performa sistem VAC yang optimal. Tetapi karena negara kita sedang dilanda krisis ekonomi dan mata uang rupiah terpuruk terhadap dolar maka harga HEPA Filter menjadi sangat mahal. Sebelum krisis, dalam setahun kita mampu membeli 36 buah, akan tetapi sekarang
rata-rata hanya mampu membeli 5 buah. Kenyataan
memaksa kita untuk mengupayakan
penghematan dengan mengoptimalkan
ini
unjuk kerja
HEPA filter menjadi lebih lama. Dalam laporan ini akan dibahas analisis kejenuhan filter untuk mengetahui faktor penyebab kejenuhannya dalam ran~!ka optimalisasi HEPA filter IPLR.
METODE TAT A KERJA
Damper dan valve ditutup untuk menghentikan Penyumbat
vakum
dan mur-mur
pengunci
aliran udara pada ruang filter.
dibuka untuk melepaskan
tutup casing.
Handel geser ditekan ke bawah pada Cam melalui Vinyl bag sehingga filter terlepas dari penguncian. Filter dengan
vinyl bag ditarik ke luar casing dan diikat isolasi antara filter
dan casing. Vinyl bag pada bagian isolasi dipotong kemudian
dimasukkan
ke dalam
drum 100 liter. Potongan vinyl bag digeser melingkar pad a alur satu pintu casing. Filter baru dimasukkan kedalam vinyl bag dengan posisi gasket pada bagian atas. Vinyl bag yang telah terisi filter baru diposisikan pad a alur dua pintu casing kemudian diketatkan pad a bagian pengikat lakban atau karet nelangnya. Filter baru dimasukkan dengan cara didorong hingga tepat pad a dudukannya.
ke dalam casing
Filter dikunci dengan memutar
tuas pengunci kemudian batang luncur ditekan ke dalam casing. Vinyl bag digulung dan ditempatkan
pad a posisi yang mudah untuk dibuka. Pintu casing ditutup kembali dan
508
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegialan PTLR Tahun 2006
dikencangkan
mur pengikatnya. Air cock dipasang dan dampernya dibuka agar ventilasi
bekerja kembali. Manometer
U merk
Manometer
U dihubungkan
keluarannya
dihubungkan
SOFIL TRA pada
diisi dengan
bagian
tekanan
dengan tekanan
oli SAE masuk
10. Pipa
filter,
masukan
sedangkan
saluran keluar filter. Perbedaan
pipa
tekanan
antara sebelum dan sesudah masuk filter dicatat seba!~ai ~P awal. Untuk data tekanan selanjutnya
dicatat
mengindikasikan
setiap
3
bulan
sampai
diperoleh
tekanan
105
daPa
yang
bahwa HEPA filter telah jenuh dan perlu diganti kembali.
BAHAN 1. Oli SAE 10 2. Hepa Filter Sofiltra-Camfil
3.
No. reff. 1505.37
•
Effisiensi 99,99%
•
Rangka baja dari galvanis, Seal PVC dan gasket neoprene
•
Luas muka penyaringan : 21
•
Dimensi:
•
Berat: 14 Kg
m2
610 x 305 x 292 mm
Vinyl bag.
PEMBAHASAN Sebelum udara dievakuasi keluar gedung IPLR melalui cerobong, terlebih dahulu harus dilewatkan
melalui filter jenis HEPA untuk menyaring partikel-partikel
agar tidak terlepas ke lingkungan. HEPA filter diperlihatkan
Ruangan IPLR yang dievakuasi
pad a Tabel-1.
HEPA Filter yang terpasang
radioaktif
udaranya melalui di IPLR ada 60
buah, terbagi dalam, dua sistem yaitu sistem VAC clan sistem Off gas. Sistem VAC terdiri dari dua kelompok filter yaitu satu kelompok filter untuk evakuasi udara zone 1 dan zone 2, kelompok filter yang lain untuk evakuasi udara zone 4. Sedangkan berdasar spesifikasinya,
IPLR menggunakan
tiga jenis Hepa filter Camfil Sofiltra yaitu Nomer
refferensi 1505.37, 1505.55 dan 1501.37. Penggunaan Hepa filter di IPLR berdasarkan pembagian
zona dan ruangan
diperlihatkan
pada Tabel-2.
Penggunaan
Hepa filter
berdasarkan sistem dan spesifikasi dapat dilihat pada Tabel-3. Untuk menganalisa Persamaan
kejenuhan
Hepa filter tersebut
-1
509
diatas digunakan
rumus
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegiaran PTLR Tahun 2006
c
= 100 T
Persamaan-1
( ~Pc - ~P1 ~P2 - ~P1
dimana: ~Pc
= pressure drop kondisi jenuh (Pa)
~P1
= pressure drop kondisi awal operasi (Pa)
~P2
= pressure drop kondisi akhir operasi (Pa)
C = consentrasi udara yang difilter (lJg/m3) T = waktu operasi (tahun) Filter yang digunakan
IPLR untuk evakuasi udara dari zone 2, 3 dan 4 adalah
jenis camfil sofiltra dengan nomer refferensi 1505.37. Filter jenis ini memiliki pressure drop kondisi jenuh tersebut, waktu
sebesar
105 daPa. Untuk mencapai
nilai pressure
HEPA filter nomer referemsi 1505.37 yang dipakai
selama
satu
tahun.
Padahal
pemasangan filter baru menunjukkan
hasil
pengukuran
drop jenuh
IPLR hanya diperlukan
pressure
drop
pada
awal
nilai 25 daPa. Sehingga dalam kurun waktu satu
tahun telah terjadi kenaikan pressure drop sebesar 80 daPa. Artinya bahwa konsentrasi debu dalam udara yang mengakibatkan
penyumbatan
filter sang at besar. Data hasil
pengukuran pressure drop HEPA filter diperlihatkan pad a Table-4 Sistem exhaut VAC IPLR dioperasikan Dengan laju alir ini dapat ditentukan menggunakan
kurva Gambar-1.
sebagai filter udara tanpa
m3/jam.
pressure drop akhir HEPA filter camfil sofiltra
Gambar kurva ini dipakai jika HEPA filter digunakan
melewati prefilter.
referensi 1505 jika dioperasikan
pad a laju aliran udara 1200
Dari Gambar-1
pad a laju aliran udara 1200
diketahui
m3/jam
bahwa filter
maka nilai pressure
drop akhirnya sebesar 80 daPa. Dengan data-data diatas dapat dicari nilai konsentrasi udara dalam sistem VAC IPLR dengan menggunakan
c
= 100
1 C
Persamaan-1 (
sebagai berikut;
105 - 25 80 - 25
= 145,4 ~g/m3
510
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006
0
~= ~
...• II.. ~ I.
1200 400 200 800 600 '-' 1000 c.. :§ ~~
"'0
.-
0
0
250
500
750
1000
1250
1500
Laju aliran udara (m3/Jam) Gambar-1 Hubungan antara laju aliran udara dengan Pressure drop akhir HEPA filter.
Nilai konsentrasi
debu dalam udara diatas mengakibatkan
cepat tersumbatnya
HEPA filter, dim ana hanya memerlukan
waktu satu tahun. Nilai konsentrasi
dengan
industri
konsentrasi
pada
pusat-pusat
besar
dengan
tingkat
ini sama
pencemaran
udaranya yang tinggi. Di IPLR kondisi ini mung kin disebabkan oleh dua hal yaitu adanya kebocoran debu semen dan debu atmosfir. Debu semen kemungkinan ruang mixer dan ruang intermediate kurang
terjaganya
mengakibatkan
kebersihan
terhisapnya
bersumber dari
hoper, sedangkan debu atmosfir disebabkan oleh
tiap
ruangan
dan
terbukanya
pintu-pintu
yang
debu masuk ke dalam gedung karena adanya tekanan
negatif. Untuk
mengurangi
debu
semen
yang
bersumber
dari
ruang
mixer,
perlu
penambalan penetrasi kabel dari ruang mixer yang menuju ruang filter dengan beberapa buah silikon sealent. Sedangkan ruang intermediate pengoperasian berlangsungnya
untuk meminimasi debu semen yang bersumber dari
hopper, perlu dilakukan penutupan pintu pad a ruang terse but dan
terus menerus sebuah dust remover atau vacuum cleaner pad a saat proses sementasi.
Untuk menguran~~i debu jenis lain (atmosfir dust),
perlu dijaga kebersihan ruangan, pintu ruangan prose,s dan pintu utama selalu tertutup (normally close), sehingga debu jenis lain dari luar tidak dapat masuk kedalam gedung ikut mengotori HEPA Filter.
511
ISSN 0852 - 2979
Hasil Penelilian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006
KESIMPULAN Dari bahasan diatas dapat ditarik beberapa kesimpulan; 1. Konsentrasi 145,4 2.
udara
\-Ig/m3,
yang
melewati
filter
sistem
VAC
IPLR
sebesar
sehingga service life HEPA filter hanya 1 tahun.
Perlu penutupan
kebocoran
debu semen
penetrasi
penutupan
pintu
kabel,
dan
dengan
penambalan
pengoperasian
pada
dust remover
diruang 2.1.11. 3. Perlu menjaga
kebersihan
setiap ruangan
dan selalu menutup
pintu
apalagi pintu yang berhubungan dengan udara luar.
DAFT AR PUST AKA 1. P2PLR, " Sistem Ventilasi P2PLR-BATAN, 2. Sofiltra-Camfil,
dan Penyegaran
Udara (VAC) dan Gas Buang",
Serpong, 1990. "Air Filters Absolute
Nuclear
Type"
La Garrene-Colombes
Cedex, France. 3. Suwarna, "Pengoperasian
Unit VAC & Off Gas", PTPLR-BATAN,
512
Serpong, 2000.
/SSN
Hasil Penelitian dan Kegialan PTLR Tahun 2006
0852 - 2979
Tabel-1. Udara ruangan IPLR yang dievakuasi melalui HEPA filter
IDENTIT AS
NAMA RUANG
RUANG Ruang bawah tanah (basement) 2.B.01 3.B.01 3.B.02 4.B.01 4.B.02
Penampung destilat Penampung limbah cair Semen settler Menara evaporator No. 1 Menara evaporator No.2
La nta·ldasa i···
TIPE
ZONA R.ADIASI
RUANG
JUMLAH PEKERJA
2
B
o
3
o
3
B B
4 4
C C
o o
o
+ .......................•...•.... ,..........................••...••.... ,.•.............•............
(Ground floor) (+ 0,000) 1.0.01 1.0.13 1.0.15 1.0.17 2.0.01 2.0.02 2.0.03 2.0.04 2.0.05 2.0.06 2.0.07 2.0.08 2.0.09 1.0.10 2.0.11 2.0.12 2.0.13 2.0.14 2.0.15 2.0.16 2.0.17 2.0.18 2.0.19 2.0.20 2.0.21
Lobi Ruang ganti pakaian (dingin) pria Pintu keluar-masuk kain bersih Ruang ganti pakaian (ding in) wa nita Ruang ganti personel (panas) pria Pintu lalu lintas personel Ruang fisika kesehatan Ruang simpan fisika kesehatan Pintu keluar personil Ruang pengendali (druming) Pintu pemasukan pakaian Ruang penampung kain kotor Oven Laundry Pemeriksaan kain Penyetrikaan, penyimpanan kain bersih Ruang kontrol evaporator Ruang pemantauan fisika kesehatan Toilet daerah proses Lorang T angga ke lantai I (kiri) tangga ke lantai I (kanan) Ruang untuk penyimpanan drum
1
Pintu untuk masuk ruang kompaksi Pintu truk limah padat
513
1
1
A A
1 1
A
o 2
2
A
2
2 2
A
o
A
2
B
2 o
2
A A
o
B
2
2 2
B
2
2
2 1 2 2
B B A
o o o 2
A A
1 2
2
A
4
2
B
o
2
B B
o
2 2 2
B
o o
2
B
o
2
B
o
2
B B
o
o
2.0.25
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006
C B 0 2 B 1 2.0.22 Lantai II A 2.1.01 3.2.01 (+8,67) floor) (+4,76) (second floor)
ISSN 0852 - 2979
Lab. Sel drum lab. 12ke Lift Insenerator Kantor lab. Ventilasi Pintu ke filter 4 Kolom netralisasi 2 jalan 1insenerator a penyoran truk limbah cair 32 Penyimpanan Lorang konsentrat distilat Kompaksi Slurry semen Pennyimpanan clrum Ruang penyimpanan pompa evaporator reagen (blower) Drumming/ruang pompa pencampuran evaporator ganti pakaian-proses box penjaga pintu Ventilasi (exhaust)
514
8 37 32 235 D E 0 B 9 36 33 34A 7 3 C
5
/SSN 0852 - 2979
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006
Tabel-2. Penggunaan Hepa filter IPLR berdasarkan pernbagian zona dan ruangan.
Sistem
Zona 2 dan 3A 5143 S 8 5240 5142 utama 1 5238 1 5237 52031 S(buah) 52030 Pembagian Zona No.Filter Tag. Ruang Jumlah
Filter utama
Tabel-3. Penggunaan Hepa filter IPLR berdasarkan sistem dan spesifikasi 4 6dan 10 ZonaJumlah No. 240 1505.55 1505.37 Reff. 3(buah) Camfil Zona Sistem Pembaaian
1501.37
Tabel-4. Hasil pengukuran pressure drop HEPA filter IPLR 5143 5143 107 42 38 67 62 A C D BStand-by Feb Mei 2006 2006 110 103 41 87 89 84 25 AQust Nop Des 2006 2005 2006 No PDINo. Tag. Stand-by Stand-by pressure drop (daPa)
515
