perancangan ulang bag filter pada unitrepository.ppns.ac.id/2212/1/1015040001 - bety nor'aini -...

i

TUGAS AKHIR (613423A)

PERANCANGAN ULANG BAG FILTER PADA UNIT

ARC FURNACE DI INDUSTRI PENGECORAN BAJA

BETY NORAINI

NRP. 1015040001

DOSEN PEMBIMBING

AHMAD ERLAN AFIUDDIN, S.T, M.T.

ALMA VITA SOPHIA, S.T, M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK PENGOLAHAN LIMBAH

JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

SURABAYA

2019

i

TUGAS AKHIR (613423A)

PERANCANGAN ULANG BAG FILTER PADA UNIT ARC FURNACE DI INDUSTRI PENGECORAN BAJA

Bety Noraini NRP. 1015040001

DOSEN PEMBIMBING: AHMAD ERLAN AFIUDDIN, S.T, M.T. ALMA VITA SOPHIA, S.T, M.T.

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK PENGOLAHAN LIMBAH JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA 2019

i

HALAMAN JUDUL/ SAMPUL

ii

Halaman Sengaja Dikosongkan

iii

LEMBAR PENGESAHAN

iv


v

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

vi


vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT, karena atas berkat dan rahmat-Nya

penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Perencanaan Dust

collector Pada Bengkel Blasting Di Industri Kapal” ini disusun sebagai salah satu

syarat untuk menyelesaikan pendidikan program Diploma IV Teknik Pengolahan

Limbah Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

Selama mengikuti pendidikan Diploma IV Teknik Pengolahan Limbah

sampai dengan proses penyelesaian Tugas Akhir, berbagai pihak telah

memberikan semangat, bantuan, membina dan membimbing penulis untuk itu

khususnya kepada :

1. Bapak Ir. Eko Julianto. M.Sc., F.RINA., selaku direktur Politeknik

Perkapalan Negeri Surabaya.

2. Bapak George Endri K., ST, MSc.Eng, selaku ketua jurusan Teknik

Permesinan Kapal Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

3. Bapak Denny Dermawan. ST., MT., selaku Koordinator Program Studi D4

Teknik Pengolahan Limbah

4. Bapak Ahmad Erlan Afiuddin. ST., MT., selaku dosen pembimbing I yang

telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, masukan serta doa

sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.

5. Bapak Alma Vita Sophia ST., MT. , selaku dosen pembimbing II yang

telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, masukan serta doa

sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.

6. Bapak Mochammad Choirul Rizal ST., MT., selaku dosen penguji yang

telah untuk memberikan masukan dan saran sehingga tugas akhir ini dapat

terselesaikan dengan baik.

7. Ibu Vivin Setiani, S.T., M.Eng, selaku dosen penguji yang telah untuk

memberikan masukan dan saran sehingga tugas akhir ini dapat

terselesaikan dengan baik

8. Seluruh Dosen dan Karyawan Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya,

terimakasih atas ilmu yang telah diberikan kepada penulis, selama penulis

viii

menyelesaikan pendidikan di Teknik Pengolahan Limbah Politeknik

Perkapalan Negeri Surabaya.

9. Bapak Adi, selaku penanggung jawab, pembimbing OJT dan kepala

Departement HSE ditempat OJT.

10. Bapak Brahmantio, Selaku pembimbing OJT, karyawan departement HSE

dan kakak yang baik dalam memberi nasehat kepada penulis.

11. Kedua orangtua, adik-adik saya, serta seluruh keluarga yang senantiasa

setia memberikan doa, dukungan, bantuan dan dorongan serta seluruh

pengertian yang besar. Baik itu selama mengikuti kuliah maupun ketika

menyelesaikan tugas akhir ini.

12. Anis Rosyida teman On the Job Training yang telah membantu penulis

selama OJT maupun tugas akhir.

13. Nany mariani senior yang selalu membantu dalam suka dan duka, dan

selalu memberikan motivasi serta semangat kepada penulis.

14. Adinda Nur Khaliza teman yang selalu memberikan motivasi untuk

mengerjakan tugas akhir bersama.

15. Teman seperjuangan Teknik Pengolahan Limbah angkatan 2015 yang

akan selalu dikenang, perjuangan kita bersama yang kita lalui baik suka

maupun duka.

16. Seluruh sahabat – sahabat serta semua kerabat dekat dan rekan-rekan yang

membantu penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

Pada proses penyusunan tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa masih

banyak kelemahan dan kekurangan. Karena itu kritik dan saran yang membangun

sangat diharapkan demi perbaikan Tugas Akhir ini. Penulis berharap dengan

adanya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan bagi kita

semua. Akhir kata penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya atas kelemahan

dan kekurangan tersebut.

Surabaya, 28 Juni 2019

Penulis

ix

PERANCANGAN ULANG BAG FILTER PADA UNIT ARC

FURNACE DI INDUSTRI PENGECORAN BAJA

Bety Noraini

ABSTRAK

Meningkatnya industri pengecoran logam di Indonesia merupakan salah

satu penyebab tingginya pencemaran udara. Dampak lingkungan yang dihasilkan

adalah asap dan debu yang keluar dari tungku dan cetakan pasir. Perancangan

ulang bag filter dilakukan karena bag filter yang ada saat ini belum bisa maksimal

untuk mengurangi debu pencemar yang berasal dari arc furnace. Tahap

perancanaan ulang dilakukan dengan menguji karakteristik limbah peleburan baja

dengan metode gravimetri, suhu dan SEM. Metode gravimetri digunakan untuk

mengetahui kadar partikel yang keluar dari arc furnace, besar kadar partikel

193,162 mg/m3. Suhu limbah peleburan baja rata-rata sebesar 45

oC yang diukur

dengan alat thermocouple. Ukuran partikel limbah peleburan sebesar 1,845 µm –

10,32 µm yang diuji dengan metode SEM. Hasil perancangan ulang bag filter

lama dan bag filter baru memiliki perbandingan yaitu dimensi dan performa.

Dimensi bag filter baru sebesar 7,7 m x 4,9 m x 13,73 m, sedangkan dimensi bag

filter lama 8,4 m x 2,94 m x 9,47 m. Performa bag filter baru dirancang lebih baik

dari pada bag filter lama supaya dapat meningkatkan optimalisasi pengolahan

limbah partikulat yang berasal dari arc furnace. Bag filter baru memiliki efisiensi

sebesar 99,8 % dan bag filter lama sebesar 60,12 %.

Kata kunci : arc furnace, bag filter, partikel, pengecoran, peleburan baja.

x


xi

REDESIGN OF THE BAG FILTER ON THE ARC FURNACE

UNIT IN THE STEEL CASTING INDUSTRY

Bety Noraini

ABSTRACT

The increase in the metal casting industry in Indonesia is one of the causes of

high air pollution. The resulting environmental impacts are smoke and dust

coming out of the furnace and sand mold. The re-planning of filter bags is done

because the filter bag that is currently not able to reduce dust from pollutants

from the arc furnace.The re-planning stage is carried out by testing the

characteristics of steel smelting waste using the gravimetric method, temperature

and SEM. The gravimetric method was used to determine the content of particles

coming out of the arc furnace, the particle content was 193.162 mg / m3. The

average temperature of steel smelting waste is 45oC as measured by

thermocouple devices. The particle size of smelting waste is 1.845 µm - 10.32 µm

which is tested by the SEM method. The results of redesigning the old filter bag

and the new filter bag have a comparison of dimensions and performance. The

dimensions of the new filter bag is 7.7 m x 4.9 m x 13.73 m, while the dimensions

of the old filter bag are 8.4 m x 2.94 m x 9.47 m. The new filter bag performance

is designed better than the old filter bag in order to improve the optimization of

particulate waste treatment originating from the arc furnace. The new filter bag

has an efficiency of 99.8% while the old filter bag is 60.12%.

Keywords: arc furnace. bag filter, casting, particle, steel smelting.

xii


xiii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL/ SAMPUL ........................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................. iii

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ................................................................................. v

KATA PENGANTAR .....................................................................................................vii

ABSTRAK........................................................................................................................ ix

ABSTRACT ....................................................................................................................... xi

DAFTAR ISI ................................................................................................................. xiii

DAFTAR TABEL..........................................................................................................xvii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... xix

BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................. 3

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................................... 3

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................................. 4

1.5 Batasan Masalah Penelitian ................................................................................ 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................ 5

2.1 Pencemaran Udara ............................................................................................. 5

2.1.1 Partikulat .................................................................................................... 6

2.1.2 Dampak Pencemaran Udara ....................................................................... 6

2.1.3 Baku Mutu.................................................................................................. 7

2.1.4 Nilai Ambang Batas ................................................................................... 7

2.2 Teknologi Pengolahan Logam ............................................................................ 8

2.2.1 Proses Pengecoran ...................................................................................... 9

2.2.2 Jenis Tungku Peleburan Logam ............................................................... 11

2.2.3 Sumber Pencemar ..................................................................................... 14

2.4 Dust Collector .................................................................................................. 15

2.3.1. Hood ......................................................................................................... 16

2.3.2. Duct .......................................................................................................... 19

2.3.3. Efek masuk ke dalam hood....................................................................... 23

2.3.4. Total Energy Loss..................................................................................... 24

2.3.5. Fan Power ................................................................................................ 24

2.5 Perancangan Bag Filter .................................................................................... 24

xiv

2.5.1 Bag Filter ................................................................................................ 25

2.5.2 Metode Pengumpul Debu ........................................................................ 26

2.5.3 Metode Pembersihan ............................................................................... 27

2.5.4 Media Filter ............................................................................................. 29

2.5.5 Desain Bag Filter .................................................................................... 31

2.6 Pembebanan Kontruksi Baja Penyangga ......................................................... 39

2.6.1. Material baja ............................................................................................ 39

2.6.2. Bentuk Baja ............................................................................................. 41

2.6.3. Konsep Dasar Perencanaan ...................................................................... 42

2.6.4. Perancangan Kontruksi Baja Menggunakan Software ............................. 48

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN .......................................................................... 55

3.1. Tahap Penelitian .............................................................................................. 55

3.1.1 Identifikasi Masalah ................................................................................ 55

3.1.2 Perumusan Masalah dan Tujuan Penelitian ............................................. 55

3.1.3 Studi Lapangan ........................................................................................ 56

3.1.4 Studi Literatur .......................................................................................... 56

3.2. Pengumpulan Data .......................................................................................... 56

3.2.1 Data Primer.............................................................................................. 56

3.2.2 Data Sekunder .......................................................................................... 59

3.3. Perancangan Ulang Bag Filter ........................................................................ 60

3.4. Perancangan Struktur Kontruksi Baja Penyangga ........................................... 63

3.5. Perbandingan Bag Filter Baru dengan Bag Filter Lama.................................. 63

3.6. Kesimpulan dan Saran ..................................................................................... 63

3.7. Diagram Alir ................................................................................................... 64

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................... 65

4.1 Denah dan Proses Flow Diagram..................................................................... 65

4.1.1 Layout dan Denah Perusahaan ................................................................. 65

4.1.2 Proses Flow Diagram............................................................................... 66

4.1.3 Jalur Sistem Pengolahan .......................................................................... 67

4.2 Karakteristik Limbah Peleburan Baja .............................................................. 67

4.2.1 Konsentrasi Partikel ................................................................................. 67

4.2.2 Ukuran Partikel Limbah Pengecoran Baja ............................................... 68

4.2.3 Suhu Limbah Peleburan Baja .................................................................. 71

4.3 Perancangan Ulang Bag Filter ......................................................................... 72

xv

4.3.1 Pemilihan Dust Collector ......................................................................... 73

4.3.2 Hood ......................................................................................................... 74

4.3.3 Duct .......................................................................................................... 76

4.3.4 Bag filter .................................................................................................. 83

4.3.5 Total Energy Loss ( ............................................................................ 88

4.3.6 Blower ...................................................................................................... 97

4.3.7 Efisiensi bag filter .................................................................................... 98

4.4 Pembebanan Kontruksi Baja Penyangga .......................................................... 98

4.4.1. Perhitungan Pembebanan ......................................................................... 99

4.4.2. Struktur Baja .......................................................................................... 104

4.4.3. Analisis Struktur Baja ............................................................................ 109

4.5 Perbandingan bag filter baru dan bag filter lama ........................................... 114

4.5.1. Perubahan fisik bag filter ....................................................................... 114

4.5.2. Performa bag filter ................................................................................. 115

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................................... 117

5.1 Kesimpulan .................................................................................................... 117

5.2 Saran .............................................................................................................. 118

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 119

xvi

Halaman sengaja dikosongkan

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Baku Mutu Industri Logam dan Sejenisnya............................................7

Tabel 2. 2 Pembagian Panduan Besi Dan Baja Menurut Komposisinya .................9

Tabel 2. 3 Jenis – Jenis Hood .................................................................................18

Tabel 2. 4 Minimum recommended control velocities ...........................................19

Tabel 2. 5 Minimum recommanded duct velocities................................................20

Tabel 2. 6 Tabel kostanta head loss untuk fitting dan branches ............................22

Tabel 2. 7 Koefisien head loss pada hood .............................................................23

Tabel 2. 8 Jenis filter ..............................................................................................31

Tabel 2. 9 Rasio A/C tipikal untuk industri tertentu ..............................................32

Tabel 2. 10 Filter sizing factors for primary filter collection (Continued)............35

Tabel 2. 11 Cunningham correction factor ............................................................37

Tabel 2. 12 Mutu Baja ...........................................................................................40

Tabel 4. 1 Hasil Pengukuran Konsentrasi Partikel............................................... 68

Tabel 4. 2 Ukuran Partikel .....................................................................................71

Tabel 4. 3 Hasil Pengukuran Suhu Limbah Peleburan Baja ..................................72

Tabel 4. 4 Perhitungan Dimensi Ducting ...............................................................77

Tabel 4. 5 perbandingan bag filter lama dengan baru ..........................................114

Tabel 5. 1 Perbandingan fisik dan performa ..................................................... 117

xviii


xix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. 1 Debu dari arc furnace .........................................................................3

Gambar 2. 1 Diagram Skematik Dari Tungku Busur (Arc Furnace) .....................12

Gambar 2. 2 Kontruksi Blast Furnace ....................................................................13

Gambar 2. 3 Bagian cupola ....................................................................................14

Gambar 2. 4 Diagram Proses Peleburan Baja ........................................................15

Gambar 2. 5 Teknologi Dust Collector Berdasarkan Ukuran Partikel ..................16

Gambar 2. 6 Friction loss untuk duct lingkaran .....................................................22

Gambar 2. 7 Bagian Fabric Filter (Pulse Jet) .........................................................25

Gambar 2. 8 Proses Aliran di Bag Filter ................................................................26

Gambar 2. 9 Fabric-Flexing Cleaning Methods....................................................29

Gambar 2. 10 Grafik Filter Length ........................................................................36

Gambar 2. 11 Baja Wide Flange ............................................................................42

Gambar 2. 12 Baja Siku Profil ..............................................................................42

Gambar 2. 13 Tebal Efektif las tumpu ...................................................................46

Gambar 2. 14 Tebal Efektif las sudut ....................................................................47

Gambar 2. 15 New Model ......................................................................................48

Gambar 2. 16 Pemilihan Material ..........................................................................49

Gambar 2. 17 Memilih Bentuk Baja yang digunakan ............................................50

Gambar 2. 18 Pemilihan section name, material dan dimensi section ...................50

Gambar 2. 19 Frame Section Pada Balok Dan Kolom ..........................................50

Gambar 2. 20 Define Load Pattern ........................................................................51

Gambar 2. 21 Menggambar model balok/kolom dan pelat ....................................51

Gambar 2. 22 Membuat tumbuan bangunan dengan assign ..................................52

Gambar 2. 23 Memasukan beban hidup.................................................................52

Gambar 2. 24 Menu Analysis ................................................................................52

Gambar 2. 25 Melihat Hasil analisa SAP2000 ......................................................53

Gambar 4.1 Denah perusahaan dan layout bag filter lama ...................................65

Gambar 4.2 Proses peleburan baja dengan EAF ....................................................66

Gambar 4.3 Jalur Ducting Bag Filter Baru ............................................................67

Gambar 4.4 Hasil Uji SEM Sampel 1 Perbesaran 2000 Kali ................................69

Gambar 4.5 Hasil Uji SEM Sampel 2 Perbesaran 2000 Kali ................................69

xx

Gambar 4.6 Hasil Uji SEM Sampel 1 Perbesaran 5000 Kali ................................ 70

Gambar 4.7 Hasil Uji SEM Sampel 2 Perbesaran 5000 Kali ................................ 70

Gambar 4.8 Suhu Limbah 44,8oC .......................................................................... 72

Gambar 4.9 Jalur ducting....................................................................................... 76

Gambar 4.10 Kontribusi Pembebanan ................................................................. 100

Gambar 4.11 Beban Mati..................................................................................... 102

Gambar 4. 12 Beban Angin Ke Arah Sumbu X .................................................. 103

Gambar 4. 13 Data Gempa wilayah koordinat bujur -7 °dan lintang 112,6° ...... 103

Gambar 4. 14 WF 125 x 125 x 6,5 x 9 ................................................................ 105

Gambar 4. 15 Momen sumbu X .......................................................................... 105

Gambar 4. 16 Momen Sumbu Y .......................................................................... 106

Gambar 4. 17 WF 125 X 60 X 6 X8 .................................................................... 107

Gambar 4. 18 Bbeban Aksial Sumbu X .............................................................. 108

Gambar 4. 19 Beban Aksial Sumbu Y ................................................................ 108

Gambar 4. 20 Hasil Analisis Struktur Baja Dengan SAP2000............................ 109

Gambar 4. 21 Kapasitas Hisap Blower ................................................................ 151

Gambar 4. 22 Data Permintaan Perbaikan Dari Bagian Maintenance ................ 151

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Meningkatnya kebutuhan material berbahan besi dan baja memicu

tingginya industri pengecoran di Indonesia . Pengecoran (casting) merupakan

suatu metode pengolahan dan pembentukan bahan dengan menuangkan

cairan logam ke dalam cetakan. Cairan tersebut kemudian dibiarkan

membeku di dalam cetakan. Hasil penuangan kemudian dikeluarkan dari

dalam cetakan yang selanjutnya di finishing menjadi sebuah produk. Proses

pengecoran diawali dengan proses peleburan baja, pembuatan cetakan,

penuangan, pembongkaran dan pembersihan logam (Soemowidagdo, 2016).

Dampak lingkungan yang dihasilkan oleh industri pengecoran baja

yaitu debu dan asap yang keluar dari tungku, debu dari pasir cetak dan bising

dan getaran dari alat lain. Ditinjau dari sumbernya pekerjaan yang berisiko

terpapar debu logam keras adalah mereka yang terlibat dalam produksi

pemanasan tungku, pekerjaan dengan mesin gerindra presisi, pengecoran

logam dan lain-lain dalam proses perkakas dan bagian mesin, serta mereka

yang harus mengasah perkakas yang dihasilkan (Prayudi, 2005).

Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 41 tahun

1999 Tentang Pengendalian Pencemaran Udara menjelaskan bahwa Setiap

kegiatan wajib melakukan upaya penanggulangan atau pemulihan apabila

kegiatan tersebut menyebabkan pencemaran udara. Sedangkan pada proses

pengecoran baja sangat berpotensi mencemari udara, perlu adanya suatu dust

collector yaitu alat pengumpul debu untuk menyaring kontaminan sehingga

udara yang dikeluarkan nantinya aman bagi lingkungan (Hibriza, 2018).

Di salah satu industri pengecoran baja di Indonesia memiliki produksi

logam yang cukup tinggi sebesar 956 ton rata-rata perbulan. Tungku yang

digunakan untuk meleburkan baja berjenis Arc Furnace. Debu yang berasal

dari tungku peleburan dapat mencemari udara karena wujud dari limbah ini

berupa debu yang sangat mudah terdispersi ke ruang kerja maupun ke udara

2

(Budiman, 2012). Berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 101 tahun 2014

Tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya Dan Beracun. Limbah debu

dari kupola ditetapkan sebagai limbah bahan berbahaya dan beracun (B3)

dari sumber spesifik umum dengan kategori bahaya 2 yang memiliki efek

tunda (delayed effect), dan berdampak tidak langsung terhadap manusia dan

lingkungan hidup.

Kondisi eksisting sistem produksi di industri pengecoran baja memiliki

7 dust collector yaitu terdiri dari 6 jenis bag filter dan 1 wet scrubber.

Industri tersebut telah melakukan pengukuran udara ambien dan emisi setiap

6 bulan sekali untuk memenuhi standar baku mutu sesuai dengan Peraturan

Gubernur Jawa Timur Nomor 10 tahun 2009 tentang Baku Mutu Udara

Ambien Dan Emisi Sumber Tidak Bergerak. Namun ada satu bag filter yang

bermasalah yaitu terletak di unit arc furnace kapasitas 5 ton. Berdasarkan

pengamatan bag filter yang terpasang tidak dapat menghisap debu yang

dihasikan saat proses peleburan baja terlihat pada Gambar 1.1. Berdasarkan

hasil pengukuran UPT K3 Surabaya konsentrasi partikulat di ruangan arc

furnace diatas baku mutu yaitu sebesar 193,162 mg/m3, sedangkan

berdasarkan Pergub Jatim No 10 tahun 2009 baku mutu konsentrasi partikulat

dari proses peleburan logam sebesar 150 mg/m3.

Dari permasalahan bag filter yang ada di dalam unit arc furnace, perlu

adanya perancangan ulang bag filter untuk bisa membandingkan perancangan

bag filter baru dengan bag filter lama. Hal ini perlu dilakukan redesain agar

bag filter dapat digunakan secara optimal untuk mengurangi pencemaran

udara dari proses peleburan baja.

3

(Sumber : penulis, 2019)

Pada Gambar 1.1 proses peleburan baja menujukan bahwa hood yang

terpasang diatas arc furnace tidak dapat menghisap debu yang dihasilkan secara

maksimal, sehingga menyebabkan debu menyebar diarea kerja tanpa adanya

pengolahan.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana karakteristik limbah peleburan baja pada unit arc furnace?

2. Bagaimana perencanaan ulang bag filter yang sesuai untuk mengolah

pencemaran partikel di industri peleburan baja ?

3. Bagaimana perencanaan ulang struktur kontruksi baja penyangga yang

dibutuhkan dalam perencanaan bag filter ?

4. Bagaimana perbandingan fisik dan performa dari bag filter baru dan bag

filter lama ?

1.3 Tujuan Penelitian

1. Mengidentifikasi karakeristik limbah peleburan baja pada unit arc

furnace

2. Merancang ulang baf filter yang sesuai untuk mengolah pencemaran

partikel di industri peleburan baja

Gambar 1. 1 Debu dari arc furnace tidak dapat dihisap secara optimal oleh hood

4

3. Menyusun perencanaan ulang struktur kontruksi baja penyangga yang

dibutuhkan dalam perencanaan bag filter

4. Membandingkan fisik dan performa dari bag filter baru dan bag filter

lama

1.4 Manfaat Penelitian

Dengan diadakanya penelitian sesuai rumusan masalah diatas didapatkan

beberapa manfaat, sebagai berikut :

a. Bagi Mahasiswa

Mampu melakukan perancangan ulang dust collector yang sesuai

dengan karakteristik sumber pencemar dari proses peleburan baja di

unit arc furnace

b. Bagi Institusi

Sebagai bahan referensi atau literatur untuk mahasiswa khususnya yang

ada di PPNS.

c. Bagi Perusahaan

Sebagai referensi perusahaan untuk memperbaiki sistem dust collector

yang baik dan benar sesuai dengan rekomendasi mahasiswa sebagai

upaya pengendalian pencemar udara dari proses peleburan baja.

1.5 Batasan Masalah Penelitian

1. Parameter kualitas udara yang digunakan adalah partikel

2. Baku mutu yang digunakan Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 10

tahun 2009 tentang Baku Mutu Udara Ambien dan Emisi Sumber Tidak

Bergerak Di Jawa Timur

3. Lokasi perencanaan di area arc furnace kapasitas 5 ton

4. Perancangan ini tidak membahas Rancangan Anggaran Biaya (RAB)

5. Tidak membahas pondasi yang digunakan untuk merancang ulang dust

collector.

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pencemaran Udara

Udara merupakan faktor terpenting bagi kehidupan. Di era ini sejalan

dengan perkembangan fisik kota dan pusat industri memberikan dampak

yang cukup merugikan bagi kualitas udara. Pencemaran udara membuat

komposisi udara berubah dari semestinya. Pencemaran udara adalah

masuknya atau dimasukkannya zat, energi, dan/atau komponen lain ke dalam

udara ambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udara ambien turun

sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak dapat

memenuhi fungsinya (Permen No 41 tahun 1999 tentang Pengendalian

Pencemaran Udara ).

Sumber pencemaran dapat merupakan kegiatan yang bersifat alami dan

kegiatan antropogenik. Contoh sumber alami adalah akibat letusan gunung

berapi, kebakaran hutan, dekomposisi biotik, debu, spora tumbuhan dan lain

sebagainya. Pencemaran akibat kegiatan manusia secara kuantitatif sering

lebih besar, misalnya sumber pencemar akibat aktivitas transportasi, industri,

persampahan baik akibat proses dekomposisi ataupun pembakaran dan rumah

tangga .

Gas diudara dengan reaksi fotokimia dapat membentuk bahan

pencemar sekunder, misalnya peroxyl radikal dengan oksigen akan

membentuk ozon dan nitrogen dioksida berubah menjadi nitrogen monoksida

dengan oksigen dan sebagainya. Partikel dengan ukuran antara 0,01 – 5 μm

merupakan sumber pencemar udara yang utama karena keadaanya tidak

terlihat secara nyata dan terus berada pada atmosfer untuk waktu yang cukup

lama. Dampak negatif dari bahan – bahan ini biasanya berupa gangguan pada

bahan – bahan bangunan, tanaman, hewan serta manusia (Ratnani, 2008) .

6

2.1.1 Partikulat

Partikulat merupakan salah unsur pencemar yang ada diudara.

Partikulat tidak hanya dihasilkan langsung dari emisi langsung berupa

partikel, tetapi juga dari gas-gas tertentu yang mengalami kondensasi

dan membentuk partikulat.

Beberapa penjelasan untuk mengartikan partikulat, yaitu :

a. Dust (debu) : debu berukuran antara 1-104 m. Merupakan partikel

berukuran kecil, berasal dari pecahan massa yang lebih besar, terjadi

melalui proses penghancuran, pengasahan, peledakan pada proses atau

penanganan material seperti semen, batu bara.

b. Fumu (Uap) : diameter partikel uap antara 0,03 hingga 0,3 m.

Merupakan partikel padatan dan hasul sering berupa oksida

logam,terbentuk melalui kondensasi uap material padatan proses

sublimasi ataupun pelelehan logam.

c. Mist (kabut) : memiliki diameter kurang dari 10 m. Merupakan partikel

cair yang berasal dari proses kondensasi uap air, umumnya tersuspensi

dalam atmosfer atau berada dekat dengan permukaan tanah.

d. Fog (kabut) : Fog adalah mist bila konsentrasi mist cukup tinggi

sehingga menghalangi pandangan.

e. Fly ash (abu terbang) : diameter antara 1 sampai 103 m. Abu terbang

merupakan partakel yang tidak terbakar pada proses pembakaran,

terbentuk pada proses pembakaran batu bara. Fly ash biasanya terdiri

dari material dan logam anorganik.

f. Spray (uap) : memiliki diameter antara 10 sampai 103 m (Wardhana,

2004).

2.1.2 Dampak Pencemaran Udara

Pencemaran udara pada dasarnya berbentuk partikel (debu,

aerosol, timah hitam) dan gas (CO, NOx, SOx, H2S, hidrokarbon).

Udara yang tercemar dengan partikel dan gas ini dapat menyebabkan

gangguan kesehatan yang berbeda tingkatan dan jenisnya, tergantung

dari macam, ukuran dan komposisi kimiawinya . Gangguan tersebut

7

terutama terjadi pada fungsi faal dari organ tubuh seperti paru – paru

dan pembuluh darah atau menyebabkan iritasi pada mata dan kulit .

Pencemaran udara karena partikel debu biasanya menyebabkan

penyakit pernafasan kronis seperti bronchitis khronis, emfisema

(penggelembungan rongga atau jaringan karena gas atau udara

didalamnya; busung angin) , paru, asma bronkial dan kanker paru

(Ratnani, 2008).

2.1.3 Baku Mutu

Mutu udara ambien adalah kadar zat, energ dan/atau komponen

lain yang ada diudara bebas. Mutu emisi adalah emisi yang boleh

dibuang oleh suatu kegiatan ke udara ambien (Pergub Jatim Nomor 10

tahun 2009). Baku Mutu emisi yang bersumber dari proses peleburan

diatur dalam Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 10 tahun 2009

tentang Baku Mutu Udara Ambien dan Emisi Sumber Tidak Bergerak

di Jawa Timur sebesar 150 mg/Nm3.

Tabel 2.1 Baku Mutu Industri Logam dan Sejenisnya

No Sumber Parameter Baku mutu

(mg/Nm3)

1 2 3 4

1 Penanganan Bahan Baku Total partikel (debu) 150

2 Proses peleburan Total partikel (debu)

Sulfur dioksida (SO2)

Nitrogen dioksida (NO2)

150

1000

1200

3 Proses khusus

a. Mekanik

b. Anneling

c. Lapis metal + HCL

d. Lapis lipstik

e. Pengecatan

Total partikel (debu)





150

150

150

150

150

4 Utilitas

Mengacu pada ketel uap,

berbahan bakar yang sesuai

Menyesuaikan dengan bahan

bakar ketel

5 Semua sumber Opasitas 20%

(Sumber : Pergub Jatim No 10 tahun 2009 tentang Baku Mutu Udara Ambien dan Emisi

Sumber Tidak Bergerak Di Jawa Timur).

2.1.4 Nilai Ambang Batas

Nilai ambang batas adalah standar faktor bahaya di tempat kerja

sebagai kadar/intensitas rata-rata tertimbang waktu (time weighted

average) yang dapat diterima tenaga kerja tanpa mengakibatkan

8

penyakit atau gangguan kesehatan, dalam pekerjaan sehari-hari untuk

waktu tidak melebihi 8 jam sehari atau 40 jam seminggu

(Permenakertras Nomor 13 tahun 2011 tentang Nilai Ambang Batas).

Berdasarkan Peraturan Menteri Tenaga Kerja dan Transmigrasi

Nomor 13 Tahun 2011 tentang Nilai Ambang Batas Faktor Fisika dan

Kimia Di Tempat Kerja menjelaskan bahwa nilai ambang batas untuk

debu logam adalah 10 mg/m3, apabila nilai ambang batas di lingkungan

kerja melebihi 10 mg/m3 dapat mengakibatkan Pneumokoniosis, iritasi

saluran pernafasan serta keracunan saraf

2.2 Teknologi Pengolahan Logam

Indonesia saat ini masih belum bisa memenuhi kebutuhan logam dan

baja, jumlah produksi baja masih sekitar 55% dan sisanya ditutupi lewat

impor (detikfinance, 2018). Secara umum logam bisa dibedakan atas dua

yaitu : logam-logam besi (ferous) dan logam-logam bukan besi (non feorus).

Sesuai dengan namanya logam-logam besi adalah logam atau paduan yang

mengandung besi sebagai unsur utamanya, sedangkan logam-logam bukan

besi adalah logam yang tidak atau sedikit sekali mengandung besi. Logam-

logam besi terdiri atas : besi tuang (cast iron), baja karbon (carbon steel),

baja paduan (alloy steel), baja spesial (specialty steel) (Daryus, 2008).

Proses pengolahan logam dibagi atas 3 bagian pokok, yaitu :

1. Industri hulu adalah industri yang mengolah bahan tambang berupa biji

logam menjadi logam dasar melalui proses pemurnian dan proses

reduksi/peleburan.

2. Industri antara adalah industri yang mengolah logam dasar baik yang

berbentuk ingot primer atau masih berupa logam cair menjadi produk

antara seperti billet, slab, bloom, rod atau ingot paduan untuk industri

pengecoran.

3. Industri hilir adalah industri yang mengolah lebih lanjut produk industri

antara menjadi produk setengah jadi dan selanjutnya melalui proses

pabrikasi dan pengerjaan akhir menjadi produk jadi.

9

Tabel 2.2 Pembagian Panduan Besi Dan Baja Menurut Komposisinya

No Panduan besi dan baja Komposisi kimia (dalam %)

1. Besi tuang

- Besi tuang kelabu

- Besi tuang

- Besi tuang noduler

- Besi tuang paduan

2-4 %C, 1-3 %Si, 0,80 %Mn (maks)

0,10 %P (maks), 0,05% S (maks).

Disamping terdapat perbedaan yang kecil

putih dari segi komposisi, perbedaan sifat-sifat

besi tuang ditentukan oleh struktur mikro karena

proses pembuatan atau karena proses perlakuan

panas.

Unsur-unsur pemadu : Cr, Ni, Mo, Al atau

logam-logam lainnya.

2. Baja karbon :

- Baja karbon rendah

- Baja karbon sedang

- Baja karbon tinggi

0,08-0,35 %C | 0,25-1,50 %Mn

0,35-0,50 %C plus | 0,25-0,30 %Si

0,55-1,7 %C | 0,04 %P (maks)

| 0,05 %S (maks)

3. Baja paduan :

- Baja paduan rendah

- Baja paduan medium

Seperti pada baja karbon rendah +

unsur-unsur pemadu kurang dari 4 % seperti :

Cr, Ni, Mo, Cu, Al, Ti, V, Nb, B, W dll.

Seperti pada baja paduan rendah tetapi

jumlah unsur-unsur pemadu diatas 4%.

4. Baja Spesial :

- Baja stainless :

- Baja perkakas

a. Feritik (12-30 % Cr dan kadar karbon

b. rendah)

c. Martensitik (12-17 % Cr dan 0,1-1,0 % C)

d. Austenitik (17-25 % Cr dan 8-20% Ni)

e. Duplek (23-30 % Cr, 2,5-7 % Ni, plus

unsur Ti dan Mo)

f. Presipitasi (seperti pada austenitik, plus

elemen pemadu seperti : Cu, Ti, Al, Mo, Nb

atau N)

General purpose steels

Die steels

High speed steels (0,85-1,25 %C, 1,50-20

%W, 4-9,5 %Mo, 3-4,5 %Cr, 1-4 %V, 5-12 %Co)

(Sumber : Daryus, 2008)

2.2.1 Proses Pengecoran

Pengecoran (casting) merupakan salah satu metoda pembentukan

benda kerja atau bahan baku benda kerja yang telah sejak lama dilakukan

bahkan jauh sebelum berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi

sebagaimana bukti-bukti yang ditemukan oleh archaeologist berupa benda

kuno seperti koin-koin emas, perak dan perunggu dalam bentuk tiga

dimensi dibuat melalui proses pengecoran, artinya paling tidak proses

10

pengecoran sudah dilakukan sejak berkembangnya peradaban manusia

(Sudjana, 2008).

Proses pengecoran dibagi menjadi tiga: expandable mold, non

expandable mold dan composite mold casting. Klasifikasi terkait dengan

bahan pembentuk, proses pembentukan, dan metode pembentukan dengan

logam cair, dapat dikategorikan sebagai berikut:

Proses peleburan baja pada umumnya mempunyai tiga tujuan utama,

yaitu : mengurangi sebanyak mungkin bahan-bahan impuritas, mengatur

kadar karbon agar sesuai dengan tingkat grade/spesifikasi baja yang

diinginkan, menambah elemen-elemen pemadu yang diinginkan. Ada

beberapa tahapan dalam proses pengecoran sebagai berikut :

1. Pembuatan cetakan

Proses pengecoran diawali dengan pembuatan cetakan baik

cetakan dari pasir maupun dari logam. Cetakan pasir dan logam

masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Cetakan pasir

dapat dibuat secara manual maupun dengan mesin. Pembuatan cetakan

secara manual dilakukan bila jumlah komponen yang akan dibuat

jumlahnya terbatas, dan banyak variasinya (Soemowidagdo, 2016).

2. Persiapan dan perleburan logam

3. Penuangan logam kedalam cetakan

Untuk cetakan terbuka : logam hanya dituang hingga

memenuhi rongga yang terbuka.

Untuk cetakan tertutup : logam cair dituang hingga

memenuhi sistem saluran masuk

4. Setelah dingin benda cor dilepaskan dari cetakannya

5. Untuk beberapa metode pengecoran diperlukan proses pengerjaan

lanjut:

a. Memotong logam yang berlebihan

b. Membersihkan permukaan

c. Memeriksa produk cor

d. Memperbaiki sifat mekanik dengan perlakuan panas (heat

treatment),

11

e. Menyesuaikan ukuran dengan proses pemesinan.

2.2.2 Jenis Tungku Peleburan Logam

1. Tungku Electric Arc Furnace (EAF)

Muncul sebagai alat produksi pada awal abad ke-20. Tungku awal

memiliki kapasitas kapasitas 910 hingga 14.000 kg (1 hingga 15 ton).

Tungku busur listrik dianggap sebagai salah satu alat peleburan utama

yang digunakan dalam pengecoran logam dan pabrik baja. Electric arc

furnace digunakan sebagai peleburan dan tempat operasi dupleks dan

sebagai unit peleburan dan pemurnian (R.C. Adams, 2001).

Proses peleburan dalam EAF ini menggunakan energi listrik. Panas

dihasilkan dari busur listrik yang terjadi pada ujung bawah dari

elektroda. Energi panas yang terjadi sangat tergantung pada jarak antara

elektroda dengan muatan logam di dalam tungku. Bahan elektroda

biasanya dibuat dari karbon atau grafit. Kapasitas tungku EAF ini dapat

berkisar antara 2 - 200 ton dengan waktu peleburannya berkisar antara 3

- 6 jam (Daryus, 2008).

Bahan baku yang dilebur biasanya berupa besi spons (sponge iron)

yang dicampur dengan skrap baja. Penggunaan besi spons dimaksudkan

untuk menghasilkan kualitas baja yang lebih baik. Tetapi dalam banyak

hal (terutama untuk pertimbangan biaya) bahan baku yang dilebur

seluruhnya berupa skrap baja, karena skrap baja lebih murah

dibandingkan dengan besi spons (Daryus, 2008).

Ada dua macam arus yang digunakan dalam proses peleburan

dengan electric arc furnace, yaitu arus searah (direct current) dan arus

bolak balik (alternating current). Daya yang biasa digunakan dalam

proses peleburan adalah arus bolak balik dengan 3 fase menggunakan

elektroda graphite (Saputra, 2014).

Prinsip timbulnya panas pada busur api adalah timbul akibat

adanya tahanan saat arus listrik mengalir. Dalam hal ini, logam yang

dimuat dalam tanur yang akan memberikan tahanan terhadap arus listrik.

Panas dihasilkan oleh loncatan elektron (busur api) dengan aliran listrik

12

dengan adanya aliran listrik ini maka, akan menimbulkan aliran dalam

cairan yang akan menyebabkan terjadinya gerak cairan, sehingga

homogenesasi cairan dapat terjadi (Saputra, 2014).

Arc furnace memiliki tingkat produktifitas yang lebih tinggi dari

pada tungku yang lain, serta menghasilkan membutuhkan kontrol asap

yang lebih rendah dibandingkan perangkat yang menggunakan bahan

bakar fosil, gas alam, atau berbagai produk sekunder dari pembakaran.

(Wright, 1968).

(Jackson, W.J. and Hubbard, M.W., Steelmaking for steelfounders, 1979,

SCRATA. Countesy)

2. Blast Furnace

Jenis tungku yang besar dan komplek yang dibuat dari kombinasi

peralatan yang berdiri sendiri dan komponen kontruksi yang paling besar

dari blast furnace termasuk didalamnya adalah tungku minyak, the

furnace internal refractory lining dan the crucible-like hearth. Sebagian

besar terdiri dari peralatan yang berdiri sendiri seperti motor bakar dsb

(Prayudi, 2005).

Teknologi blast furnace adalah teknologi yang sangat dominan

digunakan untuk memproduksi besi wantah (pig iron) sebagai bahan

Gambar 2. 1 Diagram Skematik Dari Tungku Busur (Arc Furnace)

13

baku untuk menghasilkan baja. Teknologi blast furnace adalah teknologi

yang sudah mapan dan sudah dikembangkan sejak tahun 1600-an.

Keunggulan teknologi blast furnace adalah efisiensi energi yang baik

dan produktivitas tinggi. Untuk mengokah bijih besai di Indonesia,

teknologi blast furnace dan teknologi direct reduction lebih disarankan

untuk digunakan. Keterbatasan penggunaan teknologi blast furnace

adalah kebutuhan dan ketergantungan pada coking coal yang

cadangannya terbatas di Indonesia (Budiman, 2012).

(Daryus, 2008)

3. Cupola

Dipergunakan secara luas untuk peleburan besi cor karena

mempunyai beberapa keuntungan seperti : kontruksinya sederhana dan

mudah operasinya, memberikan peleburan yang besar untuk setiap

jamnya, biaya yang rendah, kontrol komposisi kimia dengan daerah yang

luas. Kontruksi kupola biasanya terbuat dari silinder baja yang tegak,

dilapisi bahan logam dan kokas diisikan dari pintu pengisi. Udara

ditiupkan kedalam melalui tuyer, kosas terbakar dan bahan logam

mencair. Logam cair dan terak dikeluarkan melalui lubang keluar pada

dasar kupola, logam dipanaskan langsung oleh panas pembakaran dari

kokas dan mencair oleh karena itu effisiensinya tinggi (Prayudi, 2005).

Gambar 2.2 Kontruksi Blast Furnace

14

(ESTU Good Practice Case Study 161 : Courtesy of the department of the

Enviroment, Transport and the Regions)

2.2.3 Sumber Pencemar

Dampak lingkungan yang terjadi pada industri pelebura terutama

adalah debu dan asap yang keluar dari tungku, debu, dan asap yang keluar

dari tungku, debu dari pasir cetak, bising dan getaran dari mesin dan lain-

lain, berbagai macam peralatan dipakai dalam usaha untuk mencegah

timbulnya hal tersebut. Beberapa contoh peralatan tersebut terutama

untuk mencegah emisi debu antara lain (Prayudi, 2005):

- Dust collector untuk tungku kupola

- Penangkap debu jenis silicon

- Penangkap debu dengan penukar panas dan kantong saringan

- Dust collector untuk tungku listrik

Gambar 2.3 Bagian cupola

15

Limbah yang dihasilkan dari limbah peleburan logam dapat dilihat

dari Gambar 2.4 dibawah ini :

(UKL/UPL Industri pengecoran Baja, 2004).

2.4 Dust Collector

Dust collector adalah alat pengumpul debu (dust collecting)

menggunakan prinsip ventilasi untuk menangkap debu dari sumbernya.

Debu disedot dari udara dengan menggunakan pompa dan dialirkan kedalam

dust collector, kemudian udara bersih dialirkan keluar (Hermanu, 2018).

Menentukan Dust Collector

Untuk mementukan jenis dust collector yang sesuai dapat dilihat dari

ukuran partikulat yang akan disisihkan. Ukuran partikulat ini dapat

diketahui dengan cara pengujian menggunakan SEM (Scanning Electron

Microscope). Partikulat akan diketahui ukuran partikulatnya dengan cara

memindai partikulat dengan menggunakan sinar elektron berenergi tinggi

dan pembesaran objek pada alat SEM (Scanning Electron Microscopy).

Hasil dari alat SEM nantinya berupa nilai ukuran serta gambar morfologi

dari partikulat. Penentuan dust collector yang sesuai berdasarkan ukuran

partikulat dapat dilihat dari Gambar 2.5 dibawah ini.

Steel scrap Dapur listrik Cairan

Bahan

tambahan

Penuangan

Cetakan

Hasil

produksi

Mesin

perontok

Pasir bekas

Limbah padat

Bahan

tambahan

Pasir silikaPengaduk

pasir

Cetak mesin

Cetak tanggan

Panas + debu

Panas + debu

Panas

Debu + bising

Debu

Debu + bisingDebu + bising

Gambar 2.4 Diagram Proses Peleburan Baja

16

(Schifftner,2013)

Dalam perancangan dibutuhkan proses identifikasi terhadap keluaran

suatu mesin sehingga memudahkan mengklasifikasikan metode

pengumpulan debu yang sesuai dengan karakteristik dan ukuran debu.

2.3.1. Hood

Hood merupakan sebuah peralatan bagian dari dust collector yang

berfungsi untuk menangkap kontaminan. Faktor yang mempengaruhi

rancangan hood berdasarkan pada bentuk, kecepatan dan arah dimana

kontaminan dilepaskan. Berdasarkan American Conference Of

Governmental Industrial Hygienists tipe hood berdasarkan bentuknya

secara umum dibedakan menjadi 2 yaitu enclosing hood dan exterior

hood.

a. Enclosing hood

Suatu hood yang menutupi atau mengelilingi sumber kontaminan

baik secara keselurahan atau sebagian. Enclosing hood lebih banyak

disukai karena bentuk serta pengoperasiannya. Aliran udara yang

masuk akan tertahan didalam enclosing hood dan mencegah sumber

emisi menyebar di lingkungan kerja.

Gambar 2.5 Teknologi Dust Collector Berdasarkan Ukuran Partikel

17

b. Capturing Hood

Capturing hood merupakan alat tangkap yang digunakan untuk

menghisap udara dengan kecepatan udara yang cukup tinggi untuk

menangkap kontaminan di udara yang terdapat disekitar hood. Alat

ini ini tidak hanya digunakan pada kontaminan yang dilepaskan

searah dengan hood, tetapi juga pada kontaminan yang dilepaskan

oleh sumber dengan arah yang berlawanan dari aliran hisap hood.

Kecepatan tangkap minimum pada capturing hood bernilai antara 50

sampai 100 ft/menit (untuk kontaminan yang memiliki kecepatan

lepas ke udara yang rendah) harus dipenuhi sehingga dapat

menjangkau jarak terjauh dari hood.

c. Canopy Hood

Jenis hood ini merupakan jenis yang umum yang digunakan

sebagai alat penghisap udara pada tangki pembakaran yang terbuka.

Canopy hoods umumnya digunakan untuk menghisap udara yang

panas (uap pembakaran), atau untuk menurunkan nilai kelembaban

yang terlalu tinggi pada suatu area tertentu.

Dari tiga jenis hood yaitu : enclosure, canopy hoods, dan

capturing hoods, maka pada tabel 2.3 di bawah ini ditampilkan

bentuk dan tipe hood serta besarnya aliran udara.

18

(Sumber: ACGIH, 1988)

Penentuan kecepatan hisapan hood dalam mengumpulkan debu dapat

dilihat dari Tabel 2.4 berikut :

Tabel 2.3 Jenis – Jenis Hood

19

Tabel 2.4 Minimum Recommended control velocities

Condition of release of

contaminan

Example of process or

operation

Minimum control velocity

(ft/min)

Released with no

significant velocity into

quiet air

Evaporation from open

vessels 100

Released with low initial

velocity into moderately

quiet air

Spray paint booth,

welding,dumping of dry

material into containers 100-200

Released with

considerable velocity or

into zone of rapid air

movoment

Spray painting in small

booths with high pressure,

active barrel or container

filling, conveyor looding

200-500

Released with high

velocity or into zone of

rapid air movement

Grinding, abrasive blasting,

and surfacing operations on

rock

500-2000

(Sumber : Schnelle, 2016)

2.3.2. Duct

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.

Berikut ini jenis pipa yang dapat digunakan dalam desain , terdapat

beberapa intruksi untuk meminimalisasi kerugian tekanan dalam

mendesain duct :

a. Pemilihan kecepatan minimum

Pekerjaan saluran, jika membawa partikulat, harus dirancang

untuk menjaga partikulat dalam suspensi. Ini berarti bahwa

kecepatan pengangkutan harus cukup tinggi untuk mencegah

pengendapan partikel terbesar yang dibawa. Formula empiris yang

direkomendasikan oleh Brandt7 digunakan untuk memperkirakan

kecepatan saluran yang diperlukan untuk mencegah pengendapan

(

) √ (2.1)

dimana:

V = kecepatan saluran dalam kaki / menit

S = gravitasi spesifik dari partikel

d = diameter dalam inci dari partikel terbesar yang akan

disampaikan

20

Persamaan di atas telah dikembangkan untuk digunakan

dengan udara sekitar. Sementara itu mempertimbangkan efek

kepadatan partikel, ia mengabaikan kepadatan gas yang membawa.

Jika densitas gas sangat berbeda dari udara ambien permukaan laut,

kebutuhan untuk mengubah persamaan dapat diantisipasi. Meskipun

kecepatan yang dipilih oleh Persamaan 2.1 adalah untuk

menyampaikan partikulat, umumnya diinginkan dalam saluran

pembuangan untuk menghindari jalan horizontal yang panjang, jika

memungkinkan dan untuk memberikan kemiringan pada bagian-

bagian yang pada dasarnya horisontal dari saluran kerja tersebut.

Selain itu, partikulat yang lembab dan lengket dapat

menghasilkan penumpukan saluran, dan kecepatan yang diprediksi

oleh persamaan di atas tidak memadai untuk mencegah pengerasan

dinding saluran dalam situasi seperti itu. Kecepatan saluran yang

lebih tinggi, pembersihan saluran yang sering, dan pelapis saluran

fluorocarbon adalah praktik yang digunakan dalam situasi seperti

itu.

Tabel 2.5 harus dikonsultasikan untuk menentukan kecepatan saluran

minimum. Area tergantung pada sumber aliran udara. Jika pekerjaan

saluran berasal dari tudung, laju aliran akan ditentukan dari kap seperti

yang disarankan dalam Tabel 2.3. Jika pekerjaan saluran berasal dari

sepotong peralatan proses atau peralatan kontrol lain, peralatan itu akan

menetapkan laju aliran . Mengetahui laju aliran dari kedua sumber dan

kecepatan yang diinginkan diperkirakan dari Tabel 2.4, misalnya, area

untuk aliran dapat ditentukan dari Tabel 2.3. Maka pekerjaan saluran bisa

dirancang.

Tabel 2.5 Minimum Recommanded Duct Velocities

Nature of contaminant Example Minimum Control

Velocity (ft/min)

Vapors, gases, smoke,

fumes, very light dusts

VOC, all smoke, and acid

gases

2000

Medium density dry dusts Cotton, jute lint, wood,

grain, rubber, and polymers

3000

Average industrial dust Wool, wood, sand blast, and

wood shavings

4000

21

Nature of contaminant Example Minimum Control

Velocity (ft/min)

Large particles of heavy

moist materials

Foundry dust and wet lead 5000 and over


b. Friction head

Tekanan statis biasanya disebut dengan tekanan gesekan atau

friction head. Dalam saluran, tekanan gesekan disebabkan oleh

gesekan kulit yang dihasilkan oleh aliran dan hilangnya energi. Hal

ini dihasilkan karena turbulensi dalam tikungan, fitting, penghalang,

dan ekspansi dan kontraksi mendadak. Kehilangan gesekan pada

pipa dan saluran circular yang halus dapat dihitung dari :

(

)(

) (2.2)

Di mana:

f = faktor geseran

Dc = diameter saluran

McCabe et al.8 melaporkan bahwa faktor gesekan, f, dapat

dihitung dari persamaan von Karmen.

√ ( √ ) (2.3)

Dimana :

= bilangan reynolds

(2.4)

Sebuah nomograf berdasarkan pada jenis persamaan, kerugian

gesekan untuk udara dalam saluran melingkar. Untuk saluran

persegi non-lingkaran, dimungkinkan untuk menggunakan konsep

radius hidrolik.

22


Efek tikungan, fiting, penghalang, dan ekspansi serta kontraksi

mendadak dapat dihitung melalui suatu hubungan, di mana

kehilangan head sebanding dengan kecepatan di bagian pipa yang

dikuadratkan.

(2.6)

Dimana :

= konstanta proporsionalita

Tabel 2.6 Tabel kostanta head loss untuk fitting dan branches

Head Loss Constant for Fittings and Branches

Fitting

Tee 2.0

90° elbow 0.9

60° elbow 0.6

45° elbow 0.45

Branch into duct

Fitting

30° elbow 0.2

45° elbow 0.3


Gambar 2.6 Friction loss untuk duct lingkaran

23

(

) (2.7)

Head loss karena expantion,

(

)

(2.8)

Dimana :

= luas penampang dihulu

= luas penampang hilir

Untuk masing-masing kasus friction head yang telah dihitung,

head dilaporkan dalam feet mengalir cairan. Faktor konversi ke

inci H2O dicapai dengan membuat substitusi berikut dengan V

dalam ft / min, yang sekarang menjadi VP tekanan kecepatan (std)

pada kondisi standar.

(

(

)

(2.9)

Tabel 2.7 Koefisien head loss pada hood

Entrance Loss Coefficients for Hoods

Type of Entrance

Square entrance 0.7-1.25

Round entrance 0.5-0.9

Slot with bend 1.6

Canopy 0.5


2.3.3. Efek masuk ke dalam hood

Tekanan statik pada hood diukur sebagai jarak pendek dari kap,

adalah pengukuran langsung dari energi yang diperlukan untuk

mempercepat fluida dari diam ke kecepatan saluran dan untuk

memperhitungkan kehilangan turbulensi karena bentuk struktur kap.

Kerugian entri hood, , dapat dinyatakan sebagai fungsi dari VP

sebagai dengan alat kelengkapan.

(2.10)

24

Goodfellow 5 membuat presentasi terperinci tentang situasi ini.

Tabel 2.7 telah diadaptasi dari karyanya untuk diterapkan pada jenis kap

yang dijelaskan di atas. Efek totalnya adalah jumlah dari entry loss,

, dan percepatan untuk mendapatkan udara hingga kecepatan duct, yaitu

1,0 VP. Total tekanan statis karena pintu masuk di kap kemudian

( ( (2.11)

2.3.4. Total Energy Loss

Total energy loss merupakan hasil dari gaya-gaya friksi terhadap

fluida yang mengalir didalam pipa yang disebabkan oleh tahanan fluida

untuk mengalir. Tekanan statis sama dengan friction head. Tekanan

total, TP, adalah jumlah dari tekanan statis, SP, dan VP. Ini dapat

dinyatakan sebagai jumlah kerugian saluran, kap mesin, dan fiting.

* (

) ( ∑ + (2.11)

Di sini (

), untuk saluran ditemukan dari Gambar 2.7.

2.3.5. Fan Power

Dalam kasus pekerjaan saluran yang membutuhkan fan, biaya

operasi sebagian besar terkait dengan biaya pengoperasian fan.

Pekerjaan fan dapat dihitung dari :

(2.12)

Dimana:

k = konstanta yang bergantung pada satuan parameter lainnya

η = efisiensi mekanis

2.5 Perancangan Bag Filter

Mendesain bag filter harus mempertimbangankan banyak faktor

termasuk ruang restriction, metode pembersihan, kontruksi kain, serat, rasio

udara ke kain, dan banyak detail kontruksi seperti lokasi masuk, desain

hopper, dan perangkat debit debu. Suhu maksimal untuk media filter yang

ekonomis dan komersial sekitar 550 0F (287.78

0C).

25

2.5.1 Bag Filter

Salah satu cara yang paling lama paling mudah dan efisien untuk

menghilangkan partikel padat dari aliran gas adalah dengan

penyaringan melalui media kain. Filter kain dapat memberikan

effisiensi pengumpulan yang paling tinggi untuk partikel sekecil 0,1 μm

dan akan menghilangkan tersebut dengan jumlah besar. Bagian-bagian

dari dust collector adalah hood, duct, air cleaner, dan blower

(Theodore, 2008).

Prinsip kerja bag filter sama dengan vaccum cleaner. Udara yang

membawa debu partikulat yang ditekan melewati kantung-kantung yang

terbuat dari bahan yang spesifik. Aliran debu dan gas dalam bag filter

dapat melewati kain (fabric) ke segala arah. Partikel debu tertahan di

sisi kotor kain, sedangkan gas bersih akan melewati sisi bersih kain.

Filter yang digunakan berguna untuk menahan debu. Namun lapisan

debu yang terakumulasi di permukaan juga memiliki keuntungan dalam

menciptakan efisiensi yang tinggi dalam proses filtrasi partikel yang

lebih kecil (Bethea, 1978).

Gambar 2.7 Bagian Fabric Filter (Pulse Jet)

(EPA, 1998)

26

Proses filtrasi dasar dapat digunakan dalam bermacam-macam tipe

penyaring dimana susunan fisik dari perangkat kerasnya dan metode

penghilangan materi dari penyaring akan bermacam-macam. Perbedaan

penting secara umum sebagai berikut :

1. Jenis kain

2. Mekanika pembersih

3. Peralatan geometri

4. Mode operasi

Berdasarkan faktor-faktor diatas, proses aliran di peralatan akan

mengikuti salah satu dari tiga sistem seperti yang ada di gambar 2.6

Bottom-feed (unit umpan atas) ditandai dengan adanya dust-laden yang

melewati bagian hopper dari bag filter lalu masuk ke bagian dalam dari

tabung penyaring. Di top-feed (unit umpan atas), gas dust-laden masuk

melewati bagian atas penyaring dan menuju ke bagian dalam penyaring

atau bagian bagian penyaringan udara.

2.5.2 Metode Pengumpul Debu

Pengumpul bag filter tersedia untuk salah satu operasi antara

operasi intermiten atau operasi yang kontinyu. Operasi intermiten

digunakan saat jadwal operasi dari penghasil debu menghentikan fungsi

pembersihan gas pada interval periodik (diatur secara teratur oleh waktu

Gambar 2.8 Proses Aliran di Bag Filter

(a)Bottom Feed; (b) Top Feed ;(c) Exterior Filtration

(Theodore, L. 2008)

27

atau oleh perbedaan tekanan) untuk menghilangkan materi yang telah

terkumpul dari media penyaring. Mekanisme pengumpulan bag filter

secara umum terdiri dari tiga macam, yaitu:

1. Impaction, partikel memiliki gaya inersia yang terlalu besar untuk

mengikuti aliran gas pada filter sehingga tertumbuk pada

permukaan filter.

2. Interception, partikel mempunyai gaya inersia yang sangat kecil

(partikel yang lebih kecil). Partikel akan berada pada aliran

kemudian bergerak melambat dan menyentuh barrier dan berhenti.

3. Diffusion, partikel lebih kecil dari 1µm berada pada kisaran gerak

brown, sehingga terjadi gerakan random yang akhirnya terinspersi.

2.5.3 Metode Pembersihan

Baghouse dibedakan dari metode pembersihannya. Penghilangan

partikel dapat dilakukan dengan banyak cara, seperti menggoyang-

goyangkan kantong, meniupkan udara ke kantong dari reciprocating

manifold, atau mengembangkan kantong secara cepat dengan adanya

suatu dorongan dari air yang diberi tekanan. Menurut Mycock dan

Mckenna (1995) ada tiga cara untuk membersihkan kantong filter,

yaitu:

1. Shaking

Sebuah balok digunakan untuk menghasilkan getaran pada

baghouse yang akan mengubah cake menjadi partikel.

a. Mechanical shaking menggunakan motor yang dihubungkan

dengan bag

b. Energy yang diperlukan rendah

c. Pembersihan secara manual dan otomatis

d. Gerakan dan kecepatan tergantung endapan debu

e. Arah gerakan horizontal dan vertical

f. Gerakan dibagian atas frame tempat bag diletakkan

g. Aliran gas berhenti saat dilakukan proses pembersihan

h. Diameter 15,2 – 45,7 cm (6-18 inch)

i. Panjang sampai 12,2 m (40ft)

28

j. Pembersihan selama 30 detik hingga 30 menit

k. Terdiri dari beberapa kompartemen

2. Reverse Air

Memberikan tekanan udara dari arah berlawanan yang akan

mebuat dust cake remuk dan jatuh ke hopper.

a. Pembersih secara otomatis

b. Aliran udara kotor dihentikan saat operasi pembersihan

berlangsung

c. Mengalirkan backwash berupa udara bersih yang belawanan arah

d. Aliran udara bertekanan rendah

e. Debu akan jatuh ke hopper

f. Lama pembersihan sekitar 10-30 detik

g. Diameter 20-46 cm dan panjang 6-12 m

h. Terdiri dari beberapa kompartemen

3. Pulse Jet

Memberikan aliran gas bertekanan tinggi untuk memindahkan

debu didalam baghouse.

a. Menggunakan high pressure jet dengan tekanan udara

b. Pembersih secara otomatis

c. Diameter 10-16 m dan panjang 2-8 m

4. 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.

29

(a) Sonic Cleaning; (b) Oscillating; (c) Shaking; (d) Pressure-Jet Cleaning

(Theodore,L. 2008)

2.5.4 Media Filter

Sifat fisik dan kimia dari sumber pencemar sangat penting untuk

menentukan kain filter yang akan digunakan. Hal ini termasuk ukuran,

tipe, bentuk dan densitas debu, konsentrasi rata-rata dan maksimum,

sifat fisika dan kimiannya meliputi abrasif, eksplosif, muatan

electrostatic, kecenderungan aglomerasi. Contohnya debu yang abrasif

akan merusak kain dengan cepat seperti kain kapas atau glass.

Suhu maksimal untuk media filter yang ekonomis dan komersial

sekitar 5500F (287.78

oC). Jika aliran gas lebih panas dari tingkatnya,

sangat penting untuk mendinginkan gas ke dalam parameter yang aman

sebelum mencapai media filter. Beberapa Karakteristik yang penting

untuk diperhatikan:

1. Suhu

Saat beroperasi kain harus dapat digunakan tanpa adanya

kegagalan saat temperaturnya lebih tinggi dari yang ditentukan.

Kain harus dapat berfungsi apabila suhu mengalami lonjakan.

2. Korosif

Gambar 2.9 Fabric-Flexing Cleaning Methods

30

Kain harus dapat menahan degradasi dari paparan asam, alkali,

pelarut, atau zat pengoksidasi tertentu yang ditemukan dalam

aliran gas dust-laden

3. Hidrolis

Tingkat kelembapan harus dicatat

4. Biaya

Pilihan paling murah memenuhi persyaratan keseluruhan biaya

biasanya lebih diutamakan.

Saat pemilihan kain penyaring telah dibuat, pemasok media

biasanya menyediakan informasi tambahan yang harus

dipertimbangkan sebelum menentukan pemilihan kain. Informasi di

bawah ini berisi informasi dasar yang kemungkinan bisa digunakan

selama pemilihan media grafik.

a. Katun

Tahan terhadap suhu rendah, tdak mudah melar, masih

digunakan pada aplikasi suhu rendah

b. Polipropilen

Kain yang sangat licin, memiliki pelepasan cake (debu) yang

baik dan tahan terhadap pengaburan oleh cahaya

c. Poliester

Bahan yang sangat kuat, sangat tahan terhadap asam dan

alkali, sedikit lebih tahan panas dibandingkan polipropilen,

harganya sama dengan polipropilen, digunakan hampir pada

semua aplikasi suhu rendah termasuk tambang, pekerjaan dengan

kayu, dan penanganan operasional

d. Nomex (bahan baju safety)

Bahan paling kuat dengan memperhatikan kelenturan abrasi,

ketahanan terhadap florida dan abrasi lebih unggul dari kaca.

Sangat tahan teradap suhu. Tidak tahan asam (jangan digunakan

dalam aliran udara yang mengandung gas SO2 dan SO3.

Harganya lebih mahal 2.5 kali lipat dari pada polipropilen dan

31

poliester. Digunakan pada industri aspal, baja, karbon hitam, dan

industri semen.

e. Teflon

Umumya bersifat inert terhadap bahan kimia oleh karenanya

teflon digunakan dalam lingkungan yang parah. Sangat mahal

namun setara dengan kualitasnya yang tahan lama. Digunakan

oleh industri karbon hitam, peleburan timbal, boiler batu bara,

dan beberapa aplikasi yang tak biasa lainnya. Harganya 10x lipat

dari poliester untuk ukuran dan berat yang sama.

f. Fibergass

Biasanya digunakan dalam operasi suhu tinggi. Perkembangan

dalam penyelesaian dan teknik fabrikasi, instalasi, dan operasi

berperan besar dalam besar kecilnya ketahanan baghouse.

Fiberglass adalah bahan kain yang sering digunakan dalam pasar

boiler. Harganya diantara poliester dan nomex.

Tabel 2.8 Jenis filter

Fabric Maximum Temperature

oF

Acid

Resistance

Flouride

Resistance

Alkali

Resistance

Flex

Abrasion

Resistance

Cotton 180 Poor Poor Good Very good

Polypropyl

ene

200 Excellent Poor Excellent Very good

Fabric Maximum

Temperature

oF

Acid

Resistance

Flouride

Resistance

Alkali

Resistance

Flex

Abrasion

Resistance

Polyester 275 Good Poor to fair Good Very good

Nomex 400 Poor to Fair Good Excellent Excellent

Teflon 450 Excellent Poor to fair Excellent Fair

Fiberglass 500 Fair to

Good

Poor Fair to

good

Fair

(Sumber : Theodore, 2008)

2.5.5 Desain Bag Filter

a. Menghitung performa

Rasio A/C adalah ukuran jumlah gas / partikel yang lolos yang

melewati setiap satu kaki persegi kain di baghouses. Ini berlaku untuk

satu feet3 gas /minutes melewati satu ft/kain. Dengan kata lain, rasio

A/C = volume gas rata-rata/luas kain. Perhatikan juga, bahwa kecepatan

32

ini bukan kecepatan sebenarnya melalui lubang kain, melainkan

kecepatan gas yang sesunguhnya mendekati kain. Rasio A/C untuk

baghouse yang digunakan dalam proses industri ditunjukkan dalam

Tabel 2.9.

Tabel 2.9 Rasio A/C tipikal untuk industri tertentu

Rasio A/C tipikal [(ft3/min)/ft

2 ]untuk industri tertentu

Industri Rasio A/C fabric filter

Reverse air Pulse jet Mechanical

shaker

Basic oxygen furnace 1.5-2 6-8 2.5-3

Brick manufacturing 1.5-2 9-10 2.5-3.2

Clay refractories 1.5-2 8-10 2.5-3.2

Electrical arc furnace 1.5-2 6-8 2.5-3

(Sumber : EPA).

Beberapa rumus yang telah dikembangkan untuk menghitung

efisiensi bakal baghouse secara akurat. Namun ada 3 rumus heuristic

yang digunakan untuk membantu mendesisan baghouses:

⁄

⁄

⁄

⁄

= ft/min

Faktor-faktor yang mempengaruhi A/C yaitu termasuk metode

pembersihan, media filter, ukuran debu, kerapatan debu, muatan debu,

dan beberapa faktor lainnya pada setiap proses. Persamaan yang dapat

digunakan untuk menentukan efisiensi pengumpulaan dari sebuah bag

filter adalah (Theodore, 2008) :

( (2.13)

Dimana :

= konstanta kain dalam ft-1

= konstanta dari cake dalam s-1

t = waktu operasi untuk penebalan cake dalam s

L = ketebalan kain dalam ft

E = Efisiensi pengumpulan

33

Konsentrasi keluaran (wc) untuk gabungan antara sistem ketahanan

(fiber dan cake) adalah

( (2.14)

Dimana:

we = konsentrasi keluaran dalam lb/ft3

wi = konsentrasi inlet dalam lb/ft3

Variasi lain dari rumus Darcy untuk aliran fluida melalui bantalan

berpori telah dikembangkan untuk aliran gas melalui sebuah media

saringan. Persamaan dasar Darcy dapat digunakan untuk memprediksi

penurunan tekanan pada pengoperasian filter kain dengan akumulasi

dust cake:

(2.15)

Dimana:

= penurunan tekanan pada H2O

= drag sisa efektif pada H2O

= kecepatan dalam fpm

= koefisien cake spesifik

Efek dari kerusakan bag dalam efektifitas baghouse dapat

dijelaskan dengan persamaan berikut ini:

(2.16)

(

(2.17)

(

(2.18)

Dimana:

= penetrasi setelah bag rusak

= penetrasi sebelum bag rusak

= istilah koreksi penetrasi, kontribusi dari bag yang

rusak ke P

∆P = penurunan tekanan, dalam H2O

= parameter dimensional

q = laju alir volume gas terkontaminasi, acfm

L = jumlah bag yang rusak

34

D = diameter bag, dalam inchi

T = temperatur, dalam Fahrenheit

b. Pressure drop bag filter dengan pulse-jet

Pressure drop dapat diperoleh dengan perhitungan dari

ketetapan konstan relatif dan ketetapan yang menambah dust buildup:

( (2.19)

Dimana :

( (2.20)

Dimana :

( = dalam bentuk Kpa

= konstanta relatif

C = inlet dust loading (kg/m3)

= kecepatan gas (m/s)

= interval waktu cleaning (s)

c. Menghitung luas filter tiap bag (Ab)

(2.19)

Dimana :

D = diameter bag (m)

H = tinggi filter (m)

d. Menghitung area of the cloth (Ac)

(2.20)

Dimana :

Q = debit limbah yang masuk ke bag filter (m3/s)

V = kecepatan gas (m/s)

e. Menghitung effective filtration velocity (Vef)

Effective filtration velocity digunakan untuk menghitung

kecepatan filtrasi yang efektif di bag filter. Sebelum menghitung Vef

35

terlebih dahulu menentukan nilai Vfn atau nominal filtration velocity

dengan Tabel 2.10 dibawah ini:

Tabel 2.10 Filter sizing factors for primary filter collection (Continued)

Material (dry dust) Filtration velocity Vf by type of

cleaning

Maximum

can velocity

Vc, ft/min

Bulk

density at

rest lb/ft3 Low pressure

ft/min

High pressure

ft/min

Iron sulfate 2.0 6.0 200 60-85

Lampblack 2.0 6.0 150 35-45

Lead oxide 7.0 7.0 225 50-70

Lime 2.5 9.0 200 35-60

Metarullgical fumes 1.5 6.0 150 10-20

(Sumber : Croom,1995)

Sebelum menghitung bag filter diperlukan beberapa faktor lain

yang harus diperhitungkan juga sehingga mendapatkan juga sehingga

mendapatkan nilai effective filtration velocity, maka bisa dilihat pada

perhitugan sebagai berikut :

(2. 19)

Keterangan :

Vef = Effective filtration velocity

Vfn = Nominal filtration velocity (table filter sizing

factors for primary filter collector

A = Application

0,8 = Oliy, moist or agglomerating

0,9 = Product collection

1,0 = Nuisance dust collection

T = Temperature

1,0 = Uo to 110°F (43°C)

0,9 = From 110° F to 225°F (107°C)

0,8 = Above 225°F (>107°C)

P = Particel Size

0,8 = Under 3,0 μ

0,9 = From 3 to 9 μ

1,0 = For 10 to 50 μ

1,1 = For 51 to 100 μ

36

1,2 = Above 100 μ

D = Dust Load

1,2 = For 10 or less gr/ft3

1,1 = For 10 or 20 gr/ft3

1,0 = For 20 or 50 gr/ft3

0,9 = For 50 or 80 gr/ft3

0,8 = Above 80 gr/ft3

f. Menghitung panjang filter

Menentukan panjang filter diperlukan nilai Vc (can

velocity) yang didapatkan dari Tabel 2.10 kemudian panjang

filter dapat ditentukan dengan menarik grafik pada Gambar 2.11

dan melakukan interpolasi.

(Croom Miles. L, 1995)

g. Menghitung jumlah filter (Nb)

(2.21)

Dimana :

Ac = area of the clothv (m2)

Ab = luas filter tiap bag (m2)

Gambar 2.10 Grafik Filter Length

37

h. Menghitung hopper

Perencanaan hopper menggunakan tinggi asumsi dengan

mengasumsikan diameter hopper kemudian tinggi hopper dan

tinggi bag filter dijumlahkan sehingga didapatkan hasil total

keseluruhan. faktor koreksi cunningham untuk udara pada

tekanan atmosfer :

Tabel 2.11 Cunningham correction factor

Particle Diameter

(µm)

Temperature

70oF 212oF 500oF

0,1 2,88 3,61 5,14

0,25 1,682 1,952 2,525

0,5 1,325 1,446 1,711

1,0 1,160 1,217 1,338

2,5 1,064 1,087 1,133

5,0 1,032 1,043 1,067

10,0 1,016 1,022 1,033

(Sumber : Theodore, 2008).

i. Cerobong

Cerobong udara harus dibuat dengan mempertimbangkan aspek

pengendalian pencemaran udara yang didasarkan pada lokasi dan

tinggi cerobong. Pertimbangan kondisi meteorologis dan tata guna

tanah merupakan salah satu pertimbangan untuk mendapatkan lokasi

dan tinggi cerobong yang tepat, dimana dengan perhitungan modelling

pencemaran udara akan dapat ditentukan dispersi udara, dari cerobong

terhadap kondisi udara sekitarnya. Rancang bangun atau disain

cerobong disesuaikan kondisi pabrik dengan pertimbangan emisi yang

akan dikeluarkan tidak melebih baku mutu emisi yang ditetapkan.

1. Persyaratan cerobong

Disamping itu beberapa persyaratan perencanaan cerobong

secara umum seperti berikut:

a. Tinggi cerobong sebaiknya 2 - 2 1/2 kali tinggi bangunan

sekitarnya sehingga lingkungan sekitarnya tidak terkena

turbulensi.

38

b. Kecepatan aliran gas dari cerobong sebaiknya lebih besar dari

20 m/detik sehingga gas-gas yang keluar dari cerobong akan

terhindar dari turbulensi.

c. Gas-gas dari cerobong dengan diameter lebih kecil dari 5 feet

dan tinggi kurang dari 200 feet akan mengakibatkan

konsentrasi di bagian bawah akan menjadi tinggi.

d. Konsentrasi maksimum bagian permukaan tanah dari cerobong

gas-gas (agar terjadi difusi) biasanya terjadi pada jarak 5 - 10

kali tinggi cerobong downwind.

e. Konsentrasi maksimum zat pencemar berkisar antara 0,001 -

1% dari konsentrasi zat pencemar dalam cerobong.

f. Konsentrasi di permukaan dapat dikurangi dengan

menggunakan cerobong yang tinggi. Variasi konsentrasi

pencemar pada permukaan akan berbanding terbalik dengan

kuadrat tinggi cerobong efektif.

g. Warna cerobong harus mencolok sehingga mudah terlihat.

h. Cerobong dilengkapi dengan pelat penahan angin yang

melingkari cerobong secara memanjang ke arah ujung atas.

i. Puncak cerobong sebaiknya terbuka, jika pihak industri

menganggap perlu untuk memberi penutup (biasanya cerobong

kecil/rendah) maka penutup berbentuk segitiga terbalik

(terbuka ke atas).

j. Setiap cerobong diberi nomor dan dicantumkan dalam denah

industri.

k. Disamping itu di sekitar cerobong sebaiknya dilengkapi

dengan tempat parkir sehingga kendaraan sampling dapat

sedekat mungkin dengan lubang sampling.

Apabila cerobong tidak sesuai dengan ketentuan di atas

(untuk industri yang beroperasi sebelum dan sejak tahun 1995),

maka perlu dilakukan modifikasi perlakuan gas buang. Hal

tersebut dilakukan dengan mengubah kecepatan serta temperatur

39

gas, sehingga akan diperoleh tinggi cerobong efektif yang lebih

tinggi.

2. Persyaratan Lubang Pengambilan Sampel

Untuk pengambilan sampel, maka diperlukan pembuatan

lubang pengambilan sampel dengan persyaratan:

a. Lubang pengambilan sampel yang mampu mendapatkan data

yang akurat dan ekonomis, dengan persyaratan sebagai

berikut:

b. Lokasi lubang pengambilan sampel sebaiknya pada posisi dua

bagian dari ujung bawah dan delapan bagian dari bawah;

c. Diameter lubang pengambilan sampel sekurang-kurangnya

sepuluh sentimeter;

d. Lubang pengambilan sampel harus memakai tutup dengan

sistem pelat flange yang dilengkapi dengan baut.

e. Arah lubang pengambilan sampel tegak lurus dinding

cerobong.

2.6 Pembebanan Kontruksi Baja Penyangga

Perencanaan struktur didefinisikan sebagai paduan dari seni dan ilmu,

yang menggabung intuitif seorang insinyur berpengalaman dalam kelakuan

struktur dengan pengetahuan mendalam tentang prinsip statistic, dinamika,

mekanika bahan, dan analisa struktur, untuk mendapatkan struktur yang

ekonomis dan aman serta sesuai dengan tujuan.

2.6.1. Material baja

Baja yang akan digunakan dalam struktur dapat diklasifikasikan

menjadi:

a. Baja Carbon (Carbon Steel)

Baja karbon dibagi menjadi 3 kategori tergantung dari

persentase kandungan karbonnya, yaitu baja karbon rendah (C =

0.03 – 0.35 %), baja karbon medium (C = 0.35 – 0.50%), dan baja

karbon tinggi (C = 0.55 – 1.70 %). Baja yang sering digunakan

dalam struktur adalah baja karbon medium, misalnya baja BJ 37.

40

b. Baja Paduan Rendah Mutu Tinggi (High Strength-Low Alloy

Steel, HSLA)

Yang termasuk dalam kategori baja paduan rendah mutu

tinggi (high-strength low-alloy steel/HSLA) mempunyai tegangan

leleh berkisar antara 290 – 550 Mpa dengan tegangan putus (f)

antara 415–700 Mpa. Jika baja karbon mendapatkan kekuatannya

seiring dengan penambahan persentase karbon, maka bahan –

bahan paduan ini mampu memperbaiki sifat mekanik baja

c. Baja Paduan (Alloy Steel)

Baja paduan rendah (low alloy) dapat ditempa dan

dipanaskan untuk memperoleh tegangan leleh antara 550–760

Mpa. Tegangan leleh dari baja paduan biasanya ditentukan

sebagai tegangan yang terjadi saat timbul regangan permanen

sebesar 0,2%, atau dapat ditentukan pula sebagai tegangan pada

saat tegangan mencapai 0.5%.

Menurut SNI 03-1729-2002 mengklasifikasikan mutu dari

material baja menjadi 5 kelas berdasarkan tegangan leleh dan

tegangan putusnya. Seperti pada Tabel 2.12.

Tabel 2.12 Mutu Baja

Jenis baja Tegangan putus

minimum fx

(Mpa)

Tegangan lelah

minimum fx (Mpa)

Rengangan

minimum (%)

BJ 34 340 210 22

BJ 37 370 240 20

BJ 41 410 250 18

BJ 50 500 290 16

BJ 55 550 410 13

(Sumber : Setiawan, 2008).

Baja memiliki kekuatan Tarik yang tinggi, jauh lebih tinggi

dibandingkan beton. Bila diberi gaya tarikan terus menerus hingga

melewati batas elastisitasnya, baja akan mengalami rengangan

yang cukup besar sebelum bener-bener runtuh. Ada 3 jenis

struktur baja sering diterapkan sebagai struktur bangunan:

41

a. Tipe Rangka (Frame Structure)

Dengan menyusun batang baja dengan bentuk struktur

tertentu, batang baja mampu memperkuat satu sama lain. Hal

ini banyak diterapkan pada struktur atap , bangunan pabrik,

pergudangan, jembatan serta tower BTS (Base Transceiver

Station) operator seluler.

b. Tipe Cangkang (Shell-Type Structure)

Struktur baja tipe cangkang diterapkan pada stadion, gelora,

maupun bangunan lain yang membutuhkan kubah/dome

diatasnya.

c. Tipe Suspensi (Suspension-Type Structure)

Suspensi bisa disebut tarikan. Baja pada system struktur ini

menahan beban dengan kekutan tarikannya. Contohnya , bisa

dimanfaatkan sebagai kabel baja pada jembatan.

2.6.2. Bentuk Baja

Baja dalam kontruksi bangunan memiliki bentuk yang

bermacam – macam seperti sebagai berikut:

1. Baja Pelat

Baja pelat dapat berupa lembaran pelat ataupun pelat strip

dengan tebal antara 3 mm sampai 6 mm. Baja pelat lembaran

memiliki lebar antara 150 mm sampai 4300 mm dengan panjang 3

sampai 6 meter, sedangkan baja pelat strip biasanya dengan lebar

kurang dari 600 mm dengan panjang 3 sampai 6 meter. Permukaan

pelat umumnya digunakan pelat yang polos rata dengan lebar yang

dapat dipotong sesuai dengan kebutuhan.

2. Baja Profil

Baja yang berupa batangan dengan penampang berprofil dan

memiliki panjang pada umumnya sebesar 6 meter. Baja profil

memiliki banyak jenis seperti berikut:

a) Wide Flange (WF)

42

Baja Wide Flange (WF) adalah baja profil yang sering

digunakan untuk mebuat sebuah kolom, balok, tiang pancang,

dan lainnya. Baja profil jenis Wide Flange (WF) secara umum

juga disebut baja H- beam.

Gambar 2.11 Baja Wide Flange (Muljati, dkk. 2015)

b) Baja Siku

Baja siku adalah baja siku sama kaki dengan profil

berpenampang L yang dihasilkan dari proses hot rolling mill,

bertepi bulat dengan ukuran lebar 20 mm s.d 200 mm.

(G.salmon,1980)

2.6.3. Konsep Dasar Perencanaan

1. Analisa Beban

Pada struktur gedung analisa beban statik (sttic push over

analysis) dorong dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu secara

analisis statik dua dimensi atau tiga dimensi linier dan non linier,

dimana pengaruh Gempa Rencana terhadap struktur gedung

dianggap sebagai beban-beban statik yang menangkap pada pusat

masing-masing lantai, yang nilainya ditingkatkan secara berangsur-

ansur saampai melampaui pembebanan yang menyebabkan

terjadinya pelelehan (sendi plastis) pertama didalam struktur

Gambar 2.12 Baja Siku Profil

43

gedung, kemudian dengan peningkatan beban lebih lanjut

mengalami perubahan bentuk elasto plastis yang besar sampai

mencapai batas ambang keruntuhannya (Khafis, 2009).

a. Beban Gempa

Beban gempa nominal adalah beban akibat pengaruh

gempa rencana yang menyebabkan terjadinya pelelehan

pertama di dalam struktur gedung, kemudian direduksi dengan

faktor kuat lebih (SNI-1726-2002). Gerakan tanah secara

horisontal menghasilkan gaya geser dasar bangunan:

(2. 22)

Dimana :

V = gaya geser dasar untuk menyatakan pengaruh dinamis

dari gaya inersia

C = 0,05/√

, koefisien gempa, setara dengan percepatan

maksimum yang dinyatakan dalam percepatan gravitasi

T = faktor getar alami struktur , yaitu waktu untuk satu

siklus getaran

K = koefisien berkisar antara 0,67-3,0 yang menunjukan

kemapuan batang untuk menyerap deformasi plastis

(harga yang rendah menunjukan dactilitas/ductility yang

tinggi)

W = berat bangunan

b. Beban Mati

Beban mati merupakan baban gaya berat pada suatu

posisi tertentu. Beban ini disebut demikian karena ia bekerja

terus menerus menuju arah bumi pada saat struktur telah

berfungsi.

c. Beban Hidup

Beban hidup merupakan beban-beban gravitasi yang

bekerja pada saat struktur telah berfungsi, namun bervariasi

dalam besar dan lokasinya. Contohnya adalah beban orang,

44

furnitur, perkakas yang dapat bergerak, kendaraan dan barang-

barang yang dapat disimpan. Secara praktis beban hidup

bersifat tidak permanen sedangkan, yang lainnya sering

berpindah-pindah tempatnya.

d. Beban Angin

Beban yang bekerja pada struktur akibat tekanan-

tekanan dari gerakan angin. Beban angin sangat tergantung dari

lokasi da n ketinggian dari struktur. Besarnya tekanan tiup

harus diambil minimum sebesar 25 kg/m2. Kecuali untuk

bangunan – bangunan berikut:

a) Tekanan tiup ditepi laut hingga 5 km dari pantai harus

diambil minimum 40 kg/m2.

b) Untuk cerobong tekanan tiup dalam kg/m2 harus disesuaikan

dengan rumus (42,5 + 0,6h), dengan h adalah tinggi cerobong

seluruhnya dalam satuan meter (SNI 03-1727-1989).

e. Kombinasi beban

Berdasarkan beban-beban sebelumnya, maka struktur

baja harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan di

bawah ini:

1,2D + 1,6 L + 0,5 (La atau H)

1,2D + 1,6 (La atau H) + (γ L L atau 0,8W)

1,2D + 1,3 W + γ L L + 0,5 (La atau H)

1,2D ± 1,0E + γ L L

0,9D ± (1,3W atau 1,0E) (2.23)

Keterangan:

D adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi

permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap,

tangga, dan peralatan layan tetap

L adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung,

termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti

angin, hujan, dan lain-lain

45

La adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan

oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan

biasa oleh orang dan benda bergerak

H adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan

air

W adalah beban angin

E adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03–1726 –

1989, atau penggantinya

2. Alat sambung baja

a. Las

Proses pengelasan merupakan proses penyambungan dua

potong logam pemanasan sampai keadaan plastis atau cair,

dengan atau tanpa pengelasan. Proses pengelasan yang paling

umum, terutama untuk mengelas baja strukturan, memakai

energi listrik sebagai sumber panas, yang paling banyak

digunakan adalah busur listrik (nyala). Busur nyala adalah

pancaran arus listrik yang relatif besar antara elektoda dan

bahan dasar yang dialirkan melalui kolom gas ion hasil

pemanasan. Kolom gas ini disebut plasma. Pada proses

pengelasan busur nyala, peleburan terjadi akibat aliran bahan

yang melintas busur dengan tanpa diberi tekanan (G.salmon

dan Johnson, 1980). Persyaratan kemanan suatu struktur dalam

las akan terpenuhi apabila :

(2.24)

Dengan :

= faktor tahanan

= tahanan nominal per satuan panjang las

= beban terfaktor per satuan panjang las

b. Jenis-jenis las

Jenis-jenis las yang sering ditemui antara lain :

a) Las tumpul (goovel weld), las ini dipakai untuk

menyambung batang-batang sebidang, karena las ini harus

46

menyalurkan secara penuh beban yang bekerja, maka las ini

harus memiliki kekuatan yang sama dengan batang yang

disambungnya.

Luas efektif las tumpul

Tebal efektif las tumpul penetrasi penuh adalah tebal

pelat yang tertipis dari komponen yang disambung

Untuk las tumpul penetrasi sebagian perhatikan Gambar

2. 14 dibawah ini :

Gambar 2.13 Tebal Efektif las tumpu

(Setiawan, 2008)

Tahanan nominal sambungan las tumpul

Kuat las tumpu penetrasi penuh diterapkan sebagai

berikut :

1. Bila sambungan dibebani dengan gaya tarik atau

gaya tekan aksial terhadap luas efektif, maka :

(bahan dasar)

(las) (2.25)

2. Bila sambungan dibebani dengan gaya geser

terhadap luas efektif

( (bahan dasar)

( (las) (2.26)

Dengan dan adalah kuat leleh dan kuat tarik putus.

47

b) Las sudut (filled welds), tipe las ini paling banyak dijumpai

dibandingkan tipe las lainnya, 80% sambungan las

menggunakan tipe las sudut. Tidak memerlukan presisi

tinggi dalam pengerjaannya.

Luas efektif las

Tebal efektif las sudut adalah jarak nominal terkecil

dari kemiringan las dengan titik sudut di depannya.

Asumsikan bahwa las sudut mempunyai ukuran kaki

yang sama, a, maka tebal efektif t adalah 0,707a. Jika

ukuran las tak sama panjang, maka tebal efektif harus

dihitung dengan memakai hukum-hukum trigonometri.

Tahanan nominal sambungan las sudut

Kuat rencana per satuan panjang las sudut,

ditentukan sebagai berikut :

( (las)

( (las dasar) (2.27)

(Setiawan, 2008)

c) Las baji dan pasak (slot and plug welds), jenis las ini

biasanya digunakan bersama-sama dengan las sudut.

Manfaat utamanya menyalurkan gaya geser pada

sambungan lewatan bila ukuran panjang las terbatas oleh

panjang yang tersedia untuk las sudut.

Tahanan nominal sambungan las tumpul

Kuat rencana bagi las baji dan pasak ditentukan :

Gambar 2.14 Tebal Efektif las sudut

48

( (2.17)

Dengan :

= luas geser efektif las

= kuat tarik putus logam las

2.6.4. Perancangan Kontruksi Baja Menggunakan Software

Untuk merancang kontruksi baja dapat dapat dilakukan dengan

menggunakan software SAP2000. Dengan software ini pekerjaan

kontruksi akan menjadi mudah akan tetapi tidak melepaskan

konsep engineering, karena program SAP2000 hanya butuh

pengendalian pemakainya. Berikut langkah-langkah menggunakan

SAP2000 :

1. Membuka layar SAP2000. Layar SAP2000 menampilkan layar

hitam pilih new yang terletak samping kiri toolbar lalu klik akan

muncul layar seperti dibawah ini. Kemudian memilih satuan

(Ton,m ,C) dan new model Grid Only.

(Penulis, 2019)

2. Setelah memilih Grid Only selanjutnya mengatur define material

dengan memasukkan material yang digunakan serta data yang

dibutuhkan.

Gambar 2.15 New Model

49

Gambar 2.16 Define Grid Data

(Penulis,2019)

3. Kemudian selanjutnya mengatur define material dengan

memasukkan material yang dibutuhkan.

(Penulis, 2019)

4. Kemudian pilih pengaturan dan klik define lalu section properties

selanjutnya frame section lalu pilih add new properties.

Gambar 2.16 Pemilihan Material

50

(Penulis, 2019)

5. Selanjutnya pengaturan pilih section name, kemudian atur bagian

section name, material dan dimensi section. Setelahnya klik OK

Gambar 2.18 Pemilihan section name, material dan dimensi section

(Penulis, 2019)

6. Selanjutnya memasukkan frame section pada bagian balok dan

kolom.

Gambar 2.19 Frame Section Pada Balok Dan Kolom

(Penulis, 2019)

Gambar 2.17 Memilih Bentuk Baja yang digunakan

51

7. Kemudian menuju ke pengaturan dan pilih define load pattern.

Untuk memasukkan beban yang akan digunakan..

Gambar 2.20 Define Load Pattern

(Penulis, 2019)

8. Menggambar frame section dengan menuju menu kemudian pilih

draw.

(Penulis, 2019)

9. Untuk membuat tumpuan kembali ke menu dan pilih assign lalu

klik joint dan restraint.

Gambar 2.21 Menggambar model balok/kolom dan pelat

52

(www.jasasipil.com)

10. Untuk memberi beban hidup dengan memilih assign pada menu

lalu pilih frame load dan klik gravity.

(www.jasasipil.com)

11. Kemudian pilih menu analysis dan klik run analysis.

(www.jasasipil.com)

Gambar 2.22 Membuat tumbuan bangunan dengan assign

Gambar 2.23 Memasukan beban hidup

Gambar 2.24 Menu Analysis

http://www.jasasipil.com/

http://www.jasasipil.com/

53

12. Untuk melihat hasil analysis dari program SAP 2000 pilih menu

kemudian display lalu pilih show force/streses selanjutnya pilih

frame/cables

(www.jasasipil.com)

Gambar 2. 25 Melihat Hasil analisa SAP2000

54


55

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

Metode penelitian merupakan tahapan untuk menyelesaikan masalah dalam

penelitian secara terstruktur dan sistematis, supaya proses penelitian dapat

dipahami dan dimengerti serta berjalan secara maksimal. Adapun tahapan

penelitian ini sebagai berikut :

3.1. Tahap Penelitian

3.1.1 Identifikasi Masalah

Tahap awal penelitian ini melakukan identifikasi masalah.

Permasalahan yang mendasari dalam penelitian ini adalah adanya

pencemaran udara yang disebabkan oleh debu dari proses peleburan baja

di unit arc furnace kapasitas 5 ton. Hal ini disebabkan oleh bag filter

yang terpasang tidak dapat bekerja secara maksimal sehingga

menyebabkan pencemaran udara.

3.1.2 Perumusan Masalah dan Tujuan Penelitian

Tahap ini melakukan penetapan rumusan masalah mengenai topik

penilitian yang akan diambil, rumusan masalah ini terkait dengan

mengidentifikasi limbah peleburan baja pada unit arc furnace,

perencanaan ulang bag filter yang sesuai untuk mengolah pencemaran

partikel di industri peleburan baja, perencanaan ulang struktur kontruksi

baja penyangga yang dibutuhkan dalam perencanaan bag filter,

perbandingan fisik dan performa dari bag filter baru dan bag filter lama.

Dan tujuan dari penilitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik

limbah peleburan baja pada unit arc furnace, untuk merancang ulang bag

filter yang sesuai untuk mengolah pencemaran partikel di industri

peleburan baja, merencanakan ulang struktur kontruksi baja penyangga

yang dibutuhkan dalam perencanaan bag filter serta membandingkan

secara fisik dan performa dari bag filter baru dan bag filter lama.

Tahapan ini juga menenetukan manfaat bagi pihak yang terkait serta bagi

penilitian selanjutnya.

56

3.1.3 Studi Lapangan

Tahapan ini dilakukan pengamatan secara langsung pada proses

peleburan baja. Studi lapangan merupakan bagian dari tahap observasi

awal yang dimaksudkan untuk mengetahui kondisi nyata sistem bag filter

yang ada di peleburan baja. Berdasarkan hasil studi lapangan dapat

diketahui kelemahan-kelemahan yang ada pada sistem bag filter.

3.1.4 Studi Literatur

Studi literatur ini bertujuan untuk menunjang penyelesaian penelitian

serta sebagai landasan teori yang berhubungan dengan masalah yang

diangkat. Studi literatur dapat berupa jurnal, penelitian terdahulu, Standar

Nasional Indonesia (SNI), peraturan, internet dan buku. Studi literatur

yang dibutuhkan dalam penilitian adalah :

1. Standar Nasional Indonesia (SNI) 19-17119.3-2005 tentang cara uji

partikel tersuspensi total menggunakan peralatan high volume air

sampler (HVAS) dengan metode gravimetri.

2. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 41 Tahun 1999

Tentang Pengendalian Pencemaran Udara.

3. Jurnal terkait topik yang diangkat dalam penilitian ini.

4. Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 10 tahun 2009 tentang Baku

Mutu Udara Ambien dan Emisi Sumber Tidak Bergerak Di Jawa

Timur.

3.2. Pengumpulan Data

Tahapan pengumpulan data dilakukan untuk mengumpulkan data-data

baik data sekunder maupun primer yang dibutuhkan untuk menyelesaikan

penilitian ini. Data – data yang diperlukan dalam peniltian ini adalah:

3.2.1 Data Primer

Data primer merupakan data yang didapatkan dari lapangan,

dapat diperoleh dari hasil wawancara atau survei lapangan. Data

sekunder yang dibutuhkan dalam penilitian ini adalah:

a. Konsentrasi partikulat pada proses peleburan baja, data ini

didapatkan dengan cara pengukuran menggunakan peralatan High

Volume Air Sampler (HVAS) dengan metode gravimetric.

57

Penentuan konsentrasi partikulat dibutuhkan, lokasi sampling, alat,

bahan dan langkah kerja dalam pengambilan sampelnya seperti

berikut:

a) Lokasi sampling

Pada tahap ini dilakukan pengambilan sampel konsentrasi

partikel di ruangan arc furnace. Pengambilan sampel

dilakukan secara grab sampling (sesaat) karena limbah yang

dihasilkan dari proses peleburan bersifat kontinyu selama 24

jam dengan kapasitas yang sama yaitu 5 ton (Hasil

pengawasan, 2019). Pengambilan sampel dilakukan di udara

ambien sesuai SNI 19-7119.6-2005.

Lokasi pengambila sampel udara di area kerja yang

terdampak oleh pencemar dari proses peleburan baja. Lokasi

pengambilan sampel berada di bagian timur dan barat arc

furnace. Jumlah titik yang diambil 2 titik, 1 titik di bagian

barat dan 1 titik dibagian timur, layout lokasi sampling di

Lampiran 2. Kedua titik dipilih karena berada diarea tinggi

pencemar dan mewakili area yang tercemar, didukung oleh

faktor meteorologi (arah dan kecepatan angin), temperatur, dan

kelembapan.

(Penulis, 2019)

Gambar 3.1 Pengambilan sampel di titik

58

b) Alat

Pengambilan sampel untuk menentukan nilai

konsentrasi partikulat dibutuhkan beberapa alat seperti:

o Desikator

o Timbangan analitik

o Penjepit

o High Volume Sampler

c) Bahan

Bahan yang perlukan dalam pengambilan sampel

partikulat untuk menentukan nilai konsentrasinya adalah:

o Kertas saring

d) Langkah Kerja

Langkah kerja dalam pengambilan sampel untuk

menemukan nilai konsentrasi partikulat adalah:

1. Memasukkan kertas saring kedalam desikator selama 24

jam, untuk dihilangkan kandungan air didalam kertas

saring tersebut.

2. Kertas saring yang telah didesikator di timbang

menggunakan timbangan analitik untuk diketahui berat

kertas saring sebelum ada partikulat (W1). Catat hasil

pengukuran

3. Mempersiapkan alat High Volume Air Sampler dan

menempatkan kertas filter pada filter holder.

4. Nyalakan alat uji dan lakukan pengambilan sampel

selama 20-25 menit.

5. Pindahkan kertas saring secara hati – hati, jaga agar tidak

ada partikel yang terlepas. Lipat kertas saring dan simpan.

6. Ulangi langkah 2–5 diatas untuk pengambilan titik

sampel selanjutnya.

7. Kertas saring yang terdapat partikulat dimasukkan

kedalam desikator selama 24 jam.

59

8. Timbang kertas saring dengan timbangan analitik untuk

diketahui berat kertas saring sebelum ada partikulat (W2).

Catat hasil pengukuran.

Pengambilan sampel telah dilakukan selanjutnya hitung

nilai konsentrasi partikulat dengan menggunakan rumus

berikut:

(

(3.1)

Keterangan:

C = Konsentrasi massa partikel tersuspensi (mg/Nm3)

W2 = Berat filter akhir (g)

W1 = Berat filter awal (g)

V = Volume contoh uji udara (m3)

b. Ukuran partikulat limbah dari arc furnace pada proses peleburan

logam diperoleh dari pengujian menggunakan metode Scanning

Electron Microscopy (SEM) untuk mengetahui karakteristik

ukuran partikulat

c. Suhu partikulat. Data didapatkan dari pengukuran menggunakan

thermocouple dilakukan di hood yang terpasang di atas arc

furnace.

3.2.2 Data Sekunder

Data sekunder merupakan data yang didapatkan dari lain yang

sebelumnya telah diolah dan diterbitkan pada umum. Data sekunder

yang dibutuhkan adalah:

a. Baku Mutu digunakan Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 10

tahun 2009 tentang Baku Mutu Udara Ambien dan Emisi Sumber

Tidak Bergerak Di Jawa Timur

b. Densitas dan viskositas partikulat yang didapatkan dari buku

Mcdonald’s

c. Debit pencemar didapatkan dari manual book Arc Furnace

kapasitas 5 ton

60

d. Data Spesifikasi bag filter yang digunakan dalam pengolahan

limbah udara dari proses peleburan baja.

3.3. Perancangan Ulang Bag Filter

Penentuan dan perencanaan bag filter yang sesuai diperlukan beberapa

tahapan yaitu :

a. Penentuan Bag Filter

Penentuan tipe bag filter yang sesuai ditinjau dari ukuran partikulat

yang diketahui dengan menggunakan alat uji SEM (Scanning Electron

Microscopy). Bag filter effektif meremovel partikel berukuran

.

b. Perencanaan Bag Filter

Berikut langkah – langkah yang diperlukan untuk melakukan

perhitungan dalam perencanaan bag filter.

1. Perancangan Hood

Untuk merencanakan hood ada beberapa tahapan perhitungan

dalam menyelesaikannya, yaitu:

a. Menentukan dimensi hood

b. Menentukan nilai kecepatan hisapan pada hood dengan

menggunakan Tabel 2.4 minimum recommended control

velocities yang didapatkan dari buku

c. Menentukan jenis hood yang akan digunakan

d. Menghitung jumlah debit udara yang mampu dihisap hood

melalui perhitungan, dimana rumus perhitungan ini disesua

Kecepatan hisapan hood disesuaikan dengan jenis hood yang

akan digunakan. Rumus perhitungan debit udara berdasarkan

jenis hood tercantum pada Tabel 2.3 jenis-jenis hood.

e. Menghitung jumlah hood yag digunakan dengan menggunakan

perhitungan sebagai berikut:

(3.2)

61

2. Perancangan Duct

Perencanaan duct ada beberapa tahapan perhitungan dalam

menyelesaikannya, yaitu:

a. Menentukan jalur duct dari sumber hingga cerobong

b. Menentukan kecepatan dalam duct dengan menggunakan Tabel

2.5 minimum recommended of duct velocities yang didapatkan

dari buku.

c. Menghitung diameter duct utama dan cabang

Menghitung diameter duct utama dan cabang menggunakan

perhitungan berikut :

(

(3.3)

(

)

(3.4)

(3.5)

(3.6)

3. Perencanaan Bag Filter

a. Menghitung panjang filter dengan menggunakan nilai efective

filtration velocity dalam perhitungan berikut:

Vef=Vfn x A x T x P x D (3.6)

b. Menghitung A/C ratio dengan menggunakan Tabel 2.9 Rasio

A/C tipikal untuk industri tertentuyang didapatkan dari EPA

c. Menentukan jenis filter yang akan digunakan. Untuk memilih

jenis filter berdasarkan temperatur menggunakan Tabel 2.8 jenis

fiter

d. Menghitung area of cloth dengan menggunakan rumus :

(3.7)

Dimana :

Q = debit aliran yang melewati bag house (ft3/mnt)

V = kecepatan gas (ft/mnt)

62

e. Menghitung panjang bag dengan sesuai Grafik 2.11 dan

melakukan interpolasi

f. Menghitung luas area yang dibutuhkan per bag

(3.8)

Dimana :

d = diameter bag (m)

h = tinggi bag (m)

g. Menghitung jumlah bag yang digunakan dengan perhitungan

berikut

(3.8)

Dimana :

Ac = total cloth area (m)

h = luas area tiap bag (m)

h. Merencanakan hopper dengan mengasumsi diameter sehingga

didapatkan tinggi hopper

4. Menghitung total energy loss

a. Menghitung kecepatan standar yang terjadi dalam duct

(

)

(3.9)

b. Menentukan nilai friction

Nilai friction didapatkan dari Grafik 2.7 dengan menarik

nilai debit emisi, kecepatan, dan diameter duct

c. Menentukan nilai KH dan Kx

Tipe hood dan aksesoris yang melewati jalur. Nilai Kx

didapatkan pada Tabel 2.6 konstanta headloss untuk fitting

dan braaches dan nilai KH pada Tabel 2.7 koefisien headloss

pada hood.

d. Total enenrgy loss setiap jalur

* (

) ( ∑ + (3.10)

63

5. Penentuan Daya Blower

Motor penggerak berfungsi sebagai penggerak blower. Adapun

cara menghitung besarnya daya motor yang dibutuhkan adar mampu

menggerakkan blower adalah sebagai berikut :

(3.11)

Dimana :

W = Daya motor (hp)

K = Konstanta (0,0001575)

Q = Debit udara (m3/s)

= Total Pressure drop (N/m2)

3.4. Perancangan Struktur Kontruksi Baja Penyangga

Perencanaan bag filter tentu perlu taing penyangga untuk membangun

sebuah bag filter. Material yang digunakan untuk tiang penyangga dalam

pembangunan bag filter adalah baja. Dalam merencanakan tiang peyangga

berikut beberapa langkah yang perlu dilakukan:

1. Menentukan profil baja yang akan digunakan

2. Menghitung beban yang akan disangga oleh tiang penyangga

3. Menggunakan sambungan las

4. Merencanakan struktur kontruksi baja menggunakan software berupa SAP

2000.

3.5. Perbandingan Bag Filter Baru dengan Bag Filter Lama

Perbandingan secara fisik dan performa bag filter baru dengan bag filter

lama. Perbandingan fisik berupa dimensi bag filter, dimensi pipa, jenis filter

dan perbandingan performa berupa pressure drop, rasio A/C, kecepatan

hisap.

3.6. Kesimpulan dan Saran

Tahap ini merupakan tahap akhir dari penelitain yang dilakukan. Tahap

kesimpulan adalah tahap penarikan kesimpulan dari analisa yang dibuat saat

penelitian. Sedangkan tahap saran adalah pemberian masukan untuk

penelitain selanjutnya.

64

3.7. Diagram Alir

Tahap-tahap penelitian digambarkan pada diagram alir dibawah ini:

Mulai

Identifikasi

masalah

Perumusan Masalah &

Tujuan Penelitian

Studi Pustaka Studi Lapangan

Kondisi Ideal

· Bag Filter dapat mengolah debu

pencemar dari arc furnace

hingga dibawah baku mutu

Kondisi Lapangan

· Debu dari arc furnace menyebar

ke seluruh area kerja di pabrik

· Debu tidak dapat terhisap oleh

hood

· Bag filter tidak dapat mengolah

dengan effektif

· Debu dari arc furnace melebihi

baku mutu

Pengumpulan Data

Perancangan Ulang

Bag Filter

Kesimpulan dan

Saran

Selesai

Perbandingan Perancangan

bag filter baru dengan bag

filter lama

Perancangan struktur

kontruksi baja penyangga

Data Primer

· Pengukuran Emisi

Partikulat

· Ukuran dan

Kandungan

Partikel

· Suhu Emisi

Data Sekunder

· Baku Mutu Emisi dan

Partikulat

· Data Densitas,

Viskositas dan Debit

· Karakteristik Limbah

Melting

· Data Teknis Fabric

filter

Fisik

· Dimensi bag filter

· Dimensi pipa

· Jenis filter

Performa

· Pressure Drop

· Rasio R/Cloth

· Kecepatan hisap

65

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Denah dan Proses Flow Diagram

4.1.1 Layout dan Denah Perusahaan

Industri peleburan baja memiliki luas lahan sekitar 1,69 ha.

Terdapat 2 jenis alat peleburan baja yaitu arc furnace dan induction

furnace. Perbedaan kedua alat ini adalah banyaknya kapasitas baja

yang dapat dilebur. Induction furnace memiliki kapasitas peleburan

baja lebih sedikit dari pada arc furnace. Perancangan ulang bag filter

bersumber dari proses peleburan arc furnace kapasitas 5 ton. Arc

furnace ini memiliki diameter dalam sebesar 3200 mm dan tinggi 320

mm. Bag filter yang terpasang saat ini memiliki diameter duct sebesar

900 mm dengan material galvanis iron, layout bag filter lama ada di

Gambar 4.1 sebagai berikut :

Gambar 4.1 Denah perusahaan dan layout bag filter lama


66

Steel Scrap Arc furnace

5 ton

Secondary

metallurgy Casting Rolling

Electrodes

Energy

Lining

Noice

abatement

Waste gas

capturing system

Precipitation

system

Dust

handling

Waste gasWaste gas

Dust

Bag filter

Crude steel Steel

Slag handling Refactory

breaks

Slag handling Refactory

breaks

slagslag

4.1.2 Proses Flow Diagram

Proses peleburan baja menggunakan electric arc furnace yaitu

memanaskan dan mencairkan besi bekas dengan busur listrik yang

berasal dari elelctroda ke besi bekas di dalam tanur. Kemampuan EAF

adalah mengolah scrap menjadi 100% baja cair dan energi yang

dikelurakan busur listrik terhadap bahan baku sangat besar,

menyebabkan oksidasi besar pada logam cair. Hal ini yang

menyebabkan karbon yang terkandung di dalam logam bahan baku

teroksidasi sehingga kadar karbon dalam logam menjadi berkurang.

Cara kerja EAF sama seperti pada las listrik, dimana electroda

diberikan arus listrik yang akan mengeluarkan percikan bunga api.

Temperatur yang dibutuhkan untuk meleburkan baja sekitar 1600oC -

1650 oC dan membutuhkan energi listrik sebesar 85.000-100.000 Kwh.

Daya yang digunakan untuk satu kali heat (pemanasan) sekitar 670

Kwh/ton dengan power factor sebesar 0,7. Sebelum melakukan

pemanasan/peleburan pertama kali furnace diberi kapur bakar,

kemudian scrap dan terakhir besi spon. Jumlah scrap dalam satu kali

head 15-20% dan besi spon 80-85%. Proses peleburan menghasilkan

limbah debu, slag dan kebisingan sehingga perlu sistem pengolahan

debu yaitu dengan dust collector jenis bag filter. Berikut ini gambar

4.2 diagram flow peleburan baja :

Gambar 4.2 Proses peleburan baja dengan EAF


67

4.1.3 Jalur Sistem Pengolahan

Sistem pengolahan limbah debu yang berasal dari peleburan baja

didesain kembali dengan sistem duct yang berbeda memiliki 2 jenis

hood dan memiliki 2 blower. Jalur ducting ada di Gambar 4. sebagai

berikut

4.2 Karakteristik Limbah Peleburan Baja

4.2.1 Konsentrasi Partikel

Pengukuran konsentrasi partikel limbah peleburan baja dilakukan

diarea tungku arc furnace sebanyak 2 titik, kedua titik berada diarea

tinggi pencemar dan mewakili daerah tercemar didukung oleh faktor

meteorologi (arah angin dan kecepatan angin). Layout pengambilan

sampling ada di Lampiran 3. Pengukuran dilakukan menggunakan alat

HVAS (High Volume Air Sampler) dengan metode gravimetric,

pengukuran dilakukan pada pukul 10.26 dan 10.55 WIB saat proses

Gambar 4.3 Jalur Ducting Bag Filter Baru

(Penulis, 2019)

68

peleburan terjadi didalam tunggu arc furnace kapasitas 5 ton, kondisi

cuaca saat itu panas terik. Hasil pengukuran konsentrasi partikel dapat

dilihat pada Tabel 4.1 :

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Konsentrasi Partikel

No Lokasi

pengambilan

sampel

Jam

(WIB)

Kadar

terukur

(mg/m3)

Suhu

kering (Co)

Kelembaban

Relatif

(%)

1 Bagian cor

making 2

10.26 171,1644 28,8 70

2 Bagian

finishing 1

10.55 215,1601 31,1 68

3 Rata-rata - 193,162 - -

(Sumber : Hasil pengujian, 2019)

Berdasarkan Peraturan Gubernur Jawa Timur No 1 Tahun 2009

Baku Mutu Konsentrasi Partikulat Dari Proses Peleburan Logam

Sebesar 150 mg/m3. Data hasil pengukuran nilai konsentrasi partikel di

atas nilai baku mutu sebesar 193,162 mg/m3, dapat disimpulkan

bahwa nilai konsentrasi partikel limbah peleburan baja melebihi baku

mutu. Bag filter yang tidak dapat berfungsi dengan baik menjadi

penyebab tingginya kadar konsentrasi partikel yang ada di area arc

furnace sehingga melebihi nilai baku mutu. Perancangan ulang dust

collector harus dilakukan supaya dapat mengurangi kadar konsentrasi

partikel yang dihasilkan dari proses peleburan baja hingga dibawah

baku mutu.

4.2.2 Ukuran Partikel Limbah Pengecoran Baja

Nilai ukuran partikel didapatkan dari pengujian menggunakan

SEM (Scanning Electron Miscroscopy). Partikel yang ditangkap

menggunakan HVAS (High Volume Air Sampler) tertahan dikertas

saring, partikel kemudian dipindahkan kedalam wadah untuk diuji

SEM dengan menggunakan sinar elektron berenergi tinggi.

69

Gambar 4.4 Hasil Uji SEM Sampel 1 Perbesaran 2000 Kali

(Hasil pengukuran , 2019)



70





71

Perbesaran dilakukan sebesar 2000 kali dan 5000 kali supaya

partikel dapat terlihat secara jelas, terdapat 2 sampel yang diujikan.

Ukuran partikel yang diperbesar 2000 kali terdapat pada Gambar 4.4,

dan Gambar 4.5, sedangkan ukuran partikel yang diperbesar 5000 kali

terdapat Gambar 4.6 dan Gambar 4.7. Ukuran partikel limbah yang

didapatkan dari pengujian SEM sesuai gambar diatas terdapat pada

Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Ukuran Partikel

No Nama sampel Ukuran (µm)

1 Sampel 1

1,845

4,447

6,838

8,568

10,32

2 Sampel 2

6,974

7,969

8,463

Rata-rata 6,443

(Sumber : Penulis, 2019)

Ukuran terkecil partikel sesuai pengujian sebesar 1,845 µm dan

terbesar 10,32 µm. Ukuran partikel digunakan untuk memilih

pengolahan partikel yang sesuai. Berdasarkan hasil pengujian sampel

1 dan 2. Ukuran partikel terkecil 1,845 µm efektif diolah

menggunakan dust collector jenis bag filter sesuai Gambar 2.5

teknologi dust collector.

4.2.3 Suhu Limbah Peleburan Baja

Pengukuran suhu li mbah dari proses peleburan baja dilakukan

dengan alat thermocouple, pengukuran suhu dilakukan 3 kali dititik

yang sama yaitu diatas tungku peleburan baja (electric arc furnace)

kapasitas 5 ton. Berikut gambar pengukuran suhu limbah peleburan

baja.

72

Pengukuran suhu dilakukan siang hari sekitar pukul 10.30 WIB.

Hasil pengukuran suhu limbah peleburan baja ditunjukan pada Tabel

4.3 dibawah ini.

Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Suhu Limbah Peleburan Baja

No Pengukuran Hasil pengukuran (Co) Rata-rata (C

o)

1

Pertama 46,9

45 Kedua 43,3

Ketiga 44,8

( Sumber : Penulis, 2018)

Hasil pengukuran suhu limbah peleburan baja sebesar 46,9 Co,

43,3 Co, dan 44,8 C

o dengan rata-rata suhu sebesar 45 C

o. Suhu udara

yang diizinkan dibuang ke lingkungan sebesar 30 Co, oleh karena itu

perlu adanya pengolahan sehingga suhu dapat memenuhi aturan.

4.3 Perancangan Ulang Bag Filter

Perancangan ulang bag filter dilakukan karena limbah emisi yang

keluar dari proses peleburan untuk saat ini masih di atas baku mutu.

Tingginya kadar partikel di area peleburan yang bisa menganggu kesehatan

dan lingkungan menjadi alasan untuk merancang ulang bag filter yang

Gambar 4.8 Suhu Limbah 44,8oC

(Hasil pengukuran, 2019)

73

terpasang. Debit limbah perancangan ulang bag filter didapatkan dari

perkalian luas penampang keluaran tungku dengan laju alir limbah,

perhitungan sebagai berikut :

Dimensi tungku arc furnace

Diameter dalam tungku = 3,2 m

Tinggi tungku = 0,32 m

Laju alir limbah dari tungku arc furnace = 5,2 m/s didapatkan dari

pengukuran cerobong setiap 6 bulan sekali.

Q limbah = A tungku (bentuk silinder) x V limbah

= π x V limbah

= 3,14 x (1,6 m)2 x 5,2 m/s

= 41, 80 m3/s

Jadi didapatkan debit emisi dari tungku arc furnace sebesar 41,80

m3/s, tungku beroperasi selama 24 jam. Proses peleburan dalam tungku

dilakukan selama 4 jam dengan kapasitas 5 ton. Bag filter lama memiliki

debit hisap sebesar 1000 m3/min sedangkan debit yang dikeluarkan dalam

sumber sebesar 41,80 m3/s atau 2.508 m

3/min, sehingga debit hisap yang

terpasang saat ini masih belum memenuhi kebutuhan. Terjadinya masalah

perbedaan debit eksisting dengan debit limbah yang dihasilkan yang

menyebabkan tingginya kadar konsentrasi partikel. Perancangan ulang bag

filter di unit arc furnace diharapkan dapat menurunkan kadar konsentrasi

limbah emisi hingga dibawah nilai ambang batas, berikut ini tahapan

perancangan ulang bag filter :

4.3.1 Pemilihan Dust Collector

Pemilihan dust collector dipengaruhi oleh ukuran partikel limbah

peleburan baja. Pemilihan alat dilakukan kembali untuk memastikan

bahwa alat bag filter yang saat ini terpasang memenuhi ketentuan

syarat yang ditetapkan.

Ukuran partikel limbah peleburan baja paling kecil sebesar 1,845

µm dan partikel paling besar 10,32 µm. Penentuan jenis dust collector

yang digunakan berdasarkan ukuran partikel yang paling kecil, karena

74

jika ukuran partikel kecil bisa ditangkap oleh dust collector maka

partikel yang berukuran besar pasti bisa ditangkap. Ada tiga jenis dust

collector yang bisa mengolah limbah peleburan baja yaitu electrostatic

precipitator, bag filter dan wet scrabber, namun bag filter paling

efektif untuk limbah ukuran lebih dari 1 µm dan memiliki efisiensi

mengolah yang cukup tinggi yaitu sebesar 99 %.

Survei membuktikan bahwa limbah debu yang berasal dari

tungku electric arc furnace sangat efektif diolah menggunakan dust

collector berjenis bag filter. Jenis sistem pembersih ini memenuhi

kualitas lingkungan dan kompartibel dengan sistem pengumpulan asap.

Bag filter memiliki kemudahan dalam pemasangan dan pengoperasian.

Wet scrubber tidak efektif digunakan dalam pengolahan debu yang

berasal dari peleburan baja karena memiliki energi yang cukup tinggi

dibandingkan dengan 2 sistem lainnya. Sedangkan electrostatic

precipitator di tolak karena diyakini tidak efisien dengan volume

pengumpulan gas yang cukup besar dan memiliki suhu yang rendah

dengan sistem tangkap atas (Brough dan Carter, 2012).

4.3.2 Hood

Jenis hood yang digunakan untuk menangkap partikel yang

berasal dari proses peleburan baja adalah canopy hood dan rectangular

hood. Canopy hood digunakan karena jenis ini sangat efektif untuk

menangkap limbah yang memiliki suhu hangat sedangkan

menggunakan rectangular hood karena kondisi eksisting dari ruangan

proses peleburan. Dimensi hood direncanakan sesuai dengan sumber

pencemar yang berasal dari tungku arc furnace. Dimensi canopy hood

memiliki diameter 1,9 m sedangkan rectangulary hood memiliki

panjang dan lebarnya sebesar 2,5 m.

Kondisi persebaran kontaminan limbah peleburan baja yaitu

dilepaskan pada kecepatan awal yang tinggi ke zona gerakan udara

yang sangat cepat memiliki minimum recommened of control velocity

sebesar 500-2000 fpm. Range yang digunakan dalam perancangan

75

adalah kecepatan nilai minimal sebesar 5000 fpm jika di konversi ke

m/s menjadi 2.54 m/s.

Menentukan debit yang dapat di hisap oleh canopy hood dengan

rumus Q = 1.4 PYV. P merupakan perimeter/keliling dari hood,

sedangkan V adalah kecepatan hisap hood dan Y adalah jarak sumber

pencemar dengan hood. Perhitungan debit sebagai berikut :

P = 2πr

= 2 x 3,14 x 0,95 m

= 5,97 m

Y = 3,5 ft atau 1,1 m

Q = 1,4 PYV

= 1,4 x 5,97 m x 1,1 m x 2,54 m/s

= 22,63 m3/s

Sedangkan debit yang dapat di hisap oleh rectangular hood

dengan rumus Q = (10 +A)V, dimana x adalah jarak ke luar

sepanjang sumbu (persamaan hanya akurat untuk jarak terbatas x,

dimana x berada dalam D), A merupakan luas dari hood sedangkan V

adalah kecepatan minimum hood. Perhitungan debit sebagai berikut :

X = 0,85 m

A = S x S

= 2,5 m x 2,5 m = 6,25 m2

Q = (10 +A)V

= (10 x (0,85m)2 + 6,25 m

2) x 2,54 m/s

= 24,60 m3/s

Total debit yang dapat dihisap oleh kedua hood sebesar (22,63 +

24,60) = 47,23 m3/s. Debit limbah debu yang dikeluarkan oleh sumber

sebesar 41.80 m3/s, jadi hood yang terpasang sudah mampu menghisap

limbah debu yang keluar dari sumber.

76

4.3.3 Duct

Material duct yang digunakan untuk menyalurkan limbah

peleburan baja menuju bag filter yaitu pipa jenis carbon steel A36.

Pembuatan ducting dari material carbon steel A36 berupa plate yang

dilas. Pipa ini sangat bagus digunakan dalam perancangan duct

berukuran lebih dari 16 NPS (Nominal Pipe Size). Karakteristik

limbah debu peleburan baja panas dan limbah cukup tinggi, jenis pipa

carbon steel sangat cocok digunakan dalam perancangan ulang bag

filter serta bentuk ducting yang digunakan berupa circular (lingkaran).

Limbah peleburan baja memiliki range kecepatan minimum yang

terdapat pada Tabel 2.5 minimum recommened of duct velocity sebesar

5000 fpm. Apabila dikonversikan menjadi m/s menjadi :

Vtransport = 5000 fpm x

= 25,40 m/s

Berikut ini perhitungan diameter duct dengan rumus D=

(4A/π)0.5

. Ada 6 jalur dari hood sampai ke cerobong dengan panjang

yang berbeda-beda. Jalur diberikan nama supaya mempermudah dalam

menghitung yaitu jalur A sampai F.

1400

550

120°

350

80

0

60

0

400

600

1300

250

190

Bag Filter

C

F

A

E

D

B

120°

300

20

00

1000

Gambar 4.9 Jalur ducting

(Penulis, 2019)

77

Tabel 4.4 merupakan tabel perhitungan dimensi duct yang terjadi

disetiap jalur. Nilai flow didapatkan dari total debit yang terjadi

disetiap jalur, sedangkan nilai velocity sebesar 5000 ft/min merupakan

kecepatan minimum yang terjadi industri foundry yang didapatkan

dari buku Schnelle, 2016. Luas area perkalian antara debit dengan

kecepatan, diameter duct perhitungan dengan rumus (D) diameter =

(4A/π)2. Diameter actual didapatkan dari ketersediaan dipasar,

kemudian luas duct dihitung kembali dengan rumus Aact= Q/

dan terakhir menghitung kecepatan actual dengan membagi antara

debit yang mengalir dalam jalur dengan luas actual.

Tabel 4. 4 Perhitungan Dimensi Ducting

Duct Flow

(scfm)

Velocity (V in

ft/min)

Area (A

in ft2) D (ft)

D act

(ft)

A act

(ft2) Vact (ft/min)

A 47955.05 5000*

9.59 3.50 3.5 9.62 4986.88

B 52127.63 5000 10.43 3.64 4.0 12.56 4150.29

C 100082.68 5000 20.02 5.00 5.0 19.63 5099.75

D 100082.68 5000 20.02 5.00 5.0 19.63 5099.75

E 100082.68 5000 20.02 5.00 5.0 19.63 5099.75

F 100082.68 5000 20.02 5.00 5.0 19.63 5099.75

(Sumber (*) = Schnelle, dkk. 2016)

a. Jalur A

Jalur A memiliki panjang 14,5 meter berawal dari hood

canopy sampai ke pipa utama. Besarnya debit yang dapat dihisap

dari hood sebesar 22,63 m3/s apabila dikonversikan ke scfm

nilainya menjadi (2118,880003 x 22.63) = 47955,05 scfm

(standard cubic feet per menit) dan kecepatan minimal hood

sebesar 5000 ft/min. Perhitungan dimensi duct sebagai berikut :

A (luas area) = Q/V

=

= 9,59 ft2

(D) diameter = (4A/π)2

78

= (

)

= (

)

= 3,495 ft

Diameter duct yang dibutuhkan untuk mengalirkan debu

limbah peleburan baja sebesar 3,495 ft. Karena dipasaran tidak

tersedia duct berdiamater 3,495 ft, maka akan menggunakan duct

berdiameter 3,5 ft atau 1067 mm sesuai Lampiran 4. Jadi luas area

aktual duct sebesar :

Aact =

Aact =

Aact = 9,64 ft2

Berubahnya ukuran diameter duct aktual maka kecepatan

yang terjadi didalam duct akan berubah. Kecepatan aktual yang

terjadi dalam duct sebesar :

Vact = Q/Aact

Vact =

Vact = 4986,88 ft/min

b. Jalur B

Jalur B memiliki panjang 10 meter berawal dari rectangular

hood sampai pipa utama. Besarnya debit yang dapat dihisap dari

hood sebesar 24,60 m3/s apabila dikonversikan ke scfm nilainya

menjadi (2118,880003 x 24,60) = 52127,63 scfm dan kecepatan

minimal hood sebesar 5000 ft/min. Perhitungan dimensi duct

sebagai berikut :

A (luas area) = Q/V

=

= 10,43 ft2

79


= (

)

= (

)

= 3,64 ft

Diameter duct yang dibutuhkan untuk mengalirkan debu limbah

peleburan baja sebesar 3,64 ft. Karena dipasaran tidak tersedia duct

berdiamater 3,64 ft, maka akan menggunakan duct berdiameter 4 ft

atau 1219 mm sesuai Lampiran 4. Jadi luas area aktual duct sebesar :

Aact =

Aact =

Aact = 12,56 ft2

Berubahnya ukuran diameter duct aktual maka kecepatan yang

terjadi didalam duct akan berubah. Kecepatan aktual yang terjadi

dalam duct sebesar :

Vact = Q/Aact

Vact =


c. Jalur C

Jalur D memiliki panjang 5,5 meter berawal dari pipa utama

sampai blower 1. Pipa utama merupakan gabungan dari pipa-pipa

cabang sehingga debit yang mengalir adalah total dari penjumlahan

debit dari pipa cabang sebesar (24,60 + 22,63)m3/s = 47,23 m

3/s

apabila dikonversikan ke scfm nilainya menjadi (2118.880003 x 47,23)

= 100082,68 scfm dan kecepatan minimal hood sebesar 5000 ft/min.

Perhitungan dimensi duct sebagai berikut :

A (luas area) = Q/V

=

80

= 20,02 ft2


= (

)

= (

)

= 5,05 ft


peleburan baja sebesar 5,0 ft, maka akan menggunakan duct



Aact =

Aact =

Aact = 19,65 ft2

Berubahnya nilai diameter maka kecepatan yang terjadi didalam

duct akan berubah juga. Kecepatan aktual dalam duct sebesar :

Vact = Q/Aact

Vact =


d. Jalur D

Jalur D memiliki panjang 26 meter berawal pipa outlet dari

blower 1 dari hingga bag filter . Debit yang mengalir dalam duct

sebesar 47,23 m3/s apabila dikonversikan ke scfm nilainya menjadi

(2118,880003 x 47,23) = 100082,68 scfm dan kecepatan minimal hood

sebesar 5000 ft/min. Perhitungan dimensi duct sebagai berikut :

A (luas area) = Q/V

=

= 20,02 ft2


81

= (

)

= (

)

= 5,05 ft





Aact =

Aact =

Aact = 19,65 ft2

Berubahnya ukuran diameter duct aktual maka kecepatan yang

terjadi didalam duct akan berubah. Kecepatan aktual yang terjadi

dalam duct sebesar :

Vact = Q/Aact

Vact =


e. Jalur E

Jalur E memiliki panjang 10 meter berawal dari bag filter hingga

ke blower 2. Debit yang mengalir dalam duct sebesar 47,23 m3/s

apabila dikonversikan ke scfm nilainya menjadi (2118,880003 x 47,23)

= 100082.68 scfm dan kecepatan minimal hood sebesar 5000 ft/min.


A (luas area) = Q/V

=

= 20,02 ft2


82

= (

)

= (

)

= 5,05 ft





Aact =

Aact =

Aact = 19,65 ft2



Vact = Q/Aact

Vact =


f. Jalur F

Jalur F memiliki panjang 20 meter berawal dari blower 2 hingga

ke cerobong. Debit yang mengalir dalam duct sebesar 47,23 m3/s

apabila dikonversikan ke scfm nilainya menjadi (2118,880003 x 47,23)

= 100082.68 scfm dan kecepatan minimal hood sebesar 5000 ft/min.


A (luas area) = Q/V

=

= 20,02 ft2


83

= (

)

= (

)

= 5,05 ft





Aact =

Aact =

Aact = 19,65 ft2



Vact = Q/Aact

Vact =


4.3.4 Bag filter

Perancangan ulang bag filter perlu dilakukan pemilihan kain

yang akan digunakan untuk menyaring debu limbah peleburan baja.

Pemilihan kain dipengaruhi oleh karakteristik dari limbah peleburan

baja. Karakteristik limbah peleburan berdasarkan hasil pengujian yang

dilakukan oleh perusahaan menunjukan bahwa kandungan sulfur

diokside (SO2), nitrogen oksida (NOx) dan opacity berada dibawah

baku mutu.

Jenis kain yang dipilih adalah nomex. Nomex memiliki sifat tahan

terhadap suhu yang cukup tinggi yaitu 400oF atau 204,4

oC, untuk

menghindari perubahan suhu yang cukup ekstrim dalam proses

peleburan sehingga perlu dilakukan pemilihan yang cukup tahan

84

dengan suhu panas. Kain nomex tidak tahan dengan kandungan asam

dan florida namun tahan terhadap limbah yang memiliki kandungan

alkali. Metode pembersihan debu yang menempel di kain yaitu

menggunakan pulse jet dengan mengalirkan gas bertekanan tinggi

untuk melepaskan debu dari filter secara otomatis. Kain nomex

memiliki ketahanan yang cukup baik terhadap getaran. Adapun

tahapan untuk perancangan ulang bag filter sebagai berikut :

1. Perhitungan Total Cloth Area (Ac)

Total cloth area adalah area yang dibutuhkan dalam

perancangan bag filter. Debit limbah yang masuk kedalam bag

filter sebesar 47,23 m3/s dikonversikan menjadi (47,23 m

3/s x

2118,88003) = 100082,68 scfm. Tipe rasio A/C EAF (Vf) yang ada

dalam Lampiran 5 sebesar 6-8 ft/min, range yang digunakan

sebesar 8 ft/min. Perhitungan total cloth area sebagai berikut :

=

=

= 12510,33 ft2

2. Menghitung Effektif Filtration Velocity (Vef)

Effektif Filtration Velocity digunakan untuk menghitung

kecepatan filtrasi yang efektif di bag filter. Sebelum menghitung

Vef terlebihh dahulu menentukan nilai kecepatan filtrasi Vfn

berdasarkan tipe pembersihan secara high pressure dari limbah

peleburan baja yang ada dalam Tabel 2.10. Perhitungan Vef

berdasarkan persamaan 2.19, sebagai berikut :

Diketahui :

Vfn = 6 fpm

Berdasarkan filter velocity untuk klasifikasi debu

asap metarlugi (proses peleburan)

A = 0,9

85

Karena debu menganggu lingkungan sehingga harus

masuk ke penggumpul debu

T = 0,9

Karena temperatur limbah peleburan baja adalah 45

oC, berada di range (43

oC-107

oC)

P = 0,8

Karena ukuran limbah peleburan baja 1,845µ

D = 1,2

Berdasarkan pengukuran nilai konsentrasi debu

193,162 mg/m3 atau 0,0844109 gr/ft

3

Dijawab:

= 6 fpm x 0,9 x 0,9 x 0,8 x 1,2

= 4,67 fpm

3. Menghitung panjang filter

Dalam menentukan jumlah filter yang akan digunakan

terlebih dahulu harus menentukan nilai panjang filter. Cara

menentukan nilai panjang filter harus memiliki nilai Vc (can

velocity) yang terdapat pada Tabel 2.10, kemudian menarik grafik

pada Gambar 2.10 dan melakukan interpolasi.

Data yang didapat nilai Vc (can velocity) limbah peleburan

baja adalah 225 fpm dan nilai Vef (effektif filtration velocity)

sebesar 7,776 fpm. Nilai panjang filter didapat dengan menarik

garis sumbu Y (can velocity) sampai dengan garis X (effektif

filtration velocity), kemudian melakukan interpolasi. Adapun

perhitungannya sebagai berikut :

=

=

=

=

= ft

86

Panjang filter yang dibutuhkan adalah 10,53 ft dikonversikan

menjadi meter 10,53 ft x

= 3,21 meter. Panjang filter jenis

nomex yang ada dipasaran sebesar 3,76 meter dan diameter sebesar

0,118 meter sesuai Lampiran 5.

4. Menghitung jumlah filter

Sebelum menghitung jumlah bag yang diperlukan harus

menghitung luas area (Ab) yang dibutuhkan per bag, dengan

persamaan sebagai berikut :

= x d(diameter bag) m x h (tinggi bag) m

= 3,14 x 0,12 m x 3,75 m

= 1,41 m2

= 15,00 ft2

Jumlah bag yang dibutuhkan (Nb) dengan perhitungan :

Nb =

=

= 840 buah

Kebutuhan bag yang dalam perencanaan ulang bag filter

adalah 840 buah dengan jarak antara kantung filter sebesar 5 cm.

5. Waktu pembersihan

Sistem pembersihan yang digunakan dalam perancangan bag

filter adalah pulse jet yaitu memberikan aliran gas bertekanan

tinggi dalam bag. Debit limbah yang masuk kedalam bag filter

sebesar 100082,68 ft3/min atau 47,23 m3/s dengan bulk densitas

scrap 2,5 t/m3 dan asumsi ketebalan cake 0,2 in.

Luas area filter (A) = πdh x filter yang dibersihkan

= 3,14 x 0,118 m x 3,75 m x 1

= 3,19 m2 x 1550,003

= 2159,39 in2

Effisiensi pembersihan 100 %

Kadar konsentrasi partikel = 193,162 mg /m3

87

= 193,162 mg /m3 x 6.242796E-8

= 1,20587E-05 lb/ft3

Jadi :

= konsentrasi partikel x Q masuk bag filter

= 1,20587E-05 lb/ft3x 100082,68 ft3/min

= 1,2069 lb/min

Mengkonversi nilai bulk densitas scrap

B = 2,5 t//m3

= 2500 kg/m3 x 3,6E-5 Ib/in

3

= 0,0903 Ib/in3

Massa maksimum partikulat yang di kumpulkan per bag adalah :

p = A x B x tebal cake (asumsi)

= 2159,39 in2 x 0,0903 Ib/in

3 x 0,2 in

= 38,87 Ib

Waktu yang dibutuhkan untuk membersihkan :

t =

=

= 32,21 min

6. Dimensi bag filter

Dimensi bag filter disesuaikan dengan kebutuhan bag yang

digunakan. Jumlah bag di sisi panjang 42 buah dan sisi lebar

sebanyak 20 buah, sehingga didapatkan panjang bag filter 7,70

meter dengan lebar 4,9 meter dan tinggi total 13,73 meter. Tinggi

hopper yang digunakan sebesar 2,68 meter dengan kemiringan

sudut 70o dan tinggi pagar bag filter sebesar 1,15 meter.

7. Menentukan cerobong

Penentuan dimensi cerobong menggunakan nilai debit dari

limbah emisi yang dialirkan dalam ducting yaitu 47,23 m3/s dengan

kecepatan 21,41 m/s, sehingga didapatkan nilai luas penampang

cerobong sebagai berikut :

88

A =

=

= 1,82 m2

Cerobong yang digunakan berbentuk lingkaran, sehingga

perlu mencari dicari nilai diameter dari cerobong, dengan

persamaan sebagi berikut :

D = (

)

= (

)

= 1,52 meter

Tinggi cerobong yang direncanakan sesuai dengan

Keputusan Kepala Badan Pengendalian Dampak Lingkungan

Nomor 205 Tahun 1996 yang menyebutkan bahwa tinggi cerobong

harus 2 – 2 ½ kali dari tinggi bangunan. Sedangkan pada kondisi

eksisiting bangunan tertinggi disekitar bag filter adalah 10 meter,

sehingga didapatkan tinggi cerobong sebagai berikut :

Tinggi cerobong = 2 x tinggi bangunan

= 2 x 10 meter

= 20 meter

4.3.5 Total Energy Loss (

Total Energy Loss adalah kehilangan tekanan yang dialami oleh

suatu pipa dari hilir hingga hulu akibat pemasangan suatu aksesoris

ataupun penambahan instalasi lainnya. Kehilangan tekanan berakibat

pada efisiensi pengumpulan debu dan daya yang dibutuhkan dalam

mengdistribusikan limbah debu dari inlet hingga ke outlet, semakin

tinggi total energy loss yang terjadi maka daya blower yang

dibutuhkan semakin tinggi.

Menghitung total energy loss dalam jalur pipa diperlukan data

diantaranya debit yang masuk dalam setiap jalur, kecepatan aktual

dalam jalur, diameter aktual, panjang pipa, nilai friction yang dicari

89

dengan menggunakan grafik yang ada pada Gambar 2.6 dan

banyaknya aksesoris yang ada dalam jalur A baik elbow, brance

maupun pemasangan fan. Berikut ini persamaan yang digunakan

dalam perhitungan :

Berikut perhitungan energy loss yang ada dalam instalasi

pengolahan partikel di industri peleburan baja, yang memiliki 7 jalur

dari A sampai F.

1. Energy loss pada jalur A

Kecepatan yang terjadi dalam jalur A sebesar 4986.88 ft/min,

untuk mengconvert kecepatan ft/min ke in of H2O dalam kondisi

standart 70oC, kelembapan 50% dalam tekanan 1 atm,

menggunakan persamaan sebagai berikut :

Vstd = (

)

= (

)

= 1,55 in of H2O

Menentukan nilai friction dilakukan dengan menarik grafik

friction losses for air in circular ducts—U.S. customary units yang

ada pada Gambar 2.6. Menarik nilai diameter dalam jalur A

sebesar 42 in, debit 47955,05 scfm dan kecepatan 4986,88 ft/min,

kemudian mencari titik pertemuan dari ketiga nilai tersebut dan

didapatkan nilai sebesar 0,7 in of H2O/100 ft. Perhitungan nilai

friction dengan panjang pipa yang ada dalam jalur A, sebagai

berikut :

f(V/D) = friction x panjang pipa jalur A

= (0,7 in/100 ft) x (14,50 m x 0,3048)/100

= 0,33 in of H2O

Menghitung energy loss yang terjadi akibat adanya hood dan

aksesoris. Hood yang digunakan adalah jenis canopy hood yang

TP = *𝑓 (𝐷

𝑉 ) ( 𝐾𝐻 ∑𝐾𝑥+

90

memiliki nilai KH sebesar 0,5 serta aksesoris yang melewati jalur A

diantaranya adalah 3 elbow 60o dan 90

o yang memiliki nilai head

loss constant KfF sebesar 0,6 dan 0,9.

1+KH = 1+0,5

= 1,5

Kx = (3 x KfF 60o) + (1 x KfF 90

o)

= (3 x 0,6) + 0,9

= 2,7

Perhitungan total energy loss yang terjadi di jalur A, sebagai

berikut :

TP = (0,54 + 1,5 +2,7) x 1,55 in of H2O

TP = 7,03 in of H2O

2. Energy loss pada jalur B

Kecepatan yang terjadi dalam jalur B sebesar 4150,29 ft/min,




Vstd = (

)

= (

)

= 1,07 in of H2O

Menentukan nilai friction dengan menarik grafik friction

losses for air in circular ducts—U.S. customary units yang ada

pada Gambar 2.6. Menarik nilai diameter dalam jalur B sebesar 48

in, debit 52127,63 scfm dan kecepatan 4150,29 ft/min, kemudian

mencari titik pertemuan dari ketiga nilai tersebut dan didapatkan

nilai sebesar 0,5 in of H2O/100 ft. Perhitungan nilai friction dengan

panjang pipa yang ada dalam jalur B, sebagai berikut :

f(V/D) = friction x panjang pipa jalur B

TP = *𝑓 (𝐷

𝑉 ) ( 𝐾𝐻 ∑𝐾𝑥+

91

= (0,5 in/100 ft) x (10 m x 0,3048)/100

= 0,16 in of H2O

Menghitung total energy loss yang terjadi akibat adanya hood

dan aksesoris. Hood yang ada dalam jalur B adalah jenis

regtangular hood dengan nilai KH sebesar 0,7. Aksesoris yang

melewati jalur B diantaranya adalah 1 elbow 60o dan 1 elbow 90

o

yang memiliki nilai head loss constant KfF sebesar 0,6 dan 0,9.

1+KH = 1 +0,7

= 1,7

Kx = (KfF 90o) + ((KfF 60

o)

= 0,9 + 0,6

= 1,5

Perhitungan total energy loss yang terjadi di jalur B sebagai

berikut :

TP = (0,16 + 1,7 + 1,5) x 1,55 in of H2O

TP = 3,61 in of H2O

Total energy loss yang terjadi dalam jalur B sebesar 3,61 in

of H2O.

3. Energy loss pada jalur C

Kecepatan yang terjadi dalam jalur C sebesar 5099,75 ft/min,




Vstd = (

)

= (

)

= 1,62 in of H2O



TP = *𝑓 (𝐷

𝑉 ) ( 𝐾𝐻 ∑𝐾𝑥+

92

pada Gambar 2.6, menarik nilai diameter dalam jalur C sebesar 60




panjang pipa yang ada dalam jalur C, sebagai berikut :

f(V/D) = friction x panjang pipa jalur C

= (0,6 in/100 ft) x (5,5 m x 0,3048)/100

= 0,11 in of H2O


dan aksesoris. Jalur C tidak memiliki hood sehingga KH = 0 dan

tidak dilewati aksesoris sehingga nilai KfF sebesar 0.

1+KH = 0

K x = 0

Perhitungan total energy loss yang terjadi di jalur C sebagai

berikut :

TP = (0,11 + 0 + 0) x 1,62 in of H2O

TP = 0,18 in of H2O

Jalur C terdapat fan, maka total energy loss yang terjadi

adalah :

TP UP untuk fan = -(TP A + TP C)

= -(7,03 + 0,18)

= - 7,20 in of H2O

Jadi total energy loss UP untuk blower yang ada dalam jalur

C adalah -7,20 in of H2O.

4. Energy loss pada jalur D

Kecepatan yang terjadi dalam jalur D sebesar 5099,75 ft/min,




TP = *𝑓 (𝐷

𝑉 ) ( 𝐾𝐻 ∑𝐾𝑥+

93

Vstd = (

)

= (

)

= 1,62 in of H2O



pada Gambar 2.6, menarik nilai diameter dalam jalur D sebesar 60




panjang pipa yang ada dalam jalur D, sebagai berikut :

f(V/D) = friction x panjang pipa jalur D

= (0,6 in/100 ft) x (26 m x 0,3048)/100

= 0,51 in of H2O


dan aksesoris. Jalur D tidak memiliki hood sehingga KH = 0 dan

aksesoris yang melewati jalur D diantaranya adalah 2 elbow 60o

dan elbow 90o yang memiliki nilai head loss constant KfF sebesar

0,6 dan 0,9.

1+KH = 0

Kx = (2 x KfF 60o) + (1 x KfF 90

o)

= (2x 0,6) + 0,9

= 2,10

Perhitungan total energy loss yang terjadi di jalur D sebagai

berikut :

TP = (0,64 + 0 +2,10) x 1,62 in of H2O

TP = 4,23 in of H2O

Total energy loss yang terjadi dalam jalur D sebesar 4,23 in

of H2O.

5. Energy loss pada jalur E

TP = *𝑓 (𝐷

𝑉 ) ( 𝐾𝐻 ∑𝐾𝑥+

94

Jalur E melewati bag filter dimana memiliki sistem

pembersih debu secara pulse jet yang terdapat tekanan dari

kompressor, sehingga perlu adanya perhitungan mengenai tekanan

yang ada dalam bag filter. Berikut perhitungan tekanan yang

terjadi dalam bag filter :

Diketahui :

Tipe rasio A/C dari industri

electric arc furnace (Vf)

= 8 ft/min atau 0.04064 m/s

(EPA, lesson 5)

Inlet dust loading (c) = 193.162 mg/m3

atau 0.00019

kg/ m3

Interval waktu cleaning (t) = 32,21 menit atau 1932 detik

Pulse air (Pj) = 414 Kpa (EPA, lesson 2)

K2 = 430,046

= 1045 x 0,04064 m/s x (414 Kpa)-0,6

= 0,85 Kpa

=

= 0,00019 kg/ m3 x 0,04064 m/s x 9000 detik

= 0,07 kg/m2

( ) = ( + K2 Vf

= 0,85 Kpa + (430,046 x 0,07 kg/m2 x 0,0406 m/s)

= 0,85 Kpa

= (0,85/0,2491) in of H2O

= 3,41 in of H2O

Vstd = (

)

= (

)

= 1,62 in of H2O

Total energy loss yang terjadi dalam bag filter adalah sebesar

3,41 in of H2O, selanjutnya menghitung energy loss dalam pipa

jalur E. Kecepatan yang terjadi dalam jalur E sebesar 5099,75

(𝑃 𝑊𝐸 = 1045 Vf 𝑃𝑗

95

ft/min, untuk mengconvert kecepatan ft/min ke in of H2O dalam

kondisi standart 70oC, kelembapan 50% dalam tekanan 1 atm,

menggunakan persamaan sebagai berikut:



pada Lampiran 5, menarik nilai diameter dalam jalur E sebesar 60




panjang pipa yang ada dalam jalur E, sebagai berikut :

f(V/D) = friction x panjang pipa jalur E

= (0,6 in/100 ft) x (10 m x 0,3048)/100

= 0,2 in of H2O


dan aksesoris. Jalur E tidak memiliki hood sehingga KH = 0 dan

aksesoris ang melewati jalur E diantaranya adalah 2 elbow 60o

yang memiliki nilai head loss constant KfF sebesar 0,6.

1+KH = 0

Kx =( 2 x KfF 60)

= 0,12 in of H2O

Perhitungan total energy loss yang terjadi di jalur E sebagai

berikut :

TP = (0,2 + 0 +0,12) x 1,62 in of H2O

TP = 2,26 in of H2O

Total energy loss yang terjadi dalam jalur E sebesar 1,94 in

of H2O. Jalur E terdapat fan, maka total energy loss yang terjadi

adalah :

TP UP untuk fan = -(TP bag filter + TP jalur D+ TP jalur E)

= -(3,41+4,23 2,26)

= - 9,89 in of H2O

TP = *𝑓 (𝐷

𝑉 ) ( 𝐾𝐻 ∑𝐾𝑥+

96

Jadi total energy loss UP untuk fan yang ada dalam jalur E

adalah – 9,89 in of H2O.

6. Energy loss pada jalur F

Kecepatan yang terjadi dalam jalur F sebesar 5099,75 ft/min,



menggunakan persamaan sebagai berikut:

Vstd = (

)

= (

)

= 1,62 in of H2O



pada Gambar 2.6, menarik nilai diameter dalam jalur F sebesar 50




panjang pipa yang ada dalam jalur F, sebagai berikut :

f(V/D) = friction x panjang pipa jalur F

= (0,6 in/100 ft) x (20 m x 0,3048)/100

= 0,39 in of H2O


dan aksesoris. Jalur F tidak memiliki hood sehingga KH = 0 dan

tidak ada aksesoris yang melewati jalur F sehingga memiliki nilai

head loss constant KfF sebesar 0.

1+KH = 0

Kx = 0

Perhitungan total energy loss yang terjadi di jalur F sebagai

berikut :

TP = *𝑓 (

𝐷

𝑉 ) ( 𝐾𝐻 ∑𝐾𝑥+ + energy loss bag filter

97

TP = ((0,39 + 0 +0) x 1,62 in of H2O)

TP = 0,64 in of H2O

Total energy loss yang terjadi dalam jalur F sebesar 0,64 in of

H2O.

4.3.6 Blower

Blower yang digunakan dalam perancangan ulang bag filter ini,

yaitu blower sentrifugal. Alat yang berguna menggerakan blower

adalah motor yang dihubungkan ke belt dan gear, sehingga mampu

menggerakkan blower sentrifugal. Perancangan ini menggunakan 2

blower dengan effisiensi blower ( ) sebesar 85% dengan nilai

konstanta 0,0001575 dan total debit limbah yang mengalir adalah

100082,68 scfm.

1. Blower 1

Daya blower 1 melewati jalur A sampai C yang memiliki

total energy loss sebesar -(7,03 + 0,18 ) = 7,20 in of H2O,

berikut perhitungan daya blower 1 :

Wf =

Wf = 133,59 Hp

Wf = 135,59 x (0.73549875) Kwatt

Wf = 98,26 Kwatt

Daya blower 1 yang dibutuhkan sebesar 98,26 Kwatt.

2. Blower 2

Daya blower 2 melewati jalur D sampai F yang memiliki

total energy loss sebesar 0,64-(-9,89) = 10,53 in of H2O,

berikut perhitungan daya blower 2 :

Wf =

Wf = 𝑘 𝑄 𝑃

𝜂

Wf = 𝑘 𝑄 𝑃

𝜂

98

Wf = 195,32 Hp

Wf = 195,32 x (0.73549875) Kwatt

Wf = 143,66 Kwatt

Daya blower 2 yang dibutuhkan sebesar 143,66 Kwatt.

4.3.7 Efisiensi bag filter

Efisiensi bag filter baru dihitung dengan mengetahui besar debit

limbah yang masuk kedalam bag filter dan konsentrasi limbah yang

masuk serta menetapkan nilai efisiensi alat. Nilai debit yang masuk

kedalam bag filter sebesar 100082,62 scfm dan nilai konsentrasi

193,126 mg/m3 atau (5,4 x 10

-3 gr/ft

3) dan rencana efisiensi alat

sebesar 99%. Berikut ini formula yang digunakan untuk menghitung

efisiensi berdasarkan Theodore, 2008:

(

(

)

99,8 %

Nilai efisiensi perancangan bag filter baru sebesar 99,8%.

4.4 Pembebanan Kontruksi Baja Penyangga

Perhitungan pembebanan dilakukan untuk mengetahui kekuatan baja

peyangga dalam menyangga bangunan bag filter. Bangunan bag filter

dibangun menggunakan material plat baja dengan ketebalan 5 mm dan

panjang plat 2,4 m dan lebar plat 1,2 m dengan berat 93,23 kg. Profil baja

penyangga yang digunakan WF 200 x 200 jenis BJ37 dan sambungan yang

digunakan berupa las dan baut.

99

4.4.1. Perhitungan Pembebanan

Beban yang disangga oleh penyangga berupa beban mati, beban

angin dan beban gempa. Beban mati berupa bangunan bag filter dan

beban limbah yang masuk kedalam bangunan.

1) Beban Mati

a. Beban bag filter

Bangunan bag filter dibangun menggunakan plat baja dengan

ketebalan 4 mm dengan dimensi plat dipasaran sebesar 2,4 m x

1,2 m dan berat 93,32 kg. Dimensi bag filter yang memiliki

dimensi 7,7 m x 4,9 m x 7,37 m dihitung sebagai berikut :

Sisi panjang (7,7 m x 7,37 m)

Jumlah plat =

=

= 39 plat

Sisi lebar ( 4,9 m x 7,37 m)

Jumlah plat =

=

= 25 plat

Sisi atap (7,7 m x 4,9 m)

Jumlah plat =

=

= 26 plat

Hopper

Jumlah plat =

=

= 22 plat

Jumlah plat yang dibutuhkan sebanyak ( 39 +25+26+22) plat

= 112 plat. Total berat plat adalah 112 plat x 93,32 kg = 10.451

kg.

Peralatan penunjang (bag, kompressor, pagar dan pipa)

- Beban bag = 840 bag x 500 g/m2 = 420 kg/ m

2.

= 420 kg/ m2 x 0,19 m

2 (luas bag)

= 79,8 kg

- Beban kompressor (asumsi) = 20 kg/m2

= 20 kg/m2 x 1,42 m

2

= 28,4 kg

- Pagar = 30 kg/m2

= 30 kg/m2 x 1,15 m

2

100

= 34,5 kg

- Sambungan = 40 kg

Total berat bag filter dan peralatan penunjang adalah 10.451

kg + 79,8 kg + 28,4 kg + 34,5 kg = 10593,7 kg.

b. Beban limbah partikulat

Beban limbah partikulat dihintung saat bag terisi debu selama

32,21 menit. Konsentrasi limbah pengecoran sebesar 0,000193

kg/m3, sedangkan debit limbah yang masuk ke dalam bag filter

sebesar 2833,8 m3/menit.

Qlimbah = debit x konsentrasi x waktu

Qlimbah = 2833,8 m3/menit x 0,000193 kg/m

3 x 32,21 menit

Qlimbah = 17,61 kg

c. Total beban mati

Total beban mati yang terjadi adalah penjumlahan beban mati

bag filter dengan beban limbah partikulat sebesar (10593,7 kg +

17 ,61 kg) = 10611,31 kg. Sisi dari bangunan memiliki ukuran

yang berbeda yaitu sebesar 7,7 m x 4,9 m, sehingga kontribusi

pembebanan dihitung sebagai berikut :

Q terpusat = beban total bangunan / luas bangunan

Q terpusat = 10611,31 kg / 37,73 m2

Q terpusat = 281,24 kg/m2

Beban merata yang terjadi dibagi dengan tiap sisi sesuai luas

gambar dibawah ini :

b

770

49

02432432844

90

24

5

243 284 243

c

a

d

Gambar 4.10 Kontribusi Pembebanan

(Penulis, 2019)

101

Sisi trapesium memiliki luas yang sama sehingga dapat

dihitung dengan rumus yang sama :

Berat tiap sisi =

= 281,24 kg/m2 x ((a+b)/2 ) x t

= 281,24 kg/m2 x (( 284 + 770)cm / 2) x 245 cm

= 281,24 kg/m2 x 129115 cm

2

= 281,24 kg/m2 x 12,912 m

2

= 3631,23 kg

Beban merata didapatkan dari berat tiap sisi dikalikan

panjang penampang yaitu sebesar 7,7 m, sehingga :

Q merata = 3631,23 : 7,7 m

= 471,59 kg/m

= 4,72 kN/m

Jadi beban merata yang terjadi pada sisi trapesium sebesar

4,72 kg/m.

Sisi segitiga memiliki luas yang sama sehingga dapat dihitung

dengan rumus yang sama :

Berat tiap sisi = Q terpusat x luas sisi segitiga

= 281,24 kg/m2 x (0,5 x a x t)

= 281,24 kg/m2 x (0,5 x 490 cm x 245 cm)

= 281,24 kg/m2 x 6,00 m

2

= 1688,14 kg

Beban merata didapatkan dari berat tiap sisi dikalikan

panjang penampang yaitu sebesar 4,9 m, sehingga :

Q merata = 1688,14 kg : 4,9 m

= 344,52 kg/m

= 3,445 kN/m

Beban merata yang dihitung kemudian di masukkan kedalam

aplikasi SAP2000. Beban merata terletak diatas bangunan seperti

Gambar 4.11.

102

2) Beban Angin

Perencanaan ulang bag filter berada di area tepi laut yang

berjarak kurang lebih 5 km dari laut. Tekanan minimum area yang

berada di tepi laut sebesar 40 kg/m2 menurut SNI 1727:2013.

Perhitungan tekanan menggunakan koefisien 0,9. Sehingga

didapatkan nilai tekanan angin sebesar :

Q = beban angin x koefisien angin x tinggi bangunan

= 40 kg/m2 x 0,9 x 7,37 m

= 265,32 kg/m

= 2,65 kN/m

Perhitungan hisapan angin menggunakan koefesien sebesar 0,4.

Sehingga didapatkan perhitungan sebesar:

Q = Beban angin x koefisien angin x tinggi bangunan

= 40 kg/m2 x 0,4 x 7,37 m

= 117,92 kg/m

= 1,18 kN/m

Gambar 4.11 Beban Mati

(Penulis, 2019)

103

3) Beban Gempa

Beban gempa pada perancangan ulang bag filter berada di wilayah

dengan koordinat Bujur = -7,19 dan Lintang = 112,6. Data gempa

didapatkan dengan mengakses pada website http://puskim.pu.go.id.

Gambar 4. 13 Data Gempa wilayah koordinat bujur -7 °dan lintang 112,6° (www.puskim.pu.go.id)

Gambar 4. 12 Beban Angin Ke Arah Sumbu X

(Penulis, 2019)

http://puskim.pu.go.id./

http://www.puskim.pu.go.id/

104

Data gempa yang digunakan untuk menentukan beban gempa

dengan aplikasi SAP2000 adalah data Ss (data percepatan batuan dasar)

periode 0,2 detik sebesar 0,657 dan data S1 (data percepatan batuan

dasar) periode 0,1 detik sebesar 0,243.

4.4.2. Struktur Baja

Perancangan struktur baja harus memunculkan nilai momen dan beban

aksial yang terjadi pada baja yang digunakan untuk bisa mengetahui

kekuatan lentur dan tekut baja. Profil baja yang digunakan untuk balok

adalah WF 125 x 125 x 6,5 x 9 dan kolom menggunakan WF 125 x 60 x 6

x 8.

1. Balok

Balok merupakan elemen struktural yang utamanya memikul

beban lateral. Beban-beban yang bekerja pada balok akan menghasilkan

gaya reaksi pada titik tumpu/perletakan balok. Beban-beban yang

bekerja juga akan menghasilkan gaya geser dan momen lentur pada

balok.

Momen yang terjadi pada perencanaan ini terdapat dua jenis

momen yaitu momen lapangan dan momen tumpuan. Momen lapangan

adalah momen yang terjadi pada bagian dasar atau pada bagian

melintang sedangkan momen tumpuan adalah momen yang terjadi pada

tiang penyangga.

Menentukan momen di SAP2000 perlu memasukan data mengenai

profil baja yang digunakan, data mengenai profil baja. Data profil baja

untuk balok WF 125 x 125 x 6,5 x 9 yang dimasukan dalam SAP 2000

adalah dimensi outside height (t3) sebesar 125 mm, top flange width

(t2) sebesar 125 mm, top flange thickness (tf) sebesar 9 mm, web

thickness (tw) sebesar 6,5 mm, bottom flange width (t2b) sebesar 125

mm dan bottom flange thickness (tfb) sebesar 9 mm. Seperti yang

terlihat pada Gambar 4.14.

105

Momen terbesar yang terjadi pada balok pada COMB1, hal ini

ditentukan dari data analisa struktur menggunakan SAP2000 yang

terdapat pada Lampiran 9 pada tabel M3. Nilai momen terbesar adalah

11,465 kNm atau 1,28 ton.m yang terdapat pada sumbu Y.

a. Momen Sumbu X

Momen sumbu X yang terjadi pada SAP2000 dengan

menggunakan kombinasi COMBO1. Tampilan ini akan muncul

setelah melakukan running pada struktur penyangga.

Gambar 4. 14 WF 125 x 125 x 6,5 x 9

(Penulis, 2019)

Gambar 4. 15 Momen sumbu X

(Penulis, 2019)

106

b. Momen sumbu Y

Momen sumbu Y yang terjadi pada SAP2000 dengan

menggunakan kombinasi COMBO1. Tampilan ini akan muncul

setelah melakukan running pada struktur penyangga dengan

memilih menu display - show forces/ stresses - case

combo:combo1- pilih momen 3-3, show values – apply.

2. Kolom

Kolom adalah komponen struktur bangunan yang tugas utamanya

menyangga beban aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang tidak

ditopang paling tidak tiga kali dimensi lateral terkecil. Kolom adalah

batang tekan vertikal dari rangka struktur yang memikul beban dari

balok.

Menentukan beban aksial di SAP2000 perlu memasukan data

mengenai profil baja yang digunakan, data mengenai profil baja WF

125 x 60 x 6 x 8. Data profil baja untuk balok yang dimasukan dalam

SAP 2000 adalah dimensi outside height (t3) sebesar 125 mm, top

flange width (t2) sebesar 60 mm, top flange thickness (tf) sebesar 8

Gambar 4. 16 Momen Sumbu Y

(Penulis, 2019)

107

mm, web thickness (tw) sebesar 6 mm, bottom flange width (t2b)

sebesar 125 mm dan bottom flange thickness (tfb) sebesar 8 mm.

Seperti yang terlihat pada Gambar 4.17.

Beban aksial terbesar yang terjadi pada struktur kolom 125 x 60 x

6 x 8 terjadi pada ENVELOP, hal ini didapatkan dari analisa struktur

menggunakan SAP2000 yang terdapat pada Lampiran 10 pada tabel P.

Nilai beban aksial terbesar 2,66 kN atau 0,266 yang terdapat pada

sumbu X.

a. Beban aksial sumbu X .

Beban aksial sumbu X yang terjadi pada SAP2000 dengan

menggunakan kombinasi ENVELOPE. Tampilan ini akan muncul


Gambar 4. 17 WF 125 X 60 X 6 X8

(Penulis, 2019)

108

b. Beban aksial sumbu Y

Beban aksial sumbu Y yang terjadi pada SAP2000 dengan

menggunakan kombinasi ENVELOPE. Tampilan ini akan muncul


Gambar 4. 18 Bbeban Aksial Sumbu X

(Penulis, 2019)

Gambar 4. 19 Beban Aksial Sumbu Y

(Penulis, 2019)

109

4.4.3. Analisis Struktur Baja

Aplikasi SAP2000 selain dapat menghitung momen struktur

penyangga bisa juga untuk menentukan tegangan geser serta

kekuatan dari baja penyangga yang digunakan. Apabila analisa

SAP2000 setelah di running berwarna merah maka baja profil yang

digunakan tidak kuat untuk menompang beban bangunan.

Perancangan struktur penyangga bag filter yang direncanakan

menggunakan BJ37 profil baja untuk balok adalah WF 125 x 125 x

6,5 x 9 dan kolom menggunakan WF 125 x 60 x 6 x 8.

Gambar 4.20 adalah rancangan struktur baja yang telah

dilakukan running. Pengecekan struktur baja menggunakan aplikasi

SAP2000 menunjukan bahwa baja profil yang digunakan kuat untuk

menompang beban bangunan karena memiliki warna kuning, hijau

dan biru.

Analisis struktur menggunakan SAP2000 kemudian dilanjutkan

dengan perhitungan manual mengenai struktur balok dan kolom

yang digunakan. Berikut ini perhitungan manual yang dilakukan :

Gambar 4. 20 Hasil Analisis Struktur Baja Dengan SAP2000

(Penulis, 2019)

110

a. Struktur Balok

Evaluasi terhadap komponen struktur lentur dengan profil WF 125 x

125 x 6,5 x 9. Kondisi peletakan jepit-jepit. Momen terbesar yang terjadi

pada struktur balok 11,456 kN.m atau 1,28 ton.m.Mutu baja yang

digunakan BJ37 (fy = 240 MPa, fu = 370 MPa). Panjang batang L = 2567

mm.

Data-Data Perencanaan :

WF 125 x 125 x 6,5 x 9.

d = 125 mm

b = 125 mm

tf = 9 mm

tw = 6,5 mm

L = 2567 mm

r = 10 mm

Ag = 3031 mm2

rx = 86,2 mm

Sx = 136 cm2

Momen nominal

Mu = 1,28 ton.m

Mn = Mu/0,9

= 1,28 ton.m / 0,9

= 1,43 ton.m

Persyaratan tekuk lokal

Sayap

p =

√ =

√ = 1

Badan

p =

√ =

√ = 108,4

Penampang tekuk tak tampak

Sayap

p =

√ =

√ = 28,9

Badan

p =

√ =

√ = 164,6

Di karenakan gelagar berpengaruh kompak,maka modulus penampang

plastis yang diperlukan :

Mp = fy . Z atau Zx ≥ Mp/fy

Mp = Mn

111

= 1,43 ton.m

= 1,43 x 104 x 10

3 N.mm

Zx ≥ Mp/fy

= 1,43 x 107 N mm / 240 Mpa

= 59583,33 mm3

= 59,583 cm3

Modulus penampang elastis (perkiraan Sx = Zx/1,1),

Sx = Zx/1,1

= 59,583 cm3/1,1

= 54,17 cm3

Profil baja yang digunakan adalah WF 125 x 125 x 6,5 x 9 yang

memiliki Sx sebesar 136 cm2.

Pemeriksaan kelayakan dimensi

Tekuk lokal

- Sayap , b/2 tf

= 12,5/2.(0,9)

= 6,94 < p = 11,0

- Badan , (h-(2tf+2r) / tw

= (125 – (2 x 0,9 + 2x1 ) ) / 8

= 13,38 < p = 108,4

Gelagar penampang kompak

Keluatan lentur terfaktor

- Zx = (tw. hw2) /4 + hf. tf. Bf

hw = h – 2tf

= 12,5 cm – (2x0,9)

= 10,7 cm

hf = h – tf

= 12,5 – 0,9

= 11,6 cm

Maka

- Zx = (tw. hw2) /4 + hf. tf. bf

= (0,65 x (10,7)2 ) / (4 + 11,6 x 0,9 x 12,5)

= 149,10 cm3 > 54,17 cm

3 (Memenuhi)

- Mn = Mp = fy . Zx

= 240 Mpa x 149,10 x 103 mm

3

= 35.784.000 N.mm

= 3,578 ton.m > 1,43 ton.m (Memenuhi)

- Mu = 0,9 . Mn

= 0,9 . 3,578 ton.m

112

= 3,22 ton.m > 1,288 ton. m (Memenuhi)

Atau

FK = Mu / Mu awal

= 3,22 ton.m / 1,288 ton. m

= 2,49

b. Struktur Kolom

Evaluasi terhadap komponen struktur lentur dengan profil WF 125 x

60 x 6 x 8. Kondisi peletakan jepit-jepit. Beban aksial yang terjadi sebesar

Nu = 2,66 KN.mm = 0,266 ton m. Mutu baja BJ37 (fy = 240 MPa, fu =

370 MPa). Panjang batang L = 2600 mm.

Data-Data Perencanaan :

WF 125 x 60 x 6 x 8

d = 125 mm

b = 60 mm

tf = 6 mm

tw = 8 mm

L = 2600 mm

r = 9 mm

Ag = 6353 mm2

rx = 49,5 mm

ry = 13,2 mm

h = d - 2.(tf + r)

= 125 – 2 . (8 +9)

h = 91 mm

Evaluasi

a. Kelangsiangan batang

Faktor panjang tekuk, k = 0,8 (jepit-jepit)

Tekuk ke arah sumbu – X

L kx = k. L

= 0,8 x 2600 mm

= 2080 mm

x =

=

= 42,02 < 200 (Memenuhi)

Tekuk ke arah sumbu – Y

L ky = k. L

113

= 0,8 x 2600 mm

= 2080 mm

y =

=

= 157,57 < 200 (Memenuhi)

b. Kekuatan nominal terfaktor batang tekan.

Ke arah sumbu – X

x =

√

x =

√

= 0,463

Untuk 0,25< cx 1,2 maka w =

Maka,

=

= 1,10

Kekuatan nominal batang tekan,

Nn = Ag . fcr

= Ag .

= 1684 mm2 x

= 36741,8 N

= 36,74 KN

Kekuatan nominal terfaktor,

Nu = n x Nn

= 0,85 x 36741,8

= 31230,53 KN > 2,66 Kn (Memenuhi)

Kearah sumbu -Y

y =

√

y =

√

= 1,737

Untuk cx > 1,2 maka w = 1,25 y2

Maka,

= 1,25 y2

= 1,25 x 1,47372

= 3,77

114

Kekuatan nominal batang tekan,

Nn = Ag . fcr

= Ag .

= 168,4 mm2 x

= 10720,42 N

= 10,72 KN

Kekuatan nominal terfaktor,

Nu = n . Nn

= 0,85 x 10,72

= 9,11 KN > 2,66 kN (Memenuhi)

4.5 Perbandingan bag filter baru dan bag filter lama

Perancangan ulang bag filter bertujuan untuk mendapatkan

pengolahan limbah partikel yang optimal. Terdapat beberapa perubahan

yang dilakukan antara lain perubahan fisik berupa debit limbah yang

dihisap, jumlah hood yang dipasang, dimensi pipa,dimensi bag filter dan

performa bag filter berupa efisisensi bag filter.

4.5.1. Perubahan fisik bag filter

Perubahan fisik yang dilakukan dalam perancangan ulang

bag filter dilakukan berdasarkan karakteristik limbah yang ada di

unit arc furnace di industri pengecoran baja. Perbandingan fisik

antara bag filter baru dengan yang lama ada pada Tabel 4.5:

Tabel 4.5 perbandingan bag filter lama dengan baru

Parameter Bag filter lama Bag filter baru

Debit total 1000 m3/min 2833,8 m3/min

Jenis hood Canopy hood Canopy hood dan

rectangular hood

Dimensi duct 900 cm 1524 cm

Dimensi bag filter 8,4 m x 2,94 m x 9,47 m 7,7 m x 4,9 m x 13,73 m

Jenis kain Polyester Nomex

Jumlah filter 600 buah 840 buah

Panjang filter 2,79 m 3,76 m

Efisiensi 60,12% 99,8%

(Sumber : Penulis, 2019)

115

Debit limbah yang keluar dari proses peleburan baja sebesar

41,79 m3/s atau 2507,4 m3/min, sedangkan debit limbah yang

dihisap oleh bag filter lama sebesar 1000 m3/min. Kemampuan hisap

yang lebih kecil menyebabkan limbah tidak dapat terolah

sepenuhnya.

4.5.2. Performa bag filter

Performa bag filter dibandingkan dengan nilai efisiensi alat

yang dirancang. Nilai efisiensi bag filter baru sebesar 99,8 %,

sedangkan efisiensi bag filter lama sebesar 60,12 %. Didapatkan dari

perhitungan sebagai berikut :

Debit limbah = 2507,4 m3/min

Debit dapat dihisap = 1000 m3/min

Jadi efisiensi bag filter lama sebesar

= ( –

100%

= ( –

100%

= 60,12 %

Perancangan ulang bag filter dirancang dengan efisiensi lebih

tinggi dari bag filter lama, supaya dapat menghisap partikel lebih

banyak dibandingkan dengan bag filter lama serta bertujuan untuk

meningkatkan optimalisasi pengolahan limbah partikulat dari

industri peleburan baja.

116


117

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan analisa dan perhitungan yang telah dilakukan maka dapat

diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Hasil pengukuran karakteristik limbah peleburan

a. Konsentrasi limbah peleburan logam

Nilai rata –rata konsentrasi limbah partikel peleburan baja diarea

arc furnace sebesar 193,162 mg/m3.

b. Ukuran partikel limbah peleburan baja

Hasil pengukuran limbah partikel peleburan baja menunjukan

bahwa partikel memiliki ukuran paling kecil sebesar 1,845 µm dan

ukuran terbesar 10,32 µm.

c. Suhu Limbah Peleburan Baja

Suhu rata-rata limbah partikel peleburan baja sebesar 45 Co

2. Perancangan ulang bag filter

Debit limbah yang dapat dihisap sebesar 2833,8 m3/min, Jenis hood

yang digunakan canopy hood dan rectangulary hood. Diameter duct

sebesar 1067 mm, 1219 mm dan 1524 mm. Dimensi bag filter baru 7,7 m

x 4,9 m x 13,37 m.

3. Perancangan struktur baja penyangga

Struktur baja penyangga bag filter yang digunakan yaitu baja jenis

BJ37 dengan baja profil baja untuk balok adalah WF 125 x 125 x 6,5 x 9

dan kolom menggunakan WF 125 x 60 x 6 x 8.

4. Perbandingan fisik dan performa bag filter lama dan bag filter baru

Tabel 5. 1 Perbandingan fisik dan performa


Debit total 1000 m3/min 2833,8 m3/min

Jenis hood Canopy hood Canopy hood dan

rectangular hood

Dimensi duct 900 cm 1524 cm

Dimensi bag filter 8,4 m x 2,94 m x 9,47 m 7,7 m x 4,9 m x 13,73 m

Jenis kain Polyester Nomex

118


Jumlah filter 600 buah 840 buah

Panjang filter 2,79 m 3,76 m

Efisiensi 60,12% 99,8%

( Sumber : Penulis, 2019).

Perbandingan nilai parameter sistem bag filter lama dengan bag filter

baru menunjukkan bahwa bag filter baru setelah rekondisi lebih baik dari

pada bag filter lama.

5.2 Saran

1. Perancangan ulang bag filter pada unit arc furnace di industri pengecoran

baja dapat dijadikan rekomendasi dan masukan untuk perusahaan sebagai

usaha untuk mengendalikan pencemaran udara yang terjadi diarea

tersebut.

2. Perancangan ulang bag filter pada unit arc furnace di industri pengecoran

baja memerlukan Rancangan Analisa Biaya (RAB) untuk mengetahui

biaya yang perlu dikeluarkan.

3. Perancangan ulang bag filter dapat dilanjutkan dengan menghitung

pondasi bangunan yang diperlukan dan serta perhitungan penyangga pipa.

119

DAFTAR PUSTAKA

American Conference of Governmental Industrial Hygienists. (1998). Industrial

Ventilation Manual (23rd ed., Vol. 552). A Manual of Recommended

Practice 23rd Edition, Amerika.

Badan Standarisasi Nasional. 2013. “Spesifikasi untuk bangunan gedung Baja

Struktural SNI 1729:2015”. Jakarta: BSN

Badan Standarisasi Nasional. 2012. “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa

Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, SNI 1726:2012”.

Jakarta : BSN

Bethea, R. (1978). Air Polution Control Technology. London: Litton Educational

Publishing Incorporation.

Budiman, W. N. R. A. (2012). Perecanaan Emisi PM 10 pada Industri Peleburan

Baja CIlegon - Banten.

Cooper, David. & Alley, F. (2010). Air Pollution Control: A Design Approach,

Fourth Edition. Waveland Press.

Croom ,Miles L.1995.Filter Dust Collector: Design And Application. Newyork:

McGraw-hill

Detikfinance. 2018. 45% Kebutuhan Baja dalam Negeri Masih Impor. 7 Februari

Daryus, A. (2008). Diktat Kuliah Proses Produksi. Jakarta: JurusanTeknik Mesin,

Fakultas Teknik Universitas Darma Persada.

EPA, (United States Environmental Protection Agency). (1998). Fabric Filter

Design Review, 2, 1–16. U.S. EPA. (1998).

Fauzy, Maradhika. (2016). Perencanaan Struktur Baja Gedung Hotel NEO.

Skripsi. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Semarang.

G. Salmon, Charles dan E. Johnson. 1980. Steel Structures. Second Edition.

120

University of Wisconsin. Madison. Terjemahan M.S.C.E, Wira.

1997.Struktur Baja. Erlangga. Jakarta

Hermanu, A. D. (2018). Evaluasi Saluran Isap Debu Untuk Sistem Dust

Collector (Studi Kasus Di Transfer Tower 0 (TT) PT. PJB Ubjom PLTU

Pacitan)

Hibriza, R. Z. (2018). Identifikasi Karakteristik Limbah Sand Blasting Di Industri

Galangan Kapal, (2623), 2–7.

Khafis, Muhamad.(2009). Perencanaan Struktur Baja Pada Bangunan Tujuh

Lantai Sebagai Hotel. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Sebelas Maret.Surakarta.

McDonald, F. and. (2017). Introduction to Fluid Mechanics (8th ed., Vol. 91).

United State Of America: Jonh Wiley Sons, Inc.

Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 101 Tahun 2014 Tentang

Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun. Menteri Negara

Sekretaris Negara Republik Indonesia. Jakarta

Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 41 Tahun 1999 Tentang

Pengendalian Pencemaran Udara. 26 Mei 1999. Menteri Negara Sekretaris

Negara Republik Indonesia. Jakarta

Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 10 tahun 2009 tentang Baku Mutu Udara

Ambien Dan Emisi Sumber Tidak Bergerak Di Jawa Timur. 26 Februari

2009. Gubernur Jawa Timur. Surabaya

Prayudi, T. (2005). Dampak Industri Peleburan Logam Fe Terhadap Pencemaran

Debu di Udara. Jurnal Teknik Lingkungan, (2), 385–390.

R.C. Adams. (2001). ASM volume (15) Casting. Technology (Vol. 2).

https://doi.org/10.1016/S0026-0576(03)90166-8

Ratnani, R. D. (2008). Teknik Pengendalian Pencemaran Udara yang diakibatkan

Oleh Partikel. Momentum, 4(2), 27–32.

121

Saputra, R. A. (2014). Pembuatan dan pengujian dapur busur listrik skala

labolatorium dengan kapasitas tungku peleburan maksimal 200 gram (

Fabrication oflaboratory scale of electric arc furnace with melting. Teknik

Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammdiyah Yogyakarta. Yogyakarta

Schifftner, Kenneth. (2013). Air Pollution Control Equipment Selection Guide,

Second Edition. CRC Press

Setiawan, Agus. (2008). Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD.

Jakarta: Penerbit Erlangga

Schnelle, Karl B. dkk. 2016. Air Pollution Control Tecnology Handbook. New

york. Taylor dan Francis Group

SNI 19-7119.3. (2005). Udara ambien – Bagian 3: Cara Uji Partikel Tersuspensi

Total Menggunakan Peralatan High Volume Air Sampler (HVAS) dengan

Metode gravimetri

Soemowidagdo, A. L. (2016). Bahan Pada Pengecoran Logam. Kementerian

Pendidikan Dan Kebudayaan

Sudjana, H. (2008). Teknik Pengecoran Logam (3rd ed.). Jakarta: Direktorat

Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.

Theodore, L. (2008). Air Pollution Control Equipment (Vol. 91). New Jersey:

John Wiley & Sons, Inc. Hoboken.

Wardhana, W.A. 1995. Dampak Pencemaran Lingkungan. Andi Offset.

Yogyakarta.

Wright, R. J. (1968). Concepts of electric arc furnace fume control. Journal of the

Air Pollution Control Association, 18(3), 175–178.

122


123

LAMPIRAN 1

BAKU MUTU LIMBAH PARTIKEL

124


126


127

LAMPIRAN 2

HASIL PENGUJIAN LIMBAH PARTIKEL

128


130


131

LAMPIRAN 3

LAYOUT SAMPLING LIMBAH PARTIKEL

132


134


135

LAMPIRAN 4

KATALOG PIPA

136


140


141

LAMPIRAN 5

KATALOG BAG

142


144


145

LAMPIRAN 6

KATALOG PLAT BAJA

146


148


149

LAMPIRAN 7

DATA BAG FILTER LAMA

150


151

Gambar 4. 22 Data Permintaan Perbaikan Dari Bagian Maintenance

(Penulis, 2019)

Gambar 4. 21 Kapasitas Hisap Blower

(penulis, 2019)

152


153

LAMPIRAN 8

GAMBAR 3D PERENCANAAN BAG FILTER

154


156


157

LAMPIRAN 9

TABEL MOMEN YANG TERJADI DI BALOK

158


159

Frame Station OutputCase CaseType StepType M2 M3

Text m Text Text Text KN-m KN-m

4 2,45 COMB1 Combination -0,005 11,47

4 2,45 ENVELOPE Combination Max 0,014 11,47












4 2,45 COMB7 Combination Max -0,005 10,30

4 2,45 COMB7 Combination Min -0,005 10,30







8 2,45 COMB3 Combination Max 4,792 10,29

8 2,45 COMB2 Combination 4,779 10,29

8 2,45 COMB3 Combination Min 4,766 10,29














8 1,96 COMB2 Combination 4,452 9,74











160


161

LAMPIRAN 10

BEBAN AKSIAL YANG TERJADI DI KOLOM

162

Frame Station OutputCase CaseType StepType P V2 V3

Text m Text Text Text KN KN KN

9 2,5 ENVELOPE Combination Max 2,655 0,224 0,896

9 5 ENVELOPE Combination Max 2,26 0,224 0,896



























9 2,5 COMB3 Combination Max -15,488 -1,917 0,814

16 2,5 COMB3 Combination Max -16,017 -1,725 0,529

9 0 COMB3 Combination Max -16,258 -1,002 -1,545

9 5 COMB3 Combination Max -16,358 -1,917 0,814

10 0 COMB4 Combination Max -16,408 0,019 0,041

11 0 COMB4 Combination Max -16,408 0,343 0,039



10 0 COMB8 Combination Max -16,425 -0,083 -0,00429

11 0 COMB8 Combination Max -16,425 0,241 -0,00415

15 0 COMB8 Combination Min -16,425 -0,262 0,004571

9 2,5 COMB2 Combination -16,428 -2,141 0,124

15 0 COMB4 Combination Min -16,43 -0,349 -0,033



11 0 COMB8 Combination Min -16,452 0,082 -0,004374




11 0 COMB2 Combination -16,549 -2,616 0,002781

163

LAMPIRAN 11

DETAIL ENGINERRING DESIGN (DED)

164


perancangan ulang bag filter pada unitrepository.ppns.ac.id/2212/1/1015040001 - bety nor'aini -...

Documents