4 BAB II
LANDASAN TEORI 2.1 Cooling Tower
2.1.1 Pengertian Coong Tower
Cooling Tower merupakan peralatan yang digunakan untuk menurunkan suhu air panas dengan cara mengekstraksi panas dari air kemudian mengemisikan panas ke atmosfer. Cooling tower memanfaatkan kontak antara air dan udara pada proses perpindahan panas yang kemudian dibuang ke atmosfer. Prestasi cooling tower biasanya dinyatakan dalam range dan approach. Range adalah perbedaan suhu antara tingkat suhu air masuk cooling tower dengan tingkat suhu air yang keluar cooling tower atau selisih antara suhu air panas dan suhu air dingin, sedangkan approach adalah perbedaan antara temperature air keluar cooling tower dengan temperature bola basah udara yang masuk atau selisih antara suhu air dingin temperatur bola basah ( wet bulb ) dari udara atmosfer.( Enerco Nusantara” n.d.2008)
Temperatur udara sebagaimana umumnya diukur termometer biasa yang sering dikenal sebagai temperature bola basah (wet bulb temperature) adalah temperature yang bolanya diberi kasa basah, sehingga jika air menguap dari kasa dan bacaan suhu pada thermometer menjadi lebih rendah dari pada temperature bola kering.
2.1.2 Fungsi Cooling Tower
Semua mesin pendingin yang bekerja akan melepaskan kalor melalui kondensor, refrigerant akan melepas kalornya kepada air pendingin sehingga air menjadi panas. Selanjutnya air panas ini akan dipompakan ke cooling tower.
Cooling tower secara garis besar berfungsi untuk menyerap kalor dari air tersebut dan menyediakan sejumlah air yang relative sejuk (dingin) untuk dipergunakan kembali disuatu instalasi pendingin.
2.1.3 Prinsip Kerja Cooling Tower
Prinsip kerja cooling tower berdasarkan pada pelepasan kalor dan perpindahan kalor. Dalam cooling tower perpindahan kalor berlangsung dari air ke udara.
5 Prinsip kerja cooling tower dapat dilihat dari gambar diatas, bahwa air hangat didinginkan dan sebagian kecil air menguap menjadi uap air. Oleh karena adanya perbedaan temperature air dan udara, maka perpindahan kalor juga terjadi dari air hangat ke udara. Sebaliknya bila temperetur air berada dibawah temperature bola kering, maka perpindahan kalor akan berlangsung dari udara ke air. (Putra2015)
Gambar 2.1 Skematika Cooling Tower 2.1.4 Kontruksi Cooling Tower
1. Kipas (fan)
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 rusak atau tidak berfungsi maka kinerja menara pendingin tidak maksimal. Kipas digerakkan oleh motor listrik dan di kopel langsung oleh poros kipas.
2. Kerangka pendukung menara (tower supporter)
Berfungsi untuk mendukung menara pendingin agar dapat berdiri kokoh dan tegak.Tower supporterterbuat dari baja.
3. Rumah menara pendingin (casing)
Rumah menara pendingin harus memiliki ketahanan yang baik terhadap segala cuaca dan life time yang lama. Casing terbuat dari seng.
6 4. Pipa sprinkler
Merupakan pipa yang berfungsi untuk mensirkulasikan air secara merata pada menara pendingin, sehingga perpindahan kalor air dapat efektif dan efisien. Pipa sprinkler dilengkapi lubang-lubang kecil untuk menyalurkan air.
5. Penampung air (water basin)
Water basin berfungsi untuk pengumpul air sementara yang jatuh dari filling material sebelum disirkulasikan kemabali ke kondenser.
Water basin terbuat dari seng.
6. Lubang udara (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 yang masuk mempunyai suhu yang cukup tinggi akan disemprotkan ke filling material. Pada filling material inilah air yang mengalir turun menuju water basinakan bertukar kalor dengan udara segar dari atmosfer yang suhunya. 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 fungsi memecah air menjadi butiran-butiran tetes air dengan maksud memperluas permukaan pendinginan sehingga proses perpindahan panas dapat dilakukan seefisiensi mungkin.
7 Gambar 2.2 Kontruksi Cooling Tower
2.1.5 Jenis bahan pengisi
1. Bahan pengisi jenis percikan (splash fill)
Jenis bahan ini adalah air jatuh diatas lapisan yang berurut dari batang pemercik horisontal, yang secara terus menerus pecah menjadi tetesan yang lebih kecil, sambil membasahi permukaan bahan pengisi.
Luas permukaan butiran air adalah luas permukaan perpidahan kalor dengan udara. Bahan pengisi percikan dari plastik memberikan perpindahan kalor yang lebih baik.
Gambar 2.3 Splash Fill 2. Bahan pengisi jenis film (film fill)
Bagian ini terdiri dari permukaan lapisan plastik tipis dengan jarak berdekatan dimana diatasnya terdapat semprotan air, membentuk lapisan
8 film yang tipis dan melakukan kontak dengan udara. Ada banyak macam bentuk seperti: datar, bergelombang, berlekuk dan bentuk lainnya. Pada bahan pengisi film, air membentuk lapisan tipis pada sisi-sisi lembaran pengisinya. Luas permukaan dari lembaran pengisi adalah luas perpindahan kalor dengan udara sekitar. Jenis bahan pengisi film lebih efisien dan memberi perpindahan kalor yang sama dalam volume yang lebih kecil daripada bahan pengisi jenis splash.
Gambar 2.4 Film Fill 3. Bahan pengisi sumbatan rendah (Low clog film fill)
Jenis pengisi ini dengan ukuran flute yang lebih tinggi, saat ini sedang dikembangkan untuk mengatasi air yang keruh. Jenis ini merupakan pilihan terbaik untuk jenis air yang berasal dari laut karena adanya penghematan daya kinerja dibandingkan tipe bahan pengisi jenis percikan konvensional.
Gambar 2.5 Low-Clag Film Fill
9 2.2 Sistem Pengendali / Kontrol
2.2.1 Pengertian Sistem Pengendali
Sistem kendali atau control adalah suatu alat (kumpulan alat) untuk mengendalikan, memerintah dan mengatur keadaan dari suatu sistem.Sistem kendalikan dapat dikatakan sebagai hubungan antara komponen yang membentuk sebuah konfigurasi sistem yang akan menghasilkan tegangan sistem yang diharapkan. Jadi harus ada yang dikendalikan. Pada dasarnya, sistem kendali terdiri atas beberapa komponen dasar yaitu berupa masukan proses pengendalian dan keluaran.
1. Masukan
Masukan atau input adalah rangsangan dari luar yang diterapkan kesebuah sistem kendali untuk memperoleh tegangan tertentu dari sistem pengaturan. Masukan juga sering disebut respon keluaran yang diharapkan.
2. Proses
Berlangsungnya operasi pengendalian suatu variabel proses misalnya proses kimiawi, ekonomi dan sebagainya.
3. Keluaran
Keluaran atau output adalah tanggapan sebenarnya yang didapatkan dari suatu sistem kendali. Secara umum tujuan sistem kendali adalah untuk mengendalikan keliaran berbagai masukan melalui unsur - unsur sistem kendali.
2.2.2 Jenis Sistem Kontrol Secara Garis Besar 1. Sistem loop terbuka (open loop system)
Sistem kendali loop terbuka (open-loop control system) adalah sistem kendali yang sinyal keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi pengendaliannya. Dalam hal ini sinyal keluaran tidak diukur atau diumpanbalikan untuk dibandingkan dengan sinyal masukannya. Menunjukkan hubungan masukan - keluaran suatu sistem kendali loop terbuka. Sebuah contoh praktis adalah mesin cuci (washing machine). Sejak perendaman, pencucian dan pembilasan pada me sin cuci ini tidak mengukur sinyal keluaran, misalnya kebersihan pakaian yang dicuci. Contoh lain yaitu pengendalian atau pengaturan
10 lampu lalu - lintas yang operasinya juga berdasarkan basis waktu. Pada sistem ini tidak memperhitungkan perubahan arus lalu - lintas yang terjadi pada setiap persimpangan jalan. Tepatnya adalah kendaraan yang dapat lewat saat lampu hijau menyala tidak harus sarna dengan banyaknya kendaraan yang masuk atau antri pada ruas jalan yang bersangkutan, karena dibatasi oleh waktu nyala lampu yang sudah ditetapkan.
Gambar 2.6 Diagram Blok Sistem Kendali Loop Terbuka
Jadi pada sistem kendali loop terbuka, keluaran tidak dibandingkan dengan masukan acuannya. OIeh sebab itu, untuk setiap masukan acuan terdapat suatu kondisi operasi yang tetap. Perlu diketahui bahwa sistem kendali loop terbuka harus dikalibrasi dengan hati - hati, agar ketelitian sistem tetap terjaga dan berfungsi dengan baik. Dengan adanya gangguan (disturbances), sistem kendali loop terbuka tidak dapat bekerja seperti yang diharapkan. Kendali loop terbuka dapat digunakan dalam praktek hanya jika hubungan masukan dan keluaran diketahui dan jika tidak terdapat gangguan internal maupun gangguan eksternal. Dengan demikian jelas bahwa sistem semaeam ini bukan sistem kendali berumpan - balik. Demikian pula bahwa setiap sistem kendali yang bekerja berdasar basis waktu adalah sistem loop terbuka.
2. Sistem loop tertutup (close loop system)
Sistem Kontrol loop tertutup adalah sistem kontrol yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung pada aksi pengontrolan. Sistem kontrol loop tetrtutup juga merupakan sistem control berumpan balik. Sinyal kesalahan penggerak, yang merupakan selisih antara sinyal masukan dan sinyal umpan balik (yang dapat berupa sinyal keluaran atau suatu fungsi sinyal keluaran atau turunannya). Diumpankan ke kontroler untuk memperkecil kesalahan dan membuat agar keluaran sistem mendekati harga yang diinginkan. Dengan kata lain, istilah “loop tertutup” berarti menggunakan aksi umpan balik untuk memperkecil kesalahan sistem.
11 Gambar 2.7 Sistem Loop Tertutup
kontrol loop tertutup. Jika dalam hal ini manusia bekerja sebagai operator, maka manusia ini akan menjaga sistem agar tetap pada keadaan yang diinginkan, ketika terjadi perubahan pada sistem maka manusia akan melakukan langkah - langkah awal pengaturan sehingga sistem kembali bekerja pada keadaan yang diinginkan. (FERDINANDA HAMID 2017)
