PENGOPERASIAN MENARA AIR PENDINGIN

I.

Tujuan Percobaan Memahami prinsip kerja menara pendingin Mengetahui cara perawatan air pendingin

II.

Alat yang Digunakan Menara pendingin (cooling tower) sistem sirkulasi terbuka

III.

Bahan yang Digunakan Air

IV.

Gambar Alat (terlampir)

V.

Dasar Teori Kemudahan mendapatkan air pada daerah industri merupakan alasan utama mengapa air dipakai sebagai media pendingin untuk produk-produk industri. Faktor utama mengapa air banyak digunakan sebagai media pendingin adalah Air mempunyai kapasitas panas yang tinggi Mudah dalam transfortasi dan pemakaiannya Harga relatif murah dan mudah didapat Pada batas-batas suhu penggunaan yang normal tidak terjadi pemuaian dan penyusutan yang nyata Sesuai dengan karakteristiknya air mempunyai sfat-sifat tertentu antara lain Adanya mikroorganisme yang hidup didalam air Mempunyai suhu tertentu Adanya zat terlarut dan tidak terlarut Dalam mendapatkan kualitas air pendingin yang baik dan memenuhi syarat, menara pendingin dilengkapi dengan Chemical Treatment Package, dimana pada proses ini ditambahkan beberapa bahan kimia seperti: polyfosfat untuk mencegah korosi, asam sulfat sebagai pengontrol pH dan polycrene sebagai pengontrol pertumbuhan mikroorganisme. Prinsip Kerja Menara Pendingin Prinsip kerja menara pendingin berdasarkan pada pelepasan kalor dan perpindahan

kalor. Dalam menara pendingin, perpindahan kalor berlangsung dari air ke udara. Menara pendingin menggunakan penguapan dimana sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuang ke atmosfir. Sehingga air yang tersisa didinginkan secara signifikan

Gambar 2.2. Skema menara pendingin

Prinsip kerja menara pendingin dapat dilihat pada gambar di atas. Air dari bak/basin dipompa menuju heater untuk dipanaskan dan dialirkan ke menara pendingin. Air panas yang keluar tersebut secara langsung melakukan kontak dengan udara sekitar yang bergerak secara paksa karena pengaruh fan atau blower yang terpasang pada bagian atas menara pendingin, lalu mengalir jatuh ke bahan pengisi. Sistem ini sangat efektif dalam proses pendinginan air karena suhu kondensasinya sangat rendah mendekati suhu wet-bulb udara. Air yang sudah mengalami penurunan suhu ditampung ke dalam bak/basin. Pada menara pendingin juga dipasang katup make up water untuk menambah kapasitas air pendingin jika terjadi kehilangan air ketika proses evaporative cooling tersebut sedang berlangsung.

Konstruksi Menara Pendingin Adapun konstruksi menara pendingin jenis aliran angin tarik (induced draft counterflow cooling tower) adalah sebagai berikut

Gambar 2.3. Konstruksi menara pendingin

Konstruksi menara pendingin secara garis besar terdiri atas: 1. Kipas (fan) Kipas merupakan bagian terpenting dari sebuah menara pendingin karena berfungsi untuk menarik udara dingin dan mensirkulasikan udara tersebut di dalam menara untuk mendinginkan air. Jika kipas tidak berfungsi maka kinerja menara pendingin tidak akan optimal. Kipas digerakkan oleh motor listrik yang dikopel langsung dengan poros kipas. 2. Kerangka pendukung menara (tower supporter) Kerangka pendukung menara berfungsi untuk mendukung menara pendingin agar dapat berdiri kokoh dan tegak. Tower supporter terbuat dari baja. 3. Rumah menara pendingin (casing) Rumah menara pendingin (casing) harus memiliki ketahanan yang baik terhadap segala cuaca dan umur pakai (life time) yang lama. Casing terbuat dari seng.

4. Pipa sprinkler Pipa sprinkler merupakan pipa yang berfungsi untuk mensirkulasikan air secara merata pada menara pendingin, sehingga perpindahan kalor air dapat menjadi efektif dan efisien. Pipa sprinkler dilengkapi dengan lubang-lubang kecil untuk menyalurkan air.

5. Penampung air (water basin) Water basin berfungsi sebagai pengumpul air sementara yang jatuh dari filling material sebelum disirkulasikan kembali ke kondensor. Water basin terbuat dari seng. 6. Lubang udara (inlet louver) Inlet louver berfungsi sebagai tempat masuknya udara melalui lubang lubang yang ada. Melalui inlet louver akan terlihat kualitas dan kuantitas air yang akan didistribusikan. Inlet louver terbuat dari seng. 7. Bahan Pengisi (filling material) Filling material merupakan bagian dari menara pendingin yang berfungsi untuk mencampurkan air yang jatuh dengan udara yang bergerak naik. Air masuk yang mempunyai suhu yang cukup tinggi (33oC) akan disemprotkan ke filling material. Pada filling material inilah air yang mengalir turun ke water basin akan bertukar kalor dengan udara segar dari atmosfer yang suhunya (28oC). Oleh sebab itu, filling material harus dapat menimbulkan kontak yang baik antara air dan udara agar terjadi laju perpindahan kalor yang baik. Filling material harus kuat, ringan dan tahan lapuk. Filling material ini mempunyai peranan sebagai memecah air menjadi butiran-butiran tetes air dengan maksud untuk memperluas permukaan pendinginan sehingga proses perpindahan panas dapat dilakukan seefisien mungkin. Filling material ini umumnya terdiri dari 2 jenis lapisan: 1. 1st level packing Merupakan Filling material lapisan atas yang mempunyai celah sarang lebah lebih besar dimaksudkan untuk pendinginan tahap pertama. Fluida yang akan didinginkan pertama kali dialirkan ke lamella ini. 2. 2nd level packing Merupakan Filling material yang lebih lembut untuk second stage pendinginan. Pabrikan package menara pendingin umumnya merancang Filling material pada stage ini lebih tebal sehigga dapat menampung kapasitas fluida yang lebih banyak.

VI.

Prosedur Kerja Melakukan pengamatan bagian-bagian pada menara pendingin

VII.

Data Pengamatan (terlampir)

1. Permasalahan di Menara Pendingin dan Perawatan Menara Pendingin A. Permasalahan dan Penanganan Menara Pendingin PERMASALAHAN 1. Distribusi yang kurang JENIS PEMERIKSAAN TINDAKAN PERAWATAN A. PENGATURAN AIR Lubang Pemancar air Ganti bagian yang rusak Lubang distribusi pada Bersihkan lubang distribusi pipa Ganti tempat pengisian yang Tempat pengisian patah batah Bagian tengah atau ujung Ganti atau perbaiki bagian patah yang rusak Pengaturan aliran air Pengaturan kembali aliran ait yang sesuai dengan kondisi desian pada masing masing modul Kelebihan aliran air di Kurangi aliran air menara Kesalahan letak tempat Pasang kembali pemecah air pengisian atau komponen di bagian menara dan periksa lain letak komponen Kelebihan aliran air yang Periksa aliran pompa dan melewati drift sesuaikan dengan kondisi desain Distributor sistem patah Gant atau bersihkan Bagian pangkal atau penyemprot tengah pipa patah Ganti atau perbaiki bagian yang rusak Permukaan air dikolam Kosongkan kolam dan perbiki pendingin kolam yang bocor Aliran air dibagian luar Rapatkan baut yang longgar menara dan periksa kondisi seal Dinding pipa yang boxor Periksa tekanan pada pipa, jika lebih besar dari tekanan desian maka pada perbaiki pipa yang bocor pada fange B. PENGATURAN UDARA - Posisi Menara - Periksa posisi menara dan sistem distribusinya - Kelebihan getaran - Ganti bagian yang rusak dan - Kerusakan struktur atau kencangkan baut bautnya sambungan - Ganti komponen komponen yang rusak - Periksa bagian dari - Perbaiki cara penanganan air menara tentang tingkat dan ganti bagian bagian kebasahan yang cocok yang rusak untuk pertumbuhan

2. Louver splashout

3. Banyak air yag hilang pada drift

4. Kebocoran air yang dingin dikolam penampung 5. Panel menara bocor 6. Kebocoran pipa

1. Tangga, pegangan, struktur dan panel bocor

2. Jamur, slime dan padatan pada peralatan mesin

3. Tempat yang kering dalam pengisian atau aliran air yang masuk ke kolam penampung 4. Jumlah aliran

1.

2.

3.

4.

5.

Perbaiki komponen komponen supaya udara sesuai dengan kebutuhan C. SUARA DAN GETARAN Getaran penggerak - Kelurusan poros - Periksa keluaran poros - Ketidak lurusan sumbu - Ganti sumbu penggerak atau bearing poros - Ganti motor dan gear bearing atau sumbunya Kipas tidak - Kedudukan sudu terlalu - Betulkan kedudukannya seimbang keatas - Berat sudu - Sesuaikan - Kedudukan motor & - Betulkan kedudukannya roda gigi - Kotak roda gigi tidak - Sesuaikan cocok dengan motor Rangkaian kipas - Rangkaian panel yang - Betulkan yang terganggu hilang/ bocor - Sudu kipas - Atur dan kencangkan hilang/kendor Kipas lepas / mati - Kelebihan getaran - Periksa switch control - Motor terlalu berat - Periksa breaker motor dan panas yang mengakibatkan motor mati Kotak roda gigi - Ketidaklurusan bearing - Periksa bearing - Keserasian antara gear - Periksa keserasian dan motor - Periksa dan betulkan sistem - Kurang pelumasan pelumasan - Ketidaklurusan roda - Periksa dang anti jika perlu gigi - Ganti minyak pelumas dan - Kemasukan periksa kebocoran D. UNJUK KERJA PERPINDAHAN PANAS 1. Penambahan - Susunan kipas sesuai - Sesuaikan dengan HP motor temperatur air dengan desaian atau HP - Pengatuan air dingin motor - Pengaturan air dan udara - Distribusi air yang kurang - Periksa dan control sinyal, - Aliran udara yang kurang atur kembali jika diperlukan dari menara - Periksa pompa dan katub, - Operasi kipas atur kembali jika diperlukan - Operasi pompa - Hitung kembali beban panas dan periksa unjuk kerja - Penambahan aliran air menara pendingin

- Periksa kelembaban lingkungan - Keandalan penanganan air - Tempat pengisian yang tidak tepat - Material dari menara Rumah/penutup, kipas dan kelengkapannya

- Sesuaikan dengan keadaan - Atur, ganti dan sesuaikan dengan keadaan - Ganti material

B. Perawatan Menara Pendingin Perawatan menara pendingin termasuk dalam perawatan kelompok sistem proses

II (sistem sekunder), dan sampai saat ini metode perawatan yang digunakan masih mengacu pada MRM, RL dan OM. Perawatan yang paling sederhana terhadap menara pendingin dilakukan dengan inspeksi secara visual, dengan interval waktu setiap 1 (satu) tugas gilir (shift) oleh petugas shift reaktor. Lingkup kegiatannya mencakup : memeriksa getaran kipas dan memeriksa keadaan distribusi air. Kegiatan ini dilakukan pada saat sistem menara pendingin beroperasi. Perawatan lainnya adalah inspeksi bagian dalam, dengan interval waktu 1 (satu) tahun dengan lingkup kegiatan sebagai berikut : memeriksa kebersihan sprayfitting, drift eliminator, sarang tawon dan pemeriksaan kekencangan baut pengikat kipas blower. Kegiatan ini dilakukan dengan persyaratan reaktor dan sistem pendingin primer pada kondisi padam/tidak beroperasi. Perawatan ini mengacu pada pabrik pembuatnya GEA Operating Instructions for All plastics Cooling Towers.

Bagian Bagian Perawatan Menara Pendingin 1. Perawatan Motor Menara Pendingin Perawatan motor menara pendingin dilakukan setiap selang waktu 5 tahun sekali, dengan lingkup perawatan yaitu penggantian pelumas padat (grease) pada bantalan motor. Jenis pelumas yang direkomendasikan untuk Untuk motor menara pendingin RSG- GAS jenis pelumas padat yang biasa digunakan adalah Shell Alvania R3. Perawatan motor menara pendingin dilakukan pada kondisi reaktor padam, dan sistem menara pendingin tidak dioperasikan. Perawatan motor menara pendingin mengacu pada MRM II/2.5.2/13.

2. Perawatan Kipas Perawatan kipas menara pendingin dilakukan setiap selang waktu 6 (enam) bulan. Jenis perawatan yang dilakukan adalah memeriksa kekencangan baut-baut pengunci lempeng/frame pada daun kipas dan membersihkan kipas dari kerak atau kotoran yang menempel. Kegiatan perawatan kipas dilakukan pada kondisi reaktor padam (shutdown) dan sistem menara pendingin tidak dioperasikan. Perawatan kipas mengacu pada MRM II/2.5.2/14.

3. Perawatan Kotak Roda Gigi (Gear Box) Interval perawatan kotak roda gigi adalah setiap 2000 jam operasi atau paling lambat setiap 1 tahun sekali tergantung mana yang dicapai lebih dahulu. Perawatan yang dilakukan adalah mengganti minyak pelumas lama dengan minyak pelumas baru pada kotak roda gigi. Jenis minyak pelumas yang biasa digunakan untuk melumasi roda gigi adalah Shell Omalla 220. Kegiatan perawatan kotak roda gigi (gear box) didasarkan pada

MRM II/2.5.2.12.

4. Perawatan / Inspeksi Visual Pemeriksaan secara visual ini termasuk dalam pola perawatan menara pendingin RSG- GAS berdasarkan prosedur perawatan dengan mengacu pada MRM I/2.5.4/40. Pemeriksaan visual ini dilakukan pada saat sistem beroperasi. Intervalnya setiap satu tugas gilir (shift) petugas reaktor. Jenis kegiatannya adalah pemeriksaan kondisi suara dan getaran kipas pada saat kipas beroperasi, dan pemeriksaan keadaan distribusi air. Apabila terjadi gangguan/kerusakan maka dibuat dalam bentuk laporan PPIK (Permintaan Perbaikan dan Ijin Kerja) yang akan ditindaklanjuti oleh petugas perawatan, untuk dilakukan perbaikan.

5. Perawatan Bagian Dalam Interval pemeriksaan bagian dalam dilakukan setiap satu tahun sekali, dengan lingkup perawatan pemeriksaan sprayfitting, drift eliminator, dan sarang tawon serta pembersihan ketiga bagian tersebut. Kegiatan pemeriksaan ini dilakukan pada saat reaktor padam dan sistem menara pendingin tidak beroperasi. Pemeriksaan visual ini didasarkan pada MRM I/2.5.4/41 dan sesuai dengan instruksi pada Repair Library (RL).

2. Contoh soal menara pendingin

TBB2 = 26,5 C = 79,7 F TBK2 = 28,5 C = 83,3 FDari Grafik Psychometrik :0 0

0

0

Air Make up .....? Tin = 490C = 1200F M2 = 7100 m3/hr

Y2 = 0,023 LbH2O/Lb Drift Loss = ....?

Cooling Tower

Massa Udara .... ? TBB1 = 28,5oC = 83,8oF TBK2 = 30,3oc = 86,54oFDari Grafik Psychometrik :

Tout = 300C = 860F M1 = M2

Y1 = 0,021 LbH2O/Lb Tentukan Effisiensi (100%) cooling tower ?

Blow Down ....... ?

1. Flow air umpan masuk M2 = 7100 m3/hr x 1000 kg/m3 x 2,2402 lb/kg = 15905420 lb/hr 2. Laju alir udara Kapasitas ID Fan = 544,7 m3/s = 1960920 m3/hr = 9 Fan x 1960920 m3/hr = 17648260 m3/hr x 35,31 ft3/m2 = 623160060,60 ft3/hr Udara = 1,1634 kg/m3 = 7,2627 x 10-2 lb/ft3 kondisi operasi, P = 1 atm, T = 30,30C = 86,540F Sumber hysis = Kapasitas ID Fan x Udara = 623160060,60 ft3/hr x 7,2627 x 10-2 lb/ft3 = 45258245,72 lb/hr 3. Kandungan air yang terbawa udara Kandungan air pada udara masuk = flow udara x Humidity Udara Masuk (Y1) = 45258245,72 lb/hr x 0,021 lbH2O/lb = 950423,1601 lbH2O/hr Kandungan air pada udara keluar = flow udara x Humidity Udara Keluar (Y2) = 45258245,72 lb/hr x 0,023 lbH2O/lb = 1040939,652 lbH2O/hr Kandungan air yang teruapkan = kandungan air udara masuk kandungan air udara keluar = 1040939,652 lbH2O/hr - 950423,1601 lbH2O/hr = 90516,4919 lbH2O/hr 4. Drift Loss = 0,1 % x M2 (Flow air masuk) = 0,1 % x 15905420 lb/hr = 15905,42 lb/hr 5. Blow down (diasumsi sebanding dengan drift loss) = 0,1% x M2 (Flow Air Masuk) = 0,1 % x 15905420 lb/hr = 15905,42 lb/hr 6. Water Loss = Air yang teruapkan + drift loss + blow down = 90516,4919 lbH2O/hr + 15905,42 lb/hr + 15905,42 lb/hr = 122327,3319 lb/hr 7. Make up water Make up desain = 238,7 m3/hr x 1000 kg/m3 x 2,2402 lb/kg

Flow udara

= 534735,74 lb/hr Make up aktual = jumlah water loss = 122327,3319 lb/hr

8. Effisiensi (100%) cooling tower = = = 77,12%

TBB2 = 26,5 C = 79,7 F TBK2 = 28,5 C = 83,3 FDari Grafik Psychometrik :0 0

0

0

Air Make up = 122327,3314 lb/hr Tin = 490C = 1200F M2 = 7100 m3/hr

Y2 = 0,023 LbH2O/Lb Drift Loss = 15905,42 lb/hr

Cooling Tower

Massa Udara 45258245,72 lb/hr TBB1 = 28,5oC = 83,8oF TBK2 = 30,3oc = 86,54oFDari Grafik Psychometrik :

Tout = 300C = 860F M1 = M2

Y1 = 0,021 LbH2O/Lb

Blow Down = 15905,42 lb/hr

3. Perbedaan menara pendingin tipe atmospheric, natullary draft dan mechanical Menara atmospheric : Menara ini bergantung pada angin dan harus didaerah yang relatif terbuka untuk menerima arus angin yang cukup dari semua arah. Menara ini tidak memerlukan tenaga yang cukup besar untuk memompa air ke bagian atas menara yang cukup tinggi.

Menara ini membutuhkan tanah yang cukup luas

Menara Natural Draft : Menara ini berkerja tergantung pada suhu ruang. Menara ini relatif besar dan tidak memerlukan kipas dan mempunyai ukuran yang sangat tinggi

Menara mechanical draft : Menara ini menggunakan sirkulasi dengan kipas yang diletakkan dibagian bawah menara, ukuran menara ini lebih kecil jika dibandingan menara atmospheric dan natural draft

VIII.

Analisa Percobaan Pada percobaan yang dilakukan dapat dianalisa bahwa menara pendingin merupakan peralatan pendukung yang sangat dibutuhkan pada proses kimia. Pada menara air pendingin ini memiliki tipe sirkulasi terbuka dimana air dingin yang dialirkan pada peralatan perpindahan panas untuk mendinginkan produk-produk proses dan keluar dari heat exchanger dan kemudian air dilewatkan kembali ke menara pendingin pada unit penguapan, dimana air yang teruapkan berfungsi sebagai pendingin untuk air yang tinggal. Namun pada menara pendingin tipe sirkulasi terbuka ini terdapat beberapa masalah yang timbul pada sistem ini yaitu terjadinya korosi, kerak, mikroorganisme dan pelapukan kayu. Menara air pendingin ini memiliki fungsi menyerap kalor dari air dan menyediakan sejumlah air yang relatif sejuk (dingin) untuk dipergunakan kembali disuatu instansi pendingin, menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstraksi panas dari air dan mengemisikannya ke atmosfir, mampu menurunkan suhu air lebih rendah dibandingkan dengan peralatan-peralatan yang hanya menggunakan udara untuk membuang panas, oleh karrena itu biayanya lebih efektif dan efisien energinya. Pada menara pendingin harus memiliki fan (kipas) yang berfungsi untuk menarik udara dingin dan mensirkulasikan udara tersebut didalam menara untuk mendinginkan air.

IX.

Kesimpulan Setelah melakukan percobaan didapatkan bahwa : Menara air pendingin yang terdapat pada laboratorium teknik kimia polsri adalah jenis menara air pendingin sirkulasi terbuka Pembagian menara pendingin: 1. Menara atmospheric 2. Menara Natural Draft 3. Menara mechanical Draft Konstruksi menara pendingin antara lain fan, tower supporter, casing, pipa spinkler, water basin, inlet louver dan filling material.

X.

Daftar Pustaka Effendi, sahrul . 2011, Petunjuk Praktikum Utilitas, palembang : politeknik negeri sriwijaya

Jawaban Pertanyaan 1. Jelaskan mengapa air banyak digunakan sebagai media pendingin!

Jawab: 1. Air memiliki kapasitas panas yang tinggi 2. Mudah dalam transfortasi dan pemakaiannya 3. Harga relatif murah dan mudah didapat 4. Pada batas-batas suhu penggunaan yang normal tidak terjadi pemuaian dan penyusutan yang sama

2. Jelaskan perbedaan sistem manara pendingin satu kali pakai, sirkulasi terbuka, dan sirkulasi tertutup! Jawab: a. Sistem satu kali pakai Air pendingin hanya satu kali melewati alat penukar panas dan keluar dari sistem. Kemudian air dialirkan kembali ke tangki penampung, sungai atau laut. b. Sistem sirkulasi teerbuka Air dialirkan dari cooling tower basin menuju peralatan perpindahan panas. Untuk mendinginkan produk-produk proses, dan keluar dari HE air di lewatkan kembali ke menara pendingin pada unit penguapan. Air yang teruapka berfungsi sebagai pendingin untuk air tinggal. c. Sistem sirkulasi Air pendingin disirkulasikan secara rantai tertutup, sehingga penguapan dapat terabaikan dan komponen zat-zzat kimia tidak berubah.

3. Tuliskan permasalahan yang terjadi pada menara pendingin sistem satu kali pakai, sistem terbuka dan sistem tertutup! Jawab: Beberapa permasalahan yang terjadi pada menara pendingin sistem satu kali pakai, sistem terbuka dan sistem tertutup antara lain adalah terjadinya korosi, keerak (fouling), scale, mikroorganisme dan pelapukan kayu.

GAMBAR ALAT

Menara Air Pendingin

LAPORAN TETAP

PENGOPERASIAN MENARA PENDINGIN

Di Susun Oleh: ADI CANDRA KIRANA DEVITA SEPTIANI P FAHMI LIDIN LILIK FERDYAN S MAYA SUSANTI SAFRIYANSYAH (060930400313) (060930400318) (060930400319) (060930400323) (060930400325) (060930400331)

SHINTA PRAMUDYA W (060930400332) RIANITA (060930400329)

TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA