LABORATORIUM TEKNIK PERAWATAN
SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015
MODUL : Cooling Tower PEMBIMBING : Ir. Nurcahyo
Praktikum : 23 Juni 2015 Penyerahan (Laporan) : 25 Juni 2015
Oleh : Kelompok : 2
Nama : 1. Annisa Novita N NIM. 131424005 2. Caesaria Rizky Kinanti NIM.131424007 3. Diah Nurul Sayekti NIM.131424008 Kelas : 2A - TKPB
PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2015
I. TUJUAN
1. Mengerti cara kerja dari sistem menara pendingin (cooling tower). 2. Mengerti cara kerja masing-masing komponen menara pendingin. 3. Melakukan perawatan dan perbaikan ringan.
4. Mampu memberikan solusi perawatan dan perbaikan.
II. DEFINISI MENARA PENDINGIN (COOLING TOWER)
Menara pendingin 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, seperti radiator dalam mobil, dan oleh karena itu biayanya lebih efektif dan efisien energinya.
Gambar 1. Diagram skematik sistim menara pendingin (Laboratorium Nasional Pacific Northwest, 2001)
III. KOMPONEN-KOMPONEN PADA COOLING TOWER
Komponen-komponen dari Cooling tower adalah: 1. Rangka dan casing
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.
2. Bahan pengisi
Terdapat dua jenis bahan pengisi, yakni:
a. Bahan pengisi berbentuk percikan/splash fill: air jatuh bdi atas lapisan yang berurut dari batang pemercik horizontal, secara terus-menerus pecah menjadi tetesan yang lebih kecil, sambil membasahi permukaan bahan pengisi. Bahan pengisi percikan dari plastic memberikan perpindahan panas yang lebih baik daripada bahan pengisi percikan dari kayu.
b. Bahan pengisi berbentuk film: terdiri dari permukaan plastic uang yipis dengan jarak yang berdekatan dimana di atasnya terdapat semprotan air, membentuk lapisan film yang tipis dan melakukan kontak dengan udara. Permukaannya dapat berbentuk datar bergelombang, berlekuk, atau pola lainnya. Jenis bahan pengisi film lebih efisien dan memberi perpindahan panas yang sama dalam volume yang lebih kecil daripada bahan pengisi jenis splash. 3. Kolam air dingin
Kolam air dingin terletak pada atau dekat bagian bawah menara, dan menerima air dingin yang mengalir turun melalui menara dan bahan pengisi. Kolam biasanyamemiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin. 4. Drift eliminators
Alat ini menanglap tetesan air yang terjebak dalam aliran udara agar tidak hilang ke atmosfir.
5. Saluran udara masuk
Ini adalah titik masuk bagi udara menuju menara. Saluran masuk ini dapat berada pada seluruh sisi menara.
6. Louvers
Kegunaan louvers adalah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air dalam menara.
7. Nosel
8. Fan
Fan aksial (jenis baling-baling) dan sentrifugal keduanya digunakan di dalam menara. Fan ini disesuaikan untuk mengirim aliran udara yang dikehendaki .
Beberapa istilah yang digunakan dalam cooling tower ini adalah :
Drift : droplet air yang terbawa oleh udara keluar dari cooling tower. Droplet drift ini mempunyai konsentrasi yang murni sama seperti air yang msuk ke tower. Kecepatan drift secara khusus diturunkan dengan menggunakan alat seperti baffle, yang disebut dengan drift eliminator, udara mengalir setelah meninggalkan daerah fill dan spray tower.
Blow out : droplet air keluar cooling tower dengan memutar, secara umum pada aliran udara masuk yang terbuka. Air juga dapat hilang, tidak memutar, melalui deburan atau misting. Alatnya seperti wind server, louver, splash deflector. Dan water diverter yang digunakan untuk membatasi kehilangan ini.
Plume : aliran udara keluar yang jatuh meninggalkan cooling tower. Plume ini terlihat ketika air menguap yang mengandung kondensat yang kontak dengan pendingin air.
Blow down : bagian mensirkulasi aliran air yang keluar untuk mempertahankan atau mempertahankan junlah padatan terlarut dan yang murni lainnya pada level yang sesuai.
Leaching : menghilangkan bahan kimia pengawet kayu dengan mencucinya pada air yang mengalir melalui cooling tower berstruktur kayu.
Noise : pancaran bunyi yang sangat kuat dari cooling tower dan catatan yang yang diberikan dari jarak arahnya. Bunyi dibangkitkan dengan air yang jatuh, gerak air dari kipas, daun kipas yang bergerak didalam struktur, dan motor, gearbox atau sabuk penggerak.
Cooling tower ini berfungsi untuk melepaskan panas air yang keluar dari kondensor agar air dapat diresirkulasi atau dikeluarkan dan digunakan kembali.
Major Components
Cooling Tower(Supply) Basin
Air disediakan dari pemecatan Berputar-Putar Sistem Penyediaan Air [bagi/kepada] suatu Kolom/Dok/Bak Distribusi, dari yang mana Pompa Menara Pendingin mengambil suatu pengisapan.
Cooling Tower Pumps
Pompa [yang] besar ini menyediakan air pada (di) atas 100,000 galon per menit [bagi/kepada] satu atau lebih Menara Pendingin. Masing-Masing pompa pada umumnya (di) atas 15 kaki dalam. Motor Perakitan mungkin (adalah) 8 [bagi/kepada] 10 kaki tinggi. Total permintaan elektrik dari semua Menara Pendingin pompa mungkin (adalah) sebanyak . seperti 5% tentang keluaran yang elektrik setasiun [itu].
IV. PRINSIP KERJA COOLING TOWER
Air panas yang masuk pada bagian atas cooling tower didistribuskan secara merata didalam rumah cooling tower, lalu akan jatuh kebawah dikarenakan gaya gravitasi atau pancaran air diarahkan ke bawah. Air yang masuk dan udara melalui filling arahnya searah. Disana terjadi perpindahan panas dan perpindahan massa, dimana perpindahan panas dan perpindahan massa terjadi dari air ke udara. Udara yang banyak memiliki kandungan air(jenuh) disirkulasikan dengan kipas sehingga udara yang belum jenuh masuk ke rumah cooling tower. Air dingin yang ditampung di bak penampung digunakan kembali.
Dalam proses ini, terjadi penghilangan air karena terjadi penguapan. Sehingga harus diberi masukan air tambahan (make up water). Air dingin yang dihasilkan dilewatkan melalui saringan agar kotoran-kotoran atau padatan-padatan mineral tertahan dan tidak melewati alat lainnya.
V. TIPE-TIPE COOLING TOWER
Cooling tower dimasukan kedalam dua subdivisi utama, yaitu : 1. Natural draft atau atmospheric
Cooling tower jenis ini menggunakan cerobong asap beton yang sangat besar untuk memasukan udara melalui media. Dikarenakan ukuran tower yang besar (tinggi 500 kaki dan diameter dasarnya 400 kaki) maka secara umum digunakan untuk laju alir diatas 200000 gal/menit. Biasanya jenis tower ini digunakan untuk menghasilkan daya di Amerika Serikat. Jenis ini tidak menggunakan kipas untuk mengahsilkan aliran udaranya, udara diperoleh dari aliran induksi natural atau alami dari spray tekanan.
2. Mechanical draft
Cooling tower jenis ini paling banyak digunakan. Tower ini menggunakan kipas besar untuk mengambil udara melalui sirkulasi air. Air mengalir kebawah diatas permukaan fill yang membantu meningkatkan panas antara air dan udara.
Cooling tower jenis Mechanical Draft dibagi menjadi dua macam yaitu : a) Forced Draft
Tower jenis ini mempunyai kipas, basin, dan pipa yang diletakan didalam struktur tower. Pada jenis ini , kipas diletakan dibagian bawah atau dasar. Tidak ada celah pada dinding bagian luarnya. Struktur baja atau susunan kayu tertutupi dengan panel yang terbuat dari aluminium, galvanized baja, atau asbestos
cemnent board. Selama operasi kipas mengahsilkan udara pada kecepatan rendah secara horizontal melalui packing dan kemudian secara vertical berlawanan dengan aliran air yang kebawah yang terjadi pada sisi kipas. Drift eliminator diletakan pada atas tower yang melepaskan air yang masuk ke udara. Vibrasi dan noise dikurangi ketikan alat berputar yang terbuat dari pondasi padat (solid). Kipas ini sering mengatasi dry air atau keringnya udara, pengurangan erosi, dan masalah kondensasi air.
b) Induced Draft
Tower jenis ini terdiri dari 2 macam yaitu : 1. Counterflow
2. Crossflow
Jenis counterflow dan crossflow ini selain dimasukan kedalam induced draft juga dapat dimasukan kedalam karakteristik cooling tower berdasarkan aliran udaranya.
Counterflow
Pada tower counterflow ini, udara bergerak naik secra vertical melalui fill, berlawanan dengan jatuhnya air. Dikarenakan keperluan pemasukan yang tinggi dan daya hisap yang penuh, penggunaan system spray bertekanan tinggi,
tekanan udara yang hilang besar, maka beberapa counterflow tower kecil yang secara fisik lebih tinggi, memerlukan lebih banyak pompa, dan menggunakan lebih banyak kipas dibandingkan crossflow. Pada counterflow tower yang lebih besar, penggunaan system distribusi bertekanan rendah gravity-releated, ditambah dengan ketersediaan daerah masukan dan daerah plenum untuk pengaturan udara, menyebabkan perawatan yang sangat diperlukan.
Crossflow
Tower jenis ini mempunyai fill konfigurasi yang aliran udaranya mengalir secara horizontal, air yang akan didinginkan dialirkan kedalam kolom masukan air panas yang diletakan dibagian atas fill, dan didistribusikan ke fill secara gravitasi melalui lubang orificies didasar basin. Cooling tower jenis crossflow ini terdiri atas 3 macam, yaitu
1. Double flow 2. single flow 3. spray filled
VI. DATA PENGAMATAN
Komponen Nama
Komponen Keterangan
Casing
Rangka berstruktur yang menunjang tutup luar (wadah /
casing), motor, fan, dan
komponen lainnya
Nozel
Berfungsi untuk menyemprotkan air sehingga akan mengalir
melalui bahan pengisi
Bahan Pengisi
Media yang digunakan untuk memperluas kontak antara air
dengan udara, sehingga perpindahan panasnya akan lebih
Fan
Berfungsi untuk mensirkulasikan udara yang ada pada cooling
tower
Motor Berfungsi untuk menggerakan fan
Kolam Penampung
Air
Berfungsi untuk menampung air yang menetes dari bagian bahan pengisi yang telah kontak dengan
udara
Pipa Blowdown
Pipa ini digunakan untuk mengeluarkan air yang ada di dalam cooling tower atau untuk
Pipa Overflow
Pipa ini berfungsi untuk mencegah kelebihan air yang ada
pada bak penampung air cooling tower
Pipa Air Hangat (inlet cooling tower)
Pipa ini mengalirkan air dari hasil proses pertukaran panas
diperalatan proses. Air inilah yang akan didinginkan pada cooling tower. Pipa Air dingin (Outlet cooling tower)
Pipa ini mengalirkan air yang telah didinginkan di cooling
tower, dan siap untuk disirkulasikan kembali menuju peralatan penukar panas yang ada
di proses.
Pompa
Berfungsi untuk mensirkulasikan air yang ada pada sistem perpipaan cooling tower
Tangki penampung
Tangki ini berfungsi untuk menampung air yang telah
air dingin diproses di cooling tower.
V. PEMBAHASAN
Masalah yang berpotensial muncul dalam sistem pendinginan adalah : Korosi, deposit kerak, dan pertumbuhan mikrobiologi ( jamur dan lumut ).
A. Korosi
Korosi adalah proses elektrokimia, proses anodik yang terjadi dalam sistem dimana beda potensial metal dan keberadaan oksigen yang terlarut dalam media akan membentuk radikal bebas yang sangat reaktif terhadap besi.
Kondisi ini akan diperparah oleh keberadaan chemical lain yang terlarut dalam media (air). B. Kerak
Kerak adalah endapan yang melekat dalam sistem perpindahan panas, material endapan yang terlarut dalam air secara specifik dikenal sebagai ‘hardness’. Material atau hardness ini akan membentuk kerak bila konsentrasinya tinggi dan atau temperatur yang cukup tinggi.
Semakin tebal kerak yang terbentuk dalam sistem pendingin, maka effisiensi cooling tower akan semakin kecil dan bila dibiarkan tanpa kontrol maka saluran air pendingin akan menjadi buntu.
C. Lumpur
1. Suspensi dari besi atau garam kesadahan yang terikut dalam air make up. 2. Material organik alami dari air make up.
3. Partikel yang terikut dari udara.
4. Additive organik yang terikut dari process yang rusak. 5. Hasil dari korosi migrasi.
D. Mikroorganisma
Sistem pendingin air, biasanya menggunakan sirkulasi dimana kontak dengan udara adalah hal yang utama dalam transfer panas, hal ini memungkinan kontak yang sangat besar dengan spora algae, jamur dan bakteri (mikroorganisma ) dari udara. Adakalanya lumpur dan mikroorganisma bersinergi membentuk endapan tebal pada permukaan basin cooling tower.
Untuk cooling tower yang menggunakan motor maka perlu dilakukan perawatan untuk motor. Adapaun jenis gangguan dan cara mengatasinya adalah sebagai berikut:
TROUBLE SEBAB PERBAIKAN
Motor tidak bekerja Tidak ada daya dalam motor, kabel koneksi yang salah
Periksa daya starter. Perbaiki koneksi control pada motor. Pastikan overload dalam dan short sirkuit dalam keadaan normal.
Motor tidak bekerja Tegangan rendah
Periksa tegangan pada terminal motor. Samakan dengan name plat motor. Motor tidak bekerja Open circuit pada lilitan
motor
Periksa lilitan motor dari kemungkinan open circuit Motor tidak bekerja Drive motor dan atau fan
macet Periksa gear motor atau fan. Motor tidak bekerja Rotor cacat Periksa bila terjadi
ring Kerja motor terlalu panas Tegangan tidak sesuai/ tidak
stabil
Periksa tegangan dan arus pada tiga saluran apakah sesuai dengan name plat Kerja motor terlalu panas Overload Periksa sudut fan blade dan
bearing apakah rusak
Kerja motor terlalu panas Putaran motor tidak sesuai Periksa power suplai & rasio gear.
Kerja motor terlalu panas Pelumasan pada bearing terlalu banyak
Kurangi dan jalankan motor diatas kecepatan
Kerja motor terlalu panas Gesekan motor dan selimut
stator Ganti bearing yang aus. Kerja motor terlalu panas Kesalahan pelumasan dalam
bearing
Ganti dengan pelumasan yang sesuai
Kerja motor terlalu panas Satu phasa terbuka
Motor tidak bekerja jika hanya satu phasa, periksa wiring control dan motor. Kerja motor terlalu panas Ventilasi yang kurang Buat ventilasi lebih besar Kerja motor terlalu panas Kesalahan lilitan Periksa dengan ohmmeter Kerja motor terlalu panas Shaft motor bergerak Luruskan atau ganti swhaft Kerja motor terlalu panas Pelumasan tidak cukup Ganti busi dan lumasi
kembali bearing Kerja motor terlalu panas
Pembusukan atau material yang tidak dikenal dalam pelumas
Bersihkan oli kemudian lumasi kembali
Kerja motor terlalu panas Bearing rusak Ganti bearing
Kerja motor terlalu panas Sudut fan blade tidak sesuai Lihat fan service manual untuk sudut yang benar
Motor tidak mencapai kecepatan yang diinginkan
Tegangan terminal motor terlalu kecil akibat drop aliran
Periksa transformator, gunakan tegangan yang lebih besar pada transformator atau kurangi beban
Motor tidak mencapai
kecepatan yang diinginkan Rotor rusak
Periksa retakan dekat bearing, kemungkinan dibutuhkan penggantian rotor atau diperbaiki
Motor tidak mencapai
kecepatan yang diinginkan Rangkaian phasa salah
Ganti/tukar dua dari tiga dari koneksi motor.
kecepatan yang diinginkan manual Motor tidak mencapai
kecepatan yang diinginkan Gear
Periksa cengkraman gigi (gear engagement) dan perbaiki jarak hingga klop. Motor tidak mencapai
kecepatan yang diinginkan
Hilangnya baut dan
pengelap Pasang baut dan kencangkan
Motor tidak mencapai kecepatan yang diinginkan
Drive shaft tidak seimbang dan aus pada coling
Pastikan bahwa motor dan shaftgeareducer dalam posisis yang sesuai, lakukan rebalancing drive shaft dengan menambahan/ mengurangi beban pada balancing screw cap. Perbaiki/ganti kolping yang aus.
Motor tidak mencapai kecepatan yang diinginkan Fan
Pastikan fan balde pada posisis yang tepat dan pastikan sudut kemiringan semua blade sama.
Motor tidak mencapai
kecepatan yang diinginkan Geareducer bearing aus
Periksa ujung shaft, ganti bearing jika dibutuhkan Maintanance yang harus dilakukan pada komponen-komponen pada cooling tower adalah
sebagai berikut: 1. Cooling Tower
Periksa dari kebocoran, crack (retak) lubang serta korosi bila memakai casing logam 2. Basin
Periksa korosi bagian kotoran, puing-puing yang menghasilkan kondisi optimum untuk perkembangan bakteri (legionalle). Periksa sambungan air dan bersihkan dari sampah. Periksa bagian yang terbuat dari logam dari korosi dan dari kebocoran (harian)
3. Fan Deck
Periksa korosi pada logam dan kayu yang rapuh, pastikan bagian dari deck dalam kondisi baik dan hubungan antara bagian kencang
4. System Perpipaan
5. Control flow valve
Periksa dari korosi dan kelelahan air, reset valve untuk balancing (bulanan) 6. Fill (packing)
Terdiri dari 2 jenis, splash dan film, film yang berbeda membutuhkan perawatan yang berbeda pula.
7. Kopling dan drive shaft
Periksa dari korosi dan kerusakan, periksa seluruh sambungan, terutama pada flexible connection dari korosi, kelelahan, retak, (tergantung kebutuhan)
8. Fan
Jika dipasang fan sentrifugal, blower diperiksa dari kerusakan atau hilangnya blade, serta korosi dari endapan. Periksa dan stel kembali fan pitch (sudu) sesuaikan dengan ukuran yang direkomendasikan dengan toleransi ½ . periksa dan kencangkan seluruh koneksi (tergantung kebutuhan)
9. Make up water
Jalankan/operasikan valve atau switch secara manual sehingga diperoleh penutup valve sesuai dengan rancangan (tergantung kebutuhan).
Perawatan cooling tower pada prinsipnya adalah perawatan sistem pendingin, mulai dari tandon air, perpipaan, cooling tower sampai pada cooling point ( pendingin alat produksi ). Perawatan dengan bahan kimia harus diperhatikan aspek keseimbangan antara mencegah pembentukan kerak dengan keberhasilan menahan / mencegah terbentuknya korosi. Penentuan dosis chemical didasar pada total volume system, make up / air yang dikonsumsi, jenis cooling tower, tata letak dan system perpipaan serta analisa air yang dipakai. Adakalanya terbentuk endapan yang berlebihan, hal ini terjadi karena kondisi solid dalam air yang terlalu tinggi. Bila pembentukan lumpur terbentuk pada system terbuka pada bagian sisi dari cooling tower, maka perawatan cukup dengan membersihkan lumpur yang mengendap secara manual. Mikroorganisma dihambat dengan memberikan chemical yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisma tersebut.
VI. KESIMPULAN
Prinsip kerja menara pendingin adalah menurunkan suhu air pendingin dengan cara kontak air dengan udara dengan cara dehumdifikasi.
Menara pendingin di Jurusan Teknik Kimia POLBAN digunakan untuk mendinginkan air yang berasal dari proses destilasi.
Menara pendingin terdiri dari rangka/ wadah, kolam penampung,nozel, fill (pengisi) fan, motor fan, pipa-pipa/ saluran penyambung ke tiap unit dan tangki penampung air pendingin
Daftar Pustaka
Jobsheet Perawatan dan Perbaikan. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.
Walas, Stanley M. 1988. Chemical Process Equipment. Butterworth Publisher www.airah.org.au www.cheresources.com www.eere.energy.gov http://langkahpetualang.wordpress.com/20 15 /0 6 /23/cooling-tower/ http://kynas-coating.com/seputar-korosi/38-water-treatment-maintenance-system-for-cooling-tower.html
