Post on 10-Feb-2016
description
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
Alat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan pengisi.
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
KomponenNama
KomponenKeterangan
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
baik
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
menguras cooling tower
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
air dingin
Tangki ini berfungsi untuk
menampung air yang telah
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
Lumpur biasanya terbentuk dari endapan yang tidak dapat membentuk kerak seperti :
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 bekerjaOpen circuit pada lilitan
motor
Periksa lilitan motor dari
kemungkinan open circuit
Motor tidak bekerjaDrive motor dan atau fan
macetPeriksa gear motor atau fan.
Motor tidak bekerja Rotor cacat
Periksa bila terjadi
kerusakan pada bars dan
ring
Kerja motor terlalu panasTegangan tidak sesuai/ tidak
stabil
Periksa tegangan dan arus
pada tiga saluran apakah
sesuai dengan name plat
Kerja motor terlalu panas OverloadPeriksa sudut fan blade dan
bearing apakah rusak
Kerja motor terlalu panas Putaran motor tidak sesuaiPeriksa power suplai & rasio
gear.
Kerja motor terlalu panasPelumasan pada bearing
terlalu banyak
Kurangi dan jalankan motor
diatas kecepatan
Kerja motor terlalu panasGesekan motor dan selimut
statorGanti bearing yang aus.
Kerja motor terlalu panasKesalahan 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 cukupGanti 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 diinginkanRotor rusak
Periksa retakan dekat
bearing, kemungkinan
dibutuhkan penggantian
rotor atau diperbaiki
Motor tidak mencapai
kecepatan yang diinginkanRangkaian phasa salah
Ganti/tukar dua dari tiga dari
koneksi motor.
Motor tidak mencapai
kecepatan yang diinginkanGeareducer bearing
Lihat gearreducer service
manual
Motor tidak mencapai
kecepatan yang diinginkanGear
Periksa cengkraman gigi
(gear engagement) dan
perbaiki jarak hingga klop.
Motor tidak mencapai
kecepatan yang diinginkan
Hilangnya baut dan
pengelapPasang 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 diinginkanFan
Pastikan fan balde pada
posisis yang tepat dan
pastikan sudut kemiringan
semua blade sama.
Motor tidak mencapai
kecepatan yang diinginkanGeareducer 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
System periksa dari kebocoran, korosi dan berkurangnya material lapisan (bulanan)
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