BAB II LANDASAN TEORI

BAB II

LANDASAN TEORI 2.1. PROSES PRETREATMENT Berdasarkan susunan kata, maka pretreatment dapat diartikan sebagai, pre : sebelum, dan treatment : proses atau perlakuan. Pengertian umum pretreatment adalah suatu proses yang dijalankan sebelum melakukan proses inti. Pengertian khusus pretreatment pengecatan adalah proses pendahuluan terhadap bahan sebelum dilakukan pengecatan. Tujuan pretreatment painting ialah : a.

Menambah daya rekat (adhesi) antara cat dengan bahan dasar (part)

b.

Menambah ketahanan terhadap karat pada hasil pengecatan Pada prinsipnya, aliran proses pretreatment dapat dilihat pada

Gambar 2.1 berikut ini :

Proses Pretreatment Loading

Masking

Hot Water

Degreasing 1

Degreasing 2

Water Rinse 1

Water Rinse 3

Phosphating

Surface Conditioning

Water Rinse 2

Water Rinse 4

Di Water Rinse

Dry Oven

Unmasking 1

Unmasking 2

Baking Oven

Checkman

Unloading

Pengecatan

Gambar 2.1. Tahap proses Pretreatment

2.2. SIRKULASI FLUIDA ( SYSTEM PLUMBING )

Definisi alat plumbing ialah semua peralatan yang dipasang didalam

maupun diluar gedung , untuk menyediakan (memasukkan) air panas atau air

dingin, dan untuk menerima (mengeluarkan) air buangan.

-6-

Konvervasi energi pada proses..., Kevin Fendy, FT UI, 2008

atau secara ringkas dapat dikatakan semua peralatan yang dipasang pada :

•

Ujung Akhir pipa , untuk memasukan air

•

Ujung Awal pipa , untuk membuang air buangan.

Sistem plumbing merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan dalam

pembangunan gedung. Oleh karena itu, perencanaan dan perancangan sistem plumbing

haruslah dilakukan bersamaan dan sesuai dengan tahapan-tahapan perencanaan

dan perancangan gedung itu sendiri, dengan memperhatikan secara seksama

hubungannya dengan bagian-bagian konstruksi gedung serta dengan peralatan lainnya

yang ada dalam gedung tersebut (seperti, pendingin udara, listnk, dan lain-lain).

2.2.1. Kualitas Air Panas

Mengingat sifat anomali air, volumenya akan mencapai minimum pada

temperatur 4° C, dan akan bertambah pada temperatur yang lebih rendah maupun

lebih tinggi dari angka tersebut. Kalau kerapatan (density) air pada temperatur 4°C

dianggap sama dengan satu, kerapatannya pada temperatur lain dinyatakan dalam

Tabel 2.1 di bawah ini.

Tabel 2.1 Berat spesifik dan volume spesifik air pada berbagai temperatur, pada tekanan atmosfir standar.

Temperatur (°C)

Berat Spesifik (kg/l )

Volume Spesifik (l/kg)

0 0,99 4 1,00 6 0,99 46 0,98 70 0,97 75 0,97 77 0,97 Sumber : Noerbambang , 1993

Temperatur (°C)

1,00 1,00 1,00 1,01 1.02 1.02 1.02

80 85 90 100 110 120 130

Berat spesifik (kg/l )

0.97 0,96 0,96 0,95 0,95 0,94 0,93

Volume spesifik (l/kg)

1.02900 1.03240 1.03590 1,04340 1.05150 1.06000 1.06940

Dapat dilihat dalam Tabel 2.1 bahwa apabila air dipanaskan dari

temperatur 4 sampai 100oC, volumenya akan bertambah sekitar 0,0434 l/kg,

Jelaslah bahwa dalam perancangan maupun pemasangan instalasi air panas aspek

ini harus diperhatikan. Pada suatu bejana tertutup harus dipasangkan pipa atau

katup ekspansi untuk "melepaskan" tekanan yang timbul akibat pertambahan

volume tersebut.

-7-


Tabel 2.2 Tekanan relatif dan temperatur didih air.

Tekanan (kg/cm2)

Tekanan (kg/cm2)

Temperatur (°C)

0 100 0,5 111 1 120 1.5 127 2 133 2,5 138 Sumber : Noerbambang , 1993

3 3,5 4 4,5 5 5,5

Temperatur (°C)

143 147 151 156 158 161

Kalau air dipanaskan terus, pada suatu temperatur akan mulai mendidih,

dan temperatur didih ini berubah bergantung pada besarnya tekanan dalam air

tersebut. Lihat Tabel 2.2.

2.2.2. Satuan Kalor

Banyaknya energi panas atau kalor yang diperlukan 1 kg air agar

temperaturnya naik sebesar 1°C pada kondisi atmosfir standar didefinisikan

sebagai 1 kilokalori (kcal). Nilai ini berubah sedikit pada temperatur lain tetapi

praktis dapat dianggap konstan.

Secara umum kalor yang diperlukan untuk pemanasan adalah:

Q = W.Cp. (T2 –T1)

Dimana :

Q = Banyaknya kalor (kcal)

W = Berat air yang dipanaskan (kg)

Cp= Spesifik Kalor (kcal/kg oC)

T2 = Temperatur awal (°C)

T1 = Temperatur akhir (air panas) (°C)

2.2.3. Pengaruh Kualitas Air dan Temperatur

Selain zat asam (oksigen), air biasanya juga mengandung garam-garaman

dan zat-zat yang dapat menimbulkan karat atau kerak pada logam untuk ketel,

tangki air panas, pipa, dan sebagainya. Makin sedikit kandungan zat-zat perusak

tersebut, dikatakan makin baik kualitas airnya.

Temperatur air ternyata juga berpengaruh pada intensitas proses

pengkaratan; makin tinggi temperaturnya, makin cepat prosesnya. Secara umum

dapat dikatakan bahwa dengan peningkatan temperatur setiap 10°C, kecepatan

-8-


proses pengkaratan berlipat dua kali. Oleh karena itu tidak diinginkan

memanaskan air secara berlebihan.

2.2.4. Sirkulasi Pemanasan Pada Instalasi Condensate Uap Panas T=110oC Pre Degresing

Hot Water T = 50oC

T = 50oC

Degresing T = 50oC

T=120oC

Phospating T = 41oC

T=90o C Burner

Proses Pretreatment Ketel Uap T=75oC o

T=90 C

T=30oC

Air PAM Tangki Condensate Uap Panas

Tangki Air

Gambar 2.2. Sirkulasi Panas pada sistem instalasi pipa condensate uap panas

Pada Gambar 2.2 diatas dapat dilihat bahwa ketel uap menghasilkan uap

panas hasil dari pembakaran air yang berasal dari air condensate uap panas dan

air PAM . Keluaran temperatur dari ketel uap sebesar T= 120oC kemudian

dialirkan ke proses pretreatment , temperatur masuk ke proses pretreatment

sebesar 110oC , dalam proses pretreatment terjadi pertukaran panas melalui coil

pipa dalam masing-masing tangki proses pretreatment. Air condensate uap panas

keluaran dari proses pretreatment ini kemudian ditampung pada tangki

condensate uap panas, temperatur

pada keluaran proses pretreatment ialah

o

sebesar 90 C. Air condensate uap panas ini kemudian dikirim ke tangki

penyimpanan air melalui instalasi pipa condensate uap panas, temperatur air

condensate uap panas ketika sampai di tangki sebesar 75oC. Kemudian air

condensate uap panas ini digunakan kembali sebagai bahan untuk pembakaran di

ketel uap .

-9-


2.3.

PEMELIHARAAN SISTEM PLUMBING

2.3.1.

Pengendalian Kualitas Air

Air didalam tangki penyimpan air panas biasanya dijaga pada temperatur

55°C sampai 60°C. Jelaslah, bahwa pada waktu pemeriksaan, perlu perhatian

khusus untuk diketahui apakah ada gejala berkarat pada bahan tangki dan pipa air

panas.

Dalam tangki penyimpan air panas kecil kemungkinan adanya pencemaran

oleh bakteri patogen, karena temperatur air yang cukup tinggi. Hal lain yang perlu

diperiksa adalah temperatur air, pH, kekeruhan, kromatisasi, rasa, dan bau.

Peralatan dan perlengkapan instalasi yang berhubungan dengan air panas

dan dibuat dari timah hitam, tembaga, besi atau baja, mangan dan seng, perlu

diberi perhatian khusus pada waktu pemeriksaan.

Pemanas air biasanya diatur agar dapat menyediakan air panas masuk pipa

pada temperatur sekitar 55°C sampai 60°C. Secara umum dapat dikatakan kalau

temperatur air panas terlalu tinggi, kerugian yang timbul akibat kehilangan kalor

melalui dinding pipa dan tangki akan bertambah besar. Pertimbangan inilah yang

menyebabkan mengapa pengatur temperatur air panas perlu diperiksa baik-baik.

2.3.2. Pengetesan Pipa Pengetesan yang dilakukan adalah terhadap kekuatan, kebocoran, ketelitian dan kesempurnaan dalam pengelasan pipa. Yang perlu diperhatikan dalam pengetesan : 1). Mechanical equipment, yaitu pump, exchangers, turbines, compressor dan LNG loading arm 2). Control globe valve juga dipisahkan dari pengetesan pipa dengan cara menggunakan spoll sementara yaitu setelah menutup dengan blind flange pada bagian depan dan belakang dari globe valve, sehingga pengetesan akan melalui spool atau bypass sebagai penghubung aliran dari bahan untuk pengetesan. Untuk praktisnya pipa dites pada posisi terpasang, bila mungkin berikut perlengkapannya. Untuk vessel dan perlengkapannya hanya dapat dites bila sistem pipa sudah terpasang dimana pressure test untuk vessel tersebut adalah sama atau lebih besar dari pressure test untuk pipa.

- 10 -


Bila pressure test untuk pipa lebih rendah dari sistem pipa, sedangkan vessel tersebut tak dapat dipisahkan dari sistem pipanya, maka pengetesan pipa dilakukan sebelum vessel terpasang. 2.4 PERPINDAHAN PANAS DAN ISOLASI Penerapan hukum Fourier tentang konduksi termal untuk menghitung aliran termal dalam sistem sederhana satu dimensi. Dalam kategori sistem satu dimensi ini termasuk berbagai bentuk fisik yang berlainan : sistem-sistem silinder dan bola adalah satu dimensi bilamana suhu benda hanya merupakan fungsi jarak radial dan tidak tergantung dari sudut azimuth atau letak pada poros. Contoh isolasi pipa dapat dilihat pada Gambar 2.3 dibawah ini.

Gambar 2.3. Isolasi pipa

Tugas dari isolasi adalah untuk membungkus bagian pipa atau tangkitangki yang tidak boleh mengalami perpindahan panas, baik dari dalam maupun dari luar, serta mencegah erosi/karat. 2.4.1 Konduksi Keadan Tunak - Satu Dimensi 2.4.1.1 Bidang Datar Suatu dinding datar, di mana kita akan menerapkan hukum Fourier Persamaan (2-1). Jika persamaan ini diintegrasikan, maka akan didapatkan persamaan (2-2) seperti dibawah ini : q = kA

q=−

δT δx

(2.1)

kA (T 2 − T 1) ∆x

(2-2)

Bilamana konduktivitas termal = k (thermal conductivity) dianggap tetap,.

- 11 -


Tebal dinding adalah ∆x, sedang T1 dan T2 adalah suhu muka dinding,sedangkan A adalah luasan permukaan. Jika dalam sistem itu terdapat lebih dari satu macam bahan, seperti dalam hal ini dinding lapis rangkap pada Gambar 2.4 a dibawah ini :

profil suhu

q

q A

B

q

C

RA 1

2

3

4

T1

RB T2

RC T3

(a)

T4

(b)

Gambar 2.4. Perpindahan kalor satu-dimensi melalui dinding komposit dan analogi listriknya.

Jika gradien suhu (temperature gradient) pada ketiga bahan ialah seperti tergambar itu, aliran kalor dapat dituliskan sebagai berikut :

q = − kAA

T 2 − T1 T3 −T2 T4 −T3 = − kBA = − kcA ∆xC ∆xA ∆xB

Aliran kalor pada setiap bagian itu mesti sama.Jika ketiga persamaan ini dipecahkan serentak, maka aliran kalor itu dapat dituliskan sebagai berikut :

q=

T1 − T 4 ∆xA + ∆xB + ∆xC kAA kBA kCA

(2.3)

Laju perpindahan kalor dapat dipandang sebagai aliran; sedang gabungan dari konduktivitas termal, tebal bahan, dan luas merupakan tahanan terhadap aliran ini. Suhu merupakan fungsi potensial, atau pendorong, aliran itu; dan persamaan Fourier dapat dituliskan sebagai berikut : Aliran kalor =

beda potensial tahanan termal

q=

∆T Rth

(2.4)

Hubungan di atas sangat serupa dengan hukum Ohm dalam rangkaian listrik. Dalam persamaan (2-2), tahanan termal (thermal resistance) ialah ∆x/kA, dan dalam persamaan (2-3) tahanannya ialah jumlah ketiga suku dalam pembagi

- 12 -


(denominator). Hal ini memang sesuai dengan yang diharapkan dari persamaan (2-3), karena ketiga dinding berjejer itu bertindak sebagai tahanan dalam susunan seri. Rangkaian listrik yang sebanding seperti terlihat pada Gambar 2.4 b.

2.4.1.2 Sistem Radial - Silinder Silinder panjang dengan jari-jari dalam rt, jari-jari luar ro, dan panjang L, seperti pada Gambar 2.5. Silinder ini mengalami beda suhu Ti – To , Untuk silinder yang panjangnya sangat besar dibandingkan dengan diameternya, dapat kita andaikan bahwa aliran kalor berlangsung menurut arah radial, sehingga koordinat ruang yang kita perlukan untuk menentukan sistem itu hanyalah r. Hukum Fourier digunakan lagi dengan menyisipkan rumus luas yang sesuai. Luas bidang aliran kalor dalam sistem silinder ini ialah ;

(2.5)

Ar = 2 πrL sehingga hukum Fourier menjadi :

qr = − kAr

dT dr

(2.6)

atau

qr = −2πkrL

dT dr

(2.7)

dengan kondisi batas

T = Ti pada r = ri

(2.8)

T = To pada r = ro

(2.9)

Penyelesaian persamaan (2-6) adalah:

q=

2πkL(Ti − To ) ln(ro ) ri

(2.10)

dan tahanan thermal dalam hal ini adalah :

ln(ro ) ri Rth = 2πkL

- 13 -


(2.11)

q Rth q

r dr ro

Ti

ri

To

L

(a)

(b)

Gambar 2.5. Aliran karor satu-dimensi melalui silinder bolong dan analogi listriknya.

Konsep tahanan termal dapat juga digunakan untuk dinding lapis rangkap berbentuk silinder, seperti halnya dengan dinding datar. Untuk sistem tiga lapis seperti pada Gambar 2.6 dibawah ini :

q q

T3

r3

T2 r2

T1

T2

T3

T4

T1 A r1 T4

RA

RB

Rc

B r4

C (a)

(b)

Gambar 2.6. Aliran kalor satu-dimensi melalui penampang silinder dan analogi listriknya Maka penyelesaiannya adalah : q=

2πL(T 1 − T 4) ln(r 2 / r1) / kA + ln(r 3 / r 2) / kB + ln(r 4 / r 3) / kC

(2.12)

Untaian atau rangkaian termalnya (thermal circuit) diberikan pada Gambar 2.5b.

- 14 -


Sistem berbentuk bola dapat kita tangani sebagai satu dimensi apabila suhu merupakan fungsi jari-jari saja. Aliran kalornya menjadi :

q=

4πk (Ti − To) l / ri − l / ro

(2.13)

2.4.2 Isolasi

Isolasi di dalam suatu pengilangan dikenal tiga macam isolasi yaitu : 1). Isolasi panas (hot isolation) 2). Isolasi dingin (cold isolation) 3). Isolasi pelindung manusia (personal protection) Perhitungan perencanaan isolasi adalah perhitungan perubahan panas (heat- transfer). Pemakaian atau penggunaan, volume materialnya tergantung dari macam isolasi dan tinggi rendahnya perubahan temperatur. Dalam mengelompokkan keampuhan bahan isolasi, dalam industri bangunan ada kebiasaan menggunakan nilai R, yang didefinisikan sebagai berikut:

R=

∆T q A

(2.14)

Satuan R adalah W/m oC. Dalam hal ini digunakan aliran kalor per satuan

luas. Bahan–bahan isolasi dikelompokkan menurut penerapan dan jangkauan suhu penggunaannya, pengelompokan ini dapat dilihat pada Lampiran 1.

- 15 -


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents