Pemanfaatan Radiasi Sinar Infra Merah

Awalnya cahaya hanya dimanfaatkan untuk penerangan, Namun pada perkembangan terakhir di samping untuk penerangan, cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu dapat digunakan antara lain unruk keperluan rumah tangga, industri, pemeliharaan kesehatan, dan peternakan.

Radiasi cahaya yang hingga kini banyak dimanfaatkan adalah radiasi sinar Infra Merah (IM), Ultra Violet (UV), dan Laser (Light Amplification Stimulated Emision Radiations).

Kalau radiasi lM cenderung menaikkan temperatur permukaan yang ditimpanya (selanjutnya bisa mempengaruhi sifat kimia bahan), sedangkan radiasi UV bisa mempercepat reaksi kimia.

Penggunaan laser di bidang industri (industri logam, industri kayu, instrumentasi dan penginderaan), aplikasi kesehatan, komunikasi optik, dan holografi dewasa ini makin luas.

Infra Merah

Panjang gelombang (1) sinar IM lebih pendek dibanding dengan cahaya tampak. Sinar IM menimbulkan radiasi panas. lM diklasifikasikan menjadi 3, yaitu: IM-A (1= 0,8 hingga 1,4 mm), IM-B (1= 1,4 hingga 3 mm), dan IM-C (1= 3 hingga 10 mm).

Rumus Rekayasa Infra Merah

Secara umum sinar lM merupakan radiasi energi panas dan tidak dapat memercepat suatu reaksi kimia. 

Sebagai gambaran kesetaraan pancaran enrergi panas sinar IM dengan peralatan rumah tangga, sebagai berikut: IM-A setara dengan radiasi panas kompor listrik, IM-B setara dengan radiasi panas kernbang api, dan IM-C setara dengan radiasi panas lampu pijar.

Hubungan energi dengan temperatur dinyatakan dengan Hukum Stefan Boltzmann:

E: 5,669.10⁸ (T_s⁴ – T₀⁴)

Dengan:

E: Rapat energi radiasi J/m²)

T_s: Temperatur permukaan (K)

T₀: Temperatur sekeliling (K)

Hukum Stefan Boltzmann menjadi sangat jelas ketika energi yang diradiasikan setiap satuan permukaan temperaturnya bertambah secara drastis. Sebagai gambaran, filamen yang kecil penampangnya pada temperatur 2800 K dapat meradiasikan energi yang sama dengan pusat radiator panas pada 350 K.

Perbedaan pangkat empat temperatur pada rumus di atas menunjukkan bahwa perbedaan temperatur pada permukaan dengan sekeliling signifikan terhadap energi yang dihasilkan walaupun pancaran radiasinya (watt) sama.

Hukum ke 2 adalah Hukum Pergeseran Wien yang mendefinisikan bahwa puncak panjang gelombang radiasi sebagai fungsi temperatur permukaan yang mengeluarkan radiasi sebagai berikut:

Aplikasi penggunaan IM pada proses pemanasan mempunyai beberapa kelebihah, yaitu:

1)   Efisiensi tinggi. Pembangkit radiasi IM mengubah 85% energi input menjadi energi radiasi dan dapat dihasilkan secara akurat.

2)   Panas yang diradiasikan dapat dengan cepat ditransfer sehingga proses pemnanasan berlangsung cepat pula.

3)   Dapat dilakukan pengontrolan panjang gelombang secara tepat. Sehingga panas yang dihasilkan presisi (misalnya untuk pemanasan suatu bahan pada ketebalan tertentu).

4)   Merespon secara langsung (cepat) terhadap pengaturan daya input.

5)   Memungkinkan dibuat kemasan sumber radiasi IM yang kompak dan ringan.

Pemanfaatan IM

Konstruksi sumber IM seperti lampu ada umumnya, yaitu bola lampu dan tabung. Di industri iM diterapkan untuk pemanas ruangan, pengeringan, baking and curing, pengerasan, pelunakan, pelelehan, dan menghambat laju penyusutan pada perlakuan panas logam.

Radiasi IM dapat digunakan memanaskan suatu bahan tanpa mengubah sifat kimia bahan. Kerap kali sifat tersebut dimanfaatkan untuk pemanasan awal pada, pelapisan logam dengan plastik,maupun pengecatan kayu, pelapisan silikon pada komponen elektronik.

Baca: Pemanfaatan Dan Penggunaan Laser

Sumber radiasi IM dapat digunakan unruk pemanas ruangan pada daerah yang dingin, pengering sampel atau tabung-tabung reaksi di laboratorium, pemakaian pada mesin reprografi (mesin foto copy elektro statis), untuk oven pengering cat mobil (perkiraan kasar, diperlukan 400 kw setiap meter persegi ruangan).

Pada industri mobil oven pengering berupa terowongan dengan dinding ganda yang mana ruang di antannya diisi dengan bahan penyekat panas. Radiasi lM dapat digunakan untuk tindakan penyembuhan, karena panas yang diradiasikan ke jaringan kulit dapat melancarkan sirkulasi darah sehingga aliran oksigen dan nutrisi jika sirkulasi tersebut sekaligus menghilangkan racun-racun maka IM dapat mempercepat penyembuhan.

Panas yang dipancarkan ke kulit tidak lebih dari 44 derajat celsius agar tidak mematikan sel-sel kulit. Korelasi panjang gelombang dengan kedalaman penetrasi pada kulit.

Radiasi lM juga dimanfaatkan untuk peternakan, misalnya pemanasan binatang tropis yang dipindah ke daerah yang lebih dingin, menyinari kuda seusai bertanding, inkubator pada peternakan anak ayam.

Beberapa gangguan tubuh yang dapat dinetralisir kerja menggunakan radiasi IM antara lain pegal-pegal setelah kerja berat, demam, rematik, keseleo.

Radiasi IM-A dapat dimanfaatkan untuk menjaga agar makanan tetap panas atau memasak suatu bahan mentah (memasak pakai sinar). Untuk keperluan memasak, sumber radiasi (lanmpu tabung pangkal ganda) yang menggunakan reflektor posisinya di dekat bahan yang ditata pada wadah yang terbuat dari keramik (kristal aluminium lidriurn silikat).

Sesuai dengan panjang gelombangnya konstruksi lampu sumber IM dikategorikan menjadi 2, yaitu sumber IM-A menggunakan lampu pangkal tunggal dan lampu pangkal ganda.

Surmber IM-B clan lM-C menggunakan lampu berfilamen khantal (besi 67%, chromium 25%, aluminium 5%, dan kobalt 3%).

Sumber Inframerah

Terdapat 4 macam sumber lM, yaitu:

1)   Filamen terbuka, konstruksinya seperti kompor lisrik. Merupakan sumber lM tertua mampu menghasilkan 900 hingga 1100 K. Aplikasirrya unftrk kompor (rnemasak).

2)   Tabung quartz, membangkitkan panas hingga 1300 K. Pemasangannya seperti TL. Aplikasinya pada industri, pemanas ruangan.

3)   Tabung baja, resistor yang dipasang di dalam tabung baja terbuat dari khantal mampu membangkitkan panas hingga 700 hingga 900 K. Karena baja adalah konduktor maka antara filamen dengan tabung atau antara lilitan satu dengan lainnya diberi isolator serbuk magnesium oksida. Aplikasinya pada, oven listrik, pemanggang, pemanas (pengering) pada mesin cuci, pemanas pada instalasi air.

4)   Filamen di dalam balon keramik, mampu membangkitkan panas hingga 800 K. Jenis ini tidak mengeluarkan cahaya karena filamen dipasang di dalam bola keramik sehingga yang diradiasikan hanya panasnya saja. Sumber IM balon keramik digunakan untuk inkubator unggas, pengeringan vernis atau cat.

Rekayasa lM

Reflekor yang digunakan untuk memasang sumber radiasi IM dilapis dengan unsur logam dengan urutan refleksi dari yang terbaik sebagai berikut:

-        Perak

-        Emas

-        Tembaga

-        Aluminium dilapis

-        nikel

-        baja.

Bentuk Reflektor Sumber IM

Bentuk reflector untuk sumber IM dibedakan menjadi 3, yaitu:

-        Datar

Digunakan untuk memberikan radiasi permukaan luas dan merata

-        Parabolik

Digunakan memberikan radiasi merata terhadap benda 3 dimensi

-        Elips

Digunakan memberikan radiasi yang terfokus pada daerah sempit tertentu contoh, pernanasan barang bergerak (di atas konveyor), pelapisan kawat.

Secara kasar keperluan daya pada rekayasa IM dapat dihitung menggunakan persamaan:

Persamaan 1 pada gambar

Untuk memperkirakan daya pada proses pengeringan untuk menguapkan cairan yang terkandung di dalam bahan harus diperhitungkan sehingga menjadi:

Persamaan 2 pada gambar

Sekian terimakasih materi mengenai inframerah dengan begbagai fungsinya, semoga menjadi referensi yang berguna baik dari kalangan mahasiswa teknik sipil ataupun lainya.