~

batan

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013

APLIKASI THERMOGRAPHY INFRA MERAH DALAMPEMELIHARAAN PREDIKTIF MOTOR EXHAUST FAN

I Wayan Widiana, Jakaria, Artadi Hem, MulyonoPusat Radioisotop dan Radiofarmaka - BATAN

prr@batan.go.id

ABSTRAK

APLIKASI THERMOGRAPHY INFRA MERAH DALAM PEMELIHARAANPREDIKTIF MOTOR EXHAUST FAN. Untuk mengetahui kondisi motor exhaust fandilihat dari sisi disipasi panas, perlu dilakukan pemeliharaan prediktif Salah satucaranya adalah menggunakan thermography infra merah. Metode yang digunakanadalah thermography infra merah dengan teknik kualitatif dimana analisis lebihdifokuskan pada pola distribusi panas yang ditangkap oleh kamera infra merah. Darihasil pengukuran diharapkan diperoleh data tentang distribusi panas yang terjadi padamotor exhaust fan sehingga dapat diberikan rekomendasi perawatan atau perbaikanlebih lanjut untuk menghindari kegagalan operasi. Hasil pengukuran pada motorexhaust fan 9 dan motor exhaust fan 10 menunjukkan bahwa terjadi disipasi panasyang berlebih (over heating). Rekomendasi yang diberikan adalah meningkatkankapasitas motor dari 11 kW menjadi 18 kW dengan pertimbangan adanyapenambahan beban pada sistem exhaust fan serta usia motor yang lebih dari 22tahun.

ABSTRACT

INFRARED THERMOGRAPHY APPLICA TlON ON PREDICTIVE MAINTENANCEFOR EXHAUST FAN MOTOR. To determine the condition of the exhaust fan motor in

terms of heat dissipation, predictive maintenance needs to be done. One way is to useinfrared thermography. The method used is an infrared thermography with qualitativetechnique which the analysis focused on the distribution patterns of heat captured bythe infrared camera. From measurement results expected to be obtained data of theheat distribution occurs in the motor exhaust fan so it can be given treatment or furtherimprovements recommendations to avoid failure of the operation. Results ofmeasurements on the motor exhaust fan 9 and the motor exhaust fan 10 indicates that

there is excessive heat dissipation (over heating). The recommendation given isincreasing the motor capacity of 11 kW to 18 kW with a consideration of the additionload on exhaust fan system and age of motor more than 22 years.

PENDAHULUAN

Sistem VAC yang ada di PRR BATAN terdiridari 2 sistem utama yaitu sistem supply udaradingin dan sistem exhaust. Dalam sistem supplyudara dingin terdapat unit chiller dan unit AHU.Sedangkan dalam sistem exhaust terdapat beberapaexhaust fan. Dari segi keselamatan radiasi. sistemExhaust mempunyai peranan penting untukmengkondisikan arah aliran udara (flow pattern)agar diperoleh arah aliran yang tepat yaitu daridaerah bersih ke daerah kotor dan bukan

sebaliknya. Sistem exhaust di PRR memiliki 3 zone

dimana setiap zone terdiri dari 2 unit motor yangdioperasikan bergantian [1]. Zone pertama terdiridari fan 5 dan fan 6 yang berfungsi sebagai sistemexhaust pada daerah hot cell dan sekitarnya sertaglove box. zone kedua terdiri dari Fan 9 dan Fan 10yang berfungsi sebagai sistem Exhaust pad a daerahlaboratorium dan fome hood, dan zone ketiga terdiridari fan 3 dan fan 4 yang berfungsi sebagai sistemexhaust yang akan membantu aliran udara darifan 5atau fan 6 dan fan 9 atau fan 10 menuju kecerobong atau stack. Perawatan motor fan sangatdiperlukan untuk menghindari kegagalan operasi.

I Wayan Widiana, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 429

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013

~

batan

Belakangan ini banyak dilakukanperawatan berbasis monitoring yang dilakukansecara periodik. Dalam monitoring tersebutbeberapa parameter dapat dipantau sepertipeningkatan arus listrik, temperatur komponen,temperatur sekitar, tingkat kebisingan, tingkatpencahayaan, dan lain-lain. Salah satu teknikmonitoring yang akan dibahas dalam makalah iniadalah dengan teknik thermography infra merah.Terdapat metode pemeliharaan dengan menggantikomponen yang rusak, tetapi sebaiknya metode inidipilih sebagai pilihan terakhir. Karena denganmetode tersebut komponen komponen akanterlanjur rusak sehingga kemungkinan besar akanterjadi kegagalan operasi. Model yang lebih baikadalah dengan pemeliharaan preventif akan tetapimodel ini masih memerlukan biaya yang cukuptinggi karena ada beberapa komponen yang masihberfungsi tetap diganti hanya berdasarkan jamoperasi yang sudah tercapai. Pendekatan yangpaling efisien adalah dengan pemeliharaan prediktifyaitu dengan melakukan monitoring berkelanjutansehingga anomali segera dideteksi tanpa menunggusampai terjadi kerusakan. Tingkatan anomali jugadapat dipantau sehingga keputusan untuk menggantisebuah komponen dapat dilakukan dengan tepat.Monitoring dengan thermography infra merahmerupakan salah satu teknik pemeliharaan prediktifyang akan di bahas di makalah ini. Dengan teknikini suatu pemantauan kondisi dilakukan melaluipengukuran panas dengan mengukur temperaturabsolut ataupun relatif pada bagian tertentu darisebuah peralatan. Temperatur abnormal yang seringdisebut dengan istilah titik panas atau hot spotmengindikasikan adanya masalah yang sedangberkembang. Pemeliharaan prediktif dapatdilanjutkan dengan pemeliharaan proaktif. Tindakanantisipasi yang dilakukan pada saat ditemukananomali dapat dikatakan sebagai pemeliharaanproaktif. Gabungan pemeliharaan prediktif dengan

pemeliharaan ~roaktif merupakan metode yangpaling efisienll. Sehingga anggaran perawatandapat dihemat.

TEORI DAN TAT A KERJA

Pengukuran temperatur secara umum dapatdilakukan dengan dua cara yaitu secara kontaklangsung dan tidak kontak (non-kontak).Pengukuran dengan metode kontak langsungbiasanya dilakukan dengan termometer dantermokopel. Sedangkan pengukuran non-kontakdapat dilakukan dengan sensor infra merah.Beberapa tahun terakhir pengukuran non-kontakmenggunakan infra merah banyak dikembangkandan penggunaanya semakin meningkat 131. Terdapatperbedaan yang mendasar pada teknik pengukurankontak langsung dan non-kontak yaitu dari hasil

pengukurannya. Pengukuran kontak langsung akanmendapatkan hasil pengukuran dengan faktorkoreksi yang hampir pasti yaitu dari alat ukurnya.Sedangkan pengukuran non-kontak banyakdipengaruhi oleh faktor lain seperti lingkungansekitar. sifat permukaan bahan, dan jenis bahan.Faktor-faktor terse but akan menjadi noise yang sulitsekali untuk dihilangkan. Dalam pengukurantemperatur menggunakan thermography inframerah, noise sangat sulit untuk dikoreksi secaranumerik sehingga pola distribusi temperatur yangdihasilkan lebih bersifat kualitatif. Pengukuran non­kontak memiliki kelebihan dibandingkanpengukuran kontak langsung dimana prosespengukuran tidak mengganggu proses operasisistem. dapat melakukan monitor dari jarak jauh,akusisi lebih cepat dan menghasilkan distribusi ataupola panas pad a permukaan sebuah benda.

Bahan

Bahan yang digunakan dalam inspeksithermography infra merah adalah dua buah motordari sistem exhaust di Gedung 11 Pusat Radioisotopdan Radiofarmaka yaitu motor fan 9 dan motor fan10. Kedua motor tersebut memiliki fungsi yangsarna tetapi dioperasikan bergantian. Spesifikasimotor fan 9 dan fan 10 adalah merek AEG dengandaya 11 kW. putaran 1495 rpm, cos e 0.83, arus 23Amper 141·

Peralatan

Alat yang digunakan adalah kamera inframerah yang dimiliki oleh PRR dan dioperasikanoleh Sub Bidang Pengelolaan Sarana di BidangSarana Penunjang dan Proses. Spesifikasi darikamera infra merah yang dimiliki PRR adalahmerek FUR tipe iSO, temperature range -20°C to+I20°C, accuracy ± 2 % of reading, detector typeFocal Plane Array (FPA) uncooledmicrobolometer, IR resolution 140 x 140 pixel,Visual resolution 2.3 MPixel, built in display 3.5"color LCD 256 Kb color, IR fusion PIP (3 Step),Field of view 25 ° x 25 0, Min focus distance O.12m(0.41 fl), thermal sensitivity> 0.1 DC,Storage typeremovable SD Micro memory card (J GEl> 1000images) 151·

METODOLOGI

Dalam teknik thermography, terdapat duatipe teknik analisis yaitu kualitatif dan kuantitatif.Dalam teknik kualitatif. penekanan difokuskan pad akemampuan untuk mendapatkan gambar panasberkualitas yang digabungkan dengan kemampuanuntuk menganalisis informasi panas yang didapat.Sementara teknik kuantitatif memfokuskan pad akemampuan untuk melakukan pengukuran suhu.Dalam makalah ini, teknik yang dibahas ada1ah

Buku II hal. 430 ISSN 1410 - 8178 I Wayan Widiana, dkk

~

batan

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013

teknik kualitatif dengan analisis lebih memfokuskanpada pola distribusi panas yang dihasilkan olehmaterial yang ditangkap oleh kamera infra merah.Analisis ditekankan pada efek degradasi suhu danpencarian penyebab adanya degradasi ini. Analisisini tidak menitikberatkan pada seberapa besar suhuyang terjadi. Inspeksi menggunakan thermographyinfra merah berujung pada dugaan terjadinyaanomali atau kondisi tidak normal pada suatu alatatau mesin.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kamera infra merah digunakan untukmembaca pola distribusi suhu pada sebuahpermukaan. Dalam tulisan ini kamera infra merahdigunakan untuk mengetahui pola atau distribusisuhu pada motor fan 9 dan motor fan 10. Gambar 1mernpakan pola distribusi suhu pad a motor fan 9.Dapat dilihat pola distribusi suhu pada blok motor,beberapa titik menunjukkan suhu yang sangattinggi. bahkan suhu blok motor mencapai 102°C.Jelas sekali bahwa sudah terjadi panas yangberlebih (over heating) di daerah tersebut. Secaravisual motor fan 9 disajikan pada Gambar 2.Terlihat bahwa suhu tertinggi terjadi di sekitar blokterminal. Di bawah blok terminal terse but terdapatkumparan motor.

Gambar 1. Pola distribusi suhu pada motor fan 9

Gambar 2. Gambar visual motor fan 9

Kemungkinan besar terjadi anomali pada kumparan

tersebut mengingat usia motor sudah lebih dari 22

tahun dan adanya penambahan beban pada sistem

exhaust yang terhubung denganfan 9 danfan 10.

Berdasarkan catatan perawatan motor fan 9 pada

awal tahun 2013 telah dilakukan penggantian

bearing motor sehingga asumsi kerusakan bearing

sangat kecil. Berdasarkan data ini memang hams

ditelusuri dengan lebih teliti penyebab distribusi

suhu yang berlebih pada motor Fan 9 sehingga akan

diperoleh solusi yang tepat untuk mengatasinya.

Gambar 3. Pola distribusi suhu pada motor fan 10

Gambar 3 adalah pola distribusi suhu padamotor fan lO.fan 10 tersebut beroperasi bergantiandenganfan 9. Dari pola distribusi suhu pada motorFan 10 diperoleh data bahwa suhu tertinggi padablok motor menuJ1jukkan angka 93.2°C.

Gambar 4. Gambar visual motor Fan 10

Dapat dipastikan bahwa terjadi overheating pada motor fan 10 walaupun besarannyatidak sarna dengan motor fan 9. Indikasi terse butharns segera ditindaklanjuti untuk mengurangiprobabilitas terjadinya kegagalan operasi. Secaravisual motor fan 10 dapat dilihat pada Gambar 4.Berdasarkan data untuk kedua motor, dapatdilakukan analisis terhadap penambahan beban padasistem exhaust yang terhubung langsung padafan 9atau fan 10. Rekomendasi yang telah disampaikanadalah meningkatkan kapasitas Fan 9 dan Fan 10.Misalkan dengan cara meningkatkan kapasitasmotor menjadi 18 kW dari kapasitas sekarangsebesar 11 kW. Dengan asumsi bahwa motordengan kapasitas 18 kW mampu menerima bebandengan kondisi sistem exhaust terkini. Tentunya

I Wayan Widiana, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 431

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013

dibutuhkan analisis lebih lanjut untuk menentukankapasitas motor yang akan digunakan.

@>batan

KESIMPULAN

Thermography infra merah yang dimilikiPRR dapat difungsikan sebagai alat untuk inspeksimotor exhaust fan 9 dan motor exhaust fan 10.Hasil yang diperoleh adalah terjadi anomaly padakedua motor tersebut yang ditandai adanya disipasipanas berlebih (102,3 oC pada motor exhaustfan 9dan 93.2oC pada motor exhaust fan 10).Kemungkinan penyebabnya adalah adanyapenambahan beban pada jalur exhaust yangterhubung dengan exhaustfan 9 dan exhaustfan 10.Selain itu usia motor yang sudah lebih dari 22 tahunjuga mempengaruhi kinerjanya. Rekomendasi yangsegera dilakukan adalah meningkatkan kapasitasmotor misalkan menjadi 18 kW dari kapasitassekarang sebesar 11 kW.

UCAPAN TERIMAKASIH

Ucapan terimakasih diucapkan kepada :Bapak Aceu Turyana. S.Kom. selaku

kepala Bidang SPP yang banyak memberikandukungan terlaksananya makalah ini.

Bapak Sofyan Sori. SST, Selaku KepalaSub Bidang Pengelolaan Sarana yang selalumemberikan bimbingan teknis dalam proses analisismenggunakan thermography infra merah.

Bapak Jakaria. SST. yang ikut membantumelakukan pengukuran menggunakanthermography infra merah.

Ternan-ternan Sub Bidang PengelolaanSarana. yang telah memberikan dukungan tenaga

maupun moral sehingga terbentuklah makalah ini.

DAFT AR PUST AKA

1. NONAME. Nuclear Mechano ElectronicInstallation Cyclotron Building. Badan TenagaAtom Nasional. 1986.

2. ARI SATMOKO. Analisis Kualitatif TeknikThermography Infra Merah Dalam RangkaPemeliharaan Secara Prediktif Pada Pompa.Prosiding Seminar Nasional IV SDM TeknologiNuklir Yogyakarta 2008. STTN-BA TANYogyakarta. 25 - 26 Agustus 2008.

3. NONAME. FUR Thermal Cameras forElectrical/Mechanical Applications, availablehttp://www.f1ir.com. diakses tanggal 11 Juni2013.

4. NONAME. Electric Motor Cataloque. AEG.2011.

5. NONAME. Instruction Manual FUR Systemi50, FUR System. Sweden.

TANYA JAWAB

Mursiti

~ Berapa batasan suhu untuk menyatakan motorbermasalah ?

I Wayan Widiana~ Beberapa referensi menyatakan suhu motor

diatas 70°C sudah dianggap bermasalah,mungkin dari dari bearing, gulungan motordsb.

Sigit Purnomo~ Bagaimana penempatan thermography infra

merah untukjenis material berbeda ?

I Wayan Widiana~ Secara teori setiap jenis material memiliki

koejisien ang dikaitkan dengan hasilpembacaan oleh termography infra merah.Pengaturan koejisien tersebut dilakukan padacamera infra merah disesuaikan denganmaterial yang akan diambil gambamya.Degan demikian akan diperoleh hasil yanglebih akurat.

Agung Nugroho~ Kenapa data tidak dibuat dengan varibel yang

banyak agar diperoleh dat yang akurat ?

I Wayan Widiana~ Secara ideal data harus banyak, akan tetapi

data awal saja sudah menunjukkan anomali,jadi tidak perlu banyak data sudah cukupmewakili untuk menyatakan bahwa motortersebut bermasalah

Buku II hal. 432 ISSN 1410 - 8178 I Wayan Widiana, dkk