VENTILASI INDUSTRI AIR CLEANING Mata kul

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

PEMBERSIH UDARA
Mata kuliah Ventilasi Industri-IKK.356

Latar Muhammad Arief, Ir, MSc
Dosen FKM, Peminatan Keselamatan dan Kesehatan Kerja Univ Esa Unggul
Disampaikan pada kuliah online

Universitas Esa Unggul

Halaman …………

1

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

BAGIAN - 8

PEMBERSIH UDARA (Air Cleaning Devices)
8.1.

PENGENALAN

Aircleaning /dust collector, merupkan asoseris/perangkat pada sistim ventilasi lokal , yang berfungsinya
membersikan kontaminan yang di tangkap oleh hood, dari berbagai jenis kontaminan seperti debu, gas,
uap, dan asap.
Salah satu jenis yang paling banyak digunakan pada sistim ventilasi lokal adalah kolektor debu atau Dust
Collector (digunakan untuk menghisap debu yang ditimbulkan pada saat pengisian ), di dalam tabung
Dust Collector,terdapat komponen ; air cleaning dan bags.
Debu/partikulat seperti telah diketahui
memiliki berbagai macam variasi baik dalam segi bentuk dan ukuran, yang bisa juga terkandung dalam
larutan ataupun berwujud debu kering, dengan rentang yang sangat besar baik dalam segi fisik dan
kimiawi.,,Debu dan asap yang tersuspensi di udara dapat dihilangkan dari aliran udara dengan
menggunakan beberapa alat pengendali., yaitu : (i) Cyclone, (ii) Electrostatic Precipitator, dan (iii)
Baghouse Filter, ketiga alat ini memiliki spesifikasi dan efisiensi yang berbeda-beda, sehingga digunakan
untuk keperluan dan keadaan yang berbeda-beda disesuaikan dengan karakteristik alat tersebut.

Hal yang perlu diperhatikan dalam menentukan alat pengendali kontaminan (partikulat , gas, uap dan
asap ) adalah sebagai berikut :
i.
Konsep dasar pengendalian partikulat, gas, uap dan gas
ii.
Distribusi ukuran partikulat, dan besarnya kosentarasi zat pencemar
iii.
Efisiensi pengendalian
Untuk menanggulangi kontaminan sangat berbahaya bagi pernapasan operator karena mengandung zat
beracun sangat dan berbahaya bagi tubuh operator dan tenaga kerja di lingkungan tempat kerja dari
berbagai macam kegiatan di industri , maka berbagai jenis penyaring debu, gas, uap, antara lain sebagai
berikut :
Welding Fume ( Fume & Gas Extractors ) :
Biasanya type unit seperti ini dipergunakan untuk menanggulangi berbagai macam type asap pengelasan
dan debu kawat las sisa dari proses pengelasan, asap las sangat berbahaya bagi pernapasan operator
karena mengandung zat beracun sangat dan berbahaya bagi tubuh operator dan orang orang di ruangan
tepat pengelasan.
Dust Filtering :
Dust Collector yang dipergunakan untuk aplikasi ini mempunyai range produk yang sangat luas karena
terkait dengan volume dan jenis debu yang sangat bervariasi, selain itu pemakaian filter yang digunakan

harus benar benar disesuaikan dengan jenis debu yang dihisap dengan tujuan untuk menghindari
kesalahan dan kerusakan media filternya.
Oil Mist
Dust Collector untuk aplikasi uap oli biasanya dipergunakan untuk menghisap uap oli yang keluar dari
mesin mesin mekanik seperti mesin CNC, turbin, kompresor dan mesin lainnya. Pada proses pengikisan
logam dengan mesin bubut CNC, biasanya terjadi pencampuran uap oli dengan uap coolant yang
biasanya mengeluarkan bau tidak sedap dan pada akhirnya mengganggu udara di sekitarnya.
Painting :
Dust Collector untuk aplikasi painting dibuat dalam bentuk Spray booth yang fungsinya adalah untuk
Halaman …………

2

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

menghisap dan menyaring sisa partikel debu cat,
Woodworking :
Woodworking untuk industri furniture sebagai salah satu industri yang menyerap unit unit Dust Collector.

Industri furniture atau pengolahan kayu lainnya sudah dapat dipastikan terdapat aktifitas pemotongan,
penghalusan, pengukiran atau penyerutan kayu. Selain itu unit unit seperti ini banyak juga dipakai di
industri Tekstil, Tekstile, Garment, Pakan Ternak atau bahkan pabrik kertas sekalipun.
Electronic :
Unit Dust Collector untuk kategori ini tentu saja banyak di pakai di pabrik Elektronik, fungsinya adalah
untuk menghisap asap solder yang sangat berbahaya bagi paru paru operator, namun demikian unit
seperti ini bisa juga dipergunakan untuk menghisap asap spot welding yang volumenya relatif tidak
banyak.
Automotive :
Dust Collector untuk kategori automotive digunakan untuk menghisap asap sisa pembakaran kendaraan
bermotor, seperti kita ketahui bersama bahwa gas sisa pembakaran kendaraan bermotor mengandung
karbon monoksida (CO) yang mengandung racun, sehingga untuk bengkel bengkel kendaraan resmi
biasanya sudah memakai peralatan Dust Collector untuk menghindari masuknya gas berbahaya ke
dalam saluran pernapasan teknisi bengkel itu sendiri.
8.2.

PEMILIHAN PERALATAN DUST COLEECTION

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan peralatan dust collection/debu koleksi , meliputi:

8.2.1.

Konsentrasi dan Ukuran Partikel Kontaminan.

Dalam system ventilasi lokal data- tentang konsentrasi faktor debu di lingkungan tempat kerja, biasanya
berkisar 0,1-100 mikron - berbagai agak lebar ukuran partikel
8.2.2.

Tingkat Koleksi Yang Dibutuhkan

Untuk mengevaluasi kebutuhan peralatan, hal-hal yang perlu dipertimbangkan adalah efisiensi dalam
penggunaan biaya ,seperti ; (i) precipirators elektrostatik, efisiensi biaya peralatan yang tinggi seperti
menggunakan kain atau unit kolektor basah; dan (ii) unit biaya yang lebih rendah primer seperti
kelompok sentrifugal kering. Besarnya tingkat pengisapan debu yang diperlukan tergantung pada lokasi
pabrik dan jenis pekerjaan ; Komposisi kuantitas bahan dirilis untuk atmoshere dengan tipe yang
berbeda dari kolektor debu s; sifat kontaminan - nuissance penyelamatan nilai atau potensi sebagai
bahaya kesehatan, masyarakat atau kemampuan kerusakan properti - dan persyaratan lokal atau negara
polusi udara peraturan.

8.2.3.

Karakteristik udara atau aliran gas.

Aliran gas yang tinggi melebihi suhu 180 F akan mencegah penggunaan media kapas standar dalam
kolektor kain; adanya uap atau kondensasi uap air akan menyebabkan packling dan memasukkan paket
udara atau debu di kain dan kolektor sentrifugal kering. Komposisi kimia dapat menyerang kain atau
logam dalam kolektor kering dan menyebabkan kondisi yang sangat korosif bila dicampur dengan air
dalam kolektor tipe basah.
Halaman …………

3

VENTILASI INDUSTRI

8.2.4.

AIR CLEANING

Karakteristik Kontaminan

Komposisi kimia dapat menyebabkan serangan pada elemen kolektor debu atau korosi pada kolektor
debu tipe basah. Sticky bahan seperti debu buffing logam diresapi dengan senyawa Buffing dapat
mematuhi elemen kolektor memasukkan bagian kolektor debu. Linty bahan seperti debu dari tekstil
pembuka, pemetik dan Napper akan mengikuti jenis tertentu atau elemen permukaan kolektor.
Abrasivitas dari banyak bahan di moderat untuk konsentrasi berat seperti debu dari peledakan pasir akan
menyebabkan keausan yang cepat terutama pada kolektor tipe kering sentrifugal. Partikel ukuran dan
bentuk akan mengesampingkan desain kolektor tertentu. Bentuk parashute partikel seperti "sayap lebah"
dari gandum akan "mengambang" melalui kolektor sentrifugal karena kecepatan mereka jatuh menjadi
lebih lambat dari banyak partikel berbentuk bola kecil dari gravitasi khusus yang sama. Sifat mudah
terbakar dari banyak bahan dibagi halus akan mempengaruhi pemilihan kolektor debu ledakan bukti
untuk produk tersebut
8.2.4.

Metode pembuangan.

Metode pemindahan dan pembuangan bahan yang dikumpulkan akan bervariasi dengan bahan, proses
tanaman, kuantitas yang terlibat dan desain kolektor. Kolektor kering dapat dibongkar terus menerus atau
dalam batch melalui gerbang dump, katup menetes dan kunci putar untuk konveyor atau kontainer.
Kolektor basah dapat diatur untuk penghapusan batch atau pengusiran terus-menerus dari materi airnya
oleh konveyor penerbangan atau pengeringan sebagai bubur. Karakteristik material dapat mempengaruhi

masalah lain, seperti pengepakan dan menjembatani bahan kering dalam gerbong debu, mengambang
karakteristik lumpur terbentuk di kolektor basah, dan lain-lai. Komite Industrial ventilasi “American
Conference of Industrial Hygienists (ACGIH) “ merekomendasikan pebuangan debu, gambar -8.1,
gambar- 8.2, dan gambar- 8.3

8.3.

TIPE DUST COLLECTOR TIPE

Dust collector Sistim
Dust Colector adalah sistem yang digunakan untuk meningkatkan kualitas dari udara atau gas buang dari
proses di industri dengan cara menyaring debu yang ada serta material kotor yang ada di udara /gas
buang tersebut.
Sistem Dust collector terdiri dari :
 blower,
 dust filter,
 filter cleaning system serta
 system pembuangan debu (dust).
Terdapat 4 (empat) tipe dust collector, yaitu :
1.

Electrostatic precipitators
2.
Fabric filters,
3.
Wet scrubbers, dan
4.
Iinertial separators,

Halaman …………

4

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

Gambar. 8.1. Dry Type Dust Collectors Dust Disposal

Halaman …………

5

VENTILASI INDUSTRI

Gambar.8.2.

AIR CLEANING

Dry Type Dust Collectors Discharge Valves (Part 1)

Halaman …………

6

VENTILASI INDUSTRI

Gambar 8.3

AIR CLEANING

Dry Type Dust Collectors Discharge Valves (Part 2)

Halaman …………

7

VENTILASI INDUSTRI

8.3.1.

AIR CLEANING

Electrostatic precipitators (ESP)

Electrostatic precipitators (ESP) menggunakan gaya elektrostatik untuk memisahkan debu dari gas
buangan, gas kotor akan mengalir melewati elektroda dan debu yang ada dalam aliran gas tersebut akan
menempel .Material yang menempel pada elektroda dapat dihilangkan dengan cara digetarkan secara
kontinyu. Pembersihan pada precipitator dapat dilakukan tanpa harus mengganggu aliran udara. Ada 4
(empat) komponen utama dalam Electrostatic precipitators (ESP)
a.
PSU, untuk mensuplai tegangan DC
b.
Bagian ionasi
c.
System untuk membersihkan partikulat debu yang telah dikumpulkan
d.
Cover atau Electrostatic precipitators (ESP)
Beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi Electrostatic precipitators (ESP)
a.
Luas area penyerapan debu dan aliran gas yang rendah meningkatkan efisiensi karena
memberikan waktu yang banyak untuk menyaring debu
b.
meningkatkan kecepatan menempelnya debu pada elektroda akan meningkatkan efisiensi,
kecepatan ini dapat ditingkatkan dengan cara

mengurangi viskositas gas

Meningkatkan temperature gas

Meningkatkan tegangan pada elektroda
Tipe dari precipitator
Plate precipitator
Kebanyakan tipe Electrostatic precipitators (ESP) yang banyak digunakan adalah tipe plat. Pertikel yang
dapat menempel pada permukaan adalah 8 – 12 inch (20-30cm.). Gas yang terkontaminasi melewati
celah antara plat, kemudian partikel debu akan menempel pada permukaan plat. Debu yang menempel
pada plat akan dihilangkan dengan cara memukul plat kemudian disimpan ke dalam hopper di vawah
precipitator
Tubular precipitator
Tubular precipitator terdiri dari silinder elektroda, dengan discharge elektroda pada sumbu silinder.
Aliran gas yang terkontaminasi akan mengalir disekitar area discharge elektrode dan naik melalui bagian
dalam dari silinder. Kemudian partikel debu akan menempel pada dinding dasar silinder, kemudian
nantinya akan dibersihkan.Tubular precipitator sering digunakan untuk kabut atau asap, atau radio aktif
serta toxic material
8.3.2.

Fabric Filter

Umumnya dikenal sebagai baghouses, fabric collector menggunakan saringan untuk memisahkan debu
dari gas. Merupakan system yang efektif dari beberapa tipe dust collector dan dapat menyaring lebih dari
99% debu halus. Gas kotor masuk kedalam dan melewati fabric bags yang berguna sebagai penyaring.
Types of bag Cleaning
Baghouse dibedakan dari metode pembersihannya;

Shaking
Sebuah balok digunakan untuk menghasilkan getaran pada baghouse yang akan mengubah
cake menjadi partikel.

Reverse Air
Memberikan tekanan udara dari arah berlawanan yang akan mebuat dust cake remuk dan jatuh
ke hopper.

Pulse Jet
Halaman …………

8

VENTILASI INDUSTRI


Memberikan aliran gas bertekanan tinggi untuk memindahkan debu didalam baghouse.
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.

Gambar .8.4

8.3.3.

AIR CLEANING

Baghouse dust collectors

Wet Scrubbers

Dust collector yang menggunakan cairan dikenal dengan nama wet scrubbers. Dalam system ini cairan
scrubbing (biasanya air) dikontakkan langsung dengan gas yang mengandung debu. Kontak antara gas
berdebu dengan cairan ini menghasilkan efisiensi dari dust removal.
Banyak sekali jenis dari wet scrubbers, namun semuanya memiliki satu dari 3 (tiga) konfigurasi:
1.
2.

3.

Gas humidification, gas humdification ini menggumpalkan debu halus yang ada pada aliran gas,
Gas liquid contact, merupakan salah satu aspek penting yang mempengaruhi efisiensi. Kontak
antara partikel dan tetesan air terjadi dengan 4 (empat) mekanisme:
a.
Inertial impaction, ketika aliran gas yang melewati tetesan air, aliran tersebut memecah
dan mengalir melewatinya (tetesan air), dan ketikan ada partikel debu yang menabrak
tetesan tersebut maka debu tersebut akan terbawa tetesan
b.
Interception, partikel debu yang lebih halus yang ada dalam aliran gas tidak menabrak
tetesan air secara langsung tapi hanya menyentuh dan akan menempel pada tetesan air
tersebut
c.
Diffusion, Ketika tetesan cair yang tersebar di antara partikel debu,partikel debu akan
diendapkan pada permukaan tetesan Ini adalah mekanisme utama dalam
pengumpulan submikro partikel debu
d.
Condensation nucleation, If a gas passing through a scrubber is cooled below the
dewpoint, condensation of moisture occurs on the dust particles. This increase in particle
size makes collection easier
Gas-liquid separation, Terlepas dari mekanisme kontak, cairan dan debu harus
dihilangkan. Setelah terjadi kontak antara debu dan tetesan air, partikulat debu dan tetesan
air bergabung membentuk aglomerat. Ketika aglomerat tersebut makin banyak maka akan
terkumpul dikolektor .
Gas yang telah bersih tadi akan melaju terus melewati “mist eliminator” untuk menghilangkan
partikel air yang ada dalam aliran gas. Air kotor yang berasal dari scrubber system akan didaur
Halaman …………

9

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

ulang dan dibersihkan untuk digunakan untuk scrubber. Kotoran debu yang ada didalam air
dihilangkan menggunakan drag chain tank. Sistemnya dalah dengan cara mengendapkan
partikel dan nantinya endapan tersebut (sludge) akan dibuang ke penampungan.
Tipe scrubbers
Spray-tower scrubber dipisahkan berdasarkan tekanan:

Low-energy scrubbers (0.5 to 2.5 inches water gauge - 124.4 to 621.9 Pa)

Low- to medium-energy scrubbers (2.5 to 6 inches water gauge - 0.622 to 1.493 kPa)

Medium- to high-energy scrubbers (6 to 15 inches water gauge - 1.493 to 3.731 kPa)

High-energy scrubbers (greater than 15 inches water gauge - greater than 3.731 kPa)
8.3.4.

Inertial Separators

Inertial separators memisahkan debu dari aliran gas dengan menggunakan gaya, seperti sentrifugal,
gravitasi serta inersia. Gaya ini memindahkan debu ke area dimana tekanan dari aliran gas rendah.Debu
yang telah dipisahkan akan masuk ke dalam hopper untuk penyimpanan sementara. Terdapat tiga tipe
utama inertial separator, yaitu : (i) Settling chambers, (ii) Baffle chambers, dan (iii) Centrifugal collectors
Baik settling chamber atau baffle chamber biasanya jarang digunakan dalam proses industry karena
desainnnya tidak sinkron dengan desain dari dust collector yang lebih efisien.
8.3.4.1.

Settling Chamber

Settling Chamber adalah alat pengendali partikulat pertama yang sering dipakai untuk menurunkan emisi
debu. Saat ini sudah jarang dipakai karena tingkat efisiensinya yang rendah untuk patikel berukuran kecil.
Prinsip penyisihan partikulat dalam Gravity Settler, yaitu gas yang mengandung partikulat dialirkan
melalui suatu ruang (chamber) dengan kecepatan rendah sehingga memberikan waktu yang cukup bagi
partikulat untuk mengendap secara gravitasi ke bagian pengumpul debu (dust collecting hoppers).

Gamabar. 8.5

Settling chamber

Settling chamber terdiri dari kotak besar yang terdapat pada saluran pipa udara atau gas. Dengan ukuran
kotak yang lebih besar dari pipa akan membuat kecepatan dari aliran gas yang berdebu menurun dan
membuat partikel debu yang berat keluar
Kelebihan :



Desain alat sederhana, mudah untuk dibuat konstruksinya
Pemeliharaan yang mudah dan pemeliharaan sangat rendah.

Halaman …………

10

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

Kekurangan :




Ukurannya besar, memerlukan lahan yang luas
Harus dibersihkan secara manual dalam interval waktu tertentu
Hanya efektif menyisihkan partikel berukuran besar (>50μm).

8.3.4.2.

Baffle Chamber

Dengan menggunakan plate baffle yang akan menyebabkan aliran gas akan berubah arah. Maka partikel
yang besar tidak akan terbawa aliran gas tapi akan jatuh ke bawah. Baffle Chamber digunakan untuk
permbersihan gas awal

Gambar. 8.6

8.3.4..3

Baffle Camber

Centrifugal Collector

Centrifugal collector menggunakan aliran cyclone untuk memisahkan partikel debu dari aliran gas. Aliran
gas berdebu akan masuk dengan sudut tertentu kemudian berputar dengan cepat. Gaya sentrifugal yang
dihasilkan dari aliran yang berputar akan membuat partikel debu akan terbuang ke dinding. Setelah itu
debu akan jatuh ke hopper yang lokasinya di bawah.
Tipe centrifugal collector yang sering digunakan adalah,
1.

Single-cyclone separators

Membuat dua pusaran untuk memisahkan debu kasar dan halus. Pusaran utama akan membawa
debu kasar ke bawah. Pusaran kedua dihasilkan di dekat bawah pusaran utama yang membawa
debu halus ke atas.

Halaman …………

11

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

Gambar.8.7 Simgle cylone separors

2.

Multiple-cyclone separators

Multiple-cyclone separators terdiri dari beberapa cyclone kecil yang bekerja secara parallel dan
mempunyai saluran gas masuk dan keluar.

Gambar.8.8 Multiple-cyclone separators

Halaman …………

12

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

Multiple-cyclone separators memiliki prinsip yang sama dengan single cyclone separators.
Multiple-cyclone separators lebih efisien karena dia lebih panjang serta memiliki diameter yang
kecil. Panjangnya cyclone mempengaruhi waktu proses lebih lama dan diameter kecil
menghasilkan gaya sentrifugal yang besar, hal ini membuat pemisahan debu lebih efisien.
Penurunan tekanan dari multiple-cyclone separators lebih besar daripada single-cyclone
separators.
Tipe ini banyak digunakan di industry seperti pabrik kertas, pabrik semen, pabrik baja, pabrik
petroleum coke dll.
Sedangkan efisiensi siklon separator terpengaruh beberapa hal, yaitu :

Gaya sentrifugal

Gaya angkat / Bouyancy force

Gaya tahanan aliran / Drag force

Pressure Drop juga mempengaruhi performance total
Hal tersebut bisa dilihat pada gambar berikut :

Gambar. 8.9 Grafik efisiensi Dust Collector,
kontaminan dari Hood (dust in) dan air out ke Fan
Kelebihan :
 Capital cost yang rendah
 Peralatan relatif sederhana
 Dapat dioperasikan pada temperatur tinggi
 Pemeliharaan mudah
 Merupakan sistem pengumpul kering
 Kebutuhan lahan relatif tidak luas.
Kekurangan :

Efisiensi rendah (terutama untuk partikel yang sangat kecil)

Biaya operasi tinggi karena tingginya pressure drop
Halaman …………

13

VENTILASI INDUSTRI

8.4.

AIR CLEANING

ALAT PENGENDALAIN PARTIKULAT

Debu dan asap yang tersuspensi di udara dapat dihilangkan dari aliran udara dengan menggunakan
beberapa alat pengendali. Terdapat tiga buah alat yang dapat menyisihkan partikulat dari udara,
yaitu :
1. Cyclone
2. Electrostatic Precipitator
3. Baghouse Filter
Ketiga alat diatas memiliki spesifikasi dan efisiensi yang berbeda-beda, sehingga digunakan untuk
keperluan dan keadaan yang berbeda-beda disesuaikan dengan karakteristik alat tersebut.
8.4.1.

Cyclone

Cyclone merupakan alat mekanis sederhana yang digunakan untuk menyisihkan partikulat dari aliran
gas. Cyclone cukup efektif untuk menyisihkan partikulat kasar dengan diameter >10 mm. Prinsip
penyisihan partikulat dari aliran gas pada alat ini adalah dengan memanfaatkan gaya sentrifugal
sehingga jika gaya sentrifugalnya besar maka efisiensi penyisihan partikulat juga akan tinggi.
Pada umumnya cyclone dirancang dengan kesamaan geometris dimana perbandingan dimensinya
bersifat konstan untuk berbagai diameter (Diameter body = Do). Nilai perbandingan ini akan menentukan
apakah cyclone tersebut termasuk jenis konvensional, efisiensi tinggi atau high throughput (1).
Jenis-jenis cyclone secara garis besar terbagi menjadi tiga, yaitu konvensional, efisiensi tinggi dan high
throughput. Dapat dilihat pada Tabel 8.1 berikut ini perbandingan dimensi untuk cyclone.
Tabel 8.1 Standar Pendimensian Cyclone

Diameter casing (D/D)
Tinggi saluran inlet (H/D)
Lebar saluran inlet (W/D)
Diameter keluaran gas (De/D)
Tinggi vortex (S/D)
Tinggi casing (Lb/D)
Tinggi kerucut (Lc/D)
Diameter keluaran debu (Dd/D)
(Sumber: Cooper & Alley,1992)

Tipe Cyclone
Efisiensi Tinggi
1
2
1
1
0.5
0.44
0.2
0.21
0.5
0.4
0.5
0.5
1.5
1.4
2.5
2.5
0.375
0.4

Konvensional
3
4
1
1
0.5
0.5
0.25
0.25
0.5
0.5
0.625
0.6
2
1.75
2
2
0.25
0.4

High Throughput
5
6
1
1
0.75
0.8
0.375
0.35
0.75
0.75
0.875
0.85
1.5
1.7
2.5
2
0.375
0.4

Efisiensi dari alat cyclone dipengaruhi oleh viskositas gas, lebar saluran inlet, kecepatan gas inlet,
densitas antara partikel dan gas, dan diameter partikel.
Efisiensi dari alat cyclone dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut

----------- 8.1

Halaman …………

14

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

Dimana :
ηj
dp
dpc

=
=
=

efisiensi penyisihan untuk rentang partikel j
karakteristik partikel pada rentang j
diameter yang dapat tersisihkan sebesar 50 %

Gambar. 8.10

Cyclone

Diameter yang dapat tersisihkan sebesar 50% (dpc) memiliki hubungan erat dengan dimensi dari cyclone,
dpc dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut ini,

-----------8.2

Dan efisiensi keseluruhan dari alat cyclone merupakan rerata untuk seluruh rentang ukuran partikel yaitu,

ηo = ∑ ηjmj

--------------8.3

Halaman …………

15

VENTILASI INDUSTRI

8.4.2.

AIR CLEANING

Electrostatic Precipitator

Prinsip dari alat ini merupakan penyisihan partikel dari udara dengan pemberian muatan gaya pada
partikel dengan gaya elektrostatik.

Gambar. 8.11

Electrostatic precipitator

Gaya elektrostatik yang diberikan pada partikel berasal dari korona (muatan listrik yang sangat tinggi),
sehingga partikel menjadi bermuatan listrik. Kemudian pada plat pengumpul diberi muatan yang berbeda
dari muatan yang diberikan pada partikel, sehingga partikel akan menempel pada plat, yang selanjutnya
akan meluruh menuju hopper.
Dalam menyisihkan debu pada alat elektrostatic precipitator dipengaruhi oleh kecepatan udara, luas area
pengumpulan, dan debit dari udara, yang dapat dilihat pada persamaan berikut ini,

η = 1 – e(-wA/Q)

------------------8.4

Cara kerja dari electro static precipitator (ESP) adalah,
(1)
melewatkan gas buang (flue gas) melalui suatu medan listrik yang terbentuk antara discharge
electrode dengan collector plate, flue gas yang mengandung butiran debu pada awalnya
bermuatan netral dan pada saat melewati medan listrik, partikel debu tersebut akan terionisasi
sehingga partikel debu tersebut menjadi bermuatan negatif (-).
(2)
Partikel debu yang sekarang bermuatan negatif (-) kemudian menempel pada pelat-pelat
pengumpul (collector plate).
8.4.3.

Baghouse Filter

Baghouse filter merupakan alat pengendali yang sangat baik untuk diapikasikan dalam penyisihan debu
yang memiliki ukuran kecil dimana diinginkan efesiensi penyisihan yang cukup tinggi. Bahan yang
digunakan pada baghouse filter biasanya berbentuk tabung atau kantung.
Baghouse filter beroperasi dengan prinsip kerja yang hampir sama dengan vacuum cleaner. Udara yang
Halaman …………

16

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

membawa debu partikulat yang ditekan melewati kantung-kantung yang terbuat dari bahan yang spesifik.
Sehingga ketika udara melewati bahan tersebut, debu akan terakumulasi pada permukaan bahan
tersebut, menghasilkan udara yang bersih. Bahan 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. ( Lapisan debu ini memiliki efek yang
sangat penting bagi bahan yang dirajut dibandingkan dengan bahan bulu kempa).
Dalam penggunaan baghouse filter terdapat beberapa kelebihan dan kekurangan yang perlu dicermati,
sehingga penggunaan alat baghouse filter dalam menanggulangi partikulat di udara akan efektif. Berikut
ini adalah keuntungan dan kekurangan dari baghouse filter:
Keuntungan dari baghouse filter:
1.
Memiliki efisiensi yang tinggi walau untuk partikel yang sangat kecil
2.
Dapat dioperasikan pada berbagai jenis debu
3.
Dapat dioperasikan melebihi rentang volumetrik flow rate yang ada.
4.
Membutuhkan kehilangan tekan yang cukup
Kerugian dari baghouse filter:

Membutuhkan area yang besar.

Bahan yang digunakan dapat rusak akibat temperatur yang tinggi atau bahan yang dapat
menyebabkan korosif.

Tidak dapat diaplikasikan pada daerah yang memiliki kelembaban tinggi: karena dapat
menyebabkan pori-pori bahan tertutup.

Memiliki kemungkinan yang sangat tinggi terhadap terjadinya kebakaran.
Bahan yang diaplikasikan dalam baghouse filter yang terlihat pada Gambar 8.12

Gambar 8.12

8.4.3.1.

Bahan yang digunakan untuk baghouse filter

Mekanisme Proses Filtrasi

Baghouse filter biasanya digunakan untuk menghilangkan debu dan asap dari aliran udara dengan
menggunakan bahan yang memiliki serat dengan diameter 100-150 µ, dan ruang terbuka yang berada
diantara serat tersebut antara 50-75µ Gambar 2.21. Ruang ini dapat dilewati oleh debu yang sangat kecil.
Sehingga ketika pada saat awal alat baghouse filterdiaplikasikan umunya debu yang kecil akan lolos dari
bahan yg digunakan. Namun setelah terjadinya impaksi, intersepsi dan difusi, maka partikel-partikel debu
tersebut yang akan menutup celah-celah kecil tersebut. Ketika celah tersebut telah dipenuhi partikulat
dan lapisan partikulat dipermukaan bahan telah terbentuk maka efisiensi baghouse filter akan semakin
meningkat.
Efisiensi pengumpulan partikel debu dengan penggunaan baghouse filter pada partikulat yang memiliki
ukuran 1mm atau kurang bisa mencapai 90%, proses filtrasi secara jelas tidak hanya dengan
mekanisme penyaringan biasa saja. Partikel yang kecil pada awalnya akan tertangkap dan tertahan pada

Halaman …………

17

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

serat dari bahan karena adanya intersepsi, impingement,difusi, pengendapan secara gravitasi, dan gaya
tarik elektrostatik. Setelah debu terkumpul, pengumpulan selanjutnya dilakukan dengan metode
penyaringan seperti telah disebutkan sebelumnya. Berikut ini adalah penjelasan detail tentang
mekanisme filtrasi yang terjadi pada Baghouse filter.

Gambar .8.13

Mekanisme Proses Filtrasi pada baghouse filter

Intersepsi langsung
Dalam kondisi normal aliran pada udara filtrasi yang ada biasanya bersifat laminer (11). Pada kondisi
laminer ini, partikel yang memiliki gaya inersia yang kecil akan bertahan pada suatu streamline.
Apabila streamline tersebut melewati suatu halangan, seperti serat dari bahan filter, dalam jarak yang
sama dengan radius dari partikel, partikel akan melakukan kontak dengan penghalang tersebut dan akan
melekat karena adanya gaya Van der Walls.
Impingement
Pada partikel yang memiliki kelembaman yang cukup besar, partikel ini tidak akan mengikuti arah arus
aliran ketika arah arus aliran membelok dari arah garis edar ketika mendekati suatu halangan.
Kemungkinan dari partikel untuk melakukan kontak dengan permukaan penghalang yang ada bergantung
pada ukuran penghalang tersebut serta ukuran dan inersia dari partikel. Seperti yang juga terjadi pada
keadaan intersepsi langsung, penghalang yang kecil cenderung lebih efektif sebagai pengumpul maka
hal ini juga berlaku pada mekanisme impingement atau impaksi.
Kelembaman dari suatu partikel dapat diukur dengan stopping distance. Stopping distancemerupakan
jarak yang ditempuh oleh suatu partikel sebelum partikel sampai pada penghalang ketika arah arus aliran
berpindah cepat sebesar 90°. Impaksi bukan merupakan faktor yang penting dalam pengumpulan partikel
yang memiliki ukuran lebih kecil dari 1 mikron. Sedangkan impaksi merupakan hal yang perlu untuk
dipertimbangkan dalam pengumpulan partikel yang memiliki ukuran 2 mikron dan yang lebih besar (11).
Untuk mengumpulkan partikel secara efektif dengan memanfaatkan gaya inersia, arah aliran aerosol
harus berubah cepat terhadap suatu jarak tertentu dari kolektor atau penghalang, yang diperkirakan akan
berukuran sama atau kurang dari stopping distance (11). Sehingga untuk mengumpulkan partikulat
secara efektif perlu untuk mendesain kolektor dengan dimensi tegak lurus dengan arah aliran aerosol
dengan ukuran yang sama denganstopping distance (11). Pertimbangan teoritis menyatakan bahwa
efisiensi pengumpulan untuk ukuran partikel tertentu akan menurun apabila ukuran alat pengumpul
meningkat.
Kecepatan arah aliran sangat penting dalam proses impaksi. Efisiensi pengumpulan akan meningkat
Halaman …………

18

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

sejalan dengan meningkatnya kecepatan, dengan pertimbangan stopping distancejuga akan meningkat
seiring dengan meningkatnya kecepatan. Asumsi yang dinyatakan pada hal ini adalah kecepatan partikel
sama dengan kecepatan arah aliran udara, dimana hampir pada kenyataannya benar. Ketika kecepatan
udara sudah mulai berlebihan, bagaimanapun juga kecepatan isapan akan meningkat secara bertahap,
hal ini menyebabkan gaya rekat menjadi berlebihan dan menyebabkan partikel yang terkumpul akan
terbang kembali dan efisiensi pengumpulan akan menurun.
Ukuran serat atau bahan filter pada umumnya dibandingkan dengan ukuran partikel yang akan
dikumpulkan. Contohnya serat pada katun dan wool memiliki ukuran diameter bukaan antara 10 sampai
20 mm (11). Serat semacam ini cenderung terlalu besar untuk digunakan menjadi instrumen pengumpul
yang efektif untuk menyisihkan partikel yang memiliki ukuran kecil sekali.
Efisiensi penyisihan untuk debu halus dan asap pada awal pengaplikasian memiliki efisiensi yang rendah
sampai pada saat lapisan telah terbentuk dipermukaan filter. Hal ini dinyatakan berdasarkan beberapa
eksperimen sebelumnya. Untuk waktu yang pendek ketika kantung baru dipasang, atau seketika saat
baru digunakan untuk pembersihan terdapat partikel yang lolos dari bahan.
Difusi
Pada partikel yang berukuran sangat kecil, dengan ukuran yang hampir sama dengan ukuran
intermolecular, atau dapat dikatakan memiliki diameter kurang atau sekitar 0.1 sampai 0.2 mikron, difusi
menjadi mekanisme yang paling dominan terjadi pada proses deposisi. Partikel yang memiliki ukuran
sekecil ini akan mengikuti arah aliran akibat timbulnya kolisi dengan molekul gas, hasil dari
gerak random Brown yang meningkatkan kemungkinan kontak antara partikel dan permukaan
pengumpul. Ketika beberapa partikel telah terkumpul, konsentrasi gradien akan menjadi lebih sempurna
yang akan menjadi gaya pendorong peningkatan kecepatan deposisi (11). Kecepatan udara yang rendah
dapat meningkatkan efisiensi dengan meningkatkan waktu kontak dan menghasilkan kemungkinan
kontak yang lebih lama dengan permukaan kantung filter. Pengumpul atau halangan yang lebih kecil juga
dapat meningkatkan efisiensi pengumpulan (11).
Elektrostatik.
Selama elektrostatik dengan tidak ragukan lagi memegang peranan dalam penangkapan dan menyimpan
partikel debu oleh baghouse filter, bukti ini tidak cukup untuk menyatakan mekanisme ini secara
kuantitatif. Berdasarkan Frederick (1961), elektrostatik tidak hanya akan membatu proses filtrasi dengan
menyediakan gaya tarik antara debu dan bahan, tetapi juga memiliki efek dalam aglomerasi partikel,
kemampuan pembesihan bahan, dan efisiensi pengumpulan. Gaya ini memiliki sifat memberikan
dorongan muatan menjadi efek friksi, menyatakan polaritas, intensitas muatan, dan kecepatan disipasi
muatan baik pada debu dan media filter, dan hubungan antara keduanya dapat meningkatkan atau
menghalangi proses filtrasi. Gaya ini hanya menyatakan perbedan kualitatif saja. Sebagai contoh, bahan
A mungkin lebih baik daripada bahan B pada debu X, dimana bahan B lebih baik daripada bahan A untuk
debu Y. Gaya ini memberikan beberapa “triboelektrik” bahan filter yang akan berguna untuk menjadi
penduan dalam pemilihan bahan dengan sifat elektrostatiknya.
8.4.3.2.

Pertimbangan Desain

Baghouse filter merupakan alat pengendali yang memiliki efisiensi pennyisihan yang tinggi. Dalam
mendesain baghouse filter terdapat beberapa pertimbangan desain yang termasuk didalamnya optimasi
dari kecepatan filtrasi V. Optimasi kecepatan filtrasi dapat diperoleh dengan menyeimbangkan antara
biaya kapital (ukuran baghouse filter) berbanding dengan biaya operasi (kehilangan tekan). Dalam
pemilihan kecepatan filtrasi faktor utama yang menjadi pertimbangan awal adalah berdasarkan
percobaan awal dengan debu yang hampir sama, karakteristik bahan, karakteristik partikel dan
karakteristik aliran udara.
8.4.3.2.1.

Kecepatan Filtrasi.
3

Kecepatan filtrasi atau filter rasio didefinisikan sebagai rasio dari gas yang terfiltrasi (ft /menit) pada suatu
2
2
area filter media (ft ) tertentu. Unit dari filter rasio adalah cfm/ft . Secara fisik kecepatan filtrasi atau filter
rasio, menggambarkan kecepatan rata-rata dimana gas melewati bahan tanpa mempertimbangkan
Halaman …………

19

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

berapa area yang dibutuhkan oleh serat dan bahan apa yang digunakan. Berdasarkan alasan ini,
bentuk superficial face velocity sering digunakan.
Kecepatan filtrasi merupakan faktor penting dalam proses filtrasi. Apabila filter rasio terlalu besar akan
menyebabkan kehilangan tekan yang berlebihan, mengurangi efisiensi pengumpulan, penyumbatan.
Clement (1961) menekankan bahwa filter rasio tidak boleh terlalu rendah dari sudut pandang
operasional. Hal ini dinyatakan berdasarkan pertimbangan ekonomis dimana sangat dihindari desain
yang terlalu berlebihan. Berikut ini pada Tabel 8.2 yang menyatakan filter rasio maksimum pada jenis
debu tertentu. Nilai ini dapat menggambarkan hasil yang telah disetujui oleh para ahli yang menunjukkan
nilai optimum untuk meminimalisasi biaya, baik pada perawatan, dan juga pada pertimbangan
pembiayaan awal.
Tabel 8.2 Nilai kecepatan filtrasi maksimum dan kecepatan minimum pada debu dan asap
Jenis debu dan asap

Alumina
Asbestos
Carbon
Charcoal
Cocoa
Chocolate
Ceramics
Clay
Cotton
Cosmetics
Flour
Glass
Gypsum
Rock
Soap
Sugar
(Sumber: Danielson,1967)

Kecepatan filtrasi
maksimum, (cfm/ft2
cloth area)
2.25
2.75
2
2.25
2.25
2.25
2.5
2.25
3.5
2
2.5
2.5
2.5
3.25
2.25
2.25

Kecepatan pada cabang
pipa (fpm)
4500(c,f)
3500-4000
4000-4500
4500 (a,g,h)
4000 (a,e,g,h)
4000 (a,e,g,h)
4000-4500
4000-4500
3500 (a,b,c,f)
4000
3500 (a,h)
4000-4500
4000
4500
3500 (a,b)
4000 (a)

Keterangan:
a.
Pressure relief.
b.
Flame-retardant cloth,
c.
Cyclone type cleaner,
d.
Spark arrester,
e.
Sprinklers,
f.
Special hoppers, gates and valves,
g.
Grounded bags,
h.
special electrical,
i.
Insulate casing
Filter rasio yang direkomendasikan diatas digunakan hanya sebagai panduan saja. Nilai desain aktual
mungkin membutuhkan beberapa penyesuaian seperti, nilai perlu dikecilkan bila ukuran partikel yang
dominan akan disisihkan memiliki ukuran yang kecil.
8.4.3.2.2.

Media Filtrasi.

Media filter yang digunakan pada baghouse filter harus disesuaikan dengan temperatur dan pH dari gas
buang (Tabel 8.3). Setiap tipe dari serat memiliki spesifikasi tersendiri.

Halaman …………

20

VENTILASI INDUSTRI
Tabel 8.3

AIR CLEANING

Ketahanan bahan terhadap temperatur dan zat kimia

Temperatur Maksimum Ketahanan terhadap bahan kimia
Bahan
F
Asam
Basa
Dynel
160
Baik
Baik
Cotton
180
Buruk
Baik
Wool
200
Baik
Buruk
Nylon
200
Buruk
Baik
Polypropylene
200
Sangat Baik
Sangat baik
Orlon
260
Baik
Cukup
Dacron
275
Baik
Cukup
Nomex
400
Cukup
Baik
Teflon
400
Sangat Baik
Sangat baik
Glass
550
Baik
Baik
(Sumber: Kraus,1976; Buonicore and Davis,1992)
8.4.3.2.3

Mekanisme Pembersihan

Debu yang terakumulasi di media filter, akan menyebabkan meningkatnya kehilangan tekan sampai
batas tertentu. Setelah batas tersebut tercapai maka perlu dilakukan pembersihan untuk mengurangi
kehilangan tekan yang ada. Siklus pembersihan ini bisa dilakukan secara manual, semi otomatis,
ataupun sepenuhnya otomatis.. Dari seluruh metode yang ada terdapat dua metode pembersihan pada
baghouse filter yang telah digunakan secara luas yaitu reverse air, dan shaker baghouse filter. Pada
kedua alat ini terdapat kriteria dalam mendesain yaitu kecepatan maksimum filtrasi yang sangat
berhubungan dengan jenis industri apa yang akan ditangani.
Tabel 8.4 Kecepatan maksimum filtrasi pada jenis debu tertentu pada shaker baghouse atau
reverse air baghouse.
Dusts
Activated charcoal, Carbon black, Detergents, Metal fumes
Alumunium Oxide, Carbon, Fertilizer, Graphite, Iron Ore, Lime,
Paint, Pigments, Fly Ash, Dyes
Alumunium, Caly, Coke, Charcoal, Cocoa, Lead Oxides, Mica,
Soap, Sugar, Talc
Bauxite, Ceramics, Chrome Ore, Feldspar, Flour, Flint, Glass,
Gypsum, Plastics, Cement.
Asbestos, Limestone, Quartz, Silica,
Cork, Feeds and Grains, Marble, Oyster Shell, Salt
Leather, Paper, Tobacco, Wood
(Sumber: Danielson,1973; Turner et al.,1987)

Maximum filtering velocity
2
ft/min or cfm/ft
1.5
2
2.25
2.5
2.75
3.0-3.25
3.5

Namun nilai V (kecepatan maksimum) sangat bergantung pada muatan dari debu, kehalusan dari debu,
dan faktor lainnya. Sebagai contoh, pada beberapa keadaan perlu dilakukan pengurang nilai yang ada di
3
tabel dari V antara 10-15% untuk muatan debu yang lebih besar dari 40gr/ft , dan beberapa perlu
3
ditingkatkan sebesar 20% untuk muatan debu yang kurang dari 5gr/ft . Hal ini juga terjadi pada partikulat
dengan ukuran kurang dari 3µm (atau lebih besar dari 50µm), nilai yang ada di tabel menunjukkan bahwa
nilai dar V harus dikurangi (atau dinaikkan) sebesar lebih kurang 20% (11). Nilai V yang terlalu besar
dapat menyebabkan penetrasi partikel yang berlebihan, menutup pori-pori bahan dan bahkan dapat
menurunkan umur bahan (11).
Bahan yang dipilih (termasuk jenis rajutan) merupakan salah satu pertimbangan yang penting
berdasarkan pada kemampuan melepaskan diri partikel dari bahan. Bahan yang digunakan harus benarbenar cocok dengan karakteristik dari aliran gas, dan juga dengan tipe partikulat. Bahan yang biasa untuk
Halaman …………

21

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

digunakan memiliki kemampuan yang berbeda, hal ini berhubungan dengan temperatur operasi dan
kandungan zat kimia yang ada pada aliran gas. Hal ini dapat terlihat pada Tabel 2.8
Reverse air baghouse dan shaker baghouse memiliki konstruksi dengan beberapa kompartemen. Pada
saatnya untuk membersihkan kantung, salah satu kompartemen akan terisolasi dari aliran udara yang
mengandung debu.
Shaker Baghouse
Metode shaker baghouse ini memiliki dua metode yaitu mechanical shaker dan pneumatic shaker.
Mechanical shaker adalah metode pembersihan kantung dengan menggunakan alat motor elektrik yang
berguna untuk mengguncang kantung. Terdapat eccentric translates yang memiliki gerakan memutar dari
motor menjadi osilasi. Kantung dapat berguncang secara vertikal maupun horizontal. Merupakan hal
yang penting untuk mempertahankan agar tidak ada tekanan didalam tabung filter selama kegiatan
pengguncangan dilakukan. Tekanan yang sangat kecil untuk dideteksi oleh manometer masih dapat
mengganggu proses pengguncangan.

Gambar .8.14

Shaker Baghouse (U.S Army Corps of Engineer)

Pneumatic shaker adalah salah satu metode yang memanfaatkan udara untuk mengoperasikan motor
udara yang dapat menghasilkan getaran dengan frekuensi tinggi pada kerangka suspensi dari kantung.
Walaupun frekuensinya tinggi, namun amplitudonya rendah. Metode ini kurang efektif untuk materi yang
sukar lepas dari kantung, karena jumlah total energi yang diberikan terhadap kantung cukup rendah.
Reverse Air Baghouse
Pada sistem reverse air, udara bersih akan dialirkan melalui kantung pada kompartemen yang terisolasi
dengan arah aliran yang berlawanan dengan aliran yang biasa. Dalam kedua keadaan tersebut, debu
yang telah teraglomerasi di bahan akan meluruh dan jatuh ke hopper yang berada dibawah
kompartemen. Debu akan secara periodik dikeluarkan darihopper dan dibuang atau digunakan kembali
sesuai dengan kebutuhan.
Secara umum, debit aliran pembersihan berukuran sedang tetapi terkadang kurang efektif dalam
membersihkan kantung filter. Namun pada beberapa bahan, terutama bahan fiber glass, peregangan
Halaman …………

22

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

akibat debit pembersihan yang disertai dengan guncangan dapat mengakibatkan kerusakan pada bahan.

Gambar .8.15

Reverse Air Baghouse (U.S. Army Corps of Engineer)

Pulse-jet baghouse
Pulse-jet baghouse, merupakan jenis baghouse filter yang penggunaanya telah berkembang dalam 20-25
tahun terakhir. Metode operasi pulse-jet baghouse dapat dilihat secara skematis pada Gambar 2.26.
Metode operasional pada jenis pulse-jet baghouse adalah metode filtrasi eksterior dimana udara yang
akan difiltrasi dialirkan melewati kantung-kantung, dimana aliran udara bergerak dari bagian luar kantung
menuju ke dalam. Sehingga debu yang akan disisihkan tertahan pada permukaan bahan. Pada pulse-jet
baghouse terdapat kerangka yang berada didalam kantung yang berguna untuk mempertahankan
kantung agar tidak jatuh.
Metode pembersihan pada kantung-kantung filter menggunakan udara yang memiliki aliran udara cepat
(30-100 millisecond), dengan tekanan udara yang besar (90-100 psi). Getaran udara ini dialirkan
melalui solenoid valve sehingga membentuk gelombang udara yang tiba-tiba, yang membuat kantung
menjadi meregang sehingga partikel yang tertahan di permukaan kantung akan meluruh. Waktu
pembersihan kantung cenderung lebih singkat dari metode-metode lainnya dan baghouse tidak terbagibagi ketika pembersihan denganpulse jet berlangsung.
Pulse-jet baghouse secara umum hanya membutuhkan ukuran setengah dari ukuran reverse-air
baghouse, yang merupakan pertimbangan yang cukup penting bagi area yang terbatas. Luas area yang
tidak terlalu besar disebabkan karena pada system pulse-jet baghouse tidak terdapat kompartemen dan
juga tidak terdapat kantung ekstra yang dibutuhkan oleh sistem-sistem lainnya.
Berdasarkan percobaan, sistem pembersihan pada pulse-jet baghouse dapat menyisihkan debu hingga
hanya meninggalkan konsentrasi debu 1% di permukaan kantung (11). Namun dalam sistem
pembersihan kantung pulse-jet baghouse, yang berlangsung ketika proses filtrasi terus berlanjut, dapat
menyebabkan kantung yang digunakan menjadi mengkerut yang dalam hal ini dapat mengurangi
efisiensi dari filtrasi itu sendiri.

Halaman …………

23

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

Tabel 8.5 Kecepatan filtrasi pada variasi debu atau asap pada pulse-jet baghouse
Maximum filtering velocity
2
ft/min or cfm/ft

Dusts or fumes
Carbon, Graphite, Metallurgical,Fumes, Soap, Detergents, Zinc Oxide

5-6

Cement(Raw), Clay(Green), Plastics, Paint Pigments, Starch, Sugar,
Wood Flour, Zinc(Metallic)

7-8

Alumunium
Oxide,
Cement(Finished),
Clay(Vitrified),
Limestone, Gypsum, Mica, Quartz, Soybean, Talc

9-11

Lime,

Cocoa, Chocolate, Flour, Grains, Leather Dust, Sawdust, Tobacco

12-14

(Sumber: Danielson,1973;Theodore and Buonicore, 1976)

Gambar .8.16

Pulse-jet baghouse (U.S. Army Corps of Engineer)

Dalam pengoperasian baghouse filter hal lain yang penting adalah adanya kompresso untuk mengalirkan
udara balik pada kantung. Pada umumnya dalam pengoperasian pulse-jet baghouse , aliran volumetrik
dari udara kompresor setara dengan 0.2% – 0.8% dari aliran udara filtrasi dimana keduanya memiliki
hubungan yang erat terhadap temperatur dan tekanan. Persamaan dari perhitungan tenaga pada
kompresor adalah :

Halaman …………

24

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

----------------- 8.5

Dimana:
W
=
η
=
γ
=
P1,P2 =
Q1
=

tenaga kompresor aktual (kW)
efisiensi kompresor
rasio dari kapasitas panas (Cp/Cv) dari gas yang dikompres untuk udara g = 1,4
tekanan awal dan akhir (absolut) (kPa)
3
aliran volumetrik pada kompresor ( pada saat masuk) m /s

Kehilangan tekan pada pulse-jet baghouse, telah secara empiris berhubungan dengan kecepatan filtrasi,
tekanan pulse, dan area densitas debu yang terdeposisi selama satu kali siklus filtrasi (3). Salah satu
model, yang dikembangkan pada pengumpulan abu hasil pembakaran yang dikumpulkan pada kantung
polyester adalah:

ΔP = 2.72ΔW0.45 P-1.38 V2.34
dimana:

ΔP
V
ΔW

=
=
=

P

=

--------------------- 8.6

kehilangan tekan pada kantung dan deposisi debu (cm H2O)
kecepatan filtrasi (cm/s)
area densitas debu yang timbul antara dua kali pembersihan yang berurutan.
(ΔW = L. v.tf)
tekanan pulse, atm

Berikut ini merupakan faktor yang penting dalam mendesain dan mengoperasikan tekanan pembersihan
pada baghouse filter.

Lokasi dan luas area untuk penempatan pulse-jet baghouse harus ditentukan.

Kantung filter harus fleksibel, ringan dan tidak terlalu elastis untuk memungkinkan pengoperasian
pembersihan kantung dengan kecepatan yang besar. Bahan yang digunakan harus memiliki
bobot yang cukup (contoh: jumlah serat per unit area) sehingga terdapat banyak titik target untuk
menangkap dan mengumpulkan debu. Struktur pori harus seragam.

Area casing dari baghouse dan volume hopper yang cukup besar dapat meminimasi kehilangan
tekan tambahan akibat adanya tekanan oleh proses pembersihan dan juga dapat memperbesar
besarnya tekanan pembersihan tersebut.

Aliran balik melalui filter pada filter dapat membantu proses pembersihan kantung.

Tekanan yang dikirim kedalam bag harus berlangsung secara tiba-tiba, dengan aliran yang cukup
untuk membersihkan kantung sampai bagian bawah kantung dengan peningkatan secara tibatiba.

Intensitas dari tekanan balik harus serendah mungkin untuk menghemat udara pengkompres
(dan menghemat kebutuhan energi) tapi cukup tinggi untuk mempertahankan kesetimbangan
proses pembersihan.

Waktu penginjeksian tekanan harus secepat mungkin.

Udara yang digunakan adalah udara kering, dan bebas minyak.
8.4.3.2.5.

Susunan Kantung Filter

Kantung filter perlu disusun dengan baik sehingga terdapat ruangan yang cukup antara kantung filter
yang memungkinkan aliran udara dapat secara bebas masuk kedalam filter dan meminimalkan berbagai

Halaman …………

25

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

hambatan aliran udara yang menyebabkan kehilangan tekanan yang besar selama proses filtrasi
berlangsung.
Penyusunan kantung filter ini juga penting agar antara kantung filter itu sendiri tidak saling bergesekan
satu sama lain, terutama pada saat pembersihan. Apabila terlalu sering terjadi gesekan hal ini dapat
menyebabkan peningkatan frekuensi penggantian kain filter, yang menyebabkan biaya operasi dan
pemeliharaannya meningkat.
Untuk berbagai variasi panjang filter, ruangan minimum antara kantung filter adalah 2 inchi atau 5 cm.
Namun khusus untuk panjang filter yang memiliki panjang lebih dari 10 – 12 ft maka ruangan antara filter
harus lebih dari 2 inch. Selain ruangan antara kantung filter, ruangan antara kantung dengan casing juga
perlu diperhitungkan.

8.4.3.2.6

Gambar 8.17

Susunan Kantung Sejajar

Gambar 8.18

Susunan Kantung Zig-zag

Efisiensi Penyisihan Debu pada Baghouse Filter

Penyisihan debu dengan menggunakan baghouse filter terdapat dua mekanisme yang memiliki peranan
penting, yaitu mekanisme difusi dan intersepsi. Kedua mekanisme ini memiliki peran yang dominan
dalam menentukan efisiensi penyisihan debu pada baghouse filter terutama pada debu yang memiliki
ukuran relatif kecil. Model matematis telah dikembangkan untuk masing-masing mekanisme proses
pengumpulan tersebut, sehingga efisiensi pengumpulan melalui dua mekanisme ini dinyatakan sebagai
berikut:

Halaman …………

26

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

ηDC = 1 – (1 – ηD)(1 – ηC)

-------------------------

8.7

Dimana :
ηD
ηC

=
=

Efisiensi pengumpulan melalui difusi
Efisiensi pengumpulan melalui intersepsi

Friedlander (1977) telah mengembangkan persamaan diatas menjadi suatu persamaan yang mudah
diterapkan untuk mendesain filter, yang dinyatakan sebagai berikut :

ηDC = 6Sc-2/3 Re-1/2 + 3R2 Re1/2

-------------------------------------

8.8

Dimana :

Dengan

Dan

µ
ρ
k
T
dp
n
Df

=
=
=
=
=
=
=

viskositas fluida
densitas fluida
-6
konstanta Boltzmann = 1,4.10
temperatur (K)
diameter partikel
kecepatan gas dalam filter
diameter fiber

Pada hakikatnya kolektor pada baghouse filter dapat diasumsikan sebagai kumpulan serat (fiber) tunggal
yang terintegrasi satu sama lain. Sehingga jika efisiensi total baghouse filter hT, dapat dinyatakan sebagai
berikut,

ηT = 1 – (1 – ηDC)n

---------------------------- 8.9

dalam kenyataanya, nilai n cukup besar (lebih besar dari 25), sehingga persamaan dapat dimodifikasi

Halaman …………

27

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

menjadi,

------------------------ 8.10

-------------------------- 8.11

Dimana

ηT
N
NO
H
Df
α
n

=
=
=
=
=
=
=

effisiensi total fabric
3
Konsentrasi akhir (mg/m )
3
Konsentrasi awal (mg/m )
tebal fiber (mm)
diameter fiber (mm)
densitas fiber
jumlah lapisan fiber

Perhitungan hT sangat penting dalam pemilihan jenis fabric. Untuk menghitung hTdiperlukan spesifikasi
jenis fabric yang akan dipilih dalam desain baghouse filter. Seperti terlihat dalam Tabel 8.6 berikut ini,
Tabel.8.6.
Kode Fabric
A

Karakteristik
Fiberglass
Filamen
Bulk Wrap
B
Polyester
All-spun
Nomex-Needled
C
Felt
Polyester
D
Filamen(Knitted)
Polyester
E
Filamen
Warspun
F
Polyester
Filamen
(Sumber :Buonicore, 1992)

Karakteristik bahan
Diameter fiber (µm)
8

a
0.296

H (µm)
635

12.5

0.344

2092

15

0.083

2553

13

0.355

559

25

0.393

381

25

0.58

228

STUDI KASUS

Halaman …………

28

VENTILASI INDUSTRI

AIR CLEANING

Udara yang bersih keluar melalui bagian atas cyclone mengalir kebawah begitu seterusnya .
Bagaimana cara menghitungnya?
apa saja yang diperlukan untuk menentukan besar ducting, cyclon