Upload
vumien
View
263
Download
30
Embed Size (px)
Citation preview
Hasi/ Penelilian dan Kegialan PTLR Tahun 2006
ANALISIS KEJENUHAN HEPA FILTER IPLR
BudiyonoPuast Teknologi Limbah Radioaktif, BATAN
ISSN 0852 - 2979
ABSTRAK
ANALISIS KEJENUHAN HEPA FILTER IPLR. Analisa kejenuhan dalam rangkaoptimalisasi penggunaan HEPA filter IPLR telah dilakukan. Analisis untuk menentukan nilaikonsentrasi udara yang menyebabkan kejenuhan HEPA filter. Penelitian dengan menggunakanHEPA filter Camfil Farr referensi 1505.37 yang dioperasikan dalam laju aliran 1200 m3/jam.Pressure drop awal diperoleh 25 daPa sedangkan pressure drop filter jenuh 105 daPa. Untukmencapai nilai pressure drop jenuh HEPA filter IPLR rnembutuhkan waktu 1 tahun. Hasilperhitungan Konsentrasi udara yang menyebabkan kejenuhan HEPA filter diperoleh nilai sebesar145,4 jJg/m3. Nilai tersebut berasal dari kebocoran debu semen saat proses sementasi dandebu atmosfir.
ABSTRACT
ANALYSIS SATURATION OF HEPA FILTER IPLR. Analysis saturation in order tooptimalize HEPA filter in RWI (Radioactive Waste Instalation) have been done. Analysis todetermine air concentration value causing saturation of HEPA filter. Research by using HEPAfilter Camfil Farr reference 1505.37 which is operated in air flow 1200 m3/hour. Initial pressuredrop is obtained 25 daPa while saturated pressure drop 105 daPa. To reach of saturatedpressure drop HEPA Filter RWI require time 1 year. Calculation of air concentration causingsaturation of HEPA filter obtained value 145,4 jJ 9 I m3. The value come from leakage of cementdust and atmosfer dust.
PENDAHULUAN
Instalasi Pengolahan Limbah radioaktif (IPLR) dalam operasinya dilengkapi
dengan sistem Ventilation Air Conditioning (VAC) dan sistem Off-gas. Sistem VAC
berfungsi untuk menjaga agar ruangan IPLR berada pad a keadaan hampa parsial
terhadap tekanan udara luar (negative pressure), membatasi kemungkinan adanya
kontaminasi di dalam ruang dengan cara menghembuskan udara segar, dan
pengolahan serta evakuasi udara yang keluar dari IPLR. Empat persyaratan fasilitas
nuklir yang berhubungan dengan pengoperasian VPIC yaitu temperatur, kelembaban,
tekanan negatif dan pressure drop hepa filter. Di IPLR temperatur dijaga untuk ruangan
type A < 25 DC, ruangan type B < 28 DC dan untuk ruangan type C > 50 DC. Kelembaban
untuk ruangan type A < 60%, ruangan type B < 60% dan untuk ruangan type C > 60%.
Peranan sistem gas buang adalah untuk menjamin kumpulan dan perlakuan terhadap
aliran gas-gas yang aktif atau diragukan yang dihasilkan oleh perlengkapan yang
menyusun penghalang penyimpan pertama untuk bahan-bahan aktif.
Ruangan IPLR dibagi menjadi 4 zona, dimana masing-masing zona mempunyai
tekanan negatif yang berbeda. Tekanan negatif harus dijaga untuk zone 1 berkisar
506
Hasi/ Penelitian dan Kegialan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979
antara 0 sampai -7 daPa, zone 2 antara - 8 sampai - 10 daPa, zone 3 antara -12
sampai -14 daPa dan zone 4 lebih besar dari -22 daPa. Zona 1 meliputi antara daerah
udara luar dan daerah zona 2. Zona 2 merupakan claerah terkontrol tanpa bahaya
kontaminasi sehingga dapat secara kontinyu ditempati oleh personil. Zona 3 meliputi
antara daerah 2 dan daerah 4, sedangkan zona 4 adalah daerah terlarang atau daerah
dengan penggunaan terbatas dengan resiko kontaminasi. Selain itu gedung IPLR juga
dibagi dalam 3 tipe, yaitu daerah tipe A, tipe B dan Tipe C. Yang termasuk dalam daerah
tipe A adalah semua ruangan yang secara permanen merupakan daerah zona 2.
Daerah tipe B meliputi ruang sesaat daerah zona 3 sedangkan tipe C merupakan semua
ruangan di daerah zona 4.
Dengan sistem zona yang mempunyai tekanan negatif berbeda, udara akan
mengalir dari daerah yang bertekanan tinggi (zona 1) menuju ke daerah bertekanan
paling rendah (zona 4). Bila terjadi kasus kontaminasi di zona 4, maka zat radioaktif
tidak akan menyebar ke daerah lain yang ditempati pekerja. Yang perlu diperhatikan
adalah kondisi ketika sistem VAC dan Off-gas tidak beroperasi. Kondisi ini akan
menyebabkan tidak adanya tekanan hampa parsial, sehingga jika terjadi kontaminasi
udara di dalam ruangan, maka udara terse but tidak bisa diolah dan dievakuasi.
Sebelum udara dievakuasi keluar gedung melalui cerobong, terlebih dahulu
harus dilewatkan melalui filter jenis HEPA untuk menyaring partikel-partikel radioaktif
agar tidak terlepas kelingkungan. Filter untuk evakuasi udara yang berasal dari zona 2
dan 3 dibedakan dengan udara yang berasal dari zona 4. Demikian pula untuk evakuasi
udara dari sistem Off gas juga berbeda. HEPA Filter yang terpasang pada sistem VAC
Off Gas IPLR ada 60 buah, 48 beroperasi dan 12 buah difungsikan sebagai cadangan
(stand-by). Jumlah HEPA Filter yang cepat tersumbat dan harus diganti 35 buah, yang
terdiri dari 32 buah pad a casing general dan 3 buah pad a casing zona 4.
Filter HEPA (High Efficiency Particulate Air) merupakan salah satu filter dengan
media permukaan yang diluas. Filter ini dikembangkan sejak terjadinya perang dunia II
untuk mencegah terlepasnya partikel-partikel radio8lktif dari sistem exhaust reaktor
nuklir. Dewasa ini HEPA filter telah menjadi teknologi vital dalam dunia industri, rumah
sakit, dan militer, serta telah berkembang populer hingga dalam sistem pembersih udara
berbentuk porta bel. Namun HEPA filter umumnya tidak diaplikasikan dalam sistem VAC
rumahan karena alasan kebutuhan ukuran daya. Dalam operasinya, filter ini
membutuhkan fan yang kuat sehingga konsumsi energinya besar disamping biaya
penggantian filter yang sangat mahal.
507
Hasil Penelilian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979
Hepa filter disebut sebagai filter permukaan yang diperluas tipe kering yang
mempunyai efisiensi pemindahan partikel 99,97% untuk semua jenis partikel dengan
diameter 0,3 micron. Media penyaringan HEPA filter dibuat dari bahan fiber gel as
dengan ketebalan dan tektur sang at mirip dengan kertas. Meskipun ada jenis filter yang
mempunyai bentuk fisik yang sama dengan HEPA filter tetapi bahan filternya dari kertas
filter yang berefisiensi rendah sehingga efisiensi pemindahan partikel dengan diameter
0,3 micron akan dibawah efisiensi HEPA filter.
Dalam waktu setahun sekurang-kurangnya 35 buah HEPA Filter harus dig anti
untuk memenuhi performa sistem VAC yang optimal. Tetapi karena negara kita sedang
dilanda krisis ekonomi dan mata uang rupiah terpuruk terhadap dolar maka harga HEPA
Filter menjadi sangat mahal. Sebelum krisis, dalam setahun kita mampu membeli 36
buah, akan tetapi sekarang rata-rata hanya mampu membeli 5 buah. Kenyataan ini
memaksa kita untuk mengupayakan penghematan dengan mengoptimalkan unjuk kerja
HEPA filter menjadi lebih lama.
Dalam laporan ini akan dibahas analisis kejenuhan filter untuk mengetahui faktor
penyebab kejenuhannya dalam ran~!ka optimalisasi HEPA filter IPLR.
METODE
TAT A KERJA
Damper dan valve ditutup untuk menghentikan aliran udara pada ruang filter.
Penyumbat vakum dan mur-mur pengunci dibuka untuk melepaskan tutup casing.
Handel geser ditekan ke bawah pada Cam melalui Vinyl bag sehingga filter terlepas dari
penguncian. Filter dengan vinyl bag ditarik ke luar casing dan diikat isolasi antara filter
dan casing. Vinyl bag pada bagian isolasi dipotong kemudian dimasukkan ke dalam
drum 100 liter.
Potongan vinyl bag digeser melingkar pad a alur satu pintu casing. Filter baru
dimasukkan kedalam vinyl bag dengan posisi gasket pada bagian atas. Vinyl bag yang
telah terisi filter baru diposisikan pad a alur dua pintu casing kemudian diketatkan pad a
bagian pengikat lakban atau karet nelangnya. Filter baru dimasukkan ke dalam casing
dengan cara didorong hingga tepat pada dudukannya. Filter dikunci dengan memutar
tuas pengunci kemudian batang luncur ditekan ke dalam casing. Vinyl bag digulung dan
ditempatkan pad a posisi yang mudah untuk dibuka. Pintu casing ditutup kembali dan
508
Hasi/ Penelitian dan Kegialan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979
dikencangkan mur pengikatnya. Air cock dipasang dan dampernya dibuka agar ventilasi
bekerja kembali.
Manometer U merk SOFIL TRA diisi dengan oli SAE 10. Pipa masukan
Manometer U dihubungkan pada bagian tekanan masuk filter, sedangkan pipa
keluarannya dihubungkan dengan tekanan saluran keluar filter. Perbedaan tekanan
antara sebelum dan sesudah masuk filter dicatat seba!~ai ~P awal. Untuk data tekanan
selanjutnya dicatat setiap 3 bulan sampai diperoleh tekanan 105 daPa yang
mengindikasikan bahwa HEPA filter telah jenuh dan perlu diganti kembali.
BAHAN
1. Oli SAE 10
2. Hepa Filter Sofiltra-Camfil No. reff. 1505.37
• Effisiensi 99,99%
• Rangka baja dari galvanis, Seal PVC dan gasket neoprene
• Luas muka penyaringan : 21 m2
• Dimensi: 610 x 305 x 292 mm
• Berat: 14 Kg
3. Vinyl bag.
PEMBAHASAN
Sebelum udara dievakuasi keluar gedung IPLR melalui cerobong, terlebih dahulu
harus dilewatkan melalui filter jenis HEPA untuk menyaring partikel-partikel radioaktif
agar tidak terlepas ke lingkungan. Ruangan IPLR yang dievakuasi udaranya melalui
HEPA filter diperlihatkan pad a Tabel-1. HEPA Filter yang terpasang di IPLR ada 60
buah, terbagi dalam, dua sistem yaitu sistem VAC clan sistem Off gas. Sistem VAC
terdiri dari dua kelompok filter yaitu satu kelompok filter untuk evakuasi udara zone 1
dan zone 2, kelompok filter yang lain untuk evakuasi udara zone 4. Sedangkan berdasar
spesifikasinya, IPLR menggunakan tiga jenis Hepa filter Camfil Sofiltra yaitu Nomer
refferensi 1505.37, 1505.55 dan 1501.37. Penggunaan Hepa filter di IPLR berdasarkan
pembagian zona dan ruangan diperlihatkan pada Tabel-2. Penggunaan Hepa filter
berdasarkan sistem dan spesifikasi dapat dilihat pada Tabel-3.
Untuk menganalisa kejenuhan Hepa filter tersebut diatas digunakan rumus
Persamaan -1
509
Hasi/ Penelitian dan Kegiaran PTLR Tahun 2006
c = 100 ( ~Pc - ~P1
T ~P2 - ~P1
ISSN 0852 - 2979
Persamaan-1
dimana:
~Pc = pressure drop kondisi jenuh (Pa)
~P1 = pressure drop kondisi awal operasi (Pa)
~P2 = pressure drop kondisi akhir operasi (Pa)
C = consentrasi udara yang difilter (lJg/m3)
T = waktu operasi (tahun)
Filter yang digunakan IPLR untuk evakuasi udara dari zone 2, 3 dan 4 adalah
jenis camfil sofiltra dengan nomer refferensi 1505.37. Filter jenis ini memiliki pressure
drop kondisi jenuh sebesar 105 daPa. Untuk mencapai nilai pressure drop jenuh
tersebut, HEPA filter nomer referemsi 1505.37 yang dipakai IPLR hanya diperlukan
waktu selama satu tahun. Padahal hasil pengukuran pressure drop pada awal
pemasangan filter baru menunjukkan nilai 25 daPa. Sehingga dalam kurun waktu satu
tahun telah terjadi kenaikan pressure drop sebesar 80 daPa. Artinya bahwa konsentrasi
debu dalam udara yang mengakibatkan penyumbatan filter sang at besar. Data hasil
pengukuran pressure drop HEPA filter diperlihatkan pad a Table-4
Sistem exhaut VAC IPLR dioperasikan pad a laju aliran udara 1200 m3/jam.
Dengan laju alir ini dapat ditentukan pressure drop akhir HEPA filter camfil sofiltra
menggunakan kurva Gambar-1. Gambar kurva ini dipakai jika HEPA filter digunakan
sebagai filter udara tanpa melewati prefilter. Dari Gambar-1 diketahui bahwa filter
referensi 1505 jika dioperasikan pad a laju aliran udara 1200 m3/jam maka nilai pressure
drop akhirnya sebesar 80 daPa.
Dengan data-data diatas dapat dicari nilai konsentrasi udara dalam sistem VAC
IPLR dengan menggunakan Persamaan-1 sebagai berikut;
c = 100 (1
105 - 25
80 - 25
C = 145,4 ~g/m3
510
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979
1200
.- ~ 1000'-'I....•:§ 800
~ c.. 6000 I."'0 ~I. 400= ~~~I. 200~
00
250 500 750 1000 1250 1500
Laju aliran udara (m3/Jam)
Gambar-1 Hubungan antara laju aliran udara dengan Pressure drop akhir HEPA filter.
Nilai konsentrasi debu dalam udara diatas mengakibatkan cepat tersumbatnya
HEPA filter, dim ana hanya memerlukan waktu satu tahun. Nilai konsentrasi ini sama
dengan konsentrasi pada pusat-pusat industri besar dengan tingkat pencemaran
udaranya yang tinggi. Di IPLR kondisi ini mung kin disebabkan oleh dua hal yaitu adanya
kebocoran debu semen dan debu atmosfir. Debu semen kemungkinan bersumber dari
ruang mixer dan ruang intermediate hoper, sedangkan debu atmosfir disebabkan oleh
kurang terjaganya kebersihan tiap ruangan dan terbukanya pintu-pintu yang
mengakibatkan terhisapnya debu masuk ke dalam gedung karena adanya tekanan
negatif.
Untuk mengurangi debu semen yang bersumber dari ruang mixer, perlu
penambalan penetrasi kabel dari ruang mixer yang menuju ruang filter dengan beberapa
buah silikon sealent. Sedangkan untuk meminimasi debu semen yang bersumber dari
ruang intermediate hopper, perlu dilakukan penutupan pintu pad a ruang terse but dan
pengoperasian terus menerus sebuah dust remover atau vacuum cleaner pad a saat
berlangsungnya proses sementasi. Untuk menguran~~i debu jenis lain (atmosfir dust),
perlu dijaga kebersihan ruangan, pintu ruangan prose,s dan pintu utama selalu tertutup
(normally close), sehingga debu jenis lain dari luar tidak dapat masuk kedalam gedung
ikut mengotori HEPA Filter.
511
Hasil Penelilian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006 ISSN 0852 - 2979
KESIMPULAN
Dari bahasan diatas dapat ditarik beberapa kesimpulan;
1. Konsentrasi udara yang melewati filter sistem VAC IPLR sebesar
145,4 \-Ig/m3, sehingga service life HEPA filter hanya 1 tahun.
2. Perlu penutupan kebocoran debu semen dengan penambalan pada
penetrasi kabel, penutupan pintu dan pengoperasian dust remover
diruang 2.1.11.
3. Perlu menjaga kebersihan setiap ruangan dan selalu menutup pintu
apalagi pintu yang berhubungan dengan udara luar.
DAFT AR PUST AKA
1. P2PLR, " Sistem Ventilasi dan Penyegaran Udara (VAC) dan Gas Buang",
P2PLR-BATAN, Serpong, 1990.
2. Sofiltra-Camfil, "Air Filters Absolute Nuclear Type" La Garrene-Colombes
Cedex, France.
3. Suwarna, "Pengoperasian Unit VAC & Off Gas", PTPLR-BATAN, Serpong, 2000.
512
Hasil Penelitian dan Kegialan PTLR Tahun 2006
Tabel-1. Udara ruangan IPLR yang dievakuasi melalui HEPA filter
/SSN 0852 - 2979
La nta·ldasa i··· + .......................•...•....,..........................••...••....,.•.............•............
(Ground floor)(+ 0,000)1.0.011.0.13
IDENTIT ASRUANG
Ruang bawahtanah(basement)2.B.013.B.013.B.024.B.014.B.02
1.0.151.0.17
2.0.01
2.0.022.0.032.0.04
2.0.052.0.062.0.072.0.082.0.091.0.102.0.112.0.12
2.0.132.0.14
2.0.152.0.162.0.172.0.182.0.19
2.0.20
2.0.21
NAMA RUANG
Penampung destilatPenampung limbah cairSemen settler
Menara evaporator No. 1Menara evaporator No.2
Lobi
Ruang ganti pakaian (dingin)priaPintu keluar-masuk kain bersihRuang ganti pakaian (ding in)wa nita
Ruang ganti personel (panas)priaPintu lalu lintas personelRuang fisika kesehatanRuang simpan fisikakesehatan
Pintu keluar personilRuang pengendali (druming)Pintu pemasukan pakaianRuang penampung kain kotorOven
LaundryPemeriksaan kain
Penyetrikaan, penyimpanankain bersihRuang kontrol evaporatorRuang pemantauan fisikakesehatan
Toilet daerah prosesLorangTangga ke lantai I (kiri)tangga ke lantai I (kanan)Ruang untuk penyimpanandrum
Pintu untuk masuk ruangkompaksiPintu truk limah padat
ZONAR.ADIASI
23344
11
11
2
222
22222122
22
22222
2
2
TIPERUANG
BBBCC
AA
BA
A
AA
B
A
ABB
B
AAA
AB
BBB
BB
B
B
JUMLAHPEKERJA
ooooo
12
o2
2
o2o
o2ooo212
4o
ooooo
o
o
513
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979
2.0.22 Pintu truk limbah cair2B02.0.23
Lift 2B02.0.24 Ruang ganti pakaian-proses2A2
wanita 2.0.25Ruang pompa distilat2B0
2.0.26 Ruang penjaga pintu2B03.0.01 Ruang pompa evaporator3B03.0.02 Kompaksi 3B23.0.03 Pennyimpanan clrum3B03.0.04 Insenerator 3B23.0.05 Ruang pompa konsentrat3B03.0.06 Slurry semen 3B13.0.07 Ruang box penyoran3B04.0.01 Sel drum 4C0Lantai I (first floor) (+4,76)2.1.01
Lorang 2B02.1.02 jalan ke 1 a 2B02.1.03
lab. 1 2A22.1.04 Lab. 2 2A22.1.05 Kantor lab. 2A12.1.06 Ventilasi (blower) 2B02.1.07 Ventilasi (exhaust) 2B02.1.08 Lorang 2B02.1.09 penyimpanan reagen2B02.1.10 Pintu ke insenerator2B02.1.11 Ruang pencampuran2B03.1.01 Ruang evaporator 3B03.1.02 Ventilasi filter 3B03.1.03 Kolom netralisasi 3B04.1.01 Penyimpanan konsentrat4C0
...-.......
Lantai II(second floor)(+8,67)3.2.01
Drumming/ruang pompa4B0
514
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006 /SSN 0852 - 2979
Tabel-2. Penggunaan Hepa filter IPLR berdasarkan pernbagian zona dan ruangan.
Sistem Pembagian ZonaRuangNo. Tag.Jumlah (buah)VAC
Zona 2 dan 3Filter utamaS 5142 A8S 5142 B
8S 5142 C
8S 5142 D
8S 5142 E
8Zona 4
Filter utamaS 5143 A1S 5143 B
1S 5143 C
1S 5143 C
1OFF-GAS
Filter utamaS 5240 A1S 5240 B
1Kompaksi
S 5237 A1S 5237 B
1Laundry
S 5238 A1S 5238 B
1S 5239 A
1S 5239 B
1Netralisasi
S 520301S 52035
1S 52036
1S 52037
1Tangki
S 520311S 52032
1S 52033
1S 52034
1
Tabel-3. Penggunaan Hepa filter IPLR berdasarkan sistem dan spesifikasi
Sistem Pembaaian ZonaNo. Reff. CamfilJumlah (buah)VAC
Zona 2 dan 31505.3740Zona 4
1505.554OFF-GAS
1501.37101505.55
6
Tabel-4. Hasil pengukuran pressure drop HEPA filter IPLR
No No. Tag. pressure drop (daPa)HEPA Filter
Des 2005Feb 2006Mei 2006AQust 2006Nop 20061
PDI 5143 A 253862841032
PDI 5143 B 254167891073
PDI 5143 C 254267871104
PDI 5143 DStand-byStand-byStand-byStand-byStand-by
515