Jurnal Tera Volume 5.
Issue 1.
September 2025
Page 106 - 115
E-ISSN : 2776-9666
P-ISSN : 2776-1789
APLIKASI INDUSTRIAL MATERIAL INSULASI TERMAL UNTUK
LAYANAN TEMPERATUR OPERASI 140 AC
Handoko Subawi1.
Asep Suhana2.
Hartono3 Sekolah Tinggi Teknologi Mandala.
Bandung.
Jawa Barat Politeknik Penerbangan Surabaya.
Surabaya.
Jawa Timur Corresponding author E-mail: subawihandoko@gmail.
Abstrak: Studi ini mengkaji kelayakan pemasangan insulator termal Diterima : 14 - 7 - 2025 Direvisi : 31 - 7 - 2025 Dipublikasi : 11 - 8 - 2025 terhadap jaringan pipa sistem boiler industri.
Material glass wool diinginkan dapat memenuhi kriteria peredaman panas uap pada tekanan operasi 3,8 bar.
Metoda yang digunakan untuk pendekatan ini adalah adalah metoda eksperimental.
Suhu uap mengacu pada data termodinamika upa air dilakukan cek silang melalui pengukuran suhu pada bagian dinding luar pipa steam header.
Sedangkan perhitungan kelayakan insulator divalidasi dengan hasil pengukuran langsung diatas lapisan penutup glass Pengukuran temperatur dilakukan menggunakan peralatan temperature gun yang dikalibrasi.
Hasil pengukuran langsung terhadap lapisan luar insulator adalah 47,8 oC.
Hasil perhitungan simulasi untuk memenuhi kriteria temperatur terluar 45-60 oC memerlukan ketebalan glass wool antara 30 hingga 37 mm.
Berdasarkan hasil dari kajian ini, dapat dikatakan bahwa tebal glass wool 35 mm dinilai memenuhi persyaratan teknis dan aman digunakan untuk keperluan industri.
Kata Kunci: Glass wool, insulator, konduksi, konveksi, termal Abstract: This study examines the feasibility of installing thermal insulator on the industrial boiler system's piping network.
Glass wool material is desired to meet the steam heat damping criteria at an operating pressure of 3.
8 bar.
The method used for this approach is experimental Steam temperature refers to thermodynamic data of water vapor, which is cross-checked by measuring the temperature on the outer wall of the steam header pipe.
Meanwhile, the calculation of the suitability of the insulator is validated with the results of direct measurements on the glass wool cover.
Temperature measurements are carried out using calibrated temperature gun equipment.
The direct measurement result of the outer layer of the insulator is 47.
8 oC.
The results of calculations to meet the outer temperature criteria of 45-60 oC require a glass wool thickness of between 30 and 37 mm.
Based on the results of this study, it can be said that a 35 mm glass wool thickness is considered to meet the technical requirements and is safe for use for industrial purposes.
Available Online: http://jurnal.
id/index.
php/jurnaltera/Page 106 Jurnal Tera Volume 5.
Issue 1.
September 2025
Page 106 - 115
E-ISSN : 2776-9666
P-ISSN : 2776-1789
a PENDAHULUAN Dalam dunia industri, aliran energi termal hasil pemanasan uap air .
seringkali dimanfaatkan sebagai tenaga penggerak mesin produksi, pemanas cairan proses, dan kegiatan Industri farmasi, misalnya, menggunakan energi termal sebagai media pemanas cairan pelapis obat agar mudah menempel pada permukaan obat.
Secara umum, penggunaan panas uap ini seringkali dianggap lebih aman dibandingkan penggunaan api secara langsung.
Pembentukan uap panas ini umumnya dihasilkan oleh mesin boiler.
Pada sistem boiler, uap panas yang terbentuk dialirkan menuju steam header yang berfungsi sebagai lokasi awal pendistribusian uap ke beberapa bagian unit pemroses.
Bejana ini umumnya terbuat dari pipa logam sehingga bersifat menghantarkan panas.
Temperatur dalam steam header akan cepat menurun jika bagian pipa ini tidak dilengkapi lapisan pelindung untuk mencegah kebocoran termal.
Sistem peredam panas berupa lapisan insulator termal ini dimaksudkan agar panas dalam steam header tidak mudah mengalami kebocoran.
Selain itu, peredam panas berguna sebagai pelindung bagi operator yang berinteraksi langsung dengan mesin sehingga dapat bekerja dengan aman.
Temperatur uap dalam steam header perlu dijaga stabil untuk menyediakan energi yang stabil bagi kegiatan mesin produksi yang memerlukan uap panas tersebut.
Bejana steam header perlu dilindungi dengan material mampu tahan panas, misalnya glass wool yang dibungkus oleh lapisan aluminium tipis.
Konsumsi insulasi glass wool di seluruh dunia diperkirakan tumbuh 3% untuk mencapai 6,4 juta metrik ton pada tahun 2030 (Knauf, 2.
Material glass wool banyak digunakan sebagai peredam panas karena dinilai mampu menahan panas cukup baik.
Material glass wool ini tahan terhadap panas dan tidak mudah terbakar.
Glass wool terbuat dari serat glass yang berbentuk seperti bulu domba.
Aplikasi glass wool ini tergolong sangat mudah, asalkan dipasang secara tepat.
Material glass wool perlu dipasang dengan ketebalan merata, menutup celah secara sempurna untuk mencegah kebocoran.
Umumnya glass wool dilapisi plat aluminium tipis sebagai pembungkus dinding pipa bagian Lapisan aluminium dinilai praktis karena mudah dibentuk sebagai lapisan pembungkus .
bagi lapisan glass wool.
Lapisan aluminium perlu ketebalan tertentu sehingga optimal dalam aplikasinya.
Mengingat fenomena perpindahan panas dalam skala industri memiliki peran penting bagi keberhasilan proses produksi, maka pengkajian proses perpindahan panas menjadi sangat Objek kajian perpindahan panas yang dipilih adalah unit steam header dalam sistem boiler industri.
Material insulator yang ditinjau adalah glass wool yang dibungkus dengan plat tipis aluminium.
Penelitian ini difokuskan untuk menilai efektivitas kinerja material insulasi dalam meredam panas pada bagian steam header dalam sistem boiler industri.
KAJIAN PUSTAKA
Perpindahan Panas Mekanisme perpindahan panas yang terjadi di dalam pipa akibat perbedaan temperatur fluida di dalam pipa terhadap udara luar merupakan perpindahan panas secara konveksi dan konduksi (Samsol dkk.
, 2019.
Midiani, 2.
Skema penampang melintang arah rambatan panas Available Online: http://jurnal.
id/index.
php/jurnaltera/Page 107 Jurnal Tera Volume 5.
Issue 1.
September 2025
Page 106 - 115
E-ISSN : 2776-9666
P-ISSN : 2776-1789
melewati pipa dan lapisan pelindung digambarkan seperti Gambar 1.
r1 r2 r3 r4
T1 T2
To Tf Gambar 1.
Skema perambatan panas melewati pipa Gambar tersebut mengilustrasikan proses perambatan panas dapat merambat secara konveksi dan konduksi.
Pertama, perpindahan panas di dalam aliran fluida uap terjadi secara konveksi.
Aliran fluida terjadi karena adanya perbedaan massa jenis.
Aliran konveksi yang ditinjau adalah konveksi aliran fluida uap di dalam pipa steam header.
Mekanisme perpindahan panas secara konveksi menurut Hukum Newton untuk pendinginan, dapat dinyatakan sebagai:
ycEycoycuycuycyceycoycycn = Ea ya .
cNycn Oe ycN1 ) .
Qkonveksi : laju perpindahan panas konveksi (W) h: koefisien hambatan termal konveksi (W/m2.
A : luas permukaan .
Ti : temperatur uap di dalam pipa steam header (K) T1 : temperatur permukaan dalam pipa steam header (K) Kedua, perpindahan panas secara konduksi melewati jenis material padat yang sama yakni material pipa, material insulator, dan material pembungkus.
Laju perambatan panas pada suatu material padat ditentukan oleh hambatan .
termal dari jenis material tersebut.
Konduktivitas .
termal dijadikan suatu indikator hambatan rambatan panas melewati suatu padatan pada ketebalan tertentu.
Laju perpindahan panas secara konduksi mengikuti Hukum Fourier, dan dapat dinyatakan sebagai:
ycEycoycuycuyccycycoycycn = Oe yco ya .
cN1 OeycNycu ) OIycu Available Online: http://jurnal.
id/index.
php/jurnaltera/Page 108 Jurnal Tera Volume 5.
Issue 1.
September 2025
Page 106 - 115
E-ISSN : 2776-9666
P-ISSN : 2776-1789
Qkonduksi : laju perpindahan panas konduksi (W) Ti : temperatur dinding bagian dalam steam header (K) To : temperatur permukaan insulator terluar (K) k: koefisien hambatan termal konduksi (W/m.
A : luas permukaan .
OIx: ketebalan rambatan panas keseluruhan .
Berdasarkan kedua persamaan diatas, hambatan termal dalam sistem pipa secara keseluruhan ycEycaycoyco = yaycaycoyco .
cN1 Oe ycNycu ) .
Qall : laju perpindahan panas keseluruhan (W) Ti : temperatur uap di dalam pipa steam header (K) To : temperatur permukaan insulator terluar (K) Call : konstanta hambatan termal keseluruhan (W/K) Perpindahan panas secara konveksi yaitu konveksi uap.
Perpindahan panas secara konveksi di udara tidak dibahasa karena pengukuran dilakukan terhadap posisi pelapis aluminium.
Mekanisme perpindahan panas secara konduksi terjadi melewati pipa, insulasi, dan cladding Tetapan Call merupakan koefiesien perpindahan panas menyeluruh dan dapat dinyatakan sebagai:
Cycaycoyco = 2 A Lycycyceycayco_Eayceycayccyceyc yc ln ( 3 ) ln .
c4 ) yc1 ) yc2 Eaycn yc1 Eaycu yc4 Panas menjalar melewati dinding pipa secara berurutan .
mulai dari bagian di dalam pipa steam header menuju arah penampang ke lingkungan, melewati dinding pipa dan lapisan Pendekatan hasil perhitungan dilakukan untuk mengetahui nilai tebal insulasi glass wool ketika persyaratan temperatur pada bagian luar insulator ditentukan .
-60 oC).
Insulator Termal Insulator merupakan sebuah material yang memiliki sifat penghantar zat yang buruk, artinya material ini tidak dapat menghantarkan panas dengan baik.
Material ini biasanya berupa zat padat tertentu yang berasal dari alam, ataupun bahan sintetik yang telah diproses.
Material ini sering digunakan pada berbagai macam alat kebutuhan rumah tangga maupun alat Sebagai contoh material insulator adalah: batu bata, kayu, serat glass, karet, glass wool, dan lain-lain.
Matrial glass wool merupakan material peredam suara dan panas yang cukup baik, terbuat dari bahan serat glass yang tidak mudah terbakar dan tahan terhadap panas (SNI, 2017.
Salih.
Glass wool ini sering digunakan sebagai peredam panas pada sebuah benda atau juga sebagai peredam suara pada sistem pembuangan kendaraan bermotor.
Material glass wool tidak mudah terbakar, tidak beracun, dan tahan terhadap korosi.
memiliki tingkat kelembaban rendah (Jeon, dkk, 2.
Bahan penggunaan bisa dipotong secara acak menurut kebutuhan Available Online: http://jurnal.
id/index.
php/jurnaltera/Page 109 Jurnal Tera Volume 5.
Issue 1.
September 2025
Page 106 - 115
E-ISSN : 2776-9666
P-ISSN : 2776-1789
Produk glass wool ini adalah bahan papan yang terbuat dari wool yang super ramping ditambah dengan taburan resin fenolik pengikat untuk fungsi penekanan, pemanasan dan pemadatan.
Produk glass wool (<32 kg/m.
relatif lebih ringan dibandingkan rock wool .
kg/m.
dapat tersedia dengan ditutup kain atau aluminium foil (Premier, 2023.
Rockwool, 2.
Material glass wool komersial aman digunakan hingga 400 EE.
Pelapis Aluminium Lapisan aluminium digunakan sebagai material pembungkus glass wool.
Penggunaan aluminium sebagai pembungkus atau jacketing bertujuan untuk melindungi glass wool dari Pemasangan yang benar akan memaksimalkan peredaman panas.
Sifat aluminium yang menonjol adalah berat jenisnya yang rendah.
Logam aluminium bersifat tahan terhadap korosi pada media yang berubah-ubah dan juga mempunyai duktilitas yang tinggi.
Material aluminium ini memiliki massa jenis 2,7 gr/cm3 dan titik lebur 660o C.
material ini tahan terhadap korosi, ringan dan mudah dibentuk.
a METODE PENELITIAN Penelitian ini fokus mengkaji kinerja insulator glass wool sebagai media peredam panas.
Objek yang diteliti adalah steam header pada peralatan boiler.
Gambar 2 menampilkan metodologi penelitian dalam bentuk diagram alir.
Kinerja Insulator Panas Inventarisasi Data Kompilasi data sekunder:
Ae Material insulasi Ae Media rambatan panas Kompilasi data primer:
Ae Temperatur pipa Ae Pengukuran dimensi Data temperatur uap:
Ae Data termodinamika Pemodelan rambatan panas:
Ae Skema rambatan panas Kriteria temperatur:
Insulator pipa 45-60oC Tidak terpenuhi Terpenuhi Analisis & Pembahasan Hasil Pengkajian Gambar 2.
Diagram alir penelitian Available Online: http://jurnal.
id/index.
php/jurnaltera/Page 110 Jurnal Tera Volume 5.
Issue 1.
September 2025
Page 106 - 115
E-ISSN : 2776-9666
P-ISSN : 2776-1789
Tahap awal riset adalah kompilasi data primer dan data sekunder yang diperlukan untuk perhitungan kinerja insulator.
Selanjutnya dievaluasi apakah insulator yang terpasang dapat memenuhi kriteria temperatur aman yang diijinkan.
Analisis dilakukan melalui perhitungan sehingga diperoleh rentang ketebalan yang aman untuk jenis insulator yang dikaji.
Distribusi Termal Luas Steam Header.
Boiler yang dikaji dilengkapi dengan steam header untuk menghimpun produk uap yang dihasilkan.
Diameter steam header adalah 12-inch, yang setara dengan 0,3048 Panjang steam header adalah 3 meter.
Luas permukaan silinder steam header (A), dapat dihitung menggunakan rumus:
A = AdL d adalah diameter bejana tekan .
,3048 .
L adalah panjang bejana tekan .
Temperatur Steam Header.
Temperatur pada permukaan steam header dan pada permukaan jacketing insulasi diukur selama 5 jam dan dilakukan pengukuran setiap 10 menit (Gambar .
Pengukuran temperatur dilakukan menggunakan peralatan thermometer gun tipe Fluke 62 MAX Handheld Infrared Laser Thermometer.
Pengukuran temperatur dilakukan terhadapa bagian pipa terbuka dan bagian pipa yang terlapisi oleh insulator glass wool & aluminium.
Gambar 3.
Temperatur in-situ pipa steam header .
Tanpa insulator, .
Tertutup insulator Pelindung Termal Dimensi insulator.
Observasi dan pengukuran sifat fisik material glass wool dilakukan untuk keperluan data awal simulasi perhitungan.
Sifat fisik yang diamati antara lain: tampilan .
, ketebalan lapisan, kondisi material, dimensi fisik, kondisi penyimpanan, spesifikasi teknis, dan lain-lain.
Pengukuran ketebalan dikerjakan menggunakan jangka sorong terhadap material insulasi yang digunakan.
Hasil pengukuran dicatat untuk digunakan sebagai bahan analisis data selanjutnya.
Available Online: http://jurnal.
id/index.
php/jurnaltera/Page 111 Jurnal Tera Volume 5.
Issue 1.
September 2025
Page 106 - 115
E-ISSN : 2776-9666
P-ISSN : 2776-1789
Peredaman Panas Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental.
Data primer diperoleh melalui pengukuran langsung terhadap mesin boiler milik industri farmasi di Bandung.
Data primer tersebut dikombinasikan data sekunder sebagai bahan analisis dan perhitungan kinerja insulasi termal.
Mekanisme perpindahan panas mengikuti hukum Fourier untuk proses perpindahan panas konduksi dan hukum Newton untuk perpindahan panas konveksi.
Evaluasi kinerja penyerapan termal yang optimal dengan mengevaluasi data primer, data literatur dan observasi langsung.
Rencana peredaman panas diinginkan mencapai temperatur pada permukaan insulator 45 Ae 60 oC sehingga tingkat paparan termal dari area sekitar steam header yang diterima oleh manusia pada area tersebut tergolong aman.
a HASIL DAN PEMBAHASAN Temperatur Pipa Distribusi Standar internasional yang membahas standar perpipaan dilengkapi dengan personal protection insulation ialah American Society for Testing and Materials.
ASTM C 1055.
Dalam ketentuan tersebut, dibahas penentuan kondisi yang dapat diterima pada sistem yang menggunakan panas.
Sebagai gambaran, bahwa pipa dan peralatan yang beroperasi dengan temperatur fluida lebih dari 54 AC atau di bawah 10 AC harus diisolasi sebagai perlindungan terhadap luka bakar atau beku bagi personel hingga ketinggian 2,1 m di atas permukaan tanah dan platform dan 0,6 m di luar platform, jalan setapak, dan lain-lain, dengan pengecualian bahwa saluran yang beroperasi di atas 200 AC harus diisolasi sepenuhnya.
Sumber area panas di industri umumnya berasal dari mesin boiler.
Sistem boiler dilengkapi dengan steam header sebagai komponen distribusi termal dari uap yang dihasilkan.
Steam header dilapisi insulator pelindung untuk mencegah kebocoran termal.
Pengukuran temperatur pada area steam header dilakukan pada bagian luar lapisan insulator .
, dan bagian celah pipa .
tanpa lapisan insulator.
Data hasil pengukuran temperatur pada bagian steam header ditampilkan dalam bentuk kurva sesuai Gambar 4.
temperatur, oC Steam Header non_Insulasi .
C) Steam Header Insulasi .
C) Waktu pencatatan .
ulai 9:.
, jam Gambar 4.
Data pengukuran temperature in-situ Available Online: http://jurnal.
id/index.
php/jurnaltera/Page 112 Jurnal Tera Volume 5.
Issue 1.
September 2025
Page 106 - 115
E-ISSN : 2776-9666
P-ISSN : 2776-1789
Pemasangan insulasi ditentukan pada lokasi yang sering terjadi atau kemungkinan kontak dengan manusia.
Insulator pipa dipasang untuk mencegah paparan temperatur tinggi dari fluida di dalam pipa ke lingkungan.
Secara teknis, kestabilan temperatur fluida yang mengalir di dalam pipa perlu terjaga, baik untuk kondisi panas .
ot insulatio.
atau kondisi dingin (Muhieldeen dkk, 2.
Temperatur permukaan pipa yang di pasang personal protection insulation dikehendaki berkisar antara 45-60 oC.
Temperatur permukaan yang akan kontak langsung dengan manusia tidak boleh berbeda dari temperatur ruangan 25 oC.
Media Rambatan Termal Media rambatan termal yang dimaksudkan mencakup: dinding pipa steam header, lapisan insulator glass wool, dan lapisan jacketing plat aluminium.
Tabel 1 menunnjukkan spesifikasi material yang dilewati perpindahan panas dalam kajian ini.
Tabel 1.
Spesifikasi material Parameter Steam header Ae Material pipa baja Ae Konduktivitas termal, kpipa hitam Ae Ketebalan pipa : tpipa Insulator Ae Material Ae Konduktivitas termal, kglass wool Ae Ketebalan glass wool: tglass woold Jacketing Ae Material jacketing Ae Konduktivitas termal, kaluminium Ae Nilai black steel 15 W/m.
10,3 mm glass wool 0,04 W/m.
35 mm 205 W/m.
Ketebalan aluminium, taluminium 0,6 mm Penentuan Temperatur Uap Penentuan nilai temperatur uap (T.
ditentukan melalui pendekatan regresi terhadap nilai tabel Angka pada tabel termodinamika uap air mencantumkan temperatur uap pada tekanan nol hingga 1,25 bar.
Oleh karena itu penentuan temperatur uap pada tekanan 3,8 bar atau 4 bar perlu dilakukan ekstrapolasi terhadap data statistik tersebut.
Hasil dari ekstrapolasi temperatur uap jenuh ditampilkan dalam bentuk grafik sesuai Gambar 5 berikut ini.
Aktualnya, sistem boiler dioperasikan pada rentang tekanan 3,8 Ae 4,0 bar, sehingga perkiraan terbaik nilai temperatur uap dalam steam header yang diperoleh berkisar 136,7 oC hingga 137,9 oC.
Penerapan metoda perkiraan regresi melalui program komputer masih kurang memuaskan, akrena menghasilkan simpangan signifikan.
Akhirnya dipilih metoda manual dengan memperhatikan trends perhitungan komputer.
Nilai regresi temperatur pada bagian dalam pipa Available Online: http://jurnal.
id/index.
php/jurnaltera/Page 113 Jurnal Tera Volume 5.
Issue 1.
September 2025
Page 106 - 115
E-ISSN : 2776-9666
P-ISSN : 2776-1789
steam header yang diperoleh divalidasi dengan hasil pengukuran lapangan pada bagian dinding luar pipa steam header.
y = 26,063ln.
101,79 RA = 1 Tsat, deg.
Tekanan dalam steam header, bar Gambar 5.
Grafik ekstrapolasi temperatur uap Perhitungan Laju Aliran Termal Perhitungan perpindahan panas konduksi dan konveksi dalam sistem steam header pada peralatan boiler menggunakan variabel tebal glass wool, sedangkan tebal jacketing bahan aluminium tidak divariasikan.
Hasil simulasi perhitungan tebal glass wool dalam sistem steam header pada peralatan boiler disajikan dalam bentuk grafik sesuai Gambar 6.
Kurva aliran termal terhadap tebal glass wool ditampilkan pada tiga kondisi yakni nilai batas temperatur insulator pipa terluar pada 45 oC .
arna kurva hija.
dan 60 oC .
arna kurva mera.
, serta temperatur insulator pipa terluar aktual 47,8 oC .
arna kurva bir.
To : 45,0 "C To : 47,8 "C Q.
Watt To : 60,0 "C tebal wool, mm Gambar 6.
Kinerja glass wool sesuai ketebalan Available Online: http://jurnal.
id/index.
php/jurnaltera/Page 114 Jurnal Tera Volume 5.
Issue 1.
September 2025
Page 106 - 115
a KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan E-ISSN : 2776-9666
P-ISSN : 2776-1789
Ae Berdasarkan sistem proteksi panas uap dari mesin boiler yang dikaji, mekanisme perpindahan panas pada steam header melewati lapisan padatan yakni: dinding pipa black steel .
= 15 W/m.
K), material lapisan glass wool .
= 0,04 W/m.
K), dan material lapisan aluminium .
= 205 W/m.
K).
Ae Ditinjau dari kemampuan material dalam menghambat kebocoran termal, material glass wool memiliki kemampuan termal yang baik dengan konduktivitas termal 0.
04 W/m.
Ae Temperatur aktual dinding-luar steam header yang diproteksi insulator aktual rata- rata 47,8 AC dengan tebal glass wool 35 mm dinilai aman dan memenuhi persyaratan teknis sistem insulasi pada peralatan boiler antara 45-60AC.
Saran