BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Industri pembangkit listrik berfungsi untuk memproduksi energi listrik yang digunakan untuk

memenuhi kebutuhan energi di setiap negara. Di Indonesia sendiri terdapat beberapa jenis

pembangkit listrik seperti PLTU, PLTG, PLTD, PLTA dan sumber tenaga lainnya. Disetiap

pembangkit akan menghasilkan panas yang bisa diakibatkan oleh komponen yang bergerak

ataupun hasil pembakaran pada proses memproduksi energi listrik. Contohnya saja pada

Pembangkit Listrik Tenaga Uap. Feed water dididihkan untuk menghasilkan steam yang

kemudian diberi energi panas kembali untuk menghasilkan uap kering.

Suatu Pembangkit dapat bekerja pada temperatur kerja sampai 1400oC. Oleh karena itu

dibutuhkan perlatan yang dapat bekerja pada temperatur tinggi seperti turbin dan boiler. Setiap

komponen terbuat dari material tertentu yang dimana setiap material memiliki batas ketahan

terhadap temperatur, maka perlu adanya sistem pendingin untuk membuang panas berlebih

tersebut untuk menghindari terjadinya kerusakan material. Hal yang lebih buruk dari kerusakan

material adalah terjadinya kebakaran yang dapat menimbulkan kerugian material atau bahkan

memakan korban jiwa.

Karena pentingnya sistem pendingin pada suatu pembangkit maka diperlukan perancanaan

matang mengenai sistem pendingin. Banyak jenis atau metoda pada sistem pendingin yang dapat

digunakan pada suatu pembangkit. Hal-hal yang biasa dipertimbangkan dalam perancangan

sistem pendingin adalah biaya, efisiensi, dan tata letak dari pembangkit itu sendiri.

Fluida kerja yang umum digunakan sebai sistem pendingin adalah air. Alasan utama adalah

jumlah air yang melimpah di muka bumi seperti air laut, danau, sungai ataupun air yang telah

diproses. Karena air di muka bumi biasanya mengandung zat-zat terlarut dan air tersebut akan

menyerap panas, maka dibutuhkan suatu kriteria air agar tidak menimbukan dampak negatif

seperti korosi, scale, fouling, dan masalah-masalah lain. Perlu adanya suatu sistem pengolahan air

agar dapat memenuhi kriteria yang telah ditetapkan. Selain itu pengolahan air pendingin berfungsi

untuk menaikkan efisiensi sistem pendingin.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan-tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut.

memenuhi salah satu tugas yang diberikan pada mata kuliah Water Treatment Politeknik

Negeri Bandung.

dapat menambah wawasan mengenai sistem pendingin pada pembangkit listrik.

1.3 Rumusan masalah

Di Indonesia terdapat berbagai jenis pembangkit dilihat dari sumber dayanya. Setiap jenis

pembangkit memiliki sistem pendinginan yang berbeda. Oleh karena itu kami hanya membatasi

pada sistem pendinginan pada PLTU dengan media air sungai.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Komponen Sistem Pendingin

Prinsip pendinginan pada sistem pembangkit listrik adalah proses pengambilan panas fluida

kerja dalam hal ini adalah uap. Namun kenyataannya yang diharapkan adalah proses perubahan fasa

dari fasa uap menjadi cair, sehingga terjadi proses pengembunan (kondensasi). Media pendingin

umumnya menggunakan air, disamping ada yang menggunakan udara. Pemilihan air utamanya adalah

karena air jumlahnya melimpah dan memiliki temperatur yang lebih rendah dari pada udara.

Secara umum beberapa tipe pembangkit menggunakan kondensor khususnya pada

pembangkit yang menggunakan fluida kerja uap sehingga sebelum mengenal sistem pendingin pada

pembangkit kita perlu mengenal terlebih dahulu komponen utama sistem pendingin yaitu kondensor

dan cooling tower.

2.1.1 Kondensor

Kondensor adalah peralatan yang berfungsi untuk mengubah uap menjadi air. Prinsip kerja

Kondensor proses perubahannya dilakukan dengan cara mengalirkan uap ke dalam suatu ruangan

yang berisi pipa-pipa (tubes). Uap mengalir di luar pipa-pipa (shell side) sedangkan air sebagai

pendingin mengalir di dalam pipa-pipa (tube side). Kondensor seperti ini disebut kondensor tipe

surface (permukaan). Kebutuhan air untuk pendingin di kondensor sangat besar sehingga dalam

perencanaan biasanya sudah diperhitungkan. Air pendingin diambil dari sumber yang cukup

persediannya, yaitu dari danau, sungai atau laut. Posisi kondensor umumnya terletak dibawah turbin

sehingga memudahkan aliran  uap keluar turbin untuk masuk kondensor karena gravitasi.

Laju perpindahan panas tergantung pada aliran air pendingin, kebersihan pipa-pipa dan

perbedaan temperatur antara uap dan air pendingin. Proses perubahan uap menjadi air terjadi pada

tekanan dan temperatur jenuh, dalam hal ini kondensor berada pada kondisi vakum. Karena

temperatur air pendingin sama dengan temperatur udara luar, maka temperatur air kondensatnya

maksimum mendekati temperatur udara luar. Apabila laju perpindahan panas terganggu, maka akan

berpengaruh terhadap tekanan dan temperatur.

Gambar 1. Contoh Alur Proses PLTU

Gambar. 2 Prinsip Kerja Kondensor

Dilihat dari proses perpindahan panasnya kondensor terdiri dari dua jenis, yaitu kondensor

kontak langsung dan kondensor permukaan.

A. Kondensor Jet atau Kondensor Kontak Langsung

Kondensor jet adalah kondensor kontak langsung yang banyak digunakan.  Kondensor jet

digunakan pada pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTP) yang siklus kerjanya terbuka.

Perpindahan panas pada kondensor jet dilakukan dengan menyemprotkan air pendingin ke aliran uap

secara langsung.  Air kondensat yang terkumpul di kondensor sebagian digunakan sebagai air

pendingin kondensor dan selebihnya dibuang.

Gambar 3. Kondensor Jet

B. Kondensor Permukaan

Pada kondensor permukaan, uap terpisah dari air pendingin, uap berada diluar pipa-pipa

sedangkan air pendingin berada didalam pipa. Perpindahan panas dari uap ke air terjadi melalui

perantaraan pipa-pipa. Pada kondensor jenis ini kemurnian air pendingin tidak menjadi masalah

karena terpisah dari air kondensat.

Dengan penyekatan yang tepat ruang air (water box ) dari air pendingin dapat dibuat satu atau

dua aliran melintasi kondensor sebelum mencapai keluaran. Apabila aliran air pendingin hanya sekali

melintas kondensor, maka disebut kondensor lintasan tunggal (single pass), sedang apabila air

pendingin melintasi kondensor dua kali, maka disebut kondensor lintasan ganda (double pass).  Pada

cara ini air dalam pipa separuh bawah akan mengalir dari depan kebelakang dan separuh bagian atas

dari belakang ke depan.

Gambar 4. Kondensor Permukaan

2.1.2 Cooling Tower

Gambar 5. Natural Draft Cooling Tower

Cooling tower adalah suatu menara atau bangunan sirkulasi udara secara langsung atau tidak

langsung kontak dengat air panas dan kemudian diubah menjadi air dingin yang diharapkan atau

memindahkan sejumlah panas dari suatu fluida ke fluida lain.

Cooling Tower ini beroperasi menurut prinsip difusi, dimana adanya perubahan temperatur

dapat mengakibatkan perbedaan besarnya laju perpindahan massa yang terjadi. Besarnya laju

perpindahan massa dipengaruhi oleh luas daerah kontak antara fluida panas dan fluida dingin.

Sistem operasi cooling tower berdasarkan pada penguapan dan perubahan panas sensible,

dimana campuran dua aliran fluida pada temperatur yang berbeda (air dan udara) akan melepaskan

panas latent penguapan yang menyebabkan efek pendinginan ke fluida yang lebih panas dalam

masalah ini air. Efek pendinginan inidicapai dengan merubah sebagian cairan ke keadaan uap dengan

melepaskan panas latent penguapan. Selain itu, panas sensible juga berperan ketika air panas yang

dilewatkan kontak dengan aliran udara dingin yang masuk, sehingga udara akan mendinginkan air dan

temperatur akan meningkat sesuai dengan jumlah panas sensible yang diperolehnya. Jika udara kering

pada temperatur konstant dijenuhkan dengan air pada temperatur yang sama dalam suatu peralatan

kontak langsung. Uap air akan masuk ke udara dengan membawa panas latentnya. Kelembaban

campuran udara-uap air akan meningkat selama penjenuhan, karena tekanan uap dari air yang

berpindah dari lingkungan air lebih besar dari tekanan uapnya dalam udara tak jenuh sehingga

penguapan dapat terjadi. Dan bila tekanan uap dari air di udara sama dengan cairannya, maka

penguapan akan terhenti. Perpindahan material oleh perbedaan tekanan uap (beda konsentrasi) disebut

difusi.

Tipe - tipe dasar  Cooling Tower secara garis besar dibagi menjadi tiga bagian besar yaitu :

A. Evaporasi Cooling Tower atau Wet Cooling Tower

Transfer panas dari hot water menjadi cold water menggunakan proses transfer panas lewat

evaporasi. Tiga perbedaan mendasar pada desain evaporative cooling tower yaitu :

 Atmospheric Cooling Tower

 Natural Draft Cooling Tower

 Mechanical Draft Cooling Tower ; 

          -  Forced Draft

          -  Counter Current Induced Draft

          -  Cross Flow Induced Draft

          -  Hyperbolic Tower

B. Non Evaporative Cooling Tower atau Dry Cooling Tower

Transfer panas dari hot water menjadi cold water menggunakan transfer panas sensible.

Terdapat tiga jenis desain untuk tipe non evaporative cooling tower :

Air  Cooled Condenser

Air Cooled Heat Exchanger

Cooling Air flow

C. Wet Dry Cooling Tower  

Gabungan dari dua tipe dasar diatas dengan dua proses pendinginan yangdigunakan secara

pararel atau terpisah 

2.2 Sistem Pendingin PLTU menggunakan air sungai

Gambar 6. Sketsa Sistem PLTU menggunakan air sungai

2.2.1 Tahap Pengolahan Air Sungai

A. Tahap Pengolahan Awal

Sistem pengolahan air baku (air sungai) menjadi air bersih dapat dilakukan dengan

beberapa tahap:

Penyaringan dan Pengendapan

Penyaringan dan pengendapan bertujuan untuk memisahkan air baku dari zat-zat,

seperti: sampah, daun, rumput, pasir dan lain-lain berdasarkan berat jenis zat.

Koagulasi 

Koagulasi adalah proses pembubuhan bahan kimia Al2(SO4)3 (Tawas) kedalam air agar

kotoran dalam air yang berupa padatan resuspensi misalnya zat warna organik, lumpur

halus, bakteri dan lain-lain dapat menggumpal dan cepat mengendap.

Flokulasi

Flokulasi adalah proses pembentukan flok sebagai akibat gabungan dari koloid-koloid

dalam air baku (air sungai) dengan koagulan. Pembentukan flok akan terjadi dengan

baik jika di tambahkan koagulan kedalam air baku (air sungai) kemudian dilakukan

pengadukan lambat.

Sedimentasi

Setelah proses koagulasi dan flokulasi, air tersebut di diamkan sampai gumpalan

kotoran yang terjadi mengendap semua. Setelah kotoran mengendap air akan tampak

lebih jernih.

Filtrasi 

Pada proses pengendapan tidak semua gumpalan kotoran dapat diendapkan semua.

Butiran gumpalan kotoran kotoran dengan ukuran yang besar dan berat akan

mengendap, sedangkan yang berukuran kecil dan ringan masih melayang-layang dalam

air. Untuk mendapatkan air yang betul-betul jernih harus dilakukan proses

penyaringan. Penyaringan dilakukan dengan mengalirkan air yang telah diendapkan

kotorannya ke bak penyaring yang terdiri dari saringan pasir silika.

Desinfeksi 

Pemberian desinfektan (gas khlor) pada air hasil penyaringan bertujuan agar dapat

mereduksi konsentrasi bakteri secara umum dan menghilangkan bakteri pathogen

(bakteri penyebeb penyakit).

B. Tahap Demineralisasi

Tahap ini menggunakan air dari hasil tahap desalinasi. Demineralisasi juga

menggunakan proses reverse osmosis, yang membedakan adalah penggunaan membran semi

permeable jenis lain. Air yang keluar dari proses ini akan memiliki nilai konduktifitas sebesar

hanya 20-30 μS/cm dari 1000 μS/cm pada saat sebelum proses.

Selanjutnya air dialirkan menuju mixed bed dengan tujuan untuk menangkap ion-ion

baik positif maupun negatif yang terdapat di dalam air dengan menggunakan resin. Resin

merupakan polimerisasi dari difinil benzena dan stirine serta ditambah dengan gugus aktif.

Kation resin memiliki gugus aktif H+ sedangkan anion resin memiliki gugus aktif OH-.

Prinsip Reverse Osmosis

Gambar 3.5 Reverse osmosis

Air hasil dari proses demineralisasi inilah yang selanjutnya dipergunakan sebagai

media kerja untuk proses siklus air – uap air. Selain itu juga dipergunakan sebagai media

kerja auxiliary cooling water dan pendingin pada stator generator.

BAB III

KESIMPULAN

Pembangkit listrik khususnya PLTU memerlukan sistem pendingin untuk melindungi sistem

dan komponen pembangkit dari kerusakan dan juga untuk menjaga performa dari suatu pembangkit

agar tetap dapat memenuhi kebutuhan listrik. Fluida pendingin yang umumnya digunakan adalah air.

Air digunakan sebagai pendingin karena jumlahnya yang melimpah dan temperaturnya lebih rendah

di bandingkan dari udara, sehingga efisiensi pendinginan akan lebih tinggi. Namun air biasanya

mengandung zat terlarut yang dapat merusak komponen yang dilalui air tersebut seperti endapan,

senyawa karbonat, ataupun bakteri pathogen. Oleh karena itu maka diperlukan suatu treatment atau

pengolahan pada air tersebut. Untuk pengolahan air sungai dilakukan 2 tahap berikut: 1. Pengolahan

awal mencakup penyaringan dan pengendapan, koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi, dan

desinfeksi. 2. Tahap Demineralisasi.

DAFTAR PUSTAKA

http://watertreatment-coolingwatertreatment.blogspot.com/

http://rakhman.net/2013/04/prinsip-kerja-kondensor.html

Puguh, Bambang. 2012. Buku Ajar Sistem Pendingin Pembangkit. Politeknik Negeri Bandung