I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Pada kunjungan Laboratorium Pusat F.MIPA bertujuan untuk lebih

mengenal dan mengetahui karakteristik dari masing-masing alat yang ada di

laboratorium tersebut antara lain furnace, XRD, microhardness, SEM,

sputtering dan evaporator. Untuk kali ini akan lebih membahas secara detail

tentang furnace yang biasanya digunakan untuk alat pemanas pada pembuatan

lapisan tipis dengan suhu maximal 1100 0C. Pada Laboratorium ini terdapat 3

macam furnace dengan berbagai bentuk yaitu furnace Nobertherm, furnace

Termoline dan furnace Neytech.

B. DASAR TEORI

Kebutuhan teknologi yang semakin maju, menuntut berkembangnya

sistem kendali yang handal. Sistem kendali yang baik sangat diperlukan dalam

meningkatkan efisiensi dalam proses produksi. Sebagai contoh, otomatisasi

dalam bidang industri yaitu proses pemanasan pada Furnace (Indra.S., dkk,

2009). Salah satu jenis Furnace ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Elektric Furnace

Furnace merupakan proses pemanasan yang bertujuan untuk

menghilangkan kandungan air serta sisa pelarut dalam lapisan secara bertahap.

Furnace atau tungku adalah sebuah peralatan yang digunakan untuk

melelehkan logam untuk pembuatan bagian mesin (casting) atau untuk

memanaskan bahan serta mengubah bentuknya (misalnya

rolling/penggulungan, penempaan) atau merubah sifat-sifatnya (perlakuan

panas).

Berdasarkan metode penghasilan panas, furnace secara luas diklasifikasikan

menjadi dua jenis yaitu jenis pembakaran (menggunakan bahan bakar) dan

jenis listrik. Furnace jenis pembakaran bergantung pada jenis bahan bakar

yang digunakan. Diantaranya furnace yang menggunakan bahan bakar minyak,

batu bara, atau gas.

Berdasarkan modus pengisian tungku bahan dapat diklasifikasikan sebagai

(i) furnace jenis Intermittent atau Batch atau furnace berkala dan

(ii) furnace terus menerus.

Berdasarkan modus pemanfaatan kembali limbah panas sebagai furnace

recuperative dan regeneratif. Tipe lain dari klasifikasi furnace dibuat

berdasarkan modus perpindahan panas, cara pengisian dan modus pemanfaatan

panas.

Karakteristik furnace

Furnace harus dirancang sedemikian rupa sehingga dalam waktu tertentu,

sebanyak mungkin bahan dapat dipanaskan sampai suhu merata dengan bahan

bakar paling mungkin dan tenaga kerja. Untuk mencapai tujuan ini, parameter

berikut dapat dipertimbangkan.

• Penentuan jumlah panas yang akan didistribusikan kepada materi atau biaya.

• Pelepasan panas yang cukup dalam furnace untuk memanaskan bahan dan

mengatasi semua kerugian panas.

• Transfer panas dari furnace ke permukaan bahan.

• Persamaan suhu dalam bahan.

• Pengurangan kerugian panas dari tungku seminimal mungkin.

Gambar 2. Bagian Dalam Funace

II. PEMBAHASAN

Furnace atau oven merupakan proses pemanasan. Biasanya menggunakan

hotplate dengan suhu maksimal 4000C, furnace ini bisa mencapai suhu maksimal

10000C.

Prinsip kerja furnace adalah memanaskan sample dengan memasukkan ke dalam

ruang pemanas yang didalamnya terdapat filamen-filamen pemanas, termokouple dan

alumina. Filamen-filamen pemanas tersebut diberi tegangan sehingga menimbulkan

panas yang menyebabkan termokouple / sensor suhu dapat bekerja.panas yang

dihasilkan tersebut merambat secara radiasi menuju sampel. Dinding furnace diberi

alumina agar tahan terhadap suhu tinggi dan sampel tidak terbakar. Di sub lab Fisika

MIPA di gedung laboratorium Pusat Universitas Sebelas Maret ini memiliki 3 jenis

furnace, yaitu :

Gambar 3. Furnace Nobertherm Gambar 4. Furnace Termoline

Gambar 5. Furnace Neytech

Pada furnace Nobertherm dapat mengatur kenaikan suhu selang waktu

tertentu, sedangkan furnace Termoline memiliki suhu maksimum pemanasan

maksimun sekitar 1100 0C. Furnace Neytech bisa bergerak secara otomatis naik turun,

dihubungkan dengan komputer yang tidak dapat digunakan untuk sampel organik.

Suhu pada furnace Termoline sekitar 9000C dan furnace ini bedanya dengan yang lain

lebih pakem & lebih kokoh. Agar sampelnya tidak terkontaminasi dengan udara luar

sebaiknya menggunkan furnace ini. Untuk ketiga furnace ini suhu yang digunakan

sebaiknya jangan sampai menggunakan 11000C biasanya batasnya hanya sampai

9000C.

Pada furnace Nobertherm, misalnya mulai mengatur pada suhu ruang 300C biasanya

pada superkonduktor, lalu menginginkan suhu akhir 1000C kemudian ditahan selama

beberapa jam. Selama proses dari suhu 300C - 1000C dapat mengatur heating rate atau

kecepatan pemanasan sesuai yang diinginkan tergantung sample ( ada yang cepat dan

ada yang diperlambat ).

Di dalam furnace terdapat berbagai bagian yaitu :

a. Pemanas berupa elemen-elemen berbentuk pir dan terdapat sensornya berapa suhu

yang diinginkan akan tercatat secara manual.

b. Termokouple / sensor suhu

Termokopel adalah perangkat yang terdiri dari dua konduktor yang berbeda

(biasanya paduan logam) yang menghasilkan tegangan, sebanding dengan

perbedaan suhu antara kedua ujung konduktor. Termokopel banyak digunakan

sebagai jenis sensor suhu untuk pengukuran dan kontrol serta dapat juga

digunakan untuk mengubah gradien temperatur menjadi listrik. Termokopel

biasanya memakai suhu standar untuk suhu referensi 0 derajat Celcius

(www.heater.co.id). Gambar rangkaian sensor suhu termokopel di tampilkan pada

gambar 5.

Gambar 6. Termokouple

c. Ada lubang, saat ingin memanasi agar tidak terkontaminasi biasanya diberi tabung

kuarsa. Karena ada proses pembakaran terdapat asap hasil pembakaran seperti

H2O, CO2 dll.

d. Pada bagian tubuh furnace ini terdapat alumina yang menyebabkan sampel tidak

terbakar. Alumina memiliki melting point yang tinggi, lebih dari 10000C. Alumina

diperoleh dari bauksit NaOH) pada temparatur 240oC. Dengan memanaskan

aluminium trioksida (Al(OH)3) hingga kira-kira 1300 oC (diendapkan), akan

didapat alumina. Dengan reaksi sebagai berikut:

2 Al(OH)3 (l) → Al2O3(l) + 3H2O(g)

Alumina merupakan satu dari bahan kimia oksida yang dikenal paling stabil.

Bahan ini secara mekanis sangat kuat, tidak dapat larut dalam air, steam lewat

jenuh, dan hampir semua asam inorganik dan alkali. Sifatnya membuatnya cocok

untuk pembentukan wadah tempat melebur logam untuk fusi sodium karbonat,

sodium hidroksida dan sodium peroksida. Bahan ini memiliki tahanan tinggi

dalam oksidasi dan reduksi pada kondisi atmosfir. Alumina digunakan dalam

industri dengan proses panas. Alumina yang sangat berpori digunakan untuk

melapisi tungku dengan suhu operasi sampai mencapai 1850oC.

e. Komputer sebagai sistem pencatat dan pengatur variabel masukan.

Pengoperasian furnace harus hati-hati agar furnace tidak cepat rusak. Setelah

furnace selesai digunakan suhu furnace dibiarkan turun secara alami mencapai suhu

kamar baru kemudian alat dapat dimatikan agar filament-filamen pemanas tidak putus

karena di lepas secara tiba-tiba.

III. KESIMPULAN

Furnace merupakan proses pemanasan yang bertujuan untuk menghilangkan

kandungan air serta sisa pelarut dalam lapisan secara bertahap. Prinsip kerja furnace

adalah memanaskan sample dengan memasukkan ke dalam ruang pemanas yang

didalamnya terdapat filamen-filamen pemanas, termokouple dan alumina. Filamen-

filamen pemanas tersebut diberi tegangan sehingga menimbulkan panas yang

menyebabkan termokouple / sensor suhu dapat bekerja.panas yang dihasilkan tersebut

merambat secara radiasi menuju sampel. Dinding furnace diberi alumina agar tahan

terhadap suhu tinggi dan sampel tidak terbakar. Suhu yang diperbolehkan dalam

proses pemanasan adalah hanya sampai 900 oC dan tidak boleh melebihi suhu

maksimal yaitu 1100 oC.

IV. DAFTAR PUSTAKA

Ahzan Sukainil., Sri Yani Purwaningsih., Darminto. 2013. Sintesis Lapisan ZnO

dengan metode Sol-gel Spincoating Dan Karakterisasi Sifat Optiknya. Institut

Teknologi Sepuluh November

Anonim. Thermocouple Heater. http://www.heater.co.id/thermocouple-heater/?

lang=en

Anonim. Chapter II. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/27769/3/Chapter

%20II.pdf

Anonim. Peralatan Energi Panas Tungku dan Refraktori.

http://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20%20Furnaces

%20and%20Refractories%20(Bahasa%20Indonesia).pdf

Indra. P., Sumardi., Iwan. S. Pengendalian. 2009. Temperature pada Plant Electric

Furnace Mengunakan Sensor Thermocouple dengan Metode Fuzzy. Makalah

seminarTugas Akhir. Uneversitas Diponegoro.

LAPORAN KUNJUNGAN LABORATORIUM

FURNACE

Disusun Oleh:

Iftiari Fajar Sholichah (M0210031)

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SURAKARTA

2012/2013