WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER PERAWATAN DAN PERBAIKAN MENARA PENDINGIN (COOLING TOWER) 1. Tujuan
Mengerti cara kerja dari sistem menara pendingin
Mengerti cara kerja masing-masing komponen menara pendingin
Malakukan perawatan dan perbaikan ringan
Mampu memberikan solusi perawatan dan perbaikan
2. Definisi Menara Pendingin (cooling tower) Menara pendingin merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstrasi panas dari air dan mengemisikannya ke atmosfer. Menara pendingin menggunakan penguapan dimana sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuanag ke atmosfer. Sebagai akibatnya, air yang tersisa didinginkan secara signifikan. Menara pendingin mampu menurunkan suhu air lebih dari peralatan yang hanya menggunakan udara untuk membuang panas, seperti radiator dalam mobil, dan oleh karena itu biayanya lebih efektif dan efisien energinya.
3. Komponen- komponen pada Cooling Tower Komponen-komponen dari cooling tower adalah : a. Rangka dan casing
WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER Hampir semua menara memiliki rangka berstruktur yang menunjang tutup luar (wadah/casing), motor, fan, dan komponen lainnya. Dengan rancangan yang lebih kecil, seperti unit fiberglass, wadahnya menjadi rangka. b. Bahan pengisi Terdapat dua jenis bahan pengisi, yakni : 1) Bahan pengisi berbentuk percikan/splash fill : air jatuh dari atas lapisan yang berturut 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. 2) Bahan pengisi berbentuk film : terdiri dari permukaan plastik uang tipis dengan jarak yang berdekatan dimana di atasnya terdapat semprotan air, membentuk lapisan film yang tipis dan melakukan kontak
dngan
udara.
Permukaannya
dapat
berbentuk
datar
bergelombang, berlekuk, atau pola lainnya. Jenis bahan pengisi fill lebih efisien dan memberikan perpindahan panas yang sama dalam volume yang lebih kecil daripada bahan pengisi jenis splash. c. 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 biasanya memiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin. d. Drift eliminators Alat ini menangkap tetesan air yang terjebak dalam aliran udara agar tidak hilang ke atmosfer. e. Saluran udara masuk Ini adalah titik masuk bagi udaraa menuju menara. Saluran masuk ini dapat berada pada seluruh sisi menara. f. Louvers Kegunaan louvers adlah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air dalam menara.
WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER g. Nosel Alat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan pengisi. h. 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 masuk ke tower. Kecepatan drift secara khusus diturunkan dengan menggunakan alat seperti baffle, yang di sebut dengan drift eliminator, udara mengalir setelah meninggalkan daerah fill dan spray tower.
Blow out : droplet air keluar cooling tower dengan memuter, 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 terlibat ketika air menguap yang mengandung kondensat yang kontak dengan pendingin air.
Blow down : bagian mensirkulasi aliran air yang keluar untuk mempertahankan jumlah 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 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.
WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER Major Components
Cooling tower (supply) basin Air disediakan dari pemecatan berputar-putar sistem penyediaan air (bagi/kepada) suatu kelompok/dok/bak distribusi, dari yang mana pompa menara pendingin mengambil suatu pengisapan.
Cooling tower pumps Pompa yang besar ini menyediakan air pada atas 100,000 galon / menit kepada satu atau lebih menara pendingin. Masing-masing pompa pada umumnya diatas 15 kaki dalam. Motor perakitan mungkin 8 / 10 kaki. Total permintaan elektrik dari semua menara pendingin pompa mengkin sebanyak 5 % keluaran elektrik.
4. Prinsip Kerja Cooling Tower Air panas yang masuk pada bagian atas cooling tower didistribusikan secara merata didalam rumah cooling tower, lalu akan jatuh kebawah dikarenakan gaya gravitasi atau pancaran air diarahkan ke bawah. Air dan udara yang masuk melalui filling arahnya searah. Disana terjadi perpindahan panas dan massa, dimana perpindahan panas dan 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 kotorankotoran atau padatan-padatan mineral tertahan dan tidak melewati alat lainnya.
WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER
5. Tipe-tipe Cooling Tower Cooling tower dimasukkan kedalam dua subdivisi utama, yaitu : 1) Natural draft atau atmospheric Cooling tower ini menggunakan cerobong asap beton yang sangat besar untuk memasukkan udara melalui media. Dikarenakan ukuran tower yang besar (tinggi 500 kaki dan diameter dasarnya 400 kaki) maka secara umum digunakan untuk laju alir diatas 200.000 gal/menit. Biasanya jenis tower ini digunakan untuk menghasilkan daya di Amerika Serikat. Jenis ini tidak menggunakan kipas untuk menghasilkan aliran udaranya, udara diperoleh dari aliran
induksi
2) Mechanical Draft
natural
atau
alami
dari
tekanan
spray.
WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER 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 : Forced draft Tower ini mempunyai kipas, basin, dan pipa yang diletakkan didalam struktur tower. Pada jenis ini, kipas diletakkan dibagian bawah atau dasar. Tidak ada celah pada dinging bagian luarnya. Struktur baja atau susunan
kayu
tertutupi
dengan
basin.
Induced draft Tower jenis ini terdiri dari dua macam yaitu :
Counterflow
Crossflow Jenis counterflow dan crossflow ini selain dimasukkan kedalam induced draft juga dapatt dimasukkan kedalam karakteristik cooling tower berdasarkan aliran udaranya.
Counterflow Pada tower counterflow ini, udara bergerak naik secara vertikal melalui fill, berlawanan dengan jatuhnya air. Dikarenakan keperluan
WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER pemasukan yang tinggi dan daya hisap yang penuh, penggunaan sistem 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 sistem distribusi bertekanan rendah gravityreleated, 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 diletakkan 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
WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER 6. Masalah pada Cooling Tower Masalah yang berpotensi muncul dalam sistem pendingin 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 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 spesifik 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 efisiensi cooling tower akan semakin kecil dan bila dibiarkan tanpa control 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 organic yang terikut dari proses 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 memungkinkan 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.
WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER
Untuk cooling tower yang menggunakan motor maka perlu dilakukan perawatan untuk motor. Adapun jenis gangguan dan cara mengatasinya adalah sebagai berikut :
WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER
WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER
7. Maintenance Cooling Tower No. 1
Jenis perawatan
Lingkup perawatan
Tindakan perawatan
Pembahasan hasil perawatan
Kotak roda
Setiap 1000 jam operasi/ paling lambat tiap 2 tahun
Ganti minyak pelumas
Interval perawatan tiap 1000 jam operasi
gigi
atau paling lambat 2 th, masih dikatakan efektif. Hal ini didasarkan pada jumlah gangguan/kerusakan yang relatif sedikit jumlahnya.
2
motor
Setiap 5tahun
Ganti
pelumas
Lingkup
sekali
pada
bantalan
penambahan,
motor
ketinggian pelumas
perawatan
sebaiknya
ada
yaitu pemeriksaan seal, dan
kebocoran
didasarkan
pada
minyak jumlah
kegagalan operasi sistem yang paling dominan terjadi. Maka interval perwatan sebaiknya diperpendek menjadi 3 tahun sekaliatau didasarkan lama operasi motor
WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER tersebut. Lingkup perwatan yang selama ini hanya bersifat perawatan bagian mekanik, sebaiknya ditambah dengan lingkup perawatan yang bersifat elektrik seperti
pemeriksaan
kotak
terminal
motor, panel modul dan pengkabelan.
3 3 3
4
5
kipas
6 bulan sekali
Cek
Interval dan lingkup perawatan yang ada
kekencangan
selama ini dapat dikatakan cukup baik
baut
dan efektif, kegagalan operasi sistem ini
pengunci
frame/lempeng
lebih
dimungkinkan
pada daun kipas
peralatan yang semakin minus. Perlu
dan
adanya
membersihkan
perawatan,
kipas
kesetimbangan kipas.
penambahan
Karena
pada
yaitu
unsur
lingkup
pemeriksaan
Inspeksi
Setiap 1 tugas
Pemeriksaan
Interval dan lingkup perawatan yang ada
visual
gilir (shift)
kondisi suara
selama ini dapat dikatakan cukup efektif.
dan getaran
Faktor manusia/operator pelaksana yang
pada saat kipas
bertanggungjawab, sehingga perlu segera
beroperasi dan
ditindak
pemeriksaan
ketidaklayakan operasi sistem dengan
distribusi air
membuat laporan gangguan dalam PPIK
lanjuti
apabila
ditemukan
Pemerksaan
Setiap1 tahun
Pemeriksaan
Jenis pemeriksaan bagian dalam ini
bagian
sekali
sprayfitting,
dianggap masih layak dan baik, sehingga
drift eliminator
tidak perlu diadakan perubahan interval
dan honeycomb
perawatannya.
pack
perawatan
dalam
Sedangkan
sebaiknya
lingkup
ditambahkan
pemeriksaan dan pembersihan kisi-kisi lubang masuk udara pendingin.
1. Cooling tower Periksa dari kebocoran, crack (retak) lubang serta korosi bila memakai casing logam 2. Basin
WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER 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 terhadap korosi dan 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. Sistem perpipaan Sistem periksa dari kebocoran, korosi dan berkurangnya material lapisan (bulanan) 5. Control flow valve Periksa dari korosi dan kejenuhan 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, teruama pada flexible connection dari korosi, kejenuhan, retak, (tergantung kebutuhan) 8. Fan Jika dipasang fan sentrifugal, blower diperiksa dari kerusakan atau hilangnya blade, serta korosi dari endapan. Periksa dan setel kembali fan pitch (sudu) sesuaikan dengan ukuran yang direkomendasikan dengan toleransi 1/2 . 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 (sesuai kebutuhan)
Perawatan cooling tower pada prinsipnya adalah perawatan sistem pendingin, mulai dari tandon air, perpipaan, cooling tower sampai dengan cooling point (pendingin alat produksi). Perawatan dengan bahan kimia harus diperhatikan aspek keseimbangan antara mencegah pembentukan kerak dengan
WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER keberhasilan menahan / mencegah terbentuknya korosi. Penentuan dosis chemical didasarkan pada total volume sistem, make up / air yang dikonsumsi, jenis cooling tower, tata letak dan sistem 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 sistem 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. 8. Daftar Pustaka
