KOROSI PADA HEAT EXHANGERNama: Ahmad ZarkasyiNIM: 03121403051Shift: B / Selasa (13.00)Kelompok: 2 (Dua)Tugas Khusus

Heat Exchanger (HE), adalah suatu alat yang memungkinkan terjadinya perpindahan panas dan dapat berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas yang dipakai adalah uap lewat panas (super heated steam) dan air biasa yang dipakai sebagai air pendingin (cooling water). Penukar panas (Heat Exhanger) dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara optimal dan lebih efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak antara fluida dan terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung begitu saja. Penukar panas sangat banyak dipakai dalam dunia industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit listrik, Dan lain-lain. Salah satu contoh sederhana dari alat penukar panas adalah radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar. Jenis umum dari Heat Exchanger, biasanya digunakan dalam kondisi tekanan yang relatif tinggi, dan terdiri dari sebuah selongsong yang didalamnya telah disusun suatu anulus dengan rangkaian tertentu (untuk mendapatkan luas permukaan yang optimal). Fluida mengalir di selongsong maupun di anulus sehingga terjadi perpindahan panas antar fluida dengan dinding anulus sebagai perantara. Beberapa jenis rangkaian anulus misalnya; triangular, segiempat, dll.Korosi terjadi karena bertemunya 4 elemen yaitu : Anoda, Katoda, Elektrolit dan Konduktor. Masing-masing elemen tersebut memiliki peran tersendiri. Misalnya: Anoda sebagai logam yang lebih reaktif akan mendonorkan elektronnya menuju katoda ( donor elektron ini terjadi karena adanya perbedaan potensial antara anoda dan katoda ). Elektron yang lepas dari anoda ini akan berjalan menuju katoda melalui konduktor yang menghubungkan antara anoda dengan katoda. Selanjutnya katoda menerima elektron dari anoda untuk selanjutnya bereaksi secara kimia dengan elektrolit. Reaksi kimia ini berlangsung dan hasil akhirnya adalah sesuatu yang kita kenal sebagai karat. Jadi korosi akan terjadi jika keempat hal tersebut bertemu. Oleh karena itu, salah satu cara penanggulangan korosi adalah dengan memutus salah satu elemen penyebab korosi tersebut. Misalnya pipa dicoating. Tujuannya adalah agar pipa tidak terhubung dengan elektrolit ( misal air di tanah ).Korosi dapat terjadi karena proses fisis, kimiawi, maupun biologis. Korosi oleh mikrobiologi merupakan korosi yang disebabkan oleh mikroorganisme, khususnya oleh bakteri, yang disebut juga dengan MIC (Microbiologically Influenced Corrosion). Korosi jenis ini cukup berbahaya karena dapat terjadi pada kondisi range pH disekitar pH netral, yaitu antara pH 4 sampai 9 dengan suhu lingkungan berkisar antara 10 C hingga 50C. Korosi jenis ini biasanya terjadi pada tempat-tempat yang terbuat dari logam dengan kondisi konstan/stagnan. Logam-logam yang dapat terkorosi oleh mikrobiologi antara lain baja karbon, stainless steel, dan logam paduan aluminium-tembaga. Awal kemunculan dari MIC sering kali tidak terduga, korosi berat dari sejumlah logam terjadi pada temperatur lingkungan normal atau larutan encer dimana laju korosi biasanya rendah. Ciri khas terjadinya MIC adalah adanya endapan yang berlebihan atau terjadi penebalan lapisan (gumpalan) disekitar MIC.Korosi dipengaruhi oleh mikroba merupakan suatu inisiasi atau aktifitas korosi akibat aktifitas mikroba dan proses korosi. Korosi pertama diindentifikasi hampir 100 jenis dan telah dideskripsikan awal tahun 1934. bagaimanapun korosi yang disebabkan aktifitas mikroba tidak dipandang serius saat degradasi pemakaian sistem industri modern hingga pertengahan tahun 1970-an. Ketika pengaruh serangan mikroba semakin tinggi, sebagai contoh tangki air stainless steel dinding dalam terjadi serangan korosi lubang yang luas pada permukaan sehingga para industriawan menyadari serangan tersebut. Sehingga saat itu, korosi jenis ini merupakan salah satu faktor pertimbangan pada instalasi pembangkit industri, industri minyak dan gas, proses kimia, transportasi dan industri kertas pulp. Selama tahun 1980 dan berlanjut hingga awal tahun 2000, fenomena tesebut dimasukkan sebagai bahan perhatian dalam biaya operasi dan pemeriksaan sistem industri. Mikroorganisme yang mempengaruhi korosi antara lain bakteri, jamur, alga dan protozoa. Korosi ini bertanggung jawab terhadap degradasi material di lingkungan. Pengaruh inisiasi atau laju korosi di suatu area, mikroorganisme umumnya berhubungan dengan permukaan korosi kemudian menempel pada permukaan logam dalam bentuk lapisan tipis atau biodeposit. Lapisan film tipis atau biofilm. Pembentukan lapisan tipis saat 2 4 jam pencelupan sehingga membentuk lapisan ini terlihat hanya bintik-bintik dibandingkan menyeluruh di permukaan.Adanya koloni mikroba pada permukaan logam dapat menyebabkan peningkatan korosi pada logam. Hal ini disebabkan karena mikroba tersebut mampu mendegradasi logam melalui reaksi redoks untuk memperoleh energi bagi keberlangsungan hidupnya. Mikroba yang mampu menyebabkan korosi, antara lain: protozoa, bakteri besi mangan oksida, bakteri reduksi sulfat, dan bakteri oksidasi sulfur-sulfida. Thiobacillus thiooxidans Thiobacillus ferroxidans.Mikroorganisme hadir pada kondisi aerob, maupun anaerob. Kondisi aerob merupakan kondisi dengan ketersediaan yang melimpah, sebaliknya anaerob merupakan kondisi dengan tanpa adanya oksigen. Terdapat mikroorganisme berupa jamur yang juga dapat berperan menyebabkan MIC, yaitu jamur Cladosporium resinae yang bekerja pada range pH 3-7 dengan temperatur lingkungan 10C-45C dan dapat mengkorosi logam paduan aluminium dengan memproduksi asam organik dalam proses metabolismenya. Bakteri anaerob ini dikenal dengan bakteri pereduksi sulfat (SRB). Dalam metabolismenya, bakteri ini mengeluarkan enzim hidrogenase yang dapat melakukan depolarisasi pada daerah yang sekitar mikroba. Depolarisasi terjadi karena pasokan oksigen ke daerah katoda bereaksi dengan ion hidrogen. Dari sudut pandang korosi, konsumsi oksigen oleh bakteri aerobik dapat mengakibatkan terjadinya satu atau beberapa hal seperti pembentukan lendir, oksidasi sulfida, oksidasi besi, dan terbentuknya asam sebagai hasil metabolisme. Bakteri pengoksidasi sulfida akan menghasilkan asam belerang yang korosif, namun dapat juga menghasilkan lendir. Sedangkan bakteri pengoksidasi besi akan mengoksidasi ion besi Fe2+ yang mudah terlarut menjadi ion yang sulit terlarut, ion Fe3+. Hasil dari oksidasi ini adalah berubah gumpalan tak terlarut yang terbuat dari oksida ferik hidrat dan ekskresi lendir biologis yang tumbuh pada permukaan besi. Daerah dibawah endapan (gumpalan) hasil oksidasi akan terlindung dan menjadi anoda. MIC pada stainless steel sering kali terlihat pada logam las-an. Serangan paling besar terjadi pada logam las itu sendiri atau pada heat affected zone (HAZ) di dekat daerah pengelasan. Pada aluminium, korosi dapat terjadi pada air dengan pH netral. Mikroba, misalnya jamur, memproduksi asam yang larut dalam air sebagai fase pengkotaminasi dan menyerang aluminium tersebut. Bakteri Thiobacillus thiooxidans mengkorosi tembaga dan tahan terhadap racunnya hingga konsentrasi 2% tembaga.Korosi mikrobiologi berbahaya karena dapat terjadi pada rentang pH asam, basa, bahkan netral. Korosi tersebut dapat terjadi dimana saja dengan kondisi lingkungan yang sesuai dengan kebutuhan perkembangan mikroba penyebab korosi, termasuk pada berbagai jenis industri. Korosi yang terjadi pada peralatan industri perlu dihindari karena dapat mempengaruhi kualitas proses dan dapat menyebabkan kegagalan proses.Faktor yang Mempengaruhi Terjadinya Korosi Mikrobiologi. Masalah korosi mikrobiologis di dalam suatu sistem lingkungan mempunyai beberapa variabel-variabel yaitu :1. Temperatur, umumnya kenaikan suhu dapat meningkatkan laju korosi tergantung karakteristik mikroorganisme yang mempunyai suhu optimum untuk tumbuh yang berlainan.2. pH, umumnya pH bulk air dapat mempengaruhi metabolisme mikroorganisme.3. Kadar Oksigen, banyak bakteri membutuhkan O2 untuk tumbuh, namun pada organisme fakultatif jika O2 berkurang maka dengan cepat bakteri ini mengubah metabolismenya menjadi bakteri anaerob.Pencegahan MIC dapat dilakukan dengan cara melakukan pembersihan permukaan secara mekanis berkala dan perawatan dengan biocides untuk mengontrol populasi bakteri. Biocides adalah formulasi dari satu atau lebih substansi aktif yang dapat membunuh atau mengendalikan virus, bakteri, ganggang, jamur atau ragi. Selain itu, selama penyimpanan atau setelah dilakukannya hydrotest, air tidak boleh dipertahankan sampai beberapa hari. Untuk menghindari kemungkinan terjadinya MIC, pengurasan total dan pengelapan hingga kering perlu dilakukan.Korosi oleh air pendingin pada rentang temperatur air biasanya disebabkan oleh gas-gas terlarut (CO2, O2, dsb) dan garam-garam terlarut (sulfat, NaCl, bikarbonat, dll).Komponen paling berpengaruh pada korosivitas air adalah ion chlorida. Ion chlorida meningkatkan korosi baja dalam air sampai konsentrasi 6000 ppm. Pada konsentrasi lebih pekat, pengaruh chlorida berkurang sebagai akibat berkurangnya kelarutan oksigen dalam larutan garam chlorida. Kombinasi antara chlorida dengan laju alir akan meningkatkan korosivitas air tidak hanya terhadap baja, tetapi juga terhadap paduan tembaga. Bahan konstruksi yang dianggap paling tahan terhadap air dengan salinitas tinggi dan laju alir normal dalam alat penukar panas (2,4 sampai 3,6 m/s) adalah Cupronikel 90-10 (C70600).Chlorida juga dapat menyebabkan pitting pada aluminium, baja tahan karat, dan paduan yang mengandung chrom. Chlorida juga dianggap sebagai penyebab korosi retak tegang pada baja tahan karat austenitik. Walaupun baja tahan karat tipe 304 atau 316 tahan terhadap sisi proses, tetapi bila kondisi sisi air mendukung terjadinya pitting atau korosi retak tegang, maka sebagai bahan konstruksi harus dipilih dari baja tahan karat khusus, misalnya : S31254, S31803; atau paduan Nikel (N08367, N08028, N08320). Pada umumnya air pendingin mengandung banyak oksigen terlarut karena kontak dengan udara bebas, namun kondisi anaerobik juga dapat terjadi, misalnya pada saat shut down, atau pada permukaan yang tertutup kerak atau endapan. Dalam keadaan seperti di atas, ada kemungkinan terjadi serangan korosi oleh bakteri pereduksi sulfat yang menghasilkan zat-zat korosif terhadap baja dan paduan tembaga, seperti hidrogen sulfat dan sulfur terlarut.Bentuk korosi lain yang mungkin terjadi pada sistem air pendingin adalah crevice corrosion, baik pada celah mekanik (sambungan ulir, antar muka flange, sambungan yang diroll) maupun di bawah endapan, film, atau kerak. Korosi celah terutama disebabkan oleh sel konsentrasi oksigen, dengan daerah permukaan yang miskin oksigen berfungsi sebagai anoda dan terkorosi secara intensif. Kehadiran chlorida akan memperparah keadaan dengan terciptanya mekanisme autokatalitik yang mempercepat korosi celah. Dalam sistem air pendingin sering terbentuk kerak di permukaan penukar panas, sebagai akibat dari turunnya kelarutan kalsium karbonat dan magnesium karbonat dengan kenaikan temperatur.Korosi oleh air pendingin pada rentang temperatur air biasanya disebabkan oleh gas-gas terlarut (CO2, O2, dsb) dan garam-garam terlarut (sulfat, NaCl, bikarbonat, dll).Komponen paling berpengaruh pada korosivitas air adalah ion chlorida. Ion chlorida meningkatkan korosi baja dalam air sampai konsentrasi 6000 ppm. Pada konsentrasi lebih pekat, pengaruh chlorida berkurang sebagai akibat berkurangnya kelarutan oksigen dalam larutan garam chlorida. Kombinasi antara chlorida dengan laju alir akan meningkatkan korosivitas air tidak hanya terhadap baja, tetapi juga terhadap paduan tembaga. Bahan konstruksi yang dianggap paling tahan terhadap air dengan salinitas tinggi dan laju alir normal dalam alat penukar panas (2,4 sampai 3,6 m/s) adalah Cupronikel 90-10 (C70600). Chlorida juga dapat menyebabkan pitting pada aluminium, baja tahan karat, dan paduan yang mengandung chrom. Chlorida juga dianggap sebagai penyebab korosi retak tegang pada baja tahan karat austenitik. Walaupun baja tahan karat tipe 304 atau 316 tahan terhadap sisi proses, tetapi bila kondisi sisi air mendukung terjadinya pitting atau korosi retak tegang, maka sebagai bahan konstruksi harus dipilih dari baja tahan karat khusus, misalnya : S31254, S31803; atau paduan Nikel (N08367, N08028, N08320).Pada umumnya air pendingin mengandung banyak oksigen terlarut karena kontak dengan udara bebas, namun kondisi anaerobik juga dapat terjadi, misalnya pada saat shut down, atau pada permukaan yang tertutup kerak atau endapan. Dalam keadaan seperti di atas, ada kemungkinan terjadi serangan korosi oleh bakteri pereduksi sulfat yang menghasilkan zat-zat korosif terhadap baja dan paduan tembaga, seperti hidrogen sulfat dan sulfur terlarut. Bentuk korosi lain yang mungkin terjadi pada sistem air pendingin adalah crevice corrosion, baik pada celah mekanik (sambungan ulir, antar muka flange, sambungan yang diroll) maupun di bawah endapan, film, atau kerak. Korosi celah terutama disebabkan oleh sel konsentrasi oksigen, dengan daerah permukaan yang miskin oksigen berfungsi sebagai anoda dan terkorosi secara intensif. Kehadiran chlorida akan memperparah keadaan dengan terciptanya mekanisme autokatalitik yang mempercepat korosi celah. Dalam sistem air pendingin sering terbentuk kerak di permukaan penukar panas, sebagai akibat dari turunnya kelarutan kalsium karbonat dan magnesium karbonat dengan kenaikan temperatur.Pengendapan kerak di permukaan alat penukar panas, selain menurunkan efektivitas perpindahan panas, juga dapat mengakibatkan korosi celah dan meningkatkan konsentrasi clorida karena terabsorpsi oleh endapan kapur tersebut. Penanggulangan Korosi karena Air Pendingin. Terbentuknya kerak dapat dihindari dengan cara mengendalikan indeks saturasi air (untuk sistem resirkulasi), membuat rancang bangun alat penukar panas sedemikian sehingga temperatur permukaan penukar panas tidak melampaui temperatur pengendapan kerak.Air adalah zat/unsur kimia yang sangat dibutuhkan manusia, dalam zaman sekarang air banyak sekali digunakan untuk industri dan pertanian. Air untuk industri umumnya digunakan sebagai pendingin (cooler, condensor, cooling tower), sebagai pemanas (heater), sebagai pembangkit/steam (driver turbin generator/pompa), sebagai evakuasi gas (vacum system) dan sebagai air minum / proses (pelarut, drinking water, jacket water, boiler feed water). Pemilihan cooling water dan cooling system yang sesuai adalah salah satu unsur penting dalam perancangan pabrik. Hal ini dikarenakan sistem pendingin berkaitan langsung dengan efisiensi pabrik, selain itu juga berpengaruh pada biaya capital juga biaya operasional. Secara umum, faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan sistem pendingin adalah: a) Availability dan reliability: Ketersediaan dan kesinambungan sistem pendingin merupakan pertimbangan utama.b) Operability dan Maintainability: Meliputi kemudahan pengoperasian dan pemeliharaanc) Biaya investasi: Meliputi seluruh biaya yang diperlukan untuk mendirikan fasilitas sistem pendingin d) Operating cost: Meliputi biaya man power, chemical, electrical dan biaya pemeliharaane) Dampak lingkungan: Meliputi konsiderasi pada dampak lingkungan seperti polusi limbah, maupun polusi panas Sebagai islustrasi, bila pada lingkungan industri tersebut potensi air tanah/sungai/danau lebih dominan. Maka pembangunan sistem cooling waternya akan diperolih close sistem, sedangkan untuk sistem pengolahan air proses dipilih Teknologi Pertukaran Ion. Sedangkan bila lingkungan industri tersebut potensi air laut yang lebih dominan. Maka pembangunan sistem cooling waternya akan dipilih Once Through System, sedangkan untuk sistem pengolahan air proses dipilih Teknologi Desalinasi/Elektrodialysis/Reverse Osmosis. Disamping pertimbangan diatas harus dilihat juga kompleksitas dari unit proses yang tersedia, sehingga akan lebih selektif dalam pemilihan material kontruksi, pengurangan biaya chemical control dan penyederhanaan pembangunan sistem waste water treatment.Dari permasalahan sumber air yang tersedia dan kondisi/kompleksitas dari unit proses yang selalu berkembang sesuai keadaan potensi bisnis minyak, diharapkan dari ulasan buku ini akan memberikan informasi tentang pengertian dasar Teknologi Pengolahan Air khususnya cooling water, sehingga akan mampu mengoptimalkan kereaktifitas dan inovasi dalam bekerja pada lingkungan unit yang dihadapi.Cooling water digunakan sebagai pendingin pada heat exchanger hanya dilewatkan sekali, selanjutnya langsung dikembalikan lagi ke badan air. Once through systems digunakan bilamana kebutuhan cooling water sangat banyak, ketersediaan sumber air banyak dan murah serta memiliki fasilitas untuk menangani buangan air panas dari cooling water yang sudah digunakan. Keuntungan menggunakan Once through systems yaitu tidak diperlukan cooling tower dan tidak diperlukan pengolan / treatment pendahuluan. Sedangkan kerugian menggunakan Once through systems adalah korosi, fouling, sampah dan kotoran, serta polusi / pencemaran temperatur di badan air 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. Cooling water teruapkan sekitar 1% water. Kehilangan air akibat penguapan ini harus dikompensasi oleh make up cooling water. Keuntungan menggunakan Open evaporative recirculating systems adalah Jumlah kebutuhan air medikit (make up); dan Memungkinkan untuk mengontrol korosi. Sedangkan kerugian menggunakan Open evaporative recirculating systems adalah Investasi (capital cost) lebih tinggi daripada once through; Memerlukan cooling tower yang cukup besar; dan System purge dan blowdown kemungkinan dapat mengakibatkan pencemaran lingkunganAir 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. Cooling water didinginkan pada secondary heat exchanger. Tidak ada loss akibat penguapan juga tidak ada make up. Keuntungan menggunakan Closed nonevaporative recirculating systems adalah Cooling water return relatif bersih dan Temperatur cooling water memungkinkan lebih tinggi dari 100oC. Sedangkan kerugian menggunakan Closed nonevaporative recirculating system adalah Investasi / capital cost sangat tinggi dan Dibatasi oleh equipment secondary heat exchanger. Dalam ilmu perpindahan kalor fouling adalah Pembentukan lapisan deposit pada permukaan perpindahan panas dari bahan atau senyawa yang tidak diinginkan. Bahan atau senyawa itu berupa kristal, sedimen, senyawa biologi, produk reaksi kimia, ataupun korosi. Pembentukan lapisan deposit ini akan terus berkembang selama alat penukar kalor dioperasikan. Akumulasi deposit pada permukaan alat penukar kalor menimbulkan kenaikan pressure drop dan menurunkan efisiensi perpindahan panas. Untuk menghindari penurunan performance alat penukar kalor yang terus berlanjut dan terjadinya unpredictable cleaning, maka diperlukan suatu informasi yang jelas tentang tingkat pengotoran untuk menentukan jadwal pembersihan (cleaning schedule).Lapisan fouling dapat berasal dari partikel-partikel atau senyawa lainnya yang terangkut oleh aliran fluida. Pertumbuhan lapisan tersebut dapat meningkat apabila permukaan deposit yang terbentuk mempunyai sifat adhesif yang cukup kuat. Gradien temperatur yang cukup besar antara aliran dengan permukaan dapat juga meningkatkan kecepatan pertumbuhan deposit. Pada umumnya proses pembentukan lapisan fouling merupakan phenomena yang sangat kompleks sehingga sukar sekali dianalisa secara analitik. Mekanisme pembentukannya sangat beragam, dan metode-metode pendekatannya juga berbeda-beda.Proses PembentukkanBerdasarkan proses terbentuknya endapan atau kotoran, faktor pengotoran dibagi 5 jenis, yaitu :1. Pengotoran akibat pengendapan zat padat dalam larutan (precipitation fouling).Pengotoran ini biasanya terjadi pada fluida yang mengandung garam-garam yang terendapkan pada suhu tinggi, seperti garam kalsium sulfat, dll.2. Pengotoran akibat pengendapan partikel padat dalam fluida (particulate fouling).Pengotoran ini terjadi akibat pengumpulan partikel-partikel padat yang terbawa oleh fluida di atas permukaan perpindahan panas, seperti debu, pasir, dll.3. Pengotoran akibat reaksi kimia (chemical reaction fouling).Pengotoran terjadi akibat reaksi kimia di dalam fluida, di atas permukaan perpindahan panas, dimana material bahan permukaan perpindahan panas tidak ikut bereaksi, seperti adanya reaksi polimerisasi, dll.4. Pengotoran akibat korosi (corrosion fouling).Pengotoran terjadi akibat reaksi kimia antara fluida kerja dengan material bahan permukaan perpindahan panas.5. Pengotoran akibat aktifitas biologi (biological fouling).Pengotoran ini berhubungan dengan akitifitas organisme biologi yang terdapat atau terbawa dalam aliran fluida seperti lumut, jamur, dll.Akibat pembentukan fouling tersebut, maka kemampuan alat penukar kalor akan mengalami penurunan. Dalam beberapa kasus, pembersihan lapisan fouling dilakukan secara kimia dan mekanis. Salah satu cara mekanis yang umum dilakukan adalah dengan metode on-line cleaning dengan menggunakan bola taprogge Kecepatan aliran dan temperatur fluida (atau beda temperatur) dapat menjadi variabel signifikan terjadinya fouling. Peningkatan kecepatan menyebabkan transfer massa spesies fouling dapat meningkat, seiring dengan terbentuknya deposit pada permukaan perpindahan kalor. Secara terus menerus, shear force pada fluida/permukaan perpindahan kalor meningkat, melalui mekanisme removal deposit. Temperatur yang digunakan pada alat penukar kalor dapat mempengaruhi besarnya luasan fouling pada permukaan perpindahan kalor.Deposit partikel pada permukaan perpindahan kalor banyak dijumpai pada aliran gas-partikel dengan temperatur tinggi. Proses terjadinya fouling ini dapat ditemukan di power plant system seperti di economizer, superheater, peralatan penukar kalor pipa air pendingin, dan beberapa proses di industri kimia. Salah satu contoh adalah fenomena fouling pada boiler. Partikel yang dikenal dengan fly ash (abu terbang) berasal dari sisa hasil pembakaran batubara di boiler. Fly ash ini tersuspensi dalam aliran gas yang kemudian akan masuk ke peralatan penukar kalor. Aliran gas-fly ash ini akan membentuk lapisan deposit/fouling pada dinding luar tube.Lapisan deposit paling tebal terdapat pada bagian depan tube (upstream) atau pada sudut 0o. Jumlah deposit partikel yang jatuh (removed) semakin besar dengan semakin besarnya sudut sampai pada sudut 90o. Untuk sudut mendekati nol, kecepatan aliran adalah minimal, sehingga daya lepas deposit partikel (detaching force) karena aerodynamic force dapat diabaikan (Anatoli D. Zimon). Untuk sudut mendekati 90o, boleh dibilang hampir semua deposit partikel jatuh, hal ini disebabkan oleh impact dari pergerakan partikel. Sebaliknya ketika aliran melalui sisi bagian atas tube, detaching force meningkat sesuai dengan kecepatan aliran, dimana pada sisi ini kecepatan aliran adalah maksimum.Setelah deposit mencapai kondisi jenuh pada waktu tertentu, sejumlah deposit pada bagian depan (upstream) terjatuh, namun tidak semua bagian dari deposit itu terjatuh. Setelah itu terbentuk lagi deposit, kemudian setelah mencapai kondisi jenuh, terjatuh lagi. Fenomena ini terus berulang-ulang, dan keadaan akhir distribusi ketebalan deposit. Penanggulangan Korosi karena Air Pendingin Terbentuknya kerak dapat dihindari dengan cara mengendalikan indeks saturasi air (untuk sistem resirkulasi), Membuat rancang bangun alat penukar panas sedemikian sehingga temperatur permukaan penukar panas tidak melampaui temperatur pengendapan kerak. Korosi yang terjadi pada Cooling tower umumnya disebabkan beberapa factor antara lain :1. Tingginya kandungan oksigen dalam air2. PH air yang tidak terkontrol3. Tingginya kandungan ion OH- dalam air (Alkaline embrittlement)4. Akibat samping dari timbulnya deposit dan kerak

Proses karat dan korosi harus ditekan seminimal mungkin yang bertujuan untuk menekan tingkat kerusakan cooling tower terutama pada jaringan pipa sekaligus untuk meningkatkan waktu hidup (life cycle). Kegagalan ini diakibatkan oleh pengaruh Chemycal Complex antara material Heat Exchanger dan fluida yang bersirkulasi didalamnya. Ada 7 (tujuh) type kegagalan dari Chemically induced corrosion yaitu: General corrosion adalah Kegagalan tipe jenis ini mempunyai karakteristik yang relatif sama menyerang permukaan tube, tube sheet, shell dan tidak ada tanda-tanda bahwa akan ada serangan korosi. PH dibawah 7 yang dikombinasikan dengan CO2 atau O2 akan menyerang Copper. Warna biru atau hijau kebiru-biruan pada permukaan tube menunjukkan hasil serangan CO2 pada permukaan dalam dari Copper tube. Berbagai macam bahan kimia seperti asam juga menimbulkan serangan pada metal. Pemilihan material yang tahan terhadap serangan korosi dan lingkungan yang banyak mengandung bahan kimia harus benar-benar dilakukan untuk memaksimalkan umur dari heat exchanger.Local pitting sering terjadi pada ferrous dan nonferrous metal yang terjadi akibat perbedaan potensial dari electrochemical serta perbedaan konsentrasi oksigen Oksigen akan memaksa membuat lubang (anoda) dan permukaan benda kerja sebagai Katoda. Yang menghasil lubang kecil( pitting).Stress corrosion adalah Bentuk korosi ini serangannya terjadi pada area batas butir. Tube heat exchanger biasanya mempunyai residual stress, dimana residual stress. Stress sudah terbentuk sejak pembuatan tube maupun pada saat fabrikasi, membentuk U-Tube, atau pada saat expanding tube ke tube-sheet. Kegagalan korosi jenis ini mengambil bentuk "fine crack'; yang mengikuti garis stress dan batas-batas butir material. Corrodent yang menyebabkan stress corrosion pada stainlees steel adalah ion Chloride, yang selalu ada pada setiap bahan campuran dengan chlorine. Phenomena stress corrosion akibat chloride ini frekwensi kejadiannya akan bertambah dengan naiknya temperatur dan konsentrasi ion chloride. Corrodent yang menyebabkan stress corrosion cracking pada copper atau tube copper alloy adalah Amonia. Konsentrasi Amonia yang sangat kecil (< dari 1 ppm).Amonia menyebabkan problem stress cracking, terutama pada bagian dalam U-bend tube heat exchanger. Copper nickle alloys mempunyai ketahanan yang baik terhadap stress corrosion cracking dan dapat digunakan pada konsentrasi amonia yang rendah. Dezincification ini terjadi pada Copper Zinc Alloys yang mengandung kurang dari 85% Copper ketika kontak dengan air yang mengandung oksigen dan CO2 yang tinggi, atau larutan yang diam. De-zincification cenderung terjadi pada saat percepatan kenaikan temperature atau PH turun sampai di bawah 7. Dezincification menimbulkan porous pada permukaan metal yang mana bahan kimia Zinc terbuang dari alloy. Sisa Copper timbul seperti bunga karang. Dezincification dapat dicegah dengan menggunakan Brass dengan kandungan zinc rendah atau brass mengandung timah atau arsenic untuk mencegah terjadinya reaksi kimia atau dengan melakukan kontrol terhadap pengaruh lingkungan caustik.Galvanic corrosion ini terjadi ketika material yang tidak sejenis digabungkan sehingga menimbulkan arus elektrolyte, seperti air asam (acidic water). Galvanic corrosion biasanya terjadi pada reaksi kecepatan tinggi pada logam yang kurang mulia. Sebagai contoh : jika Cell Galvanic mengubah copper dan steel dibenamkan dalam larutan asal sulfur, maka steel yang kurang mulia akan terkorosi dengan cepat dan copper yang kurang mulia tidak terserang.Chart dari Galvanic menunjukkan perbedaan relatif potensial yang menyokong terjadinya korosi ini. Material yang digolongkan dalam satu group mempunyai tendensi yang relatip lebih kecil untuk menimbulkan adanya galvanic corrosion. Jika dua buah metal yang berbeda group digabungkan dalam suatu elektrolyte akan menghasilkan korosi yang hebat pada metal yang kurang mulia.Crevice corrosion ini terjadi pada celah antara material, seperti antara baffle dan tube atau dibawah kerak atau kotoran. Korosi ini akan berkembang secara lokal dan memunculkan korosi pada metal berupa pitting (lubang). Condensate grooving ini terjadi pada heat exchanger dengan kondisi bagian luar tube steam dan air pada tube, khususnya pada daerah U-Bend tube. Kejadiannya dapat dikenal dengan adanya groove (alur) yang tidak teratur, korosi jenis ini biasanya berkembang dalam area yang basah yang disebabkan perbedaan potensial listrik antara daerah yang kering dan basah. Mengontrol PH condensate dan membuang gas-gas dengan membersihkan permukaan luar tube dari oli, akan mencegah basahnya tube secara seragam, biasanya akan mengurangi perbedaan potensial yang ada. Kegagalan heat Exchanger dalam banyak contoh bukan hanya disebabkan oleh satu kasus saja, tetapi kombinasi dari beberapa kondisi. Contoh dari Serangan pitting, galvanic dan crevice corrosion dapat terjadi bersamasama pada satu lokasi atau lebih. Sangat sering terjadi kombinasi problem antara mechanical dan korosi akan mengakibatkan semakin cepatnya kegagalan yang terjadi dari pada sendiri-sendiri. Ada 2 (dua) type kombinasi yang umum terjadi antara mechanical dan korosi yaitu : Erosion Corrosion dan Corrosion Fatique.a) Erosion CorrosionSetiap korosi akan dipercepat terjadi apabila lapisan film terbuang/terlepas oleh kecepatan yang berlebih, larutan yang kasar atau terjadinya vibrasi . Erosion-Corrosion biasanya terjadi pada daerah inlet tube, di bawah inlet nozzle pada shell pada titik kontak antara baffle dengan tube dan bagian dalam area U-Bend tube, khususnya pada ikatan U-bend.b) Corrosion - FatiqueKombinasi kedua model kegagalan ini, ditekankan pada fatique yang dihasilkan oleh karena adanya beban berlebih, seperti vibrasi dari mesin, expansion atau contraction yang disebabkan oleh siklus temperature atau water hammer ringan dan dilingkungan yang hanya mungkin terjadi korosi. Bagaimanapun dalam corrosion - fatique Cyclic stressed merapuhkan area yang sudah tidak terproteksi dan membuatnya mudah terkena serangan, kejadian ini membuka kesempatan terjadinya percepatan korosi.Untuk menjamin keberhasilan proses pendinginan udara dan menghindari pertumbuhan bakteri dan alga pada sistem cooling tower maka perlu Adanya langkah internal treatment yang bertujuan untuk mempertahankan dan meningkatkan efisiensi pertukaran panas dan mencegah kerusakan pada instalasi sistem cooling tower. Pengolahan internal treatment cooling tower bertujuan untuk menekan jumlah zat-zat yang dapat menyebabkan terbentuknya kerak, korosi , fouling dan perkembangan lumut dan bakteri dalam air yang masuk ke dalam sistem cooling tower seperti Padatan terlarut (Dissolved Solid), silika, besi, dan Garam- garam anorganik . Pengerjaan kimia adalah langkah yang paling efektif untuk mencegah proses korosi, pengerakan dan pertumbuhan microorganisma pada instalasi cooling tower, Namun jumlah pemakaian dan komposisi senyawa yang dipergunakan harus selalu diperhatikan untuk mencegah inefisiensi pemakaian obat ,juga agar tidak menimbulkan interferensi diantara senyawa-senyawa yang dipergunakan dalam internal water treatment tersebut. Pemakaian senyawa berbasis phosfate sebagai internal cooling water treatment mempunyai beberapa kelemahan utama antara lain :1. Terbentuknya Lumpur yang cukup banyak sebagai efek samping yang dihasilkan.2. Senyawa ini akan memicu terbentuknya endapan kerak Calsium pospat sebagai hasil reaksi ion Ca dengan senyawa orthophosfate, atau Calsium pospat yang terkandung dalam air.

Boiler dan Heat Exchanger merupakan peralatan utama dalam rangkaian suatu proses di industri, seperti industri pembangkit tenaga uap, industri petrokimia, industri pupuk, unit pengolahan minyak, industri textile, industri kertas dan industri lainnya. Apabila Boiler dan Heat Exchanger tidak berfungsi maka industri tidak dapat berproduksi, secara optimal sehingga industry tersebut akan mengalami kerugian besar. Kerusakan yang terjadi sering sekali tidak terprediksi sehingga selain menganggu proses produksi, sering juga menimbulkan ledakan dan mengakibatkan adanya korban jiwa. Korosi merupakan salah satu bentuk kerusakan yang mungkin terjadi pada Boiler dan Heat Exchanger, karena pada komponen tersebut terdapat fluida kerja. Interaksi material (Logam) dengan fluida kerja akan mengakibatkan sifat material terdegradasi dan tebal material semakin tipis. Korosi merupakan proses yang membutuhkan waktu dan peristiwa korosi tidak bisa di cegah tetapi bisa di kendalikan. Untuk bisa mengendalian korosi pada peralatan seperti Boiler dan Heat Exchanger diperlukan pemahaman mengenai korosi secara memadai.Masalah korosi dan pembentukan kerak yang sering dijumpai pada unit heat exchange dalam lingkungan air pendingin diakibatkan oleh beberapa faktor antara lain: disain, temperatur operasi, laju alir, kualitas air pendingin, pemilihan material logam, jenis dan dosis inhibitor korosi dan anti kerak yang kurang tepat. Sampai saat ini, masalah tersebut sering terjadi di sektor industri seperti industru pupuk, petrokimia, pembangkit listrik, minyak dan gas serta sarana transportasi kapal laut. Unit heat exchanger merupakan salah satu urat nadi proses di lingkungan industri yang sangat diperlukan sebagai sarana perpindahan panas. Oleh karena itu unit perlu dipelihara seoptimal mungkin untuk memperpanjang umur pelayanannya. Berikut Merupakan jenis Unit Heat Exchanger:Once Through System. Air pendingin mengalir melalui unit heat exchanger dan langsung dibuang. Jumlah volume air yang dibutuhkan sangat besar sehingga kenaikan temperatur relatif kecil sepanjang pipa unit heat exchanger dan kandungan mineral dalam air relatif sama. Pada umumnya air pendingin untuk unit heat exchanger diambil dari berbagai sumber seperti sungai, danau, laut dan sumur.Closed Recirculating System. Air pendingin secara kontinyu disirkulasikan melalui unit heat exchanger. Panas yang diabsorbsi dari unit heat exchanger dimanfaatkan untuk proses pemanasan lainnya, yang kemudian didinginkan melalui pendingin sekunder once through atau open recirculating system. Volume makeup water yang ditambahkan relatif kecil, karena kehilangan air akibat evaporasi relatif sedikit. Kandungan mineral dalam air pendingin relatif konstan, akan tetapi produk sampingan akibat korosi terakumulasi. Pada umumnya, closed recirculating system digunakan pada sistem pendinginan mesin pembakar.Open Recirculating System. Air pendingin secara kontinyu disirkulasikan melalui unit heat exchanger dari menara pendingin. Volume makeup water yang ditambahkan relatif banyak, untuk menggantikan air yang hilang akibat evaporasi atau dibuang melalui blowdown untuk menjaga level mineral dan padatan terlarut yang memenuhi persyaratan kualitas air pendingin. Konsentrasi ion agresif dan padatan terlarut dalam air pendingin meningkat diakibatkan penambahan makeup water secara kontinyu. Hal ini dapat mempercepat korosi dan pembentukan kerak pada pipa unit heat exchanger.Dengan pemilihan material logam, jenis dan dosisinhibitorkorosi dan anti kerak yang memadai, maka masalah korosi dan kerak pada unitheat exchangerdapat diatasi, penghematan material logam, penurunan biaya pemeliharaan dan produktivitas berjalan dengan lancar.Menurut Incropera dan Dewitt (1981), efektivitas suatu Heat Exchanger didefinisikan sebagai perbandingan antara perpindahan panas yang diharapkan (nyata) dengan perpindahan panas maksimum yang mungkin terjadi dalam Heat Exchanger tersebut. Secara umum pengertian alat penukar panas atau 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. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung begitu saja. Penukar panas sangat luas dipakai dalam industry seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam,refrigerasi,pembangkit listrik. Salah satu contoh sederhana dari alat penukar panas adalahradiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar.Prinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu memindahkan panas dari dua fluida padatemperatur berbeda di mana transfer panas dapat dilakukan secara langsung ataupun tidak langsung. Secara kontak langsung, panas yang dipindahkan antara fluida panas dan dingin melalui permukaan kontak langsung berarti tidak ada dinding antara kedua fluida.Transfer panas yang terjadi yaitu melalui interfase / penghubung antara kedua fluida. Secara kontak tak langsung, perpindahan panas terjadi antara fluida panas dandingin melalui dinding pemisah. Dalam sistem ini, kedua fluida akan mengalir. Perlu diketahui bahwa untuk alat-alat ini terdapat suatu terminology yang telah distandarkan untuk menamai alat dan bagian-bagian alat tersebut yang dikeluarkan oleh Asosiasi pembuat Heat Exchanger yang dikenal dengan Tublar Exchanger Manufactures Association (TEMA). Standarisasi tersebut bertujuan untuk melindungi para pemakai dari bahaya kerusakan atau kegagalan alat, karena alat ini beroperasi pada temperature dan tekanan yang tinggi. Didalam standar mekanik TEMA, terdapat dua macam kelas heat Exchanger, yaitu: Kelas R, yang berfungsi untuk peralatan yang bekerja dengan kondisi berat, misalnya untuk industri minyak dan kimia berat. Dan yang kedua adalah Kelas C, yang dibuat untuk general purpose, dengan didasarkan pada segi ekonomis dan ukuran kecil, digunakan untuk proses-proses umum industri.Jenis Shell and Tube merupakan jenis yang paling banyak digunakan dalam industri perminyakan. Alat ini terdiri dari sebuah shell (tabung/slinder besar) dimana didalamnya terdapat suatu bandle (berkas) pipa dengan diameter yang relative kecil. Satu jenis fluida mengalir didalam pipa-pipa sedangkan fluida lainnya mengalir dibagian luar pipa tetapi masih didalam shell. Shell and Tube Heat exchanger merupakan Heat exchanger yang paling banyak digunakan di proses-proses industri karena mampu memberikan ratio area perpindahan panas dengan volume dan massa fluida yang cukup kecil. Selain itu juga dapat mengakomodasi ekspansi termal, mudah untuk dibersihkan, dan konstruksinya juga paling murah di antara yang lain. Untuk menjamin bahwa fluida pada shell-side mengalir melintasi tabung dan dengan demikian menyebabkan perpindahan kalor yang lebih tinggi, maka didalam shell tersebut dipasangkan sekat/penghalang (baffles)Fixed Tube Sheet Merupakan jenis shell and tube Heat exchanger yang terdiri dari tube-bundle yang dipasang sejajar dengan shell dan kedua tube sheet menyatu dengan shell. Kelemahan padatipe ini adalah kesulitan pada penggantian tube dan pembersihan shell. Floating Tube Sheet Merupakan Heat exchanger yang dirancang dengan salah satu tipe tube sheet nya mengambang, sehingga tube-bundle dapat bergerak di dalam shell jika terjadi pemuaian atau penyusutan karena perubahan suhu. Tipe ini banyak digunakan dalam industri migas karena pemeliharaannya lebih mudah dibandingkan fix tube sheet, karena tube-bundlenya dapat dikeluarkan, dan dapat digunakan pada operasi dengan perbedaan temperatur antara shell dan tube side di atas 2000F.U tube/U bundle Jenis ini hanya mempunyai 1 buah tube sheet, dimana tube dibuat berbentuk U yang ujung-ujungnya disatukan pada tube sheet sehingga biaya yang dibutuhkan paling murah diantara Shell and Tube Heat exchanger yang lain. Tube bundle dapat dikeluarkan dari shell nya setelah channel headnya dilepas. Tipe ini juga dapat digunakan pada tekanan tinggi dan beda temperatur yang tinggi. Masalah yang sering terjadi pada Heat exchanger ini adalah terjadinya erosi pada bagian dalam bengkokan tube yang disebabkan oleh kecepatan aliran dan tekanan di dalam tube, untuk itu fluida yang mengalir dalam tube side haruslah fluida yang tidak mengandung partikel-partikel padat Pada jenis ini tiap pipa atau beberapa pipa mempunyai shell sendiri-sendiri. Untuk menghindari tempat yang terlalu panjang, heat exchanger ini dibentuk menjadi U. pada keperluan khusus, untuk meningkatkan kemampuan memindahkan panas, bagian diluar pipa diberi sirip, bentuk siripnya ada yang memanjang, melingkar dan sebagainya. Pada alat ini, mekanisme perpindahan kalor terjadi secara tidak langsung (indirectcontact type), karena terdapat dinding pemisah antara kedua fluida sehingga kedua fluida tidak bercampur. Fluida yang memiliki suhu lebih rendah (fluida pendingin) mengalir melalui pipa kecil, sedangkan fluida dengan suhu yang lebih tinggi mengalir pada pipa yang lebih besar (pipa annulus). Penukar kalor demikian mungkin terdiri dari beberapa lintasan yang disusun dalam susunan vertikal. Perpindahan kalor yang terjadi pada fluida adalah proses konveksi, sedangkan proses konduksi terjadi pada dinding pipa. Kalor mengalir dari fluida yang bertemperatur tinggi ke fluida yang bertemperatur rendah. Keistimewaan jenis ini adalah mampu beroperasi pada tekanan yang tinggi, dan karena tidak ada sambungan, resiko tercampurnya kedua fluida sangat kecil, mudah dibersihkan pada bagian fitting,fleksibel dalam berbagai aplikasi dan pengaturan pipa, dapat dipasang secara seri ataupun paralel, dapat diatur sedimikian rupa agar diperoleh batas pressure drop dan LMTD sesuai dengan keperluan, mudah bila kita ingin menambahkan luas permukaannya dan kalkulasi design mudah dibuat dan akurat. Sedangkan kelemahannya terletak pada kapasitas perpindahan panasnya sangat kecil, mahal, terbatas untuk fluida yang membutuhkan area perpindahan, kalor kecil (