laporan cooling tower

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada unit pendingin yang berkapasitas besar, biasanya menggunakan kondensor dengan

pendingin air. Hal ini disebabkan karena faktor ekonomis. Untuk itu diperlukan alat bantu

sirkulasi air yang disebut menara pendingin (cooling tower). Alat ini berfungsi untuk

mendinginkan air panas yang berasal dari kondensor dan mensirkulasikannya kembali ke menara

pendingin. Menara pendingin merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menurunkan

suhu aliran air dengan cara menyerap panas dari air dan mengemisikannya ke atmosfir. Menara

pendingin menggunakan penguapan dimana sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak

dan kemudian di buang ke atmosfir. Sebagai akibatnya, air yang tersisa didinginkan secara

signifikan. Menara pendingin mampu menurunkan suhu air lebih dari peralatan – peralatan

perpindahan panas yang lain yang hanya menggunakan udara untuk membuang panas, seperti

radiator dalam mobil dan oleh karena itu biayanya lebih efektif dan efisien.

1.2 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) Mengetahui kondisi/ kinerja cooling tower dengan mengukur variabel – variabel

operasi untuk mengetahui penyimpangan dari kondisi normal.

5) Mampu memberikan solusi perawatan dan perbaikan.

Perawatan Cooling Tower

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Landasan Teori

2.1.1 Cooling Tower (Menara Pendingin)

Ada dua metode analisa terhadap kondisi termal menara pendingin, yaitu analisa

perpindahan panas dan massa serta analisa kesetimbangan energi (kalor). Dengan melakukan dua

hal tersebut akan didapatkan nilai karakteristik menara pendingin, yaitu acuan dasar dalam

merencanakan bagian – bagian menara pendingin, seperti luas permukaan untuk perpindahan

panas, packing, dan drift eliminator. Faktor – faktor yang mempengaruhi nilai karakteristik

menara pendingin antara lain suhu air bola masuk dan suhu air keluar, suhu bola basah (wet bulb

temperature) dan laju alir volume air. Perhitungan pressure drop terhadap bagian menara

pendingin tersebut akan menentukan daya dan diameter fan yang digunakan. Dari perhitungan

terhadap kerugian air (losses water), karena penguapan, panasnya drift eliminator dan blow

down akan menentukan besarnya make up water yang dibutuhkan menara pendingin.

2.1.2 Komponen – Komponen Cooling TowerKomponen dasar sebuah menara pendingin meliputi rangka dan casing, bahan pengisi,

kolam air dingin, eliminator aliran, saluran masuk udara, louvers, nosel, dan fan. Kesemuanya

dijelaskan di bawah ini :

Rangka dan CasingHampir semua menara memiliki rangka berstruktur yang menunjang tutup luar (casing),

motor, fan, dan komponen lainnya. Dengan rancangan yang lebih kecil seperti unit fiber glass,

wadahnya dapat menjadi rangka.

Bahan PengisiHampir seluruh menara pendingin menggunakan bahan pengisi (terbuat dari plastik atau

kayu) untuk memfasilitasi perpindahan panas dengan memaksimalkan kontak udara dan air.

Terdapat dua jenis bahan pengisi :


3

a. Bahan pengisi berbentuk percikan/ splash fill : air jatuh di 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 plastik

memberikan perpindahan panas yang lebih baik daripada bahan pengisi percikan dari

kayu.

Gambar 1.percikan/splash fill

b. Bahan pengisi berbentuk film : terdiri dari permukaan plastik tipis dengan jarak yang

berdekatan dimana diatasnya 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

member perpindahan panas yang sama dalam volume yang lebih kecil daripada bahan

pengisi jenis splash.

Gambar 2. Bahan Pengisi Berbentuk Film

Kolom Air DinginKolom air dingin terletak pada atau dekat bagian bawah menara, dan menerima air dingin

yang mengalir turun melalui menara dan bahan pengisi. Kolam biasanya memiliki sebuah lubang

atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin. Dalam beberapa desain, kolam air dingin berada

di bagian bawah seluruh bahan pengisi. Pada beberapa desain aliran yang berlawanan arah pada

forced draft, air di bagian bawah bahan persegi disalurkan ke bak yang berbentuk lingkaran yang

berfungsi sebagai kolam air dingin. Sudu – sudu fan dipasang dibawah bahan pengisi untuk


4

meniup udara naik melalui menara. Dengan desain ini, menara dipasang pada landasannya,

memberikan kemudahan akses bagi fan dan motornya.

Drift EliminatorsAlat ini menangkap tetes – tetes air yang terjebak dalam aliran udara supaya tidak hilang

ke atmosfir.

Gambar 3. Drift Eliminator

Saluran Udara MasukIni merupakan titik masuk bagi udara menuju menara. Saluran masuk bisa berada pada

seluruh sisi menara (desain aliran melintang) atau berada di bagian bawah menara (desain aliran

berlawanan arah).

LouversPada umumnya, menara dengan aliran silang memiliki saluran masuk louvers. Kegunaan

louvers adalah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air dalam menara.

Beberapa desain menara aliran berlawanan arah tidak memerlukan louver.

Gambar 4.Louver

NoselAlat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan pengisi. Distribusi air yang seragam

pada puncak bahan pengisi adalah penting untuk mendapatkan pembasahan yang benar dari

seluruh permukaan bahan pengisi. Nosel dapat dipasang dan menyemprot dengan pola bundar


5

atau segi empat, atau dapat menjadi bagian dari rakitan yang berputar seperti pada menara

dengan beberapa potongan lintang yang memutar.

Gambar 5 Nosel

FanFan aksial (jenis baling-baling) dan sentrifugal keduanya digunakan dalam menara.

Umumnya fan dengan baling-baling/propeller digunakan pada menara induced draft dan baik

fan propeller dan sentrifugal dua-duanya ditemukan dalam menara forced draft. Tergantung pada

ukurannya, jenis fan propeller yang digunakan sudah dipasang tetap atau dengan dapat dirubah-

rubah/ diatur. Sebuah fan dengan baling-baling yang dapat diatur tidak secara otomatis dapat

digunakan diatas range yang cukup luas sebab fan dapat disesuaikan untuk mengirim aliran

udara yang dikehendaki pada pemakaian tenaga terendah. Baling-baling yang dapat diatur secara

otomatis dapat beragam aliran udaranya dalam rangka merespon perubahan kondisi beban.

Gambar 6.fan aksial

2.3 Material Untuk MenaraPada mulanya menara pendingin dibuat terutama dari kayu, termasuk rangka, wadah,

louvers, bahan pengisi dan kolam air dingin. Kadangkala kolam air dingin terbuat dari beton.

Saat ini, telah digunakan berbagai macam bahan untuk membangun menara pendingin. Bahan-

bahan dipilih untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi, mengurangi perawatan, dan turut

mendukung kehandalan dan umur layanan yang panjang. Baja yang sudah digalvanis, berbagai


6

kelas stainless steel, fiber glass, dan beton sangat banyak digunakan dalam pembuatan menara,

juga alumunium dan plastik untuk beberapa komponen.

Rangka dan Casing.Menara yang terbuat dari kayu masih tersedia, namun beberapa komponen dibuat dari

bahan yang berbeda, seperti wadah casing fiber glass disekitar rangka kayu, saluran masuk udara

louvers dari fiber glass, bahan pengisi dari plastik dan kolam air dingin dari baja. Banyak menara

(wadah dan kolam) nya terbuat dari baja yang digalvanis atau, pada atmosfir yang korosif,

menara dan/atau dasarnya dibuat dari stainless steel. Menara yang lebih besar kadangkala terbuat

dari beton. Fiber glass juga banyak digunakan untuk wadah dan kolam menara pendingin, sebab

dapat memperpanjang umur menara pendingin dan memberi perlindungan terhadap bahan kimia

yang berbahaya.

Bahan Pengisi. Plastik sangat banyak digunakan sebagai bahan pengisi, termasuk PVC, polypropylene,

dan polimer lainnya. Jika kondisi air memerlukan penggunaan splash fill, splash fill kayu yang

sudah diberi perlakuan juga banyak digunakan. Disebabkan efisiensi perpindahan panasnya lebih

besar, bahan pengisi film dipilih untuk penggunaan yang sirkulasi airnya bebas dari sampah yang

dapat menghalangi lintasan bahan pengisi.

Nosel. Plastik juga digunakan luas untuk nosel. Banyak nosel terbuat dari PVC, ABS,

polipropilen, dan nylon yang diisi kaca.


7

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Susunan Alat Cooling Tower3.1.1 Peralatan yang digunakan pada praktikum cooling tower adalah sebagai berikut :

Gambar 7. Diagram skematik system menara pendingin(laboratorium Nasiona Pacific Northwest,2001)

3.2 Bahan dan Alat Bantu yang digunakan dalam praktikum cooling tower adalah sebagai berikut :No. Bahan1. Bahan kimia untuk treatment

2. Amplas/sikat

3. Kunci pipa

4. Kunci pas/shock

5. Beaker glass/ plastik


8

6. Termometer

7. Stopwatch

3.3 Prosedur Percobaan

Pemeriksaan air pendingin.

Pembersihan saluran pipa air pendingin dengan chemical treatment

Pembersihan kolam air.

Pemeriksaan komponen menara pendingin : saluran udara, nozel, fan

3.3.1 Pemeriksaan Air Pendingin

1. Ukur suhu air pendingin masuk dan keluar

2. Ukur laju alir air pendingin

.

3.3.2 Pembersihan Saluran Pipa Air Pendingin

1. Buat larutan kimia dengan konsentrasi yang sudah d tentukan

2. Masukkan dalam kolam air pendingin

3. Sirkulasikan air pendingin sampai kekeruhannya tetap.

3.3.3 Pembersihan Kolam Air

1. Kosongkan ai pendingin di dalam kolam air

2. Ambil amplas/sikat

3. Bersihkan kotoran dlam kolam air dengan amplas/sikat

4. Bilas kolam air dengan air bersih dan kosongkan kembali

3.3.4 Pembersihan Komponen Menara Pendingin :Saluran Udara,Nozel,Fan

1. Periksa saluran udara,apakah normal sesuai dengan spesifikasinya atau tidak 2. Kalau tidak normal bersihkan (ikuti pembersihan yang di rekomendasikan pihak

pembuat mesin disekitar menara pendingin dan relokasikan atau modifikasikan struktur yang mengganggu udara masuk atau keluar).

3. Periksa nozel,dalam kondisi normal sesuai dengan spesifikasinya atau tidak.4. Kalau tidak normal bersihkan


9

5. Periksa fan apakah bantalan, impeller,poros,motor dalam kondisi normal atau tidak (Optimalkan sudut blade fan menaraa pendingin dengan dasar musim dan/atau beban).

6. Kalau tidak normal perbaiki atau ganti(perbaiki pembersihan ujung blade yang tidak rata dan/ berlebihan dan keseimbangan fan yang buruk)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Pengamatan

4.1.1 Gambar Sketsa Komponen dalam Cooling Tower

KomponenNama

KomponenGambar Sketsa

Nozel

Bahan

Pengisi

Fan


10

Casing

Kolam

Penampung

Air


11

Pipa

Blowdown

Pipa

Overflow


12

Pipa Air

Hangat (inlet

cooling

tower)

Pipa Air

dingin

(Outlet

cooling

tower)

Pompa

Tangki

penampung


13

air dingin

4.1.2 Fungsi Komponen Cooling Tower

KomponenNama

KomponenKeterangan

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


14

Casing

Rangka berstruktur yang

menunjang tutup luar (wadah /

casing), motor, fan, dan

komponen lainnya

Kolam

Penampung

Air

Berfungsi untuk menampung air

yang menetes dari bagian bahan

pengisi yang telah kontak dengan

udara


15

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


16

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


17

air dingin diproses di cooling tower.

4.2 Pengolahan Data

4.2.1 Cara Perawatan Komponen dalam Cooling Tower

KomponenNama

KomponenCara Perawatan

Nozel

Pastikan Nozel dapat berputar

dengan baik. Karena fungsinya

sebagai penyemprot air ke dalam

bahan pengisi. Sehingga pastika

air yang disemprotka terdistribusi

merata pada bahan pengisi.

Cara perawatan :

1. Apabila nozel tidak dapat

berputar dengan baik,

perbaiki sambungan alat

dengan bautnya

2. Pastikan tidak ada benda

asing di dalam bulatan

penyemprot air. Bersihkan

bulatan pada nozel dai

benda asing

Bahan

Pengisi

Bahan pengisi terdiri dari dua

lapisan plastic yang sangat tipis

dan rapuh. Perawatan bahan

pengisi dilakukan dengan

menyingkirkan benda asing

seperti dedaunan. Teteapi


18

perawatan bahan pengisi harus

dilakukan dengan hati-hati

mengingat rapuhnya plastic dalam

bahan pengisi.

Fan

Fan harus dalam kondisi dapat

berputar dengan baik. Oleh karena

itu pastikan sambungan-

sambungan pada fan terpasang

dengan baik.

Casing

Casing sebagai komponen terluar

harus dipastikan dalam kondisi

yang bersih. Perawatan casing

dilakukan dengan mengelap

casing dengan air sabun lalu

membilasnya hingga bersih.

Kolam

Penampung

Air

Kolam penampung air harus

dalam keadaan bersih dari benda

asing. Oleh karena itu

perawatannya dengan mengambil


19

benda asing seperti dedaunan dan

serpihan bahan pengisi. Dilakukan

juga pengurasan kolam

penmapung air, agar terbebas dari

motoran-kotoran.

Pipa

Blowdown

Pastikan pipa tidak ada yang

bocor. Perawatan cukup dengan

melakukan membersihkan pipa

dari lumut. Pencegahan korosi

jugaa perlu dilakukan misalnya

dengan melapisi pipa dengan

bahan anti korosi

Pipa

Overflow







bahan anti korosi


20

Pipa Air

Hangat (inlet

cooling

tower)







bahan anti korosi.

Pipa Air

dingin

(Outlet

cooling

tower)




dari lumut.

Pompa

Karena pompa terbuat dari logam,

pencegahan dari korosi perlu

dilakukan mislnya degan coating

pompa dengan bahan anti korosi

Tangki

penampung

Perawatn tangki dapat dilakukan

dengan membersihkan bagian luar


21

air dingin tangki dari lumut.

4.3 Pembahasan

Cooling tower adalah alat yang berfungsi untuk mendinginkan air panas dari kondensor dengan

cara dikontakkan langsung dengan udara secara konveksi paksa menggunakan fan/kipas untuk

selanjutnya disrkulasikan lagi ke menara pendingin. Pada praktikum dilakukan perawatna

cooling tower yang bertujuan memperpanjang umur dari cooling tower dan komponen-

komponennya.

Masalah yang sering muncul pada menara pendingin adalah munculnya kerak, korosi,

dan lumpur. Pada cooling tower yang dilakukan perawatan di TKA masalah yang muncul adalah

adanya lumut, kerak, dan korosi pipa air panas. Masalah tersebut muncul karena beberapa

faktor. Lumut dalam casing dan bagian bawah kolam (basin) terjadi karena lembabnya

permukaan Karena terhalang dari sinar matahari. Sedangkan korosi pada pipa air panas terjadi

karena okosidasi ion Fe dengan oksigen di dalam air. Kerak yang muncul dapat terjadi karena

atingkat kesadahan air yan digunakan tinggi.

Perawatan cooling tower pada prinsipnya adalah perawatan sistem pendingin, mulai dari

kolam penampung air dingin, perpipaan, casing sampai pada cooling point ( pendingin alat

produksi ). Perwatan yang dilalukan cukup dengan membersihkan komponen-komonen dari

lumut. Kerak dan korosi pada perpipaan tidak dilakukan perawatan pada praktikum ini karena

tidak disediakan chemical agent yang dapat mencegah kerak dan korosi.

Apabila dilakukan perawatan dengan bahan kimia harus diperhatikan aspek

keseimbangan antara mencegah pembentukan kerak dengan keberhasilan menahan atau

mencegah terbentuknya korosi. Penentuan dosis chemical didasar pada total volume sistem,

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 lumut dan lumpur terbentuk pada sistem

terbuka pada bagian sisi dari cooling tower, maka perawatan cukup dengan membersihkan

lumpur yang mengendap secara manual.


22

Oleh karena itu perawatan cooling tower harus dilakukan secara berkala dan rutin. Hal ini

dilakukan agar kerusakan komponen alat dapat dipantau dan komponen-komponennya tidak

cepat aus. Pembersihan dari lumut adalah hal yang harus rutin dilakukan. Korosi dan kerak yang

melanda komponen darlam cooling tower dapat dilakukan coating secara berkala. Perlu

diperhatikan juga air yang digunakan harus memiliki kesadahan yang rendah dan memiliki

kadaar Fe terlarut yang sedikit. Karena berdasarkan pengamatan korosi dan kerak terjadi pada

perpipaan, casing, dan bagian-bagian lain yang langsung memliki kontak dengan air yang

digunakan.

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 SimpulanSimpulan yang didapat dari perawatan cooling tower adalah, sebagai berikut :

Komponen dalam cooling tower yang memiliki masalah dengan adanya lumut adalah

casing, bagaian bawah dari kolam pendingin, bagian bawah tangki

Komponen yang memiliki masalah timbulnya kerak dan korosi adalah perpipaan dan

casing


23

Komponen yang harus dilakukan perawatan secara rutin adalah casing, kolam

penampung air dingin, nozel dan bahan pengisi

Komponen yang harus dilakukan perawatan secara berkala dari korosi dan kerak

adalah perpipaan dan pompa

5.2 Saran

Saran agar perawatan cooling tower dapat efektif adalah, sebagai berikut :

Sebaiknya perawatan bukan hanya dilakukan dengan menguras, mencuci, ataupun

menyikat saja (perawatan secara fisik), tapi perlu dilakukan juga perawatan untuk

mencegah kerak dan korosi pada perpipaan dan casing dengan penambahan chemical

agent

DAFTAR PUSTAKA

Subiyanto, Gatot. 2006. Job sheet Praktikum Pilot Plant “Cooling Tower”. Bandung : Jurusan

Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.

Perry, R. H., Chilton, C. H., 1982, “Perry’s Chemical Engineers Handbook”, 5th Ed p.p 12 – 17.

Mc Graw – Hill Co, New York.

Pacific Northwest National Laboratory, Photo Library. 2001. www.pnl.gov,

www.cce.iastate.edu/ courses/ ce525/ Cooling % 20 Towers.doc


http://www.cce.iastate.edu/

http://www.pnl.gov/

laporan cooling tower

Documents