laporan furnace
DESCRIPTION
Alat FurnanceTRANSCRIPT
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.