FAKULTAS ILMU IMU KESEHATAN – JURUSAHAN KESEHATAN MASYARAKAT, PERANCANGAN F A N FAKULTAS ILMU IMU KESEHATAN – JURUSAHAN KESEHATAN MASYARAKAT, PEMINATAN K3- INDUSTRI Ir. MUH. ARIF LATAR, MSc ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M.ARIEFF.L

I. PENDAHULUAN

Kenaikan tekanan (mm WG) FAN , BLOWER & KOMPRESOR Di bedahkan oleh metode yang digunakan untuk menggerkan udara, dan oleh tekanan sistim operasinya. ASME (The American Society of Mechanical Engineers) menggunkan rasio spefik, yaitu tekanan pengeluaran terhadap tekanan hisap, untuk mendefenisikan fan, blower dan kompresor (lihat tabel.5.9)   Tabel.5.9 Perbedaan fan , blower dan kompresor (ganasean) Nama Alat Perbndingan spesifik Kenaikan tekanan (mm WG) Fan Sampai 1,11 1136 Blower Sampai 1,11 sampai 1,20 1136- 2066 Kompresor Lebih dari 1,20 -

  Jenis- Jenis Fan Terdapat dua jenis fans, yaitu ; Fans aksial, menggerakkan aliran udara sepanjang sumbuh fans (terpasang pada poros berputar) Fans sentrifugal, menggunakan impeler berputer untuk menggerakan aliran udara,

1. FAN AKSIAL Fan aksial meliputi ; Impeller Pipa aksial Cara kerjanya fan seperti impeller pesawat terbang; blades fan menghasilkan pengangkatan aerodinamis yang menekan udara. Fan aksial meliputi ; Impeller Pipa aksial Impeler aksial

2. FAN SENTRIFUGAL Fans sentrifugal (gambar.5.16) meningkatkan kecepatan aliran udara dengan impeller berputar, Kecepatan meningkat sampai mencapai ujung blade dan kemudian diubah ke tekanan. Fan ini mampu menghasikan tekanan tinggi, dan cocok untuk kondisi operasi yang kasar, seperti sistim dengan suhu yang tinggi, aliran udara kotor atau lembab dan handling padatan yang terbang (debu ,serpih kayu, dan skrap logam).

Kompenen-komponen Fans sentrifugal terdiri dari : Gambar. 5.16 Kompenen-kompenen Fans strifula (i. udara masuk/gas inlet, ii. Motor(roda fans/fans wheel), iii. Rumah fans/housing, dan iv udara keluar/gasout) Kompenen-komponen Fans sentrifugal terdiri dari : Motor (meliputi, roda fan, impelleer yang terdiri dari sejumlah blade dipasang di sekitarnya), rumah/housing, dan inlet dan oulet fan,

Gambar.5.22 Fan sentrifugal Impeller Gambar.5.23 Tipe Fan sentrifugal dan aksials

Gbr, Centri fugal Fan Komponen

Gbr, 2 contoh Fans Gr, 3 tipe roda fan [Gambar 3 (c)], yang sering digunakan pada partikulat-sarat aliran gas karena ini yang paling tidak sensitif terhadap padatan membangun-up pada pisau.

Ada Dua Jenis Blower, yaitu ; blower sentrifugal, dan JENIS-JENIS BLOWER Blower dapat mencapai tekanan yang lebih tinggi dari fan, sampai 1,20 kg/cm2, dan dapat digunakan untuk menghasilkan tekanan negative untuk sistim vakum industri. Ada Dua Jenis Blower, yaitu ; blower sentrifugal, dan blower positive displament

Blower Sentrifugal Blower sentrifugal terlihat seperti pompa sentrifugal dari pada fan. Impellernya digerakan oleh gir yang berputar 1.500 rpm. Pada blower multi tahap, udara dipercepat setiap melewati impeller. Pada blower tahap tunggal, udara tidak mengalami banyak belokan, sehingga lebih efisien Gambar.5.24 Tekanan Blowers tahap tunggal

Blower jenis positive Diplasement Blower jenis ini memiliki motor, yang menjebak udara dan mendorongnya melalui rumah blower. volum udara yang konstan tekanan pada sistimnya bervariasi. Putaran tinggi dari blower sentrifugal (3.600 rpm) digerakan dengan belt untuk mengfalitasi perubahan kecepatan Cocok digunakan untuk sistim yang cenderung terjadi penyumbatan, karena dapat menghasikan tekanan yang cukup (biasanya sampai mencapai 1,25 kg/cm2) untuk menghebus bahan-bahan yang menyumbat sampai tak terbebas..

2. FAN SECTION

Fans - Prinsip Operasional Tujuan Gunakan hukum fans untuk menjelaskan hubungan antara parameter ventilasi industri: kecepatan, laju aliran udara, dan fan tekanan statis. Nama dua parameter yang paling penting untuk dipertimbangkan saat memilih sebuah fan yang sesuai untuk sistem pengendalian pencemaran udara. Jelaskan bagaimana perubahan dalam perlawanan sistem dan kondisi fans yang bekerja dapat mempengaruhi dasar operasi itik dan laju aliran gas. Jelaskan bagaimana perubahan dalam laju aliran gas dan fans untuk meningkat tekanan

2.1. KONSIDERASI FANS SELECTION Kapasitas dari fan, sangat berhubungan dengan : Besarya debit yang dihisap atau Flow rate (Q), yaitu aliran udara aktual yang dihisap atau aktual cubic feet per menit (Cfm) masuk kedalam Fan (fan-inlet) Tekanan, yang dimaksudkan adalah Tekanan Statik Fan atau Fan Static Pressure (FSP) dan Tekana Tokanan Fan atau Fan Total Pressure (FTP), dalam in WG, Dengan “Standar kondisi (0,075 lbm/ft 3)

Tabel,- 1 Karakteristik Fan Aksial

Tabel-2, Centrifugal fan , terdiri atas lima klasifikasiyaitu:

Untuk melihat Karakteristik kelebihan dan kelemahan fan sentrifugall, diringkas pada tabel -3.

BPF = Rpm * N * CF ----------- (1) 2.1 Pengurangan Faktor Fisik Bunyi yang bersumber dari Fan, baik lewat tali sabuk mengirimkan energi mekanik dari motor ke fan, roda fan, diameter puli, kontruksi fan, dan putaran motor (rpm) , dapat menimbulkan bising antara (100 – 120) dbA, Untuk memenuhi kabilitas, flow rate, tekanan dan efisiensi Fan dalam persamaan-1. BPF = Rpm * N * CF ----------- (1) Dimana : BPF = blade passage frequency, Hz Rpm = Rotasi permenit, rpm N = Jumlah blade CF = Conversion factor = 6356 atau 1/60

2.2. Tekanan Total Fan Tekanan Total Fan (FTP) merupakan kebutuhan energi untuk mengerakan udara melalui sistem ventilasi. Tekanan total fan sering disebut sebagai penurunan total fan tekanan statis. FTP = TP outlet - TP inlet FTP =( SPout + VP out )- (SPinlet + VP inlet) ……………. (2) FTP = SPout - SPin Fan SP = SP outlet - SP inlet - VP inlet ----------- (3)

Contoh Fan SP = SP outlet - SP inlet - VP inlet Dari data : Dari gambar -4 SP out = +5.797 “wg SP in = - 4.216 “ wg VP in = 1,1383 “ wg Gbr, 4 Done by instructor. Ftp = SPout - SPin Fan SP = SP outlet - SP inlet - VP inlet = 5.797 – (-4216) - 1,1383 = 8.88 ‘’ wg

Fan Static Pressure/ Takanan statik Fan Tekanan statik keluar dari fan didefinisikan sebagai tekanan total fan dikurangi tekanan kecepatan rata-rata keluar dari fan FSP = Fan TP - VPout Done by instructor. FSP = SPout - SPin - VPin Fan static pressure represents the system losses, I.e., the amount of static pressure converted to useless heat or noise. FTP = SPout - VP out - SPin - VP in -VPout FSP = SPout - SPin - VP in SPin = -5 in. w.g., SPout = +0.40 in. w.g. VPin = VPout = 1.0 in. w.g. FSP = 0.40 -(-5.0) - 1 = 4.4 in. w.g.

FSP = Fan TP - VPout Fan TP = F SP + VP out = 8.88 + 0.994 = 9.87 “wg Dari data : VP out = 0.994 “wg FSP = Fan TP - VPout Fan TP = F SP + VP out = 8.88 + 0.994 = 9.87 “wg

Untuk menghitung koefisien efsiensi dari fan, untuk mendapat besara tenaga atau daya yang dibutuhkan untuk menarik udara dari Hood, ke pembersih udara/partikulat ke Fan (fan-inlet), dengan menggunakan persamaan (4) Ƞ = Q * FTP = Q * (FSP + VP0ulet) ……. (4) CF *PWR CF * PWR Dimana   Ƞ = mechanic eficiensy, garafik-1 Q = volumetric rate , chm FTP = fan tekanan total FSP = fan tekanan static PWR= power rekruitmen, HP CF = Konfersi factor, 6356

Grafik-1, Mecahanical Eficiency Fan TP = 9,81

Commercial Fan Curves

Commercial Fan Curves

Commercial Fan Curves

Six-and-Three Rule Six diameters of straight duct into a fan, and three diameters of straight duct out of a fan before any elbows.

Dari persamaan persamaan (4), dapat dihitung PWR, persamaan 5 PWR= Q * FTP = ……. (5) 6356 * Ƞ PWR= 1.200 * 9,87 = 2,48 HP 6356 * 0,75 Putaran motor = 2.500 rpm pada grafik Bila diketahu i  Ƞ = mechanic eficiensy = 75 % Q = volumetric rate = 1.200 chm FTP = fan tekanan total = 9.87 “wg

Air Horsepower Menhitung besarnya daya untuk Fan . Hp = ( FanTP * Q * d)/6356 ---- Fan TP = Fan Tekan Total Q = volumetric rate , cfm Hp = hourse pawer 6356 = confersi faktor d = density correction factor Air horsepower refers to the minimum amount or power to move a volume of air against the fan total pressure. It represents the power to get the air through the duct system. ahp air horsepower FTP fan total pressure (in w.g.) d density correction factor

Shaft Horsepower Besar daya Fan aktual atau Shaft horsepower SHP, ditambah kehilangan pada poros/dirve losses, bantalan/bearing, dan katrol antara kipas dan poros motor. SHP = BHP * Kdl Kdl = 1,10, 1,30 motor < 2 HP, dan 1,05 u/ direct dirve Shaft horsepower is bhp plus any power required for drive losses, bearing losses, and pulley losses between the fan and the shaft of the motor. Kdl is approx. 1.10 for pulley drives on larger motors, 1.30 for pulley drives on motors < 2hp, and 1.05 for direct drive.

What is the required power for the system and what rated power motor would you use? FanTP = 5.0 in. w.g. , Q = 12000 scfm ME = 0.60, Kdl = 1.10, d = 1, f = 6356 Done by instructor. shp = (FTP*Q*Kdl*d)/6356*ME shp = (5*12000*1.10*1)/6356*0.60 = 17.3 hp rhp>1.33shp>17.3*1.33>23 (use 25 hp motor)

Exercise 8-7 Estimate the ahp, bhp, shp, and the rated power motor you would choose for the following system. Fan TP = 10.0 in. w.g., Q = 5000 scfm Kdl = 1.15, STP(densitas =1), Cf = 6356, Mechanical Eficiency = 0.65 ahp = ( FTP * Q * d)/6356 bhp = ahp/ME shp = bhp * Kdl Fan TP = 10.0 in. w.g., Q = 5000 scfm Kdl = 1.15, STP(d=1), f = 6356 ahp = ( FTP * Q * d)/6356 = (10*5000*1)/6356 = 8 hp bhp = ahp/ME = 8/0.65 = 12.3 bhp shp = bhp * Kdl = 12.3 * 1.15 = 14.1 rhp = 1.33 *shp = 1.33*14.1 = 20hp

Fan Laws

1. Fans Sentrifugal Rpm fan = Rpmmotor x Dmotor (5.1) Dfan Dimana: Sabuk mengirimkan energi mekanik dari motor ke fan. Kecepatan roda kipas hanyalah rasio dari diameter roda kipas dengan diameter puli katrol sheave bermotor sebagaimana ditunjukkan dalam persamaan.5.1. Rpm fan = Rpmmotor x Dmotor (5.1) Dfan Dimana: Rpmfan = fan speed, revolution per menit Rpmmotor = motor speed, revolution per menit Dfan = diameter of fan sheave, inches Dmotor = diameter of motor sheave, inches

Hubungan Putaran Kipas (Fan Sped) dan Laju Alir Gas (airflow rate) Putaran kipas, dinyatakan sebagai putaran per menit (rpm), Laju aliran udara bergerak melalui kipas tergantung pada kecepatan rotasi roda kipas. Dengan meningkatnya putaran, tingkat aliran udara meningkat seperti ditunjukkan dalam contoh data pada

Adalah penting untuk mengakui bahwa penurunan 10% dalam hasil kecepatan kipas penurunan 10% dalam tingkat aliran udara melalui sistem ventilasi. Hubungan ini dinyatakan dalam hukum kipas angin pertama. Q2 = Q1 (rpm2/rpm1) (2)   Dimana: Q1 = Baseline air flow rate, ACFM Q2 = New airflow rate, ACFM Rpm1 = Baseline fan wheel rational Rpm2 = New fan wheel rotational speed, revolution per menit