OPTIMALISASI SISTEM EXHAUST FAN DALAM SI
PROSIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Sains dan Teknologi Akselerator
Yogyakarta, Selasa 9 September 2014
OPTIMALISASI SISTEM EXHAUST FAN DALAM SISTEM TATA
UDARA GUNA MENUNJANG STABILITAS FLOW PATTERN DI
LABORATORIUM
I Wayan Widiana, Mulyono, Sopyan Sori, Jakaria
Pusat Teknologi Radioisotop dan Radiofarmaka (PTRR)
Kawasan Puspiptek Tangerang Selatan Telp. 021-7563141
wayan_nane@batan.go.id
ABSTRAK
OPTIMALISASI SISTEM EXHAUST FAN DALAM SISTEM TATA UDARA GUNA
MENUNJANG STABILITAS FLOW PATTERN DI LABORATORIUM. Flow pattern
(arah aliran udara) menjadi parameter penting dalam sistem tata udara pada
laboratorium nuklir. Flow pattern dijaga sedemikian rupa agar udara mengalir dari
daerah bersih menuju ke daerah kotor. Salah satu komponen penting dalam sistem
tata udara terkait dengan flow pattern adalah sistem exhaust. Masalah terjadi pada
sistem exhaust dimana motor fan 9 dan motor fan 10 terjadi kegagalan dengan suhu
motor yang sangat tinggi. Beberapa langkah penting telah dilakukan terhadap sistem
exhaust di PTRR untuk menunjang stabilitas flow pattern, salah satunya adalah
meningkatkan kapasitas motor fan 9 dan motor fan 10. Hasilnya adalah flow pattern
dapat ditingkatkan dan masalah panas pada motor dapat diminimalkan.
ABSTRACT
OPTIMIZATION OF EXHAUST FAN SYSTEM IN THE AIR CONDITIONING SYSTEM
TO SUPPORT THE STABILITY OF FLOW PATTERN IN THE LABORATORY. Flow
pattern is an important parameter in the HVAC system for a nuclear laboratory. Flow
pattern is maintained in such a way that air flows from clean areas heading to the dirty
areas. One of the important components in the HVAC system related to the flow
pattern is exhaust system. Problem occurs in the exhaust system, in which the fan
motor 9 and fan motor 10 failed to operate due to high temperatures in the motors.
Several important steps have been carried out to the exhaust system in the PTRR to
support the stability of the flow pattern, one of which is to increase the capacity of fan
motor 9 and fan motor 10. As a result, flow pattern can be improved and the heat
issue on the motor can be minimized.
PENDAHULUAN
F
asilitas nuklir seperti laboratorium yang dimiliki
PTRR BATAN harus memiliki sistem ventilasi
yang memenuhi syarat sesuai dengan nuclear
grade. Salah satu ketentuan yang terkait dengan
flow pattern adalah bahwa udara mengalir dari
daerah bersih menuju daerah kotor atau udara
mengalir dari daerah dengan tingkat kontaminasi
rendah menuju daerah dengan tingkat kontaminasi
lebih tinggi. Ketentuan tersebut bertujuan agar
pekerja radiasi terhindar dari bahaya kontaminasi.
Salah satu komponen penting yang mempengaruhi
I Wayan Widiana, dkk
flow pattern adalah system exhaust. Di gedung 11
PTRR BATAN sistem exhaust terbagi menjadi 3
sistem yang mewakili 3 daerah (zona) operasi. Di
dalam setiap sistem exhaust terdapat 2 unit exhaust
fan yang beroperasi bergantian (redundand) [1].
Salah satu sistem exhaust fan yang terdiri dari
exhaust fan 9 dan exhaust fan 10 mengalami
penurunan kinerja dengan indikasi bahwa sistem
kontrolnya (star delta) sering trip dan berdasarkan
hasil inspeksi menggunakan thermal imaging
diketahui terjadi distribusi panas yang sangat tinggi
pada kerangka motor [2]. Kondisi tersebut sangat
mempengaruhi stabilitas flow pattern. Jika tidak
ISSN 1410 – 8178
Buku I hal. 159
PROSIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Sains dan Teknologi Akselerator
Yogyakarta, Selasa 9 September 2014
dilakukan penanganan segera maka dikhawatirkan
menimbulkan potensi terjadinya kontaminasi
apabila terdapat lepasan radioaktif yang tidak dapat
dihisap oleh sistem exhaust.
TEORI DAN TATA KERJA
Sistem exhaust fan
Terdapat 3 Zona operasi dalam sistem
exhaust fan gedung 11 PTRR BATAN. Zone 1
didukung oleh sistem exhaust yang terdiri dari 2
buah exhaust fan yaitu exhaust fan 5 dan exhaust
fan 6 yang beroperasi secara redundan. Zona 1
meliputi daerah hot cell yang memiliki tingkat
kontaminasi paling tinggi. Zona 2 dan zona 3
didukung oleh sistem exhaust yang terdiri dari
exhaust fan 9 dan exhaust fan 10. Zona 2 meliputi
daerah fome hood sedangkan zona 3 meliputi
daerah glove box. Kedua zona tersebut memiliki
tingkat kontaminasi lebih rendah dibandingkan hot
cell. Sedangkan untuk daerah yang tidak aktif
seperti pada ruangan laboratorium diisap oleh
sistem exhaust yang terdiri dari exhaust fan 3 dan
exhaust fan 4 yang juga beroperasi secara
redundant. Dari zona 1, zona 2 dan zona 3 hisapan
udara dialirkan menuju cerobong (stack) dengan
dibantu oleh exhaust fan 3 atau exhaust fan 4, oleh
karena itu exhaust fan 3 dan exhaust fan 4 memiliki
kapasitas paling besar dibandingkan sistem exhaust
fan lainnya. Dalam makalah ini disampaikan bahwa
terjadi penurunan kinerja pada exhaust fan 9 dan
exhaust fan 10 dengan indikasi terjadi trip pada unit
kontrol exhaust fan, kemudian adanya disipasi
panas yang berlebih pada motor penggerak exhaust
fan setelah dilakukan inspeksi menggunakan
kamera infra merah (thermal imaging). Panas
berlebih juga berimbas kepada kondisi tali kipas (Vbelt) sehingga cepat longgar yang menyebabkan
slip. Kondisi V-belt slip menyebabkan putaran
blower tidak maksimal sehingga mempengaruhi
daya isap exhaust fan yang pada akhirnya flow
pattern menjadi terganggu.
Unit Kontrol
Sistem exhaust fan di gedung 11
dikendalikan oleh unit kontrol star delta kecuali
exhaust fan 5 dan exhaust fan 6 menggunakan
koneksi langsung listrik 3 phase. Karena kapasitas
motornya hanya 0.25 kW dengan konsumsi arus
sekitar 1,25 Amper. exhaust fan 9 dan exhaust fan
10 memiliki kapasitas masing masing sebesar 11
kW dengan konsumsi arus listrik sebesar 29 amper.
Dalam beberapa bulan terakhir terjadi trip pada unit
kontrol star delta untuk exhaust fan 9 dan exhaust
fan 10. Pada saat dilakukan pengukuran beban
motor berkisar pada angka 24 Amper akan tetapi
konsumsi arus tidak terdeteksi pada saat trip [3].
Buku I hal. 160
Flow pattern
Flow pattern merupakan persyaratan
khusus yang harus dipenuhi dalam sistem VAC
yang berada dalam bangunan yang memiliki
fasilitas nuklir atau yang terkait dengan kontaminasi
zat radioaktif. Flow pattern yang harus dipenuhi
adalah bahwa aliran udara mengalir dari daerah
bersih (tingkat kontaminasi rendah) menuju daerah
kotor (tingkat kontaminasi tinggi). Tujuannya
adalah tidak akan terjadi perluasan daerah
kontaminasi pada saat terdapat lepasan zat
radioaktif pada suatu tempat. Flow pattern biasanya
dicapai dengan pengaturan perbandingan aliran
udara masuk (supply) dengan aliran udara keluaran
(exhaust). Aliran udara masuk dipenuhi oleh AHU
(Air Handling Unit) yang memasok aliran udara
dingin guna memenuhi kebutuhan suhu dan
kelembaban ruangan. Jika melakukan pengaturan
aliran udara dari AHU secara signifikan dapat
mengakibatkan kebutuhan suhu dan kelembaban
tidak terpenuhi. Oleh karena itu exhaust menjadi
peranan penting dalam pengaturan flow pattern.
Penurunan kinerja exhaust sangat mempengaruhi
pola flow pattern bahkan dapat merubah aliran dari
negatif menjadi positif. Hal ini tidak diperbolehkan
karena dapat memperluas daerah kontaminasi.
Bahan
1. Exhaust fan 9
2. Exhaust fan 10
3. MCCB 100 Amper
4. Kontaktor 85 Amper
5. Thermal Overload 40 Amper
6. Panel Box ukuran 60 x 40 x 15 cm
7. Kabel 4 x 16 mm2.
8. Kabel serabut
Peralatan
1. Tool set
2. Kamera infra merah
3. Flow meter
4. Multi meter
5. Tacho meter
6. Peralatan mekanik
Metodologi
Metodologi yang dilakukan adalah
melakukan evaluasi motor exhaust fan dengan
teknik thermal imaging menggunakan kamera infra
merah, analisa beban yang terhubung dengan
exhaust fan 9 atau 10, peningkatan kapasitas motor
exhaust fan 9 dan exhaust fan 10 serta peningkatan
kapasitas sistem kontrol untuk exhaust fan 9 dan
exhaust fan 10 yang disesuaikan dengan kapasitas
motornya.
ISSN 1410 – 8178
I Wayan Widiana, dkk
PROSIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Sains dan Teknologi Akselerator
Yogyakarta, Selasa 9 September 2014
HASIL DAN PEMBAHASAN
Inspeksi Motor Meggunakan Thermal
Imaging
Dengan thermal imaging diperoleh data
untuk motor fan 9 seperti pada Gambar 1. Terlihat
bahwa terjadi distribusi suhu pada motor hingga
mencapai 102 oC. Nilai suhu yang tinggi
menunjukkan terjadinya anomali pada motor
tersebut. Sedangkan pada motor fan 10 diperoleh
data thermal imaging seperti Gambar 2. Seperti
halnya motor fan 9, ternyata pada motor fan 10 juga
menunjukkan distribusi suhu yang tinggi yaitu
mencapai angka 93,2 oC.
Gambar 1. Thermal imaging motor fan 9
Peningkatan Kapasitas Motor
Dari fakta di atas dapat dipastikan bahwa
salah satu penyebab anomali pada motor exhaust
fan diakibatkan oleh penambahan beban pada jalur
zone 2. Selain itu faktor usia (lebih dari 25 tahun)
juga mempengaruhi unjuk kerja motor. Untuk
mengatasinya
maka
dilakukan
peningkatan
kapasitas motor. Dari kapasitas terpasang sebesar
11 kW kemudian ditingkatkan menjadi 15 kW.
Terbukti dengan thermal imaging diperoleh
distribusi suhu yang normal untuk motor 15 kW
yaitu pada kisaran 40 oC, seperti terlihat pada
Gambar 3 dan Gambar 4.
Gambar 3. Motor 15 kW yang dipasang untuk
exhaust fan9 dan exhaust fan10
Gambar 4. Distribusi suhu pada motor 15 kW
Gambar 2. Thermal imaging motor fan 10
Dengan demikian dapat dikatakan bahwa
kedua motor exhaust fan tersebut sudah mengalami
anomali. Penyebab anomali segera ditelusuri.
Langkah awal adalah melakukan pemeriksaan
bearing. Dilakukan penggantian dengan bearing
baru. Akan tetapi tidak terjadi penurunan suhu
motor. Kemudian analisa ditingkatkan dengan
melakukan analisa beban yang terhubung dengan
jalur exhaust fan 9 dan exhaust fan 10.
Analisa beban
Analisa
beban
mengarah
pada
kemungkinan adanya penambahan beban pada jalur
exhaust fan 9 atau exhaust fan 10 (zona 2). Analisa
dilakukan dengan menelusuri fasilitas tambahan
yang terpasang di laboratorium seperti fome hood
dan glove box yang memang membutuhkan jalur
pembuangan udara menuju ke cerobong. Dari
penelusuran ditemukan 3 buah fasilitas tambahan
yang terhubung dengan jalur exhaust fan pada zona
2. Fasilitas tersebut berupa 2 unit fome hood dan 1
unit glove box.
I Wayan Widiana, dkk
Peningkatan kapasitas unit kontrol
Kapasitas unit kontrol disesuaikan dengan
kapasitas motor exhaust fan 9 dan exhaust fan 10.
Kontrol yang digunakan adalah kontrol star delta
untuk motor 3 phase. Komponen utama yang harus
disesuaikan adalah kontaktor dan overload
(thermistor).
Kontaktor harus mampu dibebani sampai
dengan beban diatas 40 Amper bahkan sampai
dengan 60 Amper. Sedangkan untuk pengaman
motor perlu dipasang overload dengan maksimal
arus sebesar 40 Amper. Sehingga bila terjadi
peningkatan beban melebihi 40 Amper maka
overload akan memutus aliran listrik ke motor.
Komponen lain yang harus disesuaikan adalah
MCCB, panel bok dengan ukuran lebih besar serta
kabel antara kontrol dengan motor diganti dengan
ukuran 16 mm2 dari kapasitas sebelumnya sebesar
10 mm2. Dengan komponen komponen tersebut
diharapkan kontrol star delta untuk motor exhaust
fan 9 dan exhaust fan 10 sebanding dengan
kapasitas motornya sehingga tidak terjadi trip pada
ISSN 1410 – 8178
Buku I hal. 161
PROSIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Sains dan Teknologi Akselerator
Yogyakarta, Selasa 9 September 2014
saat motor berada pada kondisi normal. Unit
kontrol star delta untuk motor exhaust fan 9 dan
exhaust fan 10 dengan kapasitas motor 15 kW
dapat dilihat pada Gambar 5.
4 secara bersamaan dilakukan pada saat terjadi
kegiatan litbang maupun proses yang berpotensi
terjadinya kontaminasi. Pada saat kondisi normal
exhaust fan 3 atau exhaust fan 4 dioperasikan
bergantian.
KESIMPULAN
Gambar 5. Unit kontrol star delta untuk motor 15
kW
Analisa Flow Pattern
Analisa
flow
pattern
merupakan
perbandingan flow pattern sebelum dilakukan
peningkatan kapasitas motor dan sesudah dilakukan
peningkatan kapasitas motor. Tabel 1 menunjukkan
perbandingan tersebut. Perlu diketahui bahwa
sebelumnya telah dilakukan tindakan preventif
lainnya misalnya perbaikan damper utama pada
ducting antara fan 9 dan fan 10 terhadap exhaust fan
3 dan exhaust fan 4 agar tidak terjadi turbolensi
pada saat udara dibuang menuju cerobong. Selain
itu juga dilakukan perbaikan check valve damper
yang memiliki fungsi hampir sama dengan damper
utama. Berdasarkan spesifikasi dari blower fan 9
dan blower fan 10 dinyatakan bahwa tidak
dimungkinkan untuk melakukan penggantian motor
dengan kapasitas lebih besar dari 15 kW.
Dikhawatirkan dengan kapasitas motor melebihi 15
kW putaran motor juga menjadi lebih tinggi
melebihi daya tahan blower. Akibatnya blower akan
rusak karena tidak mampu menahan putaran yang
melebihi kapasitas blower. Berdasarkan Tabel 1
dapat dinyatakan bahwa peningkatan kapasitas
motor pada fan 9 dan fan 10 dapat meningkatkan
flow pattern dari kondisi sebelumnya. Beberapa
ruangan arah aliran udaranya menjadi masuk dari
sebelumnya dengan arah keluar. Beberapa ruangan
arah aliran udaranya menjadi balance dari
sebelumnya dengan arah keluar. Memang masih
diperlukan exhaust fan dengan kapasitas yang lebih
besar untuk mendapatkan arah aliran udara sesuai
persyaratan pada Tabel 1. Solusi lain yang pernah
dilakukan adalah dengan cara menghidupkan
exhaust fan 3 dan exhaust fan 4 secara bersamaan.
Hal ini pernah dilakukan dan diperoleh data flow
pattern yang sangat bagus dimana semua ruangan
laboratorium
flow
pattern-nya
masuk.
Konsekuensinya adalah konsumsi listriknya
menjadi sangat besar. Kesepakatan sementara
adalah menghidupkan exhaust fan 3 dan exhaust fan
Buku I hal. 162
Peningkatan motor dari 11 kW menjadi 15
kW dapat meningkatkan flow pattern walaupun
tidak signifikan. Beberapa ruangan laboratorium
akhirnya memiliki flow pattern dengan arah masuk
dari sebelumnya balance dan beberapa ruangan
menjadi balance dari flow pattern sebelumnya
dengan arah keluar. Selain peningkatan kapasitas
motor pada exhaust fan 9 dan exhaust fan 10,
direkomendasikan untuk mengoperasikan exhaust
fan 3 dan exhaust fan 4 secara bersamaan pada saat
terjadi kegiatan litbang maupun proses yang
berpotensi menimbulkan kontaminasi. Khusus
untuk motor fan 9 dan motor fan 10 tidak
ditemukan lagi panas yang berlebih setelah
dilakukan inspeksi dengan thermography infra
merah.
Tabel
1.Flow pattern sebelum dan
peningkatan kapasitas motor
ISSN 1410 – 8178
sesudah
I Wayan Widiana, dkk
PROSIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Sains dan Teknologi Akselerator
Yogyakarta, Selasa 9 September 2014
UCAPAN TERIMAKASIH
TANYA JAWAB
Ucapan terimakasaih kami sampaikan
kepada Bapak Aceu Turyana selaku kepala Bidang
Siklotron dan Keteknikan, Bapak Sopyan Sori
selaku Kepala Sub Keteknikan dan teman-teman di
Sub Bidang Keteknikan yang telah memberikan
dukungan yang sangat besar bagi terwujudnya
kegiatan ini.
Syarif
Apakah bisa ditanyangkan (dilengkapi) dengan
gambar flow patern
sistem tata udara di
laboratorium tersebut ?
Kesimpulan sebaiknya dinyatakan secara
kuantitatif
misalnya
sudah
berapa
%
meningkatnya, dsb.
I Wayan Diana
Sebenarnya “flow pattern” yang dimaksud
adalah arah aliran udara bukan pola
aliran,jadi hanya ditampilkan kemana arah
aliran pada dua ruang yang berbeda apakah
arahnya masuk atau keluar
Pada tabel hasil sudah disampaikan
peningkatkan yang dicapai walaupun tidak
kuantitatif, karena dengan hasil tersebut arah
aliran sudah dinyatakan bahwa setiap ruangan
tersebut arah aliran memenuhi atau tidak serta
solusi dan saran selanjutnya sudah dimakalah.
DAFTAR PUSTAKA
1. NONAME, Nuclear Mechano Electronic
Installation Cyclotron Building, Badan Tenaga
Atom Nasional, 1986.
2. I WAYAN W., Aplikasi Thermography Infra
Merah Dalam Pemeliharaan Prediktif Motor
Exhaust Fan, Prosiding Seminar Penelitian Dan
Pengelolaan Perangkat Nuklir Pusat Teknologi
Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 11
September 2013
3. NONAME, Laporan Kegiatan Perawatan
Sistem Exhaust, Bidang Sarana Penunjang dan
Proses PRR BATAN, tahun 2012
LAMPIRAN
Gambar 6. Motor exhaust fan 9 sebelum diganti
Irianto
Berapa nilai spesifikasinya untuk flow pattern
dan masalah panas yang dioptimalkan sehingga
menjadi optimal ?
I Wayan Diana
Nilai spesifik untuk flow pattern tidak
ditentukan, asalkan sudah memiliki arah
masuk sudah dapat dinyatakan bahwa flow
pattern tersebut memenuhi syarat.
Panas motor dapat dioptimalkan dari
102,30C,dan 93,20C menjadi suhu normal
sekitar 400C
M.Subhan
Berapa suhu motor pada kondisi normal ?
Berapa pertukaran arus pada motor ?
I Wayan Diana
Motor listrik dalam kondisi normal suhunya
antara 400C sampai dengan 700C, diatas
700Cmotor
dikatakan
bermasalah,
dimungkinkan dari kondisi motor itu sendiri
misalnya bearing, lilitan dll atau dari
penambhan beban.
Untuk motor 11 kW tertera konsumsi arus
motor sebesar 24 A tetapi kenyataannya arus
terukur dapat mencapai 32 A dan
menyebabkan untuk kontrol trip.
Gambar 7. Motor exhaust fan 10 sebelum diganti
I Wayan Widiana, dkk
ISSN 1410 – 8178
Buku I hal. 163
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Sains dan Teknologi Akselerator
Yogyakarta, Selasa 9 September 2014
OPTIMALISASI SISTEM EXHAUST FAN DALAM SISTEM TATA
UDARA GUNA MENUNJANG STABILITAS FLOW PATTERN DI
LABORATORIUM
I Wayan Widiana, Mulyono, Sopyan Sori, Jakaria
Pusat Teknologi Radioisotop dan Radiofarmaka (PTRR)
Kawasan Puspiptek Tangerang Selatan Telp. 021-7563141
wayan_nane@batan.go.id
ABSTRAK
OPTIMALISASI SISTEM EXHAUST FAN DALAM SISTEM TATA UDARA GUNA
MENUNJANG STABILITAS FLOW PATTERN DI LABORATORIUM. Flow pattern
(arah aliran udara) menjadi parameter penting dalam sistem tata udara pada
laboratorium nuklir. Flow pattern dijaga sedemikian rupa agar udara mengalir dari
daerah bersih menuju ke daerah kotor. Salah satu komponen penting dalam sistem
tata udara terkait dengan flow pattern adalah sistem exhaust. Masalah terjadi pada
sistem exhaust dimana motor fan 9 dan motor fan 10 terjadi kegagalan dengan suhu
motor yang sangat tinggi. Beberapa langkah penting telah dilakukan terhadap sistem
exhaust di PTRR untuk menunjang stabilitas flow pattern, salah satunya adalah
meningkatkan kapasitas motor fan 9 dan motor fan 10. Hasilnya adalah flow pattern
dapat ditingkatkan dan masalah panas pada motor dapat diminimalkan.
ABSTRACT
OPTIMIZATION OF EXHAUST FAN SYSTEM IN THE AIR CONDITIONING SYSTEM
TO SUPPORT THE STABILITY OF FLOW PATTERN IN THE LABORATORY. Flow
pattern is an important parameter in the HVAC system for a nuclear laboratory. Flow
pattern is maintained in such a way that air flows from clean areas heading to the dirty
areas. One of the important components in the HVAC system related to the flow
pattern is exhaust system. Problem occurs in the exhaust system, in which the fan
motor 9 and fan motor 10 failed to operate due to high temperatures in the motors.
Several important steps have been carried out to the exhaust system in the PTRR to
support the stability of the flow pattern, one of which is to increase the capacity of fan
motor 9 and fan motor 10. As a result, flow pattern can be improved and the heat
issue on the motor can be minimized.
PENDAHULUAN
F
asilitas nuklir seperti laboratorium yang dimiliki
PTRR BATAN harus memiliki sistem ventilasi
yang memenuhi syarat sesuai dengan nuclear
grade. Salah satu ketentuan yang terkait dengan
flow pattern adalah bahwa udara mengalir dari
daerah bersih menuju daerah kotor atau udara
mengalir dari daerah dengan tingkat kontaminasi
rendah menuju daerah dengan tingkat kontaminasi
lebih tinggi. Ketentuan tersebut bertujuan agar
pekerja radiasi terhindar dari bahaya kontaminasi.
Salah satu komponen penting yang mempengaruhi
I Wayan Widiana, dkk
flow pattern adalah system exhaust. Di gedung 11
PTRR BATAN sistem exhaust terbagi menjadi 3
sistem yang mewakili 3 daerah (zona) operasi. Di
dalam setiap sistem exhaust terdapat 2 unit exhaust
fan yang beroperasi bergantian (redundand) [1].
Salah satu sistem exhaust fan yang terdiri dari
exhaust fan 9 dan exhaust fan 10 mengalami
penurunan kinerja dengan indikasi bahwa sistem
kontrolnya (star delta) sering trip dan berdasarkan
hasil inspeksi menggunakan thermal imaging
diketahui terjadi distribusi panas yang sangat tinggi
pada kerangka motor [2]. Kondisi tersebut sangat
mempengaruhi stabilitas flow pattern. Jika tidak
ISSN 1410 – 8178
Buku I hal. 159
PROSIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Sains dan Teknologi Akselerator
Yogyakarta, Selasa 9 September 2014
dilakukan penanganan segera maka dikhawatirkan
menimbulkan potensi terjadinya kontaminasi
apabila terdapat lepasan radioaktif yang tidak dapat
dihisap oleh sistem exhaust.
TEORI DAN TATA KERJA
Sistem exhaust fan
Terdapat 3 Zona operasi dalam sistem
exhaust fan gedung 11 PTRR BATAN. Zone 1
didukung oleh sistem exhaust yang terdiri dari 2
buah exhaust fan yaitu exhaust fan 5 dan exhaust
fan 6 yang beroperasi secara redundan. Zona 1
meliputi daerah hot cell yang memiliki tingkat
kontaminasi paling tinggi. Zona 2 dan zona 3
didukung oleh sistem exhaust yang terdiri dari
exhaust fan 9 dan exhaust fan 10. Zona 2 meliputi
daerah fome hood sedangkan zona 3 meliputi
daerah glove box. Kedua zona tersebut memiliki
tingkat kontaminasi lebih rendah dibandingkan hot
cell. Sedangkan untuk daerah yang tidak aktif
seperti pada ruangan laboratorium diisap oleh
sistem exhaust yang terdiri dari exhaust fan 3 dan
exhaust fan 4 yang juga beroperasi secara
redundant. Dari zona 1, zona 2 dan zona 3 hisapan
udara dialirkan menuju cerobong (stack) dengan
dibantu oleh exhaust fan 3 atau exhaust fan 4, oleh
karena itu exhaust fan 3 dan exhaust fan 4 memiliki
kapasitas paling besar dibandingkan sistem exhaust
fan lainnya. Dalam makalah ini disampaikan bahwa
terjadi penurunan kinerja pada exhaust fan 9 dan
exhaust fan 10 dengan indikasi terjadi trip pada unit
kontrol exhaust fan, kemudian adanya disipasi
panas yang berlebih pada motor penggerak exhaust
fan setelah dilakukan inspeksi menggunakan
kamera infra merah (thermal imaging). Panas
berlebih juga berimbas kepada kondisi tali kipas (Vbelt) sehingga cepat longgar yang menyebabkan
slip. Kondisi V-belt slip menyebabkan putaran
blower tidak maksimal sehingga mempengaruhi
daya isap exhaust fan yang pada akhirnya flow
pattern menjadi terganggu.
Unit Kontrol
Sistem exhaust fan di gedung 11
dikendalikan oleh unit kontrol star delta kecuali
exhaust fan 5 dan exhaust fan 6 menggunakan
koneksi langsung listrik 3 phase. Karena kapasitas
motornya hanya 0.25 kW dengan konsumsi arus
sekitar 1,25 Amper. exhaust fan 9 dan exhaust fan
10 memiliki kapasitas masing masing sebesar 11
kW dengan konsumsi arus listrik sebesar 29 amper.
Dalam beberapa bulan terakhir terjadi trip pada unit
kontrol star delta untuk exhaust fan 9 dan exhaust
fan 10. Pada saat dilakukan pengukuran beban
motor berkisar pada angka 24 Amper akan tetapi
konsumsi arus tidak terdeteksi pada saat trip [3].
Buku I hal. 160
Flow pattern
Flow pattern merupakan persyaratan
khusus yang harus dipenuhi dalam sistem VAC
yang berada dalam bangunan yang memiliki
fasilitas nuklir atau yang terkait dengan kontaminasi
zat radioaktif. Flow pattern yang harus dipenuhi
adalah bahwa aliran udara mengalir dari daerah
bersih (tingkat kontaminasi rendah) menuju daerah
kotor (tingkat kontaminasi tinggi). Tujuannya
adalah tidak akan terjadi perluasan daerah
kontaminasi pada saat terdapat lepasan zat
radioaktif pada suatu tempat. Flow pattern biasanya
dicapai dengan pengaturan perbandingan aliran
udara masuk (supply) dengan aliran udara keluaran
(exhaust). Aliran udara masuk dipenuhi oleh AHU
(Air Handling Unit) yang memasok aliran udara
dingin guna memenuhi kebutuhan suhu dan
kelembaban ruangan. Jika melakukan pengaturan
aliran udara dari AHU secara signifikan dapat
mengakibatkan kebutuhan suhu dan kelembaban
tidak terpenuhi. Oleh karena itu exhaust menjadi
peranan penting dalam pengaturan flow pattern.
Penurunan kinerja exhaust sangat mempengaruhi
pola flow pattern bahkan dapat merubah aliran dari
negatif menjadi positif. Hal ini tidak diperbolehkan
karena dapat memperluas daerah kontaminasi.
Bahan
1. Exhaust fan 9
2. Exhaust fan 10
3. MCCB 100 Amper
4. Kontaktor 85 Amper
5. Thermal Overload 40 Amper
6. Panel Box ukuran 60 x 40 x 15 cm
7. Kabel 4 x 16 mm2.
8. Kabel serabut
Peralatan
1. Tool set
2. Kamera infra merah
3. Flow meter
4. Multi meter
5. Tacho meter
6. Peralatan mekanik
Metodologi
Metodologi yang dilakukan adalah
melakukan evaluasi motor exhaust fan dengan
teknik thermal imaging menggunakan kamera infra
merah, analisa beban yang terhubung dengan
exhaust fan 9 atau 10, peningkatan kapasitas motor
exhaust fan 9 dan exhaust fan 10 serta peningkatan
kapasitas sistem kontrol untuk exhaust fan 9 dan
exhaust fan 10 yang disesuaikan dengan kapasitas
motornya.
ISSN 1410 – 8178
I Wayan Widiana, dkk
PROSIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Sains dan Teknologi Akselerator
Yogyakarta, Selasa 9 September 2014
HASIL DAN PEMBAHASAN
Inspeksi Motor Meggunakan Thermal
Imaging
Dengan thermal imaging diperoleh data
untuk motor fan 9 seperti pada Gambar 1. Terlihat
bahwa terjadi distribusi suhu pada motor hingga
mencapai 102 oC. Nilai suhu yang tinggi
menunjukkan terjadinya anomali pada motor
tersebut. Sedangkan pada motor fan 10 diperoleh
data thermal imaging seperti Gambar 2. Seperti
halnya motor fan 9, ternyata pada motor fan 10 juga
menunjukkan distribusi suhu yang tinggi yaitu
mencapai angka 93,2 oC.
Gambar 1. Thermal imaging motor fan 9
Peningkatan Kapasitas Motor
Dari fakta di atas dapat dipastikan bahwa
salah satu penyebab anomali pada motor exhaust
fan diakibatkan oleh penambahan beban pada jalur
zone 2. Selain itu faktor usia (lebih dari 25 tahun)
juga mempengaruhi unjuk kerja motor. Untuk
mengatasinya
maka
dilakukan
peningkatan
kapasitas motor. Dari kapasitas terpasang sebesar
11 kW kemudian ditingkatkan menjadi 15 kW.
Terbukti dengan thermal imaging diperoleh
distribusi suhu yang normal untuk motor 15 kW
yaitu pada kisaran 40 oC, seperti terlihat pada
Gambar 3 dan Gambar 4.
Gambar 3. Motor 15 kW yang dipasang untuk
exhaust fan9 dan exhaust fan10
Gambar 4. Distribusi suhu pada motor 15 kW
Gambar 2. Thermal imaging motor fan 10
Dengan demikian dapat dikatakan bahwa
kedua motor exhaust fan tersebut sudah mengalami
anomali. Penyebab anomali segera ditelusuri.
Langkah awal adalah melakukan pemeriksaan
bearing. Dilakukan penggantian dengan bearing
baru. Akan tetapi tidak terjadi penurunan suhu
motor. Kemudian analisa ditingkatkan dengan
melakukan analisa beban yang terhubung dengan
jalur exhaust fan 9 dan exhaust fan 10.
Analisa beban
Analisa
beban
mengarah
pada
kemungkinan adanya penambahan beban pada jalur
exhaust fan 9 atau exhaust fan 10 (zona 2). Analisa
dilakukan dengan menelusuri fasilitas tambahan
yang terpasang di laboratorium seperti fome hood
dan glove box yang memang membutuhkan jalur
pembuangan udara menuju ke cerobong. Dari
penelusuran ditemukan 3 buah fasilitas tambahan
yang terhubung dengan jalur exhaust fan pada zona
2. Fasilitas tersebut berupa 2 unit fome hood dan 1
unit glove box.
I Wayan Widiana, dkk
Peningkatan kapasitas unit kontrol
Kapasitas unit kontrol disesuaikan dengan
kapasitas motor exhaust fan 9 dan exhaust fan 10.
Kontrol yang digunakan adalah kontrol star delta
untuk motor 3 phase. Komponen utama yang harus
disesuaikan adalah kontaktor dan overload
(thermistor).
Kontaktor harus mampu dibebani sampai
dengan beban diatas 40 Amper bahkan sampai
dengan 60 Amper. Sedangkan untuk pengaman
motor perlu dipasang overload dengan maksimal
arus sebesar 40 Amper. Sehingga bila terjadi
peningkatan beban melebihi 40 Amper maka
overload akan memutus aliran listrik ke motor.
Komponen lain yang harus disesuaikan adalah
MCCB, panel bok dengan ukuran lebih besar serta
kabel antara kontrol dengan motor diganti dengan
ukuran 16 mm2 dari kapasitas sebelumnya sebesar
10 mm2. Dengan komponen komponen tersebut
diharapkan kontrol star delta untuk motor exhaust
fan 9 dan exhaust fan 10 sebanding dengan
kapasitas motornya sehingga tidak terjadi trip pada
ISSN 1410 – 8178
Buku I hal. 161
PROSIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Sains dan Teknologi Akselerator
Yogyakarta, Selasa 9 September 2014
saat motor berada pada kondisi normal. Unit
kontrol star delta untuk motor exhaust fan 9 dan
exhaust fan 10 dengan kapasitas motor 15 kW
dapat dilihat pada Gambar 5.
4 secara bersamaan dilakukan pada saat terjadi
kegiatan litbang maupun proses yang berpotensi
terjadinya kontaminasi. Pada saat kondisi normal
exhaust fan 3 atau exhaust fan 4 dioperasikan
bergantian.
KESIMPULAN
Gambar 5. Unit kontrol star delta untuk motor 15
kW
Analisa Flow Pattern
Analisa
flow
pattern
merupakan
perbandingan flow pattern sebelum dilakukan
peningkatan kapasitas motor dan sesudah dilakukan
peningkatan kapasitas motor. Tabel 1 menunjukkan
perbandingan tersebut. Perlu diketahui bahwa
sebelumnya telah dilakukan tindakan preventif
lainnya misalnya perbaikan damper utama pada
ducting antara fan 9 dan fan 10 terhadap exhaust fan
3 dan exhaust fan 4 agar tidak terjadi turbolensi
pada saat udara dibuang menuju cerobong. Selain
itu juga dilakukan perbaikan check valve damper
yang memiliki fungsi hampir sama dengan damper
utama. Berdasarkan spesifikasi dari blower fan 9
dan blower fan 10 dinyatakan bahwa tidak
dimungkinkan untuk melakukan penggantian motor
dengan kapasitas lebih besar dari 15 kW.
Dikhawatirkan dengan kapasitas motor melebihi 15
kW putaran motor juga menjadi lebih tinggi
melebihi daya tahan blower. Akibatnya blower akan
rusak karena tidak mampu menahan putaran yang
melebihi kapasitas blower. Berdasarkan Tabel 1
dapat dinyatakan bahwa peningkatan kapasitas
motor pada fan 9 dan fan 10 dapat meningkatkan
flow pattern dari kondisi sebelumnya. Beberapa
ruangan arah aliran udaranya menjadi masuk dari
sebelumnya dengan arah keluar. Beberapa ruangan
arah aliran udaranya menjadi balance dari
sebelumnya dengan arah keluar. Memang masih
diperlukan exhaust fan dengan kapasitas yang lebih
besar untuk mendapatkan arah aliran udara sesuai
persyaratan pada Tabel 1. Solusi lain yang pernah
dilakukan adalah dengan cara menghidupkan
exhaust fan 3 dan exhaust fan 4 secara bersamaan.
Hal ini pernah dilakukan dan diperoleh data flow
pattern yang sangat bagus dimana semua ruangan
laboratorium
flow
pattern-nya
masuk.
Konsekuensinya adalah konsumsi listriknya
menjadi sangat besar. Kesepakatan sementara
adalah menghidupkan exhaust fan 3 dan exhaust fan
Buku I hal. 162
Peningkatan motor dari 11 kW menjadi 15
kW dapat meningkatkan flow pattern walaupun
tidak signifikan. Beberapa ruangan laboratorium
akhirnya memiliki flow pattern dengan arah masuk
dari sebelumnya balance dan beberapa ruangan
menjadi balance dari flow pattern sebelumnya
dengan arah keluar. Selain peningkatan kapasitas
motor pada exhaust fan 9 dan exhaust fan 10,
direkomendasikan untuk mengoperasikan exhaust
fan 3 dan exhaust fan 4 secara bersamaan pada saat
terjadi kegiatan litbang maupun proses yang
berpotensi menimbulkan kontaminasi. Khusus
untuk motor fan 9 dan motor fan 10 tidak
ditemukan lagi panas yang berlebih setelah
dilakukan inspeksi dengan thermography infra
merah.
Tabel
1.Flow pattern sebelum dan
peningkatan kapasitas motor
ISSN 1410 – 8178
sesudah
I Wayan Widiana, dkk
PROSIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Sains dan Teknologi Akselerator
Yogyakarta, Selasa 9 September 2014
UCAPAN TERIMAKASIH
TANYA JAWAB
Ucapan terimakasaih kami sampaikan
kepada Bapak Aceu Turyana selaku kepala Bidang
Siklotron dan Keteknikan, Bapak Sopyan Sori
selaku Kepala Sub Keteknikan dan teman-teman di
Sub Bidang Keteknikan yang telah memberikan
dukungan yang sangat besar bagi terwujudnya
kegiatan ini.
Syarif
Apakah bisa ditanyangkan (dilengkapi) dengan
gambar flow patern
sistem tata udara di
laboratorium tersebut ?
Kesimpulan sebaiknya dinyatakan secara
kuantitatif
misalnya
sudah
berapa
%
meningkatnya, dsb.
I Wayan Diana
Sebenarnya “flow pattern” yang dimaksud
adalah arah aliran udara bukan pola
aliran,jadi hanya ditampilkan kemana arah
aliran pada dua ruang yang berbeda apakah
arahnya masuk atau keluar
Pada tabel hasil sudah disampaikan
peningkatkan yang dicapai walaupun tidak
kuantitatif, karena dengan hasil tersebut arah
aliran sudah dinyatakan bahwa setiap ruangan
tersebut arah aliran memenuhi atau tidak serta
solusi dan saran selanjutnya sudah dimakalah.
DAFTAR PUSTAKA
1. NONAME, Nuclear Mechano Electronic
Installation Cyclotron Building, Badan Tenaga
Atom Nasional, 1986.
2. I WAYAN W., Aplikasi Thermography Infra
Merah Dalam Pemeliharaan Prediktif Motor
Exhaust Fan, Prosiding Seminar Penelitian Dan
Pengelolaan Perangkat Nuklir Pusat Teknologi
Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 11
September 2013
3. NONAME, Laporan Kegiatan Perawatan
Sistem Exhaust, Bidang Sarana Penunjang dan
Proses PRR BATAN, tahun 2012
LAMPIRAN
Gambar 6. Motor exhaust fan 9 sebelum diganti
Irianto
Berapa nilai spesifikasinya untuk flow pattern
dan masalah panas yang dioptimalkan sehingga
menjadi optimal ?
I Wayan Diana
Nilai spesifik untuk flow pattern tidak
ditentukan, asalkan sudah memiliki arah
masuk sudah dapat dinyatakan bahwa flow
pattern tersebut memenuhi syarat.
Panas motor dapat dioptimalkan dari
102,30C,dan 93,20C menjadi suhu normal
sekitar 400C
M.Subhan
Berapa suhu motor pada kondisi normal ?
Berapa pertukaran arus pada motor ?
I Wayan Diana
Motor listrik dalam kondisi normal suhunya
antara 400C sampai dengan 700C, diatas
700Cmotor
dikatakan
bermasalah,
dimungkinkan dari kondisi motor itu sendiri
misalnya bearing, lilitan dll atau dari
penambhan beban.
Untuk motor 11 kW tertera konsumsi arus
motor sebesar 24 A tetapi kenyataannya arus
terukur dapat mencapai 32 A dan
menyebabkan untuk kontrol trip.
Gambar 7. Motor exhaust fan 10 sebelum diganti
I Wayan Widiana, dkk
ISSN 1410 – 8178
Buku I hal. 163