KE DAFTAR ISI ISSN 0854 - 5561
Hasil Hasil Penelitian
REVIT ALiSASI CARBOLITE FURNACE
EBN Tahun 2005
type ClM
HADIJAYA 0 ABSTRAK REVITALISASI CARBOLITE FURNACE type GLM. Teiah dilakukan Revitalisasi Tungku carbo/ite type GLM. Tungku dapat dioperasikan pada suhu konstan untuk perlakuan panas bahan strukt~r elemen bakar nuk!ir. Beberapa jenis perlakuan panas seperti anil, sinter rnaupun peleburan logam non ferro dapat dilakukan menggunakan tungku yang memiliki jangkauan suhu maksimum 1200 DC dengan kebutuhan daya listrik sebesar 1,5 kW. Grafik Kalibrasi Antara yang dilakukan pada pengendali versus thermocouple (kalibrator) menunjukkan garis yang hampir berimpit, hal ini berarti Tungku carbo/ite memiliki deviasi suhu operasi relatif rendah terutama pad a pengoperasian diatas suhu 500 DC dengan kecepatan rambC:Jtpanas rata-rata sebesar 15,25 DC/menit. Delta makin melebar ketika setting suhu tungku
1000
DC
(lama kenaikan suhu 64 menit dan lama
penurunan suhu 4 menit). Tungku carbo/ite di R-206 IRM (gedung-20) difungsikan dan laik operasi.
telah dapat
KATA KUNCI : Tungku, Carbo/ite, Tungku Pemanas Logam, Pengendalian Temperatur. PENDAHULUAN
IRM (gedung-20)
Latar belakang
dapat dimanfaatkan bagi bahan struktur khususnya
Percobaan panas
memberikan
melalui proses perlakuan datal
informasi
tentang
annealing
karakteristik yang cukup penting untuk pengembangan suatu bahan struktur. Dalam hal
pakai dan digunakan.
annealing jangkauan
Revitalisasi
carbo/ite
dalam jenis
kondisi
siap
GLM dengan
yang suhu
dapat bekerja dengan DC. maksimum 1200
panas untuk sampel yang akan dipanggang. Chamber berdinding kaolin tahan suhu tinggi dan dilingkari heating element yang berhubungan dengan contactor dan control
dioperasikan pada suhu konstan serta pelapis tahan panasnya memiliki kemampuan yang baik dalam mengatasi kehilangan panas. Bidang Teknologi Bahan Bakar Reaktor Riset - P2TBDU rnemiliki inventaris 1
system.
Selain
dengan
sebuah
itu, tungku
dilengkapi
thermocouple
pula
Platinum
Rhodium (Pt-Rh) untuk sensor suhu. Tungku dapat dihidupkan/ dimatikan menekan tomboll/O.
(satu) unit Tungku carbo/ite yang kondisinya saat diterima tidak siap pakai. Sekalipun tahun masih
panas).
Pernanas ini memiliki nama lain yaitu LAB line tungku dengan satu chamber sebagai ruang
dengan struktur
pada umumnya dapat
umurnya relatif tua (produksi namun tampilan bodi tungku
senantiasa
Tungku
sampai menjangkau suhu yang dipersyaratkan. tungku
agar
pengendali jenis Eurotherm 808 adalah tungku
kehandalan sistem program pad a pengendalinya. Fungsi tungku perlakuan panas adalah untuk memberikan sifat-sifat tertentu
Heat treatment
(perlakukan
direvitalisasi
keperluan litbang untuk percobaan
adalah upaya pemulihan kinerja alat agar layak
perlakuan panas bahan struktur diperlukan tungku atau tungku yang mampu bekerja dengan variable suhu dan waktu melalui
(karakteristik) pada bahan struktur cara memanaskan suatu bahan
ini perlu
hanya
dengan
Kegiatan revitalisasi diawali dengan identifikasi sistim koneksi antar komponen
1985) mulus
terkait, memasang socket power supply, melakukan uji operasi, melakukan kalibrasi lalu
karena belum pernah digunakan. Tungku yang cukup lama tersimpan dalam gudang R-206
menyusun
233
petunjuk
operasi
serta perawatan
Hasil Hasil Penelitian
tungku.
Hasil
revitalisasi
yang
adalah
ISSN 0854 - 5561
EBN Tahun 2005
setelah
diharapkan
Tungku
4. Sistim bukal tutup pintu dengan cara putar keatas (Gambar-1, -2)
menjadi
carbolite
5. Socket power supply tidak ada, jadi belum
layak pakai dan siap digunakan.
dapat dilakukan Running Test. Dibutuhkan socket kaki tiga jenis : Legrand P17. 57424 16 A, 220-240V. 6. Tungku carbolite tidak memiliki Mannual
Tujuan Revitalisasi
dilakukan
dengan
tujuan
operasi dan perawatan.
untuk mengkondisikan tungku carbolite agar siap pakai dan dapat dimanfaatkan pad a percobaan annealing berbagai jenis bahan struktur dan dukung elemen nuklir. TAT A
1. 2. 3.
7. Spesifikasi tungku :
logam bakar
1. Kabel power supply isi 3 kawat terdiri dari warna biru, coklat, kuning (ground) dan socket kaki tiga jenis : Legrand P17. 57424 16 A, 220240V.
KERJA
Peralatan: 1 (satu) unit tool set, avometer. Bahanl suku cadang : socket power supply
2. Sekering 2 buah.
jenisTegrand
3. Heating element 1,2 mm.
P17.
Ruang lingkup pekerjaan :
kecil
jumlah jenis
terpasang
seri diameter
Kegiatan revitalisasi ini diawali dengan identifikasi sistim koneksi antar komponen
4. Contactor, merk FR Electronics, tipe ZRA 8030 A/1 01 250 V ACI 50-60 Hz.
terkait meliputi hubungan power supply dengan
5. Pengendali suhu, Eurotherm, Made in UK
heating element, pengendali, contactor dan thermocouple. Selanjutnya memasang socket power
supply,
melakukan
uji operasi
Worthing England: 0903-68500. Model NO.808/L 1/00100/(ARM C 200) II Serial No. : 629314-001-097-05-88 Software: 1.11
mul3i
suhu rendah ke suhu tinggi dengan menaikkan setting temperature setiap 100 DC, melakukan kalibrasi dengan thermocouple menyusun tungku.
petunjuk
operasi
Ranqkaian terminal: OUTPUT1 : LOGIG OUTPUT2 : NONE
kalibrator dan
serta perawatan
ALARM: NONE COMMS: INPUT: R THERMOCOUPLE
NONE
PEMBAHASAN
RANGE:
1. Identifikasi awal
LGC 0 V 06.NEUTRAL 16.FP ENABLE LGC S16 07.GROUND 17.FP ENABLE
Pada tang gal 20 dan 21 Juni 2005 lalu
0 to 1200 DC
18. RTD S2
dilakukan pengecekan mengenai kondisi awal dengan membuka dinding belakang tungku memakai alat tool set dan avometer, hasil
20.RTD V+TC+ Power
identifikasi sebagai berikut : Nama Alat : TUNGKU CAR BOLl TEl : GLM : Eurotherm
: 3,5 kW
T.max:
1200 DC
Voltage: 250 VAC Element: 2-seri 6.Arus : 25 A. Dimensi : 100x80x60Cm3
LAB-
Line Type Jenis Control
N/C
19.RTD V-TC
berat 808
: 40 kg BTBRR-P2TBDU BATAN, Jan 1998
Tungku carbolite
memiliki jangkau-
Nomor Inventaris : 2.12.01.22.11.003 Kondisi Per 21 Juni 2005 :
an suhu sampai 1200 DC yang didukung oleh adanya elemen pemanas jenis Kanthal
1. Kontrol
: ada
dengan
2. Stop Kontak 3. Lampu Indikator
: ada : ada
bidang ruang chamber. Ruang chamber dilapisi penyekat batu tahan api, Glass wool
=34
formasi
seri
dibelakang
3 (tiga)
;'
ISSN 0854 - 5561
Hasil Hasil Penelitian
dan pelat baja (dinding luar), semua lapisan itu berfungsi untuk menahan kehilangan
area chamber
tungku dihidupkan, temperatur ini.
panas. Komponen lain seperti heating element, thermocouple, controll temperatur
•
dan contactor lengkap. Seluruh komponen tersebut ditest satu persatu dengan avometer
dan hubungan
antar komponen
Setelah socket power supply jenis P17. 57424 16 A, 220-240V. dapat dan
terhubung
dipastikan
dengan
semua
•
Ditemukan
bagian
•
Tungku
control
dioperasikan
terdapat
chamber. Pengukuran menggunakan alat
Perbaikan IC
dan
dilakukan
dengan
kondensator
yang
spesifikasinya sesuai. Selanjutnya kontrol temperatur dipasang kembali dan pada test run yang
kedua
kalinya,
tungku
carbolite
sudah
berfungsi dengan baik.
3. Percobaan pengoperasian setting suhu 100°C °c
hingga
awal dilakukan dengan
lalu disetiap kenaikan 100
mencapai
1100
°c.
Pada
saat
Tungku dihubungkan dengan electrical supply, control switch dalam posisi OFF dan pintu dalam keadaan tertutup rapat. Tungku mulai memanaskan chamber ketika control switch diputar ke posisi ON. Pengoperasian
suhu
tungku
suhu dilakukan dengan Kalibrator Digital
Pyrometer. Bagian thermal adalah bagian utama yang berhubungan dengan pengukuran suhu, karena bagian tersebut merupakan tempat berlangsungnya proses pemanasan specimen (Gambar-2).
Pengoperasian
pada
1000 °c selama 3 (tiga) jam.
Setiap terjadi kenaikan suhu setting dilakukan pencatatan waktu dan pengukuran suhu ruang
1(satu) IC dan 3 (tiga) kondensator
rusak.
dari saklar/
4. Kalibrasi antara setting sampai
menyolder
program
Selanjutnya kabel dilepaskan power supply.
temperature ternyata mengalami kerusakan lalu dilepaskan dari bodi tungku untuk diperbaiki. Didalam control temperature yang
tombol
suhu
posisi OFF (0).
Test run distop dan dilaku-
pengecekan.
semua
pada
dikembalikan pOSISI ke-nol. Tungku dimatikan dengan menekan tombol ke
dilakukan
suhu dipindah ke 300°C mulai terjadi letupan kecil dan asap keluar dari bawah pintu tungku kan
terlampaui, menekan
setting tersebut dalam waktu tak terbatas. Setelah pelaksanaan pengerjaan panas selesai
Test Run. Tungku dioperasikan pad a suhu 200°C selama 30 men it, namun ketika setting
(Gambar-3a,-3b).
Melakukan setting suhu dengan menekan pengatur kunci Up key (.A.), pad a 200°C.
•
komponen
baik kemudian
program akan menuju
pengatur Down Key ( T ). Pemanasan berlangsung
2. Tindakan perbaikan
dipasang
maka pada':saat
Ketika suhu yang diinginkan menurunkannya dengan
dipastikan sudah sesuai.
Legrand
200°C
EBN Tahun 2005
Kalibrasi
antara
dilakukan
temporer ketika tungku selesai direparasi dengan tujuan untuk mencek ulang akurasi suhu operasi. Pelaksanaan kalibrasi, diawali dengan memasukkan probe dari thermocouple pyrometer (kalibrator) ke bagian thermal melalui bagian atas tungku. Data kalibrasi yang terbaca dari display pada monitor digital dicatat (Tabel-1),
demikian
pula terhadap
kenaikan
dan penurunan rambat panas heating element
dilaksanakan mengikuti langkah-Iangkah instruksi kerja sebagai berikut :
(Tabel-2). Langkah kalibrasi dilakukan sebagai berikut :
•
Menghubungkan
1.
•
supply (tombol pada posisi 0, off). Menghidupkan tungku dengan menekan
Tungku
dengan
power
tombol ON (I). Beroperasinya tungku selalu dimulai dari program yang ada pada chamber,
misalnya
jika temperatur
pada
235
Menghubungkan
tungku dengan electrical
supply, jika lampu indikator warna hijau menyala, berarti tungku telah dimuati arus listrik. 2.
Memutar switch ON, jika lampu warna kuning menyala berarti elemen pemanas
Hasil Hasil Penelitian
EBN Tahun 2005
ISSN 0854 - 5561
mulai dimuati arus listrik dan tungku siap beroperasi, 3.
Memilih suhu operasi yang dengan
menekan kunci
Down
Key
(T)
Pengendali. pengoperasian tertentu alarm,
Pad a kondisi dingin, elemen sangat peka terhadap benturan kerena itu muatan
dikehendaki
tungku (sample) tidak boleh kontak langsung
Up key (A) atau
pada
dengan elemen pemanas. Barang-barang
Temperature
mudah terbakar agar dijauhkan dari tungku dengan batas terdekat yang diperkenankan yaitu radius 25 Cm. Gas-gas dan uap berbahaya yang dibebaskan ketika keramik
Jika menghendaki suhu konstan pada waktu
atau menghendaki maka pengaturan
pengaktifan kunci-kunci
terpanggang banyaknya tergantung dari jumlah clay dan pernis. Gas-gas ItU menyatu meialui cerobong pengeluaran asap oleh karena itu
dilakukan melalui sistim pemerograman. 4.
Melakukan
pengukuran
suhu
dengan
menggunak8n thermocouple pyrometer (kalibrator), menentukan setting suhu dan mencatat waktu perambatan suhu. 5.
yang
perlu diperhatikan jangan
sampai
bahwa
pengeluaran
terhambaUterhalang.
asap Pintu-
Tungku dimatikan dengan memutar switch
pintu ruangan harus dibuka agar asap/ gas terbuang keluar (tidak terhirup operator) dan
OFF, lalu lepaskan socket cable power supply. Pelaksanaan kalibrasi dilakukan untuk
Waspadai bila mengoperasikan suhu tl11ggi karena dapat
kondisi
mengetahui perubahan suhu yang sebenarnya terjadi pad a ruang pemanas yaitu dengan memasang probe thermocouple. Data pengukuran
yang
terbaca
pada
udara
bahaya api menjangkau tertentu.
display
diruang
(uap atap
kerja
tetap
sehat.
tungku pad a menimbulkan
panas yang dilepaskan bangunan pada areal
Pengeringan
dan
pembentukan
monitor digital dicatat pada setiap pertambahan suhu 100 DC dan dalam waktu
lapisan
oksida
pemanas
akafl terjadi satu kali yaitu dengan
yang bersamaan. Data hasil kaliberasi seperti pad a Tabel-1 dan Tabel-2.
pemanasan mencapai
terjadi
gangguan
pada
perlahan
pad a
sampai
elemen
suhu
tungku
1000 DC. Jika berlangsung
proses
reduksi (penghilangan 02) dimana tungku harus dioperasikan pada tekanan atmosfer,
5. Perawatan dan cara mengatasi gangguan Bila
pelindung
saat
kemur1gkinan
akan terbentuk
lapisan
oksida
tungku carbo/ite beroperasi, segera tungku dimatikan dengan menekan tombol ke posisi
pelindung yang baru pad a elemen pemanas.
OFF (0), putuskan
digunakan berdasarkan
hubungan
dengan
Tungku
power
supply kemudian cari penyebab gangguan (gambar-1). Gangguan aliran listrik oleh suatu sebab
dapat
mengakibatkan
perlakuan
panas
biasanya
kebutuhan temperatur
antara 100 DC - 700 DC untuk pemakaian yang terus-menerus atau temperatur antara 700 DC 1200 DC untuk pemakaian berkala. Pemakai-
kerusakan.
Tetapi kerusakan tidak akan sampai terjadi asa:kan gangguan tersebut berlangsung
an secara terus-menerus yang adalah pengoperasian tungku
kurang dari 2 menit. Gangguan yang lebih dari
dari 3(tiga) jam, sedangkan pemakaian secara
2 menit akan mengakibatkan kerusakan pada heater (heater tidak menyala lagi ketika power
berkala adalah pengoperasian tungku selama kurang dari 3(tiga) jam. Berdasarkan alasan
dihubungkan).
tersebut maka kalibrasi dilakukan pada batas suhu 100 - 1000 DC. Hasil kalibrasi antara
Termokopel
terus teroksidasi
pada tungku akan
selama tungku dioper2sikan
sekalipun pad a suhu rendah dan mengakibatkan pembacaan menjadi kurang akurat, agar ketepatan
pembacaan
ditunjukkan
dimaksudkan selama lebih
pada tabel 1, dan 2. Uji operasi
tungku sampai suhu tertinggi yaitu 1000 DC memerlukan total waktu 3 jam (Tab~1 2).
pada Pengendali
Temperature lebih terjamin ketepatannya, maka akan lebih baik jika termokopel dig anti setiap 6 (enam) bulan sekali.
Kenaikan suhu ruang pemanas pad a ruang chamber yang membedakan pembacaan suhu tungku dengan pembacaan
236
suhu thermokopel
ISSN 0854 - 5561
Hasil Hasil Penelitian
kalibrator seperti ditunjukkan Perbedaan
pembacaan
pad a Gambar 6.
Kralllhal
suhu ber~isar antara
pengukuran
antara
tungku
dan
1aaaoe -1 aaoe
5
10 DC sampai 24 DC atau < 3%. Makin tinggi suhu setting tungku, makin rendah selisih derajat
_
Krambat =
EBN Tahun 2005
5menit
64 15,25
DC/menit
KESIMPULAN
kalibrator karena kerja contactor cenderung stabil pada pasokan arus tinggi. Kurva kalibrasi yang merupakan hubungan antara SLJhu
Tungku carbo/ite type pengendali type Eurotherm
GLM dengan 808 selesai
direvitalisasi. Uji operasi tungku
sampai
tungku dengan waktu menunjukkan garis yang hampir berimpit, hal ini berarti Tungku
tertinggi yaitu 1000 DC memerlukan total waktu 3 jam. Kenaikan suhu ruang pemanas pada
carbo/ite memiliki deviasi suhu operasi relative
ruang chamber yang membedakan pembacaan suhu tungku dengan pembacaan
suhu
rendah terutama pad a pengoperasian diatas 500 DC dengan kecepatan rambat panas ratarata sebesar 15,25 DC/menit. Pada Gambar 7
DC sampai 24 DC atau < 3%. Kurva kalibrasi
tampak
yang
terjadi
deviasi
(delta)
suhu
display
terhadap suhu setting. Garis atas merupakan batas kenaikan rambat panas yang melampaui
suhu thermokopel kalibrator berkisar antara 10 merupakan
hubungan
antara
tungku dengan waktu menunjukkan
suhu setting, misalnya ketika tungku disetting pada suhu 200 DC maka panas tungku terus naik dan berhenti pada penunjukan 222 DC, lamanya kenaikan panas pada posisi 200 DC_ 222 DC tersebut sekitar 17 menit. Pad a saat
suhu
garis yang
hampir berimpit, hal ini berarti Tungku carbo/ite memiliki deviasi suhu operasi relative rendah dengan kecepatan rambat panas ratarata sebesar 15,25 DC/menit. Delta makin melebar ketika setting suhu tungku
1000 DC
berhenti memasok power arus listrik (Gambar-
(lama kenaikan 64 menit dan lama penurunan 4 men it). Delta rambat panas ini dipengaruhi oleh setting suhu. Keadaan demikian
5). Sedangkan penurunan panas dari posisi 222 DC menjadi 200 DC memerlukan waktu 15
merupakan karakteristik GLM yang telah
menit dan ketika melampaui titik 200 DC sistim
Berdasarkan uji fungsi, dapat disimpulkan bahwa Tungku carbo/ite di R-206 IRM (gedung-20) telah dapat difungsikan dan laik operasi.
titik
200
DC terlampaui
sistim
kontaktor
kontaktor kembali bekerja. Delta rambat panas ini dipengaruhi oleh setting suhu. Delta makin melebar ketika setting suhu tungku 1000 DC (lama kenaikan 64 menit dan lama penurunan 4
men it).
Keadaan
demikian
DAFTAR PUSTAKA
merupakan
karakteristik Tungku carbo/ite type GLM yang telah didesain fabrikan. Kecepatan diperkirakan
1.
rambat panas ( K ) dapat
berdasarkan
jumlah
slope pad a
2.
grafik (Gbr.7) kenaikan suhu ruang pemanas. Jika ditarik garis diagonal dari titik suhu awal (tsa = 100 DC) ke titik suhu akhir (tsb = 1000 DC) maka akan terhitung Selanjutnya kecepatan sebagai berikut :
K rumhal
Slope
t-t _.\'11
jumlah
Tungku carbo/ite type didesain fabrikan.
3.
slope = 5.
Mc GrawHilllnternational 1981.
- Book Company,
RM. FRANCIS.D.YURY,
Pokok-Pokok IImu
Elektronika untuk Bandung, 1984.
rambat panas dihitung 4. sa
CHRISTIE J. GEANKOPLlS, " Transport Processes and Unit Operations", Second Edition, USA, 1983. HOLMAN, J.P, Heat Transfer, 5th Edition,
Keterampilan,
HADIJAYA D., " Rancang Bangun Tungku Perlakuan Panas Bahan Struktur Elemen Bakar Nuklir", Proseding Inovasi IPTEK 2000.
waktu
237
M2S
FIP
Lomba
Hasil Hasil Penelitian
EBN Tahun 2005
ISSN 0854 - 5561
LAMPIRAN TABEL-1: DATA KENAIKAN SUHU RUANG CHAMBER DENGAN Suhu Setting
17 59 990 Waktu 115 222 0 0 5 499 676 890 780 404 310 587 48 28 42 55 36 39 Suhu Kalibrator °c (64 Menit )
TABEL-2: DATA KENAIKAN SUHU RUANG CHAMBER BERDASARKAN ELEMEN PEMANAS Suhu Setting
FUNGSI WAKTU
KINERJA
Batas kenaikan Lama Kenaikan Suhu 235 00 829 1094 428 620 12 6 4 855 36 42 17 64 5 Penurunan 20 140 0 15 Suhu ( (Menit) R.Lama Chamber; °c Suhu Menit )
} .'
238
Hasil HasH Penelitian
ISSN 0854 - 5561
EBN Tahun 2005
Gambar-1: Tungku dengan pintu terbuka
Gambar-1: Tungku dengan pintu tertutup
M 808 eUROTHERM II~I PAR I
OP21=::1
''''-1 I ArM
I
0
R
410 8
0793
0
06 02
15
5. Hitall1 Mel<,h Ilia 6.
7. Kilning Birll 13 18 14 1. Biru Warna II : 19. 11 r---1 12 20. Plltih 16 20 kabel 17 19
2. Memh
~1
~' OP1r:=::1
Gambar-3b:Terminal
Gambar-3a: Sistim pengatur suhu
239
kabel pengatur suhu
II1l1da
Hasil Hasil Penelitian
EBN Tahun 2005
ISSN 0854 - 5561
CONTACTOR FR Electronics Type: ZRA 80 30A/1 0 R S T
o./nput
o
arus
I, Konta11or 2. Elemen pemanas
1DeteA10r
4. Pe~qaturtemftet8tur dava fKon7ro/
flr!ain
SJilitc!J,
@
®
Gambar-4: Sistim pengatur input daya listrik.
Gambar-5: Wiring diagram Tungku carbo/ite
1200 1000
I
I
--------'--1__I
1__
1
-----
I I
I
800 ::I
..c
600
::I en
-b--,
-----~------J= ------:
400
I
L-----J-!
200
I
I
.
I
"I 1
j
------~T---T-~T-1
o o
10
20
30 Waktu;
40
50
menit
Gambar-6: Kurva kalibrasi Tungku carbolite
240
60
70
ISSN 0854 - 5561
Hasil Hasil Penelitian
EBN Tahun 2005
70
ED
--e- Pen.nmn s.hJ
o ..•.
o
Em
4CD
1CXD
1aD
Sltu; Gambar-7: Kurva Deviasi Suhu Setting Tungku carbo/ite
KE DAFTAR ISI 241
