MAKALAH TUGAS UTILITAS KELAS A

AIR PENDINGIN DAN SISTEM PENDINGINAN AIR

Anggota Kelompok 5 :

Anissa Rizky Cesaria 21030113140174

Anggita Widiasari 21030113120045

Faishal Miftahul H. 21030113130184

Febrina Faradhiba 21030113140190

Hikmah Olivia 21030113120091

Indriana Rizky R. 21030113140168

Jurinda Fadillah 21030112120027

Lathifah Kurnia N. 21030113120089

Putri Rousan N. 21030113130182

Raja Haris Pratama 21030113120035

Rakhmat Adiwijaya 21030113130181

R. Nugroho Hutomo S. 21030113130134

Ridwan Risky A. 21030113120088

Rossa Dwi P. 21030113130153

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan penting dalam proses produksi dan kegiatan

lain dalam suatu industri. Penggunaan air industri dapat memanfaatkan air

permukaan, air sebagai sumber air. Penggunaan air permukaan dan air tanah

mengharuskan untuk mengolah air. Air merupakan kebutuhan penting dalam

proses produksi dan kegiatan lain dalam suatu industri. Untuk itu diperlukan

penyediaan air bersih yang secara kualitas memenuhi standar yang berlaku

dan secara kuantitas dan kontinuitas harus memenuhi kebutuhan industri

sehingga proses produksi tersebut dapat berjalan dengan baik. Dengan adanya

standar baku mutu untuk air bersih industri, setiap industri memiliki

pengolahan air sendiri-sendiri sesuai dengan kebutuhan industri (Hardayanti,

2006).

Air pendingin merupakan salah satu jenis air yang diperlukan dalam

proses industri. Kualitas air pendingin akan mempengaruhi integritas komponen

atau struktur reaktor, karena pada dasarnya air sebagai pendingin akan

berhubungan langsung dengan komponen atau struktur reaktor. Air yang

digunakan sebagai pendingin harus memenuhi persyaratan yang sesuai dengan

komponen atau struktur yang dirumuskan dalam spesifikasi kualitas air pendingin

(Lestari, 2006). Dalam memenuhui spesifikasi dari air pendingin maka dilakukan

pengolahan terhadap air pendingin tersebut dengan berbagai metode dan teknologi

peralatan yang bervariasi. Oleh karena itu, dalam makalah ini kami akan mencoba

menjelaskan mengenai air pendingin atau biasa disebut dengan cooling water.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari makalah ini antara lain:

1. Apakah definisi air pendingin (cooling water) itu?

2. Apa saja jenis air pendingin yang digunakan dalam proses industri?

3. Apa saja komponen sistem air pendingin?

4. Apa saja masalah yang sering terjadi dalam air pendingin?

5. Apa saja teknologi yang berhubungan dengan air pendingin?

1.3 Tujuan

Tujuan dari makalah ini, antara lain:

1. Mengetahui definisi mengenai air pendingin (cooling water)

2. Mengetahui jenis air pendingin yang digunakan dalam proses industri.

3. Mengetahui komponen sistem air pendingin.

4. Memahami masalah yang sering terjadi dalam air pendingin.

5. Mengetahui teknologi yang berhubungan dengan air pendingin.

BAB II

ISI

2.1 Air Pendingin

Sistem pendinginan adalah suatu rangkaian untuk mengatasi terjadinya

over heating (panas yang berlebihan) pada mesin agar mesin bisa bekerja secara

stabil. Air pendingin (cooling water) adalah air yang dilewatkan melalui alat

penukar panas dengan maksud untuk menyerap dan memindahkan panasnya.

Sistem yang dilalui oleh aliran air pendingin disebut sebagai sistem air pendingin

(cooling water system). Sistem air pendingin dibagi dalam dua jenis, yaitu jenis

resirkulasi dan jenis sekalilewat (once-through). Pada jenis resirkulasi, air

pendingin yang telah digunakan, digunakan kembali untuk keperluan yang sama,

sedangkan pada sistem sekali-lewat air yang telah digunakan langsung dibuang.

Jenis resirkulasi dibagi lagi dalam dua jenis, yaitu resirkulasi terbuka dan

resirkulasi tertutup. Pada sistem resirkulasi terbuka sebagian air yang telah

digunakan diuapkan untuk mendinginkan bagian air sisanya. Pada sistem

resirkulasi tertutup, pendinginan kembali tidak dengan cara memanfaatkan

panas laten penguapan, melainkan dengan menggunakan suatu jenis alat penukar

panas. Sistem air pendingin merupakan bagian yang terintegrasi dari proses

operasi pada industri. Untuk produktifitas pabrik yang kontinu, sistem tersebut

memerlukan pengolahan kimia yang tepat, tindakan pencegahan, dan perawatan

yang baik. Kebanyakan proses produksi pada industri memerlukan air pendingin

untuk efisiensi dan operasi yang baik. Air pendingin sistem mengontrol suhu dan

tekanan dengan cara memindahkan panas dari fluida proses ke air pendingin yang

kemudian akan membawa panasnya. Total nilai dari proses produksi akan menjadi

berarti jika sistem pendingin ini dapat menjaga suhu dan tekanan proses dengan

baik. Memonitor & mengatur korosi, deposisi, pertumbuhan mikroba, dan sistem

operasi sangat penting untuk mencapai Total Cost of Operation (TCO) yang

optimal.

Air pendingin mempunyai pengaruh yang cukup besar terhadap efisiensi

total engine serta umur engine. Apabila temperatur air pendingin masuk engine

terlalu tinggi, maka efisiensi mekanis engineakan menurun dan dikhawatirkan

dapat terjadi over - heatingi pada engine. Sedang bila temperatur air terlalu

rendah, maka efisiensi termal akan menurun (Handoyo, 1999). Proses

pendinginan melibatkan pemindahan panas dari satu substansi ke substansi yang

lain. Substansi yang kehilangan panas disebut cooled, dan yang menerima panas

disebut coolant. Beberapa faktor yang membuat air menjadi coolant yang baik

adalah :

1. Sangar berlimpah dan tidak mahal.

2. Dapat ditangani dengan mudah dan aman digunakan.

3. Dapat membawa panas per unit volume dalam jumlah yang besar.

4. Tidak mengembang ataupun menyusut (volumenya) pada perubahan suhu

dalam range normal.

5. Tidak terdekomposisi.

Beberapa parameter penting dalam sistem air pendingin :

1. Konduktivitas mengindikasikan jumlah dissolved mineral dalam air.

2. pH, menunjukkan indikasi dari tingkat keasaman atau kebasaan dari air.

3. Alkalinitas, berupa ion carbonate (CO3-2) dan ion bicarbonate (HCO3-).

4. Hardness / kesadahan, menunjukkan jumlah ion calcium dan magnesium

yang ada dalam air.

Pada umumnya air digunakan sebagai media pendingin karena faktor-

faktor sebagai berikut:

1.Air merupakan malcri yang dapat diperoleh dalam jumlah besar.

2.Mudah dalam pcngaturan dan pengolahan.

3.Menyerap panas yang relatif tinggi persatuan volume.

4.Tidak mudah menyusut secara berarti dalam batasan dengan adanya

perubahan temperatur pendingin.

5.Tidak terdekomposisi.

Adapun syarat-syarat air yang digunakan sebagai media pendingin:

1.Jernih, maksudnya air harus bersih, tidak terdapat partikel-parlikel kasar

yaitu batu, krikil atau partikel-partikel halus seperti pasir, tanah dan lumut

yang dapat menyebabkan air kotor.

2.Tidak menyebabkan korosi.

3.Tidak menyebabkan fouling, fouling disebabkan oleh kotoran yang terikut

saat air masuk unit pengolahan airseperti pasir, mikroba dan zat-zat organik.

Berikut ini adalah standar industri terhadap air pendingin yang digunakan:

No. Jenis Air

Limbah Parameter

Kadar

Maksimum

(mg/L)

Metode

Pengukuran

1. Air Pendingin

Residu Klorin 2 Standard Method

4500-Cl

Karbon Organik

Total 5

SNI-06-6989.28-

2005 atau APHA

5310

Tabel 1.1: Standar Industri Terhadap Air Pendingin(KEP-9/MENLH/11/2010)

Secara umum, industri menerapkan parameter air pendingin ialah sebagai berikut:

Tabel 1.2: Parameter Air Pendingin (Setiadi, 2007)

Ada tiga system air pendingin yang biasa digunakan di industri yaitu :

1. Once through.system

2. Open evaporative recirculating.

3. Closed non-evaporative recirculating.

2.2 Jenis Sistem Air Pendingin

2.2.1 Once through systems

Air pendingin digunakan sebagai pendingin pada heat exchanger hanya

dilewatkan sekali, selanjutnya langsung dikembalikan lagi ke badan air.Once

through systems digunakan bilamana kebutuhan air pendinginsangat banyak,

ketersediaan sumber air banyak dan murah serta memiliki fasilitas untuk

menangani buangan air panas dari air pendinginyang sudah digunakan.Once

through system dimana air pendingin akan melewati HE hanya sekali. Mineral-

mineral dalam air akan relatif tetap jumlahnya, tidak berubah. Polusi suhu yang

disebabkan discharge dari sistem ini menjadi perhatian lingkungan.

Keuntungan menggunakan Once through systems :

a. Tidak diperlukan cooling tower

b. Tidak diperlukan pengolan / treatment pendahuluan

Kerugian menggunakan once through systems :

a. Korosi

b. Fouling

c. Sampah dan kotoran

d. Polusi / pencemaran temperatur di badan air

Gambar 1.1: Once through.system (Gumilar, 2011)

2.2.2 Open Evaporative Recirculating Systems

Air tawar yang berasal dari sungai atau danau dipompakan sebagai

make-up cooling tower setelah sebelumnya dilakukan treatment

(sedimentasi dan koagulasi) terlebih dahulu. Air tersebut digunakan untuk

mendinginkan proses-proses di dalam pabrik.

Air pendingin yang telah panas kemudian didinginkan di cooling tower

untuk kemudian disirkulasikan kembali ke dalam pabrik. Untuk menjaga

kualitas air, misalnya agar tidak terdapat algae/bacteria dan pengendapan

(scaling), maka perlu diinjeksikan beberapa jenis chemicals tertentu.

Kualitas air juga dijaga melalui mekanisme make-up dan blow-down.

Sistem ini banyak digunakan oleh pabrik yang berada dekat dengan

sumber air tawar atau jauh dari laut.Spesifikasi material untuk peralatan

yang menggunakan air tawar tidak perlu sebagus peralatan yang

menggunakan air laut, karena air tawar lebih tidak korosif dibandingkan

dengan air laut.Open recirculating system banyak digunakan dalam

industri. Sistem ini terdiri dari pompa, HE, dan cooling tower. Pompa akan

meresirkulasikan air melalui HE, mengambil panasnya, lalu membuangnya

di cooling tower dimana panas tersebut akan dibuang dari air dengan cara

evaporasi. Dalam sistem ini, chemical akan lebih banyak digunakan karena

komposisi air akan berubah saat evaporasi berlangsung, dimana konstituen

korosi dan scaling akan lebih pekat (Gumilar, 2011).

Air pendinginteruapkan sekitar 1% water. Kehilangan air akibat

penguapan ini harus dikompensasi oleh make up air pendingin.

Keuntungan menggunakan Open evaporative recirculating systems :

a. Jumlah kebutuhan air medikit (make up);

b. Memungkinkan untuk mengontrol korosi

Kerugian menggunakan Open evaporative recirculating systems :

a. Investasi (capital cost) lebih tinggi daripada once through;

b. Memerlukan cooling tower yang cukup besar;

c. System purge dan blowdown kemungkinan dapat mengakibatkan

pencemaran lingkungan

Gambar 1.2: Open evaporative recirculating systems(Gumilar,

2011)

2.2.3 Closed Non-evaporative Recirculating Systems

Air tawar pendingin digunakan untuk mendinginkan proses-proses

didalam pabrik.Air tawar pendingin yang telah panas didinginkan kembali di

suatu secondary cooler (biasanya plate heat exchanger) untuk selanjutnya

disirkulasikan kembali secara tertutup kedalam pabrik. Air laut dipakai untuk

mendinginkan secondary cooler dengan cara hanya sekali pakai (once through),

sumber air berasal dari laut kemudian dibuang lagi ke laut.Closed Nonevaporative

Recirculating Systems yang menggunakan air pendingin yang sama dan

disirkulasikan berulang kali dalam siklus yang kontinu. Pada sistem ini, komposisi

air juga relatif konstan.

Air pendingindidinginkan pada secondary heat exchanger. Tidak ada

kehilangan akibat penguapan juga tidak ada pengembalian.

Keungtungan menggunakan Closed nonevaporative recirculating systems :

a. Air pendinginyang kembali relatif bersih

b. Temperatur air pendingin memungkinkan lebih tinggi dari 100oC

Kerugian menggunakan Closed nonevaporative recirculating systems :

a. Investasi / capital cost sangat tinggi

b. Dibatasi oleh equipment secondary heat exchanger

Gambar 1.3: Closed nonevaporative recirculating

systems(Gumilar, 2011)

2.3 Komponen Sistem Air Pendingin

2.3.1 Komponen Sistem Air Pendingin Utama

Sistem air pendingin utama meliputi kondensor, pompa air pendingin

utama, dan cooling tower.Sistem ini mempertahankan vakum pada sisi

pembuangan turbin dengan mengalirkan air pendingin yang cukup untuk

mengkondensasikan uap pembuangan turbin.

2.3.1.1 Kondensor

Fungsi Kondensor adalah untuk mendinginkan (mengkondensasikan) uap

bekas dari turbin dengan cara menyemprotkan air pendingin utama melalui

noozle-noozle langsung bersingggungan dengan uap bekas sehingga terjadi

perubahan phase dari uap menjadi air.Parameter yang dipantau adalah

tekanan condensor, level condensor, hot well temperatur dan ekhaust turbin.

Pada kondensor terdapat vacuum breaker yang berfungsi untuk mengisolasi

tekanan udara luar dengan tekanan dalam ruangan kondensor sehingga

kevakuman kondensor dapat dipertahankan, alat ini akan terus dibuka selama

kondensor belum vakum, dan akan ditutup ketika kondensor vakum. Vacuum

breaker digunakan untuk membuat kevakuman kondensor sebelum dilakukan

rolling turbin.

2.3.1.2 Maincooling water Pump

Main cooling water pump (MCWP) adalah pompa pendingin utama yang

berfungsi untuk memompakan air kondensat dari kondensor ke hot water

basin cooling tower untuk kemudian didinginkan.

Parameter yang dipantau adalah tekanan masuk/keluar pompa, arus dan

tegangan motor, temperatur bearing,vibrasi motor dan flow air condensat.

2.3.1.3 Cooling Tower

Menara pendingin (Cooling tower)merupakan alat yang digunakan untuk

menembalikan panas ke atmosfer dengan cara mengekstraksi panas dari air

dan mengemisikannya ke atmosfir. Menara pendingin menggunakan

penguapan dimana sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan

kemudian dibuang ke atmosfir.Fakta bahwa air membutuhkan biaya yang

rendah, mudah didapatkan dan merupakan media yang efektif yang

digunakan sebagai penukar panas (Keister, 2008).Air yang dipompakan dari

kondensor didistribusikan kedalam bak (Hot Water Basin) yang terdapat di

bagian atas cooling tower. Bak tesebut juga dilengkapi dengan noozle yang

berfungsi utuk memancarkan air sehingga menjadi butiran butiran kecil dan

didinginkan dengan cara kontak langsung dengan udara pendingin. Setelah

terjadi proses pendinginan air menuju bak penampung (Cool Water Basin)

dan seterusnya dialirkan ke kondensor yang sebelumnya melewati 4 buah

screen untuk menyaring kotoran-kotoran yang terdapat dalam air.

2.3.2 Komponen Sistem Air Pendingin Bantu

2.3.2.1 Komponen Sistem Primary Intercooler

2.3.2.1.1 Inter Condenser and After Condensor

Inter condensor and after condensor berfungsi untuk mengkondensasikan

NCG (Not condensable gases) yang tidak dapat terkondensasi pada

kondensor, gas tersebut dihisap oleh steam ejector tingkat pertama untuk

diteruskan ke inter condensor.

Gas-gas yang tidak dapat dikondensasi pada inter condenser dihisap oleh

Liquid Ring Vacuum Pump (LRVP) atau steam ejector tingkat 2 untuk

diteruskan ke after condenser. Air hasil kondensasi NCG dikembalikan ke

kondensor, sedangkan sisa gas yang tidak dapat dikondensasikan di buang ke

udara.

2.3.2.1.2 Intercooler

Intercooler berfungsi sebagai alat penukar panas antara air pendingin primer

dengan air pendingin sekunder.Pada intercooler air pendingin primer

dialirkan untuk mendinginkan air pendingin sekundary.

2.3.2.1.3 Primary Intercooler Pump (Pompa Pendingin Primer)

Primary intercooler pump adalah pompa pendingin primary, berfungsi untuk

memompa air pendingin primary dari cold basin cooling tower yang masuk

ke intercooler, inter condensor, after condensor, dan perapat poros MCWP.

2.3.2.2 Secondary Intercooler

Secondary intercooler adalah pendingin sekundary, berfungsi untuk

mendinginkan instalasi/peralatan minyak pelumas, udara pendingin

generator, dan udara kompresor.

2.3.2.2.1 Treated Water Transfer Pump

Treated water transfer pump berfungsi untuk memompa air dari water

storage menuju water header tank.Air pada tangki ini digunakan sebagai air

secondary intercooler.Treated water transfer pump terdiri dari dua buah

yaitu pompa A/B, hal itu bertujuan agar pompa yang satu bisa terus

beroperasi ketika pompa lainya dilakukan pemeliharaan.

2.3.2.2.2 Lube Oil Cooler

Lube oil cooler adalah pendingin minyak pelumas setelah melumasi bearing

turbin dan generator, berfungsi untuk menjaga tingkat kekentalan minyak

pelumas agar viskositas minyak pelumas tetap sesuai standar. Prinsip

kerjanya adalah memindahkan panas dari minyak pelumas ke air pendingin .

2.3.2.2.3 Generator air Cooler

Generator air cooler adalah pendingin udara generator, berfungsi untuk

menjaga temperature udara di dalam generator agar sesuai dengan batasan

operasi, prinsip kerjanya adalah memindahkan panas dari udara yang keluar

generator ke air pendingin sekundary.

2.3.2.2.4 Compressor Air Cooler

Compressor air cooler adalah pendingin udara kompresor, berfungsi untuk

menjaga temperature udara di dalam kompresor agar sesuai dengan batasan

operasi, prinsip kerjanya adalah memindahkan panas dari udara yang keluar

kompresor ke air pendingin.

2.3.2.2.5 Secondary Intercooler Pump (Pompa Pendingin Sekundary)

Secondary intercooler pump adalah pompa pendingin sekundary, berfungsi

untuk memompa air pendingin sekundary dari intercooler ke

instalasi/peralatan minyak pelumas, udara pendingin generator, dan udara

kompresor (Roepandi, 2008).

2.4 Masalah dalam Air Pendingin

Permasalahan pada air pendingin, apabila tidak dikontrol dengan baik,

akan menimbulkan efek negatif pada keseluruhan proses atau operasi. Contohnya

meningkatkan biaya perawatan, perbaikan peralatan, frekuensi shutdown lebih

sering (untuk cleaning), mengurangi efisiensi transfer panas, menimbulkan

pemborosan bahan bakar untuk power plant, dan lain-lain.Beberapa permasalahan

umum pada air pendingin, adalah sebagai berikut:

2.4.1 Korosi

Korosi adalah proses elektrokimia dimana logam kembali ke bentuk

alaminya sebagai oksida. Beberapa tipe korosi yang sering terjadi antara

laingeneral attack, pitting, dan galvanic attack.Kerugian yang ditimbulkan oleh

korosi pada sistem air pendingin adalah penyumbatan dan kerusakan pada sistem

perpipaan.Kontaminasi produk yang diinginkan karena adanya kebocoran-

kebocoran, dan menurunnya efisiensi perpindahan panas.

General attack terjadi apabila korosi yang muncul terdistribusi merata

dan sama di semua permukaan logam. Sedangkan pitting terjadi ketika hanya

sebagian kecil dari logam yang mengalami korosi.Walaupun begitu, pitting sangat

berbahaya karena hanya terpusat di sebagian area saja.Galvanic attack terjadi

ketika dua logam yang berbeda berkontak. Logam yang lebih aktif akan terkorosi

secara cepat.

Faktor utama yang mempangaruhi terjadinya korosi adalah kondisi air pendingin

itu sendiri. Beberapa kondisi tersebut antara lain :

1. Oksigen atau dissolved gas yang lain.

2. Dissolved dan suspended solid.

3. Alkalinitas (pH).

4. Suhu.

5. Aktifitas mikroba.

Metode yang digunakan untuk mencegah / meminimalisir korosi antara lain :

1. Memililih material anti korosi saat mendesain proses.

2. Menggunakan protective coatings seperti cat, metal plating, tar, atau

plastik.

3. Melindungi dari substansi yang bersifat katiodik, menggunakan anoda dan

atau yang lain.

4. Menambahkan corrosion inhibitor (anodic : molybdate, orthophosphate,

nitrate, silicate katiodik : PSO, bicarbonate, polyphosphate, zinc

general : soluble oils, triazoles copper).

2.4.2 Scale

Scale adalah lapisan padat dari material inorganikyang terbentuk karena

pengendapan. Beberapa scale yang sering terjadi berupa calcium carbonat,

calcium phosphate, magnesium silicate, dan silica.

2.4.3 Fouling

Fouling adalah akumulasi dari material solid yang berbeda dari

scale.Fouling dapat dikendalikan secara mekanikal atau dengan menggunakan

pengolahan kimia. Pengendalian fouling pada cooling system melibatkan 3 hal :

1. Prevention Pendekatan terbaik adalah mencegah foulant memasuki

cooling system. Pendekatan ini juga termasuk perlakuan mekanik ataupun

chemical untuk clarify makeup water.

2. Reduction Menghilangkan atau mengurangi jumlah foulantyang tidak

dapat dicegah memasuki sistem. Pendekatan ini melibatkan sidestream

filtering atau dapat juga melakukan pembersihan basin tower secara

perodik.

3. Ongoing Control Menambahkan chemical dispersants atau back flushing

exchangers.

2.4.4 Biological Contamination

Biological contamination adalah pertumbuhan tidak terkontrol dari

mikroba yang dapat menimbulkan pembentukan deposit, fouling, corrosion, dan

scale.Menara pendingin (cooling tower) merupakan bagian dari sistem air

pendingin yang memberikan lingkungan yang baik untuk pertumbuhan dan

perkembangan mikroorganisma.Algae dapat berkembang dengan baik pada

bagian yang cukup mendapat sinar matahari, sedangkan "lendir" (slime) dapat

berkembang pada hampir di seluruh bagian dari sistem air pendingin ini.

Mikroorganisma yang tumbuh dan berkembang tersebut merupakan deposit (foul)

yang dapat mengakibatkan korosi lokal, penyumbatan dan penurunan efisiensi

perpindahan panas. Penggunaan air yang memenuhi persyaratan dapat mencegah

timbulnya masalah-masalah dalam sistem air pendingin.Persyaratan bagi air yang

dipergunakan sebagai air pendingin tidak seketat persyaratan untuk umpan ketel.

Slime mikrobial, seperti fouling pada umumnya, mengurangi efisiensi

transfer panas. Terlebih lagi, slime mikrobial lebih bersifat insulator dari deposit

pada umumnya. Slime dapat menjerat deposit lain, membuat permasalahan

menjadi lebih buruk. Mikroba dapat masuk melalui makeup water, atau bisa juga

melalui udara yang masuk ke cooling tower.Faktor yang mendukung pertumbuhan

mikroba antara lain :

1. Nutrien, hidrokarbon atau substansi organik lainnya sbg makanan dari

mikroba.

2. Atmosfir, pertumbuhan organisme bergantung pada ketersediaan oksigen

atau karbondioksida.

3. Temperatur, organisme dapat membentuk slime dapat membentuk slime

pada suhu 4,4 65,6 C.

Tiga golongan kimia yang umum digunakan untuk mengontrol mikroba

adalah biosida oksidasi, biosida non-oksidasi, dan biodispersan. Biosida oksidasi

berperan mengoksidasi sel-sel penting pada mikroba sehingga mikroba tersebut

akan mati. Contoh dari biosida oksidasi ini, seperti yang telah disebutkan di atas,

adalah chlorine dan bromine. Biosida non-oksidasi adalah senyawa organik yang

bereaksi dengan sel-sel spesifik pada mikroba, yang secara langsung akan

menghancurkan sel-sel tersebut. Sedangkan untuk biodispersan tidak mematikan

mikroba. Biodispersan hanya mengurangi deposit microbial, yang akan terlepas

dari permukaan logam, dan kemudian dibuang (Setiadi, 2007).

2.5 Cara Pengendalian Air Pendingin

2.5.1 Pengendalian Pembentukan Kerak

Pembentukan kerak dipengaruhi oleh jumlah padatan terlarut yang ada di air.

CaCO3 merupakan kerak yang sering ditemui pada sistem air pendingin dan

terbentuk jika kadar Ca dan alkalinitas air terlalu tinggi. Pengendalian gangguan

ini dimaksudkan untuk mencegah pembentukan kerak CaCO3 dengan menjaga

agar kadar Ca dan alkalinitas dalam air sirkulasi cukup rendah, dan mencegah

pengendapan kerak pada permukaan logam. Untuk maksud pertama dapat

ditempuh dua cara, yaitu :

1. Menurunkan siklus konsentrasi air yang bersirkulasi atau

2. Menambah asam, misalnya H2SO4, agar pH air di bawah 7. Dapat digunakan

inhibitor kerak berupa bahan kimiasepertipolifosfat, fosfonat, ester fosfonat

dan poliacrylat.

2.5.2 Pengendalian Korosi

Pengendalian korosi dilakukan dengan cara menambahkan bahan

kimiayangberfungsi sebagai inhibitor (penghambat). Inhibitor yang umum dipakai

adalahpolifosfat, kromat, dikromat, silikat, nitrat ferrosianida dan molibdat. Dosis

inhibitoryang digunakan harus tepat, karena suatu inhibitor hanya dapat bekerja

efektif setelahkadarnya mencapai harga tertentu. Kadar minimum yang

dibutuhkan oleh suatuinhibitor agar dapat bekerja secara efektif disebut batas

kritis. Pemakaian inhibitor yang melebihi batas kritis akan menambah biaya

operasi. Jika kadar inhibitor turun dibawah batas kritis, bukan saja menjadi tidak

efektif, tetapi dapat pula menyebabkan pitting(Setiadi, 2007).

2.5.3 Pengendalian Pembentukan Fouling dan Penghilangan Padatan

Tersuspensi

Pembentukan fouling yang disebabkan oleh mikroorganisme dapat dicegah

atau dikendalikan menggunakan klorin, klorofenol, garam organometal,

ammonium kuartener, dan berbagai jenis mikrobiosida (biosida). Klorin

merupakan chemicals yang paling banyak dipakai. Dosis pemakaian klorin yang

efektif adalah sebesar 0,3 sampai 1,0 ppm. Pengolahan yang tepat diperoleh

secara percobaan, karena penggunaan beberapa biosida secara bersama-sama

kadang-kadang memberikan hasil yang lebih baik dan senyawa-senyawa tersebut

acap kali digunakan bersama klorin. Padatan tersuspensi dalam air merupakan

masalah yang cukup serius. Padatan tersuspensi tersebut dapat menempel pada

permukaan perpindahan panas sehingga mengakibatkan berkurangnya efisiensi

perpindahan panas. Salah satu metoda yang digunakan untuk mengendalikan

padatan tersuspensi adalah dengan melakukan filtrasi secara kontinu terhadap

sebagian air yang disirkulasi.

2.5.4 Penanganan Masalah Lumut/ Mikroorganisme

Cara mengatasi tumbuhnya lumut dan mikroorganisme pada

pendinginsekunder adalah sebagai berikut:

1. Pencegahan kontaminasi nutrisi dan padatan tersuspensi pada air pendingin.

Untuk mencegah agar sekecil mungkin kontaminasi nutrisi dan padatan

tersuspensi yang berasal dari air make-up, dilakukan pra-pengolahan seperti

penyaringan.

2. Pemakaian bahan pengontrol lumut. Fungsi dari bahan pengontrol lumut

diklasifikasikan atas sterilisasi. Karena setiap bahan pengontrol lumut

mempunyai mekanisme kerja yang berbeda, maka apabila penanggulangan

lumut dilakukan, kondisi deposit lumut harus dipelajari supaya dapat memilih

bahan kimia yang sesuai.

3. Sterilisasi adalah suatu perawatan untuk merendahkan potensi pelekatan

mikroorganisme dalam sistem air pendingin dengan jalan pembunuhan

mikroorganisme. Bahan kimia yang mempunyai efek sterilisasi adalah

senyawa klor, senyawa organik, nitrogen-sulfur dan lain-lain. Mekanisme

kerja bahan-bahan kimia ini diperkirakan sebagai berikut: Bahan kimia ini

mempunyai reaktivitas yang tinggi terhadap radikal SH sistein (komponen

protein dalam mikroorganisme), dan membunuh mikroorganisme dengan jalan

melumpuhkan enzim (bagian yang aktif) radikal SH, atau membunuh

mikroorganisme dengan daya oksidasi dari bahan kimia tersebut. Secara

umum, klorinasi digunakan untuk sterilisasi karena efektif dan murah. Namun,

karena klor bersifat korosif terhadap metal, maka konsentrasi sisa klor

(residual chlorine) dalam air pendingin harus dikontrol meksimum 1 ppm

(Cl2).

4. Peredaman pertumbuhan mikroorganisme . Ini adalah perawatan dengan

menurunkan kecepatan pertumbuhan lumut dengan jalan meredam

pertumbuhan mikroorganisme dalam sistem pendingin air sekunder.

Mekanisme kerja bahan kimia yang digunakan hampir sama dengan

mekanisme kerja biocide-boicide lainnya, hanya penggunaannya yang

berbeda. Pada perawatan ini perlu dipertahankan pemakaian bahan kimia

secara kontinu / dalam waktu relatif lama walaupun konsentrasi kecil.

Sedangkan biocide lainnya adalah sebaliknya. Bahan kimia yang cocok untuk

perawatan secara biostatik adalah senyawa organik nitrogen-sulfur dan

senyawa-senyawa amina.

5. Pencegahan pelekatan: getah lendir yang diproduksi mikroorganisme bertalian

dengan pelekatan mikroorganisme pada permukaan padatan. Dalam

pencegahan pelekatan lumut, bahan kimia bereaksi dengan getah lendir dan

kemudian menetralisasinya, sehingga daya pelekatan mikroorganisme

diturunkan atau dilemahkan. Bahan kimia yang mempunyai efek seperti ini

adalah senyawa garam ammonium kwartener, senyawa bromine dan lain-lain.

6. Pengikisan lumut: perawatan ini adalah mengikis lumut yang melekat pada

system pendingin dengan bahan-bahan kimia. Bahan kimia yang mempunyai

efek mengikis adalah senyawa klor, peroksida, senyawa amina dan lainlain.

Mekanisme kerja bahan-bahan kimia ini menurunkan daya pelekatan lumut

dengan jalan denaturasi getah lendir dan membentuk gelembung- gelembung,

akibat reaksi bahan kimia dengan lumut, sehingga lumut secara alami terkikis.

Dengan demikian setelah penambahan bahan kimia, dengan menaikkan

kecepatan aliran air akan meningkatkan efek pengikisan.

7. Pendispersi lumpur: padatan tersuspensi dalam air akan menjadi gumpalan

(flocs) akibat aktivitas mikroorganisme dan terakumulasi sebagai lumpur.

Pengolahan dispersi lumpur bukan hanya meredam pembentukan gumpalan

tetapi juga mendispersi gumpalan yang telah terbentuk. Padatan tersuspensi

yang terdispesi dibuang keluar melalui air blowdown sehingga volume

akumulasi lumpur dikurangi. Bahan kimia untuk pencegahan pelekatan lumut

dan pengikisan lumut juga digunakan untuk pendispersi lumut dan untuk

bioflokulasi (penggumpalan akibat mikrobiologi) padatan tersuspensi. Juga

polielektrolit atau polimer digunakan untuk pendispersi anorganik padatan

tersuspensi atau peredaman penggumpalan padatan tersuspensi.

8. Penyaringan pembantumerupakan suatu pengolahan untuk menurunkan

akumulasi lumpur dan pelekatan lumut yaitu dengan jalan penyaringan

sebagian air pendingin yang disirkulasikan untuk membuang padatan

tersuspensi(Lestari, 2010).

2.5.5 Pengendalian Scale

Scale dapat dikendalikan dengan beberapa cara, yaitu :

1. Membatasi konsentrasi dari mineral-mineral pembentuk scale.

2. Menambahkan asam untuk menjaga agar mineral pembentuk scale (contoh

: calcium carbonate) tetap larut.

3. Meningkatkan aliran air dengan luas permukaan yang besar.

4. Menambahkan bahan kimia anti scale.

2.6 Teknologi Cooling Tower (Menara Pendingin)

Proses perpindahan panas selalu dijumpai industri-industri kimia

yang dijalankan dalam alat penukar panas. Penukar panas atau dalam

istilah bahasa inggrisnya heat exchanger (HE) adalah suatu alat yang

memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas

maupun sebagai pendingin.Biasanya, medium pemanas dipakai uap lewat

panas (super heated steam) dan air biasa sebagai air pendingin (cooling

water). Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas

antar fluida dapat berlangsung secara efisien (Maruli tua saud,2007).Salah

satu alat penukar panas adalah menara pendingin (cooling tower). Menara

pendingin merupakan merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk

menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstraksi panas dari air dan

mengemisikannya ke atmosfir.

Menara pendingin menggunakan penguapan dimana sebagian air

diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuang ke

atmosfir.Sebagai akibatnya, air yang tersisa didinginkan secara

signifikan.Menara pendingin mampu menurunkan suhu air lebih dari

peralatan-peralatan yang hanya menggunakan udara untuk membuang

panas.Berikut ini adalah beberapa teknologi yang digunakan dalam

pengolahan air pendingin yang digunakan dalam berbagai industri yang

disesuaikan dengan kebutuhan dan spesifikasinya (Roepandi, 2008). Proses

yang terjadi pada chiller atau unit pendingin untuk system AC sentral

dengan system kompresi uap terdiri dari proses kompresi, kondensasi,

ekspansi(perubahan tekanan) dan evaporasi. Proses ini terjadi dalam satu

siklus tertutup yang menggunakan media berupa refrigerant yang mengalir

dalam system pemipaan yang terhubung dari satu komponen ke komponen

lainnya. Untuk mendinginkan refrigran, Kondensor menggunakan air

sebagai media untuk proses pendinginannya. Uap refrigeran panas

mengalir dalam pipa yang berada di dalam tabung sehingga terjadi proses

pertukaran kalor. Uap refrigeran panas berubah fase dari fase gas menjadi

cair, yang memiliki tekanan tinggi mengalir menuju alat ekspansi (perubah

tekanan) , sementara air yang keluar dari kondensor memiliki temperatur

yang lebih tinggi. Karena air ini akan digunakan lagi untuk proses

pendinginan kondensor maka temperaturnya harus diturunkan kembali atau

didinginkan pada cooling tower.

Gambar 1.4: Diagram skematik sistim menara pendingin(Laboratorium Nasional

Pacific Northwest, 2001)

1. Komponen menara pendingin

Komponen dasar sebuah menara pendingin meliputi rangka dan wadah, bahan

pengisi, kolam air dingin, eliminator aliran, saluran masuk udara, louvers,

nosel dan fan. Kesemuanya dijelaskan dibawah

A. Rangka dan wadah: hampir semua menara memiliki rangka berstruktur

yang menunjang tutup luar (wadah/casing), motor, fan, dan komponen

lainnya. Dengan rancangan yang lebih kecil, seperti unit fiber glass,

wadahnya dapat menjadi rangka (anonim. 2010)

B. Terdapat tiga jenis bahan pengisi (fill) :

1) Media Isian Penciprat (Splash Film).Media isian splash menciptakan

area perpindahan panas yang dibutuhkan melalui cipratan air diatas

media pengisi menjadi butiran air yang kecil. Luas permukaan butiran

air adalah luas permukaan perrpindahan panas dengan udara.

2) Media Isian Selaput (Film Fill). Pada isian film, air membentuk

lapisan tipis pada sisi-sisi lembaran pengisi. Luas permukaan dari

lembaran pengisi adalah luas perpindahan panas dengan udara sekitar.

Bahan pengisi film dapat menghasilkan penghematan listrik yang

signifikan melalui kebutuhan air yang lebih sedikit dan head pompa

yang lebih kecil.

3) Bahan isian/pengisi sumbatan rendah(Low-clog film fills).Bahan

pengisi sumbatan rendah dengan ukuran flute (galur) yang lebih tinggi

saat ini dikembangkan untuk menangani air yang keruh, yang

merupakan pilihan terbaik untuk air laut karena menghemat daya dan

kinerjanya lebih baik dibanding isian penciprat konvensional

(mulyono,2010)

Tabel 1.3: Nilai desain berbagai jenis bahan pengisi (Mulyono, 2010)

C. Kolam air dingin (cold-water basin): Kolam air dingin terletak pada atau

dekat bagian bawah menara, danmenerima air dingin yang mengalir turun

melalui menara dan bahan pengisi. Kolam biasanyamemiliki sebuah

lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin. Dalam

beberapadesain, kolam air dingin berada dibagian bawah seluruh bahan

pengisi. Pada beberapa desainaliran yang berlawanan arah pada forced

draft, air di bagian bawah bahan pengisi disalurkanke bak yang berbentuk

lingkaran yang berfungsi sebagai kolam air dingin. Sudu-sudu fandipasang

dibawah bahan pengisi untuk meniup udara naik melalui menara. Dengan

desainini,menara dipasang pada landasannya, memberikan kemudahan

akses bagi fan dan motornya.

D. Saluran udara masuk: merupakan titik masuk bagi udara menuju menara.

Saluran masukbisa berada pada seluruh sisi menara (desain aliran

melintang) atau berada dibagian bawahmenara (desain aliran berlawanan

arah).

E. Louvers: pada umumnya, menara dengan aliran silang memiliki saluran

masuk louvers.Kegunaan louvers adalah untuk menyamakan aliran udara

ke bahan pengisi dan menahan air dalam menara. Beberapa desain menara

aliran berlawanan arah tidak memerlukan louver.

F. Nosel: Alat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan pengisi.

Distribusi air yang seragam pada puncak bahan pengisi adalah penting

untuk mendapatkan pembasahan yang benar dari seluruh permukaan bahan

pengisi. Nosel dapat dipasang dan menyemprot dengan pola bundar atau

segi empat, atau dapat menjadi bagian dari rakitan yang berputar seperti

pada menara dengan beberapa potongan lintang yang memutar.

G. Fan: Fan aksial (jenis baling-baling) dan sentrifugal keduanya digunakan

dalam menara. Umumnya fan dengan baling-baling/propeller digunakan

pada menara induced draft dan baik fanpropeller dan sentrifugal dua-

duanya ditemukan dalam menara forced draft. Tergantung pada

ukurannya, jenis fan propeller yang digunakan sudah dipasang tetap atau

dengan dapat dirubah-rubah/ diatur. Sebuah fan dengan baling-baling yang

dapat diatur tidak secara otomatis dapat digunakan diatas range yang

cukup luas sebab fan dapat disesuaikan untuk mengirim aliran udara yang

dikehendaki pada pemakaian tenaga terendah. Baling-baling yang dapat

diatur secara otomatis dapat beragam aliran udaranya dalam rangka

merespon perubahan kondisi beban.

2.6.1 Jenis-Jenis Menara Pendingin

1. Menara pendingin jenis natural draft merupakan menara pendingin

jenis natural draft atau hiperbola menggunakan perbedaan suhu antara

udara ambien dan udara yang lebih panas dibagian dalam menara.

Begitu udara panas mengalir ke atas melalui menara (sebab udara panas

akan naik), udara segar yang dingin disalurkan ke menara melalui

saluran udara masuk di bagian bawah. Tidak diperlukan fan dan hampir

tidak ada sirkulasi udara panas yang dapat mempengaruhi kinerja.

Kontruksi beton banyak digunakan untuk dinding menara dengan

ketinggian hingga mencapai 200 m. Menara pendingin tersebut hanya

digunakan untuk jumlah panas yang besar sebab struktur beton yang

besar cukup mahal.

Gambar 1.5: Natural Draft Cooling Tower(Laboratorium Nasional Pacific

Northwest, 2001)

2. Menara Pendingin Draft Mekanik merupakan menara draft mekanik

memiliki fan yang besar untuk mendorong atau mengalirkan udara

melalui air yang disirkulasi. Air jatuh turun diatas permukaan bahan

pengisi, yang membantu untuk meningkatkan waktu kontak antara air

dan udara hal ini membantu dalam memaksimalkan perpindahan

panas diantara keduanya. Laju pendinginan menara draft mekanis

tergantung pada banyak parameter seperti diameter fan dan kecepatan

operasi, bahan pengisi untuk tahanan sistim dll. Menara draft mekanik

tersedia dalam range kapasitas yang besar. Menara tersedia dalam

bentuk rakitan pabrik atau didirikan dilapangan sebagai contoh

menara beton hanya bisa dibuat dilapangan. Banyak menara telah

dibangun dan dapat digabungkan untuk mendapatkan kapasitas yang

dikehendaki. Jadi, banyak menara pendingin yang merupakan rakitan

dari dua atau lebih menara pendingin individu atau sel. Jumlah sel

yang mereka miliki, misalnya suatu menara delapan sel, dinamakan

sesuai dengan jumlah selnya. Menara dengan jumlah sel banyak, dapat

berupa garis lurus, segi empat, atau bundar tergantung pada bentuk

individu sel dan tempat saluran udara masuk ditempatkan pada sisi atau

dibawah sel.

Gambar 1.6: Menara Pendingin Draft Mekanik(Laboratorium

Nasional Pacific Northwest, 2001)

Proses pendinginan air dengan cooling tower

3. Cooling tower induced draft dengan aliran berlawanan

Prinsip kerjanya :

Air masuk pada puncak dan melewati bahan pengisi (filler)

Udara masuk dari salah satu sisi (menara aliran tunggal) atau pada sisi

yang berlawanan (menara aliran ganda)

Fan mengalirkan udara melintasi bahan pengisi menuju saluran keluar

pada puncak menara, berikut gambarnya:

4. Cooling Tower induced draft dengan aliran melintang

Prinsip kerjanya :

Air panas masuk pada puncak menara, melalui bahan pengisi (filler)

Udara masuk dari samping menara melewati filler, sehingga terjadi

kontak langsung dengan air (pendinginan) dan keluar menuju puncak,

berikut gambarnya :

Cooling Tower induced draft dengan aliran melintang

2.6.2 Cara kerja Cooling Tower Secara Umum

Berikut adalah step by step kerja Cooling Tower secara umum:

Langkah pertama adalah memompa air panas dari kondensor menuju menara

cooling tower melalui system pemipaan yang pada ujungnya memiliki banyak

nozzle untuk tahap spraying atau semburan.

Air panas yang keluar dari nozzle (spray) secara langsung melakukan kontak

dengan udara sekitar yang bergerak secara paksa karena pengaruh.fan/blower

yang terpasang pada cooling tower.

Kemudaian air yang sudah mengalami penurunan temperature ditampung

dalam bak/basin untuk kemudian dipompa kembali menuju kondensor yang

berada di dalam chiller.

Pada cooling tower juga dipasang katup make up water yang dihubungkan ke

sumber air terdekat untuk menambah kapasitas air jika terjadi kehilangan air

ketika proses evaporative dan blowdown.

Prestasi menara pendingin biasanya dinyatakan dalam range dan approach,

dimana range adalah penurunan suhu air yang melewati cooling tower dan

approach adalah selisih antara suhu udara wet-bulb dan suhu air yang keluar.

Perpindahan kalor yang terjadi pada cooling tower berlangsung dari air ke

udara tak jenuh. Ada dua penyebab terjadinya perpindahan kalor yaitu

perbedaan suhu dan perbedaan tekanan parsial antara air dan udara. Suhu

pengembunan yang rendah pada cooling tower membuat sistem ini lebih hemat

energi jika digunakan untuk system refrigerasi pada skala besar seperti chiller.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Kesimpulan dari makalah ialah sebagai berikut:

1. Air pendingin adalah air limbah yang berasal dari aliran air yang

digunakan untuk penghilangan panas dan tidak berkontak langsung

dengan bahan baku, produk antara dan produk akhir.

2. Ada tiga system air pendingin yang biasa digunakan di industri yaitu :

Once through.system, Open evaporative recirculating, Closed non-

evaporative recirculating.

3. Sistem air pendingin utama meliputi kondensor, pompa air pendingin

utama, dan cooling. tower serta dilengkapi dengan beberapa komponen

bantu.

4. Masalah dalam air pendingin ialah, korosi, scale, fouling, dan biological

contamination.

5. Menara pendingin jenis natural draft dan menara pendingin mekanik

draft merupakan dua teknologi menara pendingin yang banyak

digunakan.

3.2 Saran

Sebaiknya dalam perancangan sebuah pabrik memperhatikan

aspek-aspek yang berpengaruh dalam penggunaan air pendingin dan

parameter yang mengaturnya untuk memaksimalkan efisiensi dan nilai

ekonomi dari proses produksi.

DAFTAR PUSTAKA

Gumilar, Arie. 2011. Sistem air Pendingin. Jakarta: STE.

Handoyo, Ekadewi. 1999. Pengaruh Temperatur Air Pendingin Terhadap

Konsumsi Bahan Bakar MotorDiesel Stasioner di Sebuah Huller. Surabaya:

Universitas Eka Petra.

Hardayanti, Nurandani. 2006. Studi Evaluasi Instalasi Pengolahan Air Bersih

Untuk KebutuhanDomestik Dan Non Domestik. Semarang: Universitas

Diponegoro.

Keister, Timothy. 2008. Cooling Water Management Basic Principles and

Technology. New York: ProChemTech International.

Lestari, Erlina. 2010. Pengaruh Bioksida Pengoksidasi Terhadap Pertumbuhan

Mikroorganisme Pada Air Pendingin Sekunder RSG-GAS. Banten: ISSN

1978-8738.

Mulyono.Analisa Beban Kalor Menara Pendingin Basah Induced-Draft Aliran

Lawan Arah.Semarang; Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang.

2010.

Roepandi, Opan.2008.Pengoperasian Sistem Air Pendingin. Surabaya: PT.

Indonesia Power.

Setiadi, Tjandra. 2007. Pengolahan dan Penyediaan Air. Bandung:ITB.