Air Pendingin (Cooling Water)

Makalah

Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah: Utilitas.

Dosen pengampu: Wa Ode Cakra Nirwana, S.T., M.T.

Disusun Oleh:

Cindy Mutiara Septani (115061100111006)

Fajar Kurniawan (115061100111018)

Ferlin Rurisca Arynta D. (115061105111004)

Kumara Tejanegara (115061105111002)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2013

Tanggal: 11 Maret 2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan penting dalam proses produksi dan kegiatan lain dalam

suatu industri. Penggunaan air industri dapat memanfaatkan air permukaan, air sebagai sumber

air. Penggunaan air permukaan dan air tanah mengharuskan untuk mengolah air. Air

merupakan kebutuhan penting dalam proses produksi dan kegiatan lain dalam suatu

industri. Untuk itu diperlukan penyediaan air bersih yang secara kualitas memenuhi standar

yang berlaku dan secara kuantitas dan kontinuitas harus memenuhi kebutuhan industri

sehingga proses produksi tersebut dapat berjalan dengan baik. Dengan adanya standar baku

mutu untuk air bersih industri, setiap industri memiliki pengolahan air sendiri-sendiri

sesuai dengan kebutuhan industri (Hardayanti, 2006).

Air pendingin merupakan salah satu jenis air yang diperlukan dalam proses industri.

Kualitas air pendingin akan mempengaruhi integritas komponen atau struktur reaktor, karena

pada dasarnya air sebagai pendingin akan berhubungan langsung dengan komponen atau struktur

reaktor. Air yang digunakan sebagai pendingin harus memenuhi persyaratan yang sesuai dengan

komponen atau struktur yang dirumuskan dalam spesifikasi kualitas air pendingin (Lestari,

2006). Dalam memenuhui spesifikasi dari air pendingin maka dilakukan pengolahan terhadap air

pendingin tersebut dengan berbagai metode dan teknologi peralatan yang bervariasi. Oleh karena

itu, dalam makalah ini kami akan mencoba menjelaskan mengenai air pendingin atau biasa

disebut dengan cooling water.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari makalah ini antara lain:

1. Apakah definisi air pendingin (cooling water) itu?

2. Apa saja jenis air pendingin yang digunakan dalam proses industri?

3. Apa saja komponen sistem air pendingin?

4. Apa saja masalah yang sering terjadi dalam air pendingin?

5. Apa saja teknologi yang berhubungan dengan air pendingin?

1.3 Tujuan

Tujuan dari makalah ini, antara lain:

1. Mengetahui definisi mengenai air pendingin (cooling water)

2. Mengetahui jenis air pendingin yang digunakan dalam proses industri.

3. Mengetahui komponen sistem air pendingin.

4. Memahami masalah yang sering terjadi dalam air pendingin.

5. Mengetahui teknologi yang berhubungan dengan air pendingin.

BAB II

ISI

2.1 Air Pendingin

Sistem pendinginan adalah suatu rangkaian untuk mengatasi terjadinya over heating

(panas yang berlebihan) pada mesin agar mesin bisa bekerja secara stabil. Air pendingin adalah

air limbah yang berasal dari aliran air yang digunakan untuk penghilangan panas dan tidak

berkontak langsung dengan bahan baku, produk antara dan produk akhir

(KEP-49/MENLH/11/2010).Sistem air pendingin merupakan bagian yang terintegrasi dari proses

operasi pada industri. Untuk produktifitas pabrik yang kontinu, sistem tersebut memerlukan

pengolahan kimia yang tepat, tindakan pencegahan, dan perawatan yang baik. Kebanyakan

proses produksi pada industri memerlukan air pendingin untuk efisiensi dan operasi yang baik.

Air pendingin sistem mengontrol suhu dan tekanan dengan cara memindahkan panas dari fluida

proses ke air pendingin yang kemudian akan membawa panasnya. Total nilai dari proses

produksi akan menjadi berarti jika sistem pendingin ini dapat menjaga suhu dan tekanan proses

dengan baik. Memonitor & mengatur korosi, deposisi, pertumbuhan mikroba, dan sistem operasi

sangat penting untuk mencapai Total Cost of Operation (TCO) yang optimal.

Air pendingin mempunyai pengaruh yang cukup besar terhadap efisiensi total engine

serta umur engine. Apabila temperatur air pendingin masuk engine terlalu tinggi, maka efisiensi

mekanis engineakan menurun dan dikhawatirkan dapat terjadi over - heatingi pada engine.

Sedang bila temperatur air terlalu rendah, maka efisiensi termal akan menurun (Handoyo, 1999).

Proses pendinginan melibatkan pemindahan panas dari satu substansi ke substansi yang lain.

Substansi yang kehilangan panas disebut cooled, dan yang menerima panas disebut coolant.

Beberapa faktor yang membuat air menjadi coolant yang baik adalah :

1. Sangar berlimpah dan tidak mahal.

2. Dapat ditangani dengan mudah dan aman digunakan.

3. Dapat membawa panas per unit volume dalam jumlah yang besar.

4. Tidak mengembang ataupun menyusut (volumenya) pada perubahan suhu dalam range

normal.

5. Tidak terdekomposisi.

Beberapa parameter penting dalam sistem air pendingin :

1. Konduktivitas mengindikasikan jumlah dissolved mineral dalam air.

2. pH, menunjukkan indikasi dari tingkat keasaman atau kebasaan dari air.

3. Alkalinitas, berupa ion carbonate (CO3-2) dan ion bicarbonate (HCO3

-).

4. Hardness / kesadahan, menunjukkan jumlah ion calcium dan magnesium yang ada dalam

air.

Pada umumnya air digunakan sebagai media pendingin karena faktor-faktor sebagai

berikut:

1. Air merupakan malcri yang dapat diperoleh dalam jumlah besar.

2. Mudah dalam pcngaturan dan pengolahan.

3. Menyerap panas yang relatif tinggi persatuan volume.

4. Tidak mudah menyusut secara berarti dalam batasan dengan adanya perubahan

temperatur pendingin.

5. Tidak terdekomposisi.

Adapun syarat-syarat air yang digunakan sebagai media pendingin:

1. Jernih, maksudnya air harus bersih, tidak terdapat partikel-parlikel kasar yaitu batu, krikil

atau partikel-partikel halus seperti pasir, tanah dan lumut yang dapat menyebabkan air

kotor.

2. Tidak menyebabkan korosi.

3. Tidak menyebabkan fouling, fouling disebabkan oleh kotoran yang terikut saat air masuk

unit pengolahan airseperti pasir, mikroba dan zat-zat organik.

Berikut ini adalah standar industri terhadap air pendingin yang digunakan:

No. Jenis Air Limbah ParameterKadar Maksimum

(mg/L)Metode Pengukuran

1. Air Pendingin

Residu Klorin 2Standard Method 4500-

Cl

Karbon Organik

Total5

SNI-06-6989.28-2005

atau APHA 5310

Tabel 1.1: Standar Industri Terhadap Air Pendingin(KEP-49/MENLH/11/2010)

Secara umum, industri menerapkan parameter air pendingin ialah sebagai berikut:

Tabel 1.2: Parameter Air Pendingin (Setiadi, 2007)

Ada tiga system air pendinginyang biasa digunakan di industri yaitu :

1. Once through.system

2. Open evaporative recirculating.

3. Closed non-evaporative recirculating.

2.2 Jenis Sistem Air Pendingin

2.2.1 Once through systems

Air pendingindigunakan sebagai pendingin pada heat exchanger hanya dilewatkan sekali,

selanjutnya langsung dikembalikan lagi ke badan air.Once through systems digunakan bilamana

kebutuhan air pendinginsangat banyak, ketersediaan sumber air banyak dan murah serta

memiliki fasilitas untuk menangani buangan air panas dari air pendinginyang sudah

digunakan.Once through system dimana air pendingin akan melewati HE hanya sekali. Mineral-

mineral dalam air akan relatif tetap jumlahnya, tidak berubah. Polusi suhu yang disebabkan

discharge dari sistem ini menjadi perhatian lingkungan.

Keuntungan menggunakan Once through systems :

a. Tidak diperlukan cooling tower

b. Tidak diperlukan pengolan / treatment pendahuluan

Kerugian menggunakan once through systems :

a. Korosi

b. Fouling

c. Sampah dan kotoran

d. Polusi / pencemaran temperatur di badan air

 Gambar 1.1: Once through.system (Gumilar, 2011)

2.2.2 OpenEvaporative Recirculating Systems

Air tawar yang berasal dari sungai atau danau dipompakan sebagai make-up cooling

tower setelah sebelumnya dilakukan treatment (sedimentasi dan koagulasi) terlebih dahulu.Air

tersebut digunakan untuk mendinginkan proses-proses di dalam pabrik.

Air pendingin yang telah panas kemudian didinginkan di cooling tower untuk kemudian

disirkulasikan kembali ke dalam pabrik. Untuk menjaga kualitas air, misalnya agar tidak terdapat

algae/bacteria dan pengendapan (scaling), maka perlu diinjeksikan beberapa jenis chemicals

tertentu. Kualitas air juga dijaga melalui mekanisme make-up dan blow-down.

Sistem ini banyak digunakan oleh pabrik yang berada dekat dengan sumber air tawar atau

jauh dari laut.Spesifikasi material untuk peralatan yang menggunakan air tawar tidak perlu

sebagus peralatan yang menggunakan air laut, karena air tawar lebih tidak korosif dibandingkan

dengan air laut.Open recirculating system banyak digunakan dalam industri. Sistem ini terdiri

dari pompa, HE, dan cooling tower. Pompa akan meresirkulasikan air melalui HE, mengambil

panasnya, lalu membuangnya di cooling tower dimana panas tersebut akan dibuang dari air

dengan cara evaporasi. Dalam sistem ini, chemical akan lebih banyak digunakan karena

komposisi air akan berubah saat evaporasi berlangsung, dimana konstituen korosi dan scaling

akan lebih pekat (Gumilar, 2011). 

Air pendinginteruapkan sekitar 1% water. Kehilangan air akibat penguapan ini harus

dikompensasi oleh make up air pendingin.

Keungtungan menggunakan Open evaporative recirculating systems :

a. Jumlah kebutuhan air medikit (make up);

b. Memungkinkan untuk mengontrol korosi

Kerugian menggunakan Open evaporative recirculating systems :

a. Investasi (capital cost) lebih tinggi daripada once through;

b. Memerlukan cooling tower yang cukup besar;

c. System purge dan blowdown kemungkinan dapat mengakibatkan pencemaran

lingkungan

  Gambar 1.2: Open evaporative recirculating systems(Gumilar, 2011)

2.2.3 Closed Nonevaporative Recirculating Systems

Air tawar pendingin digunakan untuk mendinginkan proses-proses didalam pabrik.Air

tawar pendingin yang telah panas didinginkan kembali di suatu “secondary cooler” (biasanya

plate heat exchanger) untuk selanjutnya disirkulasikan kembali secara tertutup kedalam pabrik.

Air laut dipakai untuk mendinginkan “secondary cooler” dengan cara hanya sekali pakai (once

through), sumber air berasal dari laut kemudian dibuang lagi ke laut.Closed Nonevaporative

Recirculating Systemsyang menggunakan air pendingin yangsama dan disirkulasikan berulang

kali dalam siklus yang kontinu. Pada sistem ini, komposisi air juga relatif konstan.

Air pendingindidinginkan pada secondary heat exchanger. Tidak ada kehilangan akibat

penguapan juga tidak ada pengembalian.

Keungtungan menggunakan Closed nonevaporative recirculating systems :

a. Air pendinginyang kembali relatif bersih

b. Temperatur air pendingin memungkinkan lebih tinggi dari 100oC

Kerugian menggunakan Closed nonevaporative recirculating systems :

a. Investasi / capital cost sangat tinggi

b. Dibatasi oleh equipment secondary heat exchanger

  Gambar 1.3: Closed nonevaporative recirculating systems(Gumilar, 2011)

2.3Komponen Sistem Air Pendingin

2.3.1 Komponen Sistem Air Pendingin Utama

Sistem air pendingin utama meliputi kondensor, pompa air pendingin utama, dan

cooling tower.Sistem ini mempertahankan vakum pada sisi pembuangan turbin dengan

mengalirkan air pendingin yang cukup untuk mengkondensasikan uap pembuangan turbin.

2.3.1.1 Kondensor

Fungsi Kondensor adalah untuk mendinginkan (mengkondensasikan) uap bekas dari turbin

dengan cara menyemprotkan air pendingin utama melalui noozle-noozle langsung

bersingggungan dengan uap bekas sehingga terjadi perubahan phase dari uap menjadi

air.Parameter yang dipantau adalah tekanan condensor, level condensor, hot well temperatur

dan ekhaust turbin.

Pada kondensor terdapat vacuum breaker yang berfungsi untuk mengisolasi tekanan udara

luar dengan tekanan dalam ruangan kondensor sehingga kevakuman kondensor dapat

dipertahankan, alat ini akan terus dibuka selama kondensor belum vakum, dan akan ditutup

ketika kondensor vakum. Vacuum breaker digunakan untuk membuat kevakuman

kondensor sebelum dilakukan rolling turbin.

2.3.1.2 Maincooling water Pump

Main cooling water pump (MCWP) adalah pompa pendingin utama yang berfungsi untuk

memompakan air kondensat dari kondensor ke hot water basin cooling tower untuk

kemudian didinginkan.

Parameter yang dipantau adalah tekanan masuk/keluar pompa, arus dan tegangan motor,

temperatur bearing,vibrasi motor dan flow air condensat.

2.3.1.3 Cooling Tower

Menara pendingin (Cooling tower)merupakan alat yang digunakan untuk menembalikan

panas ke atmosfer 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.Fakta bahwa air

membutuhkan biaya yang rendah, mudah didapatkan dan merupakan media yang efektif

yang digunakan sebagai penukar panas (Keister, 2008).Air yang dipompakan dari kondensor

didistribusikan kedalam bak (Hot Water Basin) yang terdapat di bagian atas cooling tower.

Bak tesebut juga dilengkapi dengan noozle yang berfungsi utuk memancarkan air sehingga

menjadi butiran butiran kecil dan didinginkan dengan cara kontak langsung dengan udara

pendingin. Setelah terjadi proses pendinginan air menuju bak penampung (Cool Water

Basin) dan seterusnya dialirkan ke kondensor yang sebelumnya melewati 4 buah screen

untuk menyaring kotoran-kotoran yang terdapat dalam air.

2.3.2 Komponen Sistem Air Pendingin Bantu

2.3.2.1 Komponen Sistem Primary Intercooler

2.3.2.1.1 Inter Condenser and After Condensor

Inter condensor and after condensor berfungsi untuk mengkondensasikan NCG (Not

condensable gases) yang tidak dapat terkondensasi pada kondensor, gas tersebut dihisap

oleh steam ejector tingkat pertama untuk diteruskan ke inter condensor.

Gas-gas yang tidak dapat dikondensasi pada inter condenser dihisap oleh Liquid Ring

Vacuum Pump (LRVP) atau steam ejector tingkat 2 untuk diteruskan ke after condenser. Air

hasil kondensasi NCG dikembalikan ke kondensor, sedangkan sisa gas yang tidak dapat

dikondensasikan di buang ke udara.

2.3.2.1.2 Intercooler

Intercooler berfungsi sebagai alat penukar panas antara air pendingin primer dengan air

pendingin sekunder.Pada intercooler air pendingin primer dialirkan untuk mendinginkan air

pendingin sekundary.

2.3.2.1.3 Primary Intercooler Pump (Pompa Pendingin Primer)

Primary intercooler pump adalah pompa pendingin primary, berfungsi untuk memompa air

pendingin primary dari cold basin cooling tower yang masuk ke intercooler, inter

condensor, after condensor, dan perapat poros MCWP.

2.3.2.2 Secondary Intercooler

Secondary intercooler adalah pendingin sekundary, berfungsi untuk mendinginkan

instalasi/peralatan minyak pelumas, udara pendingin generator, dan udara kompresor.

2.3.2.2.1 Treated Water Transfer Pump

Treated water transfer pump berfungsi untuk memompa air dari water storage menuju water

header tank.Air pada tangki ini digunakan sebagai air secondary intercooler.Treated water

transfer pump terdiri dari dua buah yaitu pompa A/B, hal itu bertujuan agar pompa yang

satu bisa terus beroperasi ketika pompa lainya dilakukan pemeliharaan.

2.3.2.2.2 Lube Oil Cooler

Lube oil cooler adalah pendingin minyak pelumas setelah melumasi bearing turbin dan

generator, berfungsi untuk menjaga tingkat kekentalan minyak pelumas agar viskositas

minyak pelumas tetap sesuai standar. Prinsip kerjanya adalah memindahkan panas dari

minyak pelumas ke air pendingin .

2.3.2.2.3 Generator air Cooler

Generator air cooler adalah pendingin udara generator, berfungsi untuk menjaga

temperature udara di dalam generator agar sesuai dengan batasan operasi, prinsip kerjanya

adalah memindahkan panas dari udara yang keluar generator ke air pendingin sekundary.

2.3.2.2.4 Compressor Air Cooler

Compressor air cooler adalah pendingin udara kompresor, berfungsi untuk menjaga

temperature udara di dalam kompresor agar sesuai dengan batasan operasi, prinsip kerjanya

adalah memindahkan panas dari udara yang keluar kompresor ke air pendingin.

2.3.2.2.5 Secondary Intercooler Pump (Pompa Pendingin Sekundary)

Secondary intercooler pump adalah pompa pendingin sekundary, berfungsi untuk memompa

air pendingin sekundary dari intercooler ke instalasi/peralatan minyak pelumas, udara

pendingin generator, dan udara kompresor (Roepandi, 2008).

2.4 Masalah dalam Air Pendingin

Permasalahan pada air pendingin, apabila tidak dikontrol dengan baik, akan

menimbulkan efek negatif pada keseluruhan proses atau operasi. Contohnya meningkatkan biaya

perawatan, perbaikan peralatan, frekuensi shutdown lebih sering (untuk cleaning), mengurangi

efisiensi transfer panas, menimbulkan pemborosan bahan bakar untuk power plant, dan lain-

lain.Beberapa permasalahan umum pada air pendingin, adalah sebagai berikut:

2.4.1     Korosi

  Korosi adalah proses elektrokimia dimana logam kembali ke bentuk alaminya sebagai

oksida. Beberapa tipe korosi yang sering terjadi antara laingeneral attack, pitting, dan galvanic

attack.Kerugian yang ditimbulkan oleh korosi pada sistem air pendingin adalah penyumbatan

dan kerusakan pada sistem perpipaan.Kontaminasi produk yang diinginkan karena adanya

kebocoran-kebocoran, dan menurunnya efisiensi perpindahan panas.

General attack terjadi apabila korosi yang muncul terdistribusi merata dan sama di

semua permukaan logam. Sedangkan pitting terjadi ketika hanya sebagian kecil dari logam yang

mengalami korosi.Walaupun begitu, pitting sangat berbahaya karena hanya terpusat di sebagian

area saja.Galvanic attack terjadi ketika dua logam yang berbeda berkontak. Logam yang lebih

aktif akan terkorosi secara cepat.

Faktor utama yang mempangaruhi terjadinya korosi adalah kondisi air pendingin itu sendiri.

Beberapa kondisi tersebut antara lain :

1. Oksigen atau dissolved gas yang lain.

2. Dissolved dan suspended solid.

3. Alkalinitas (pH).

4. Suhu.

5. Aktifitas mikroba.

Metode yang digunakan untuk mencegah / meminimalisir korosi antara lain :

1. Memililih material anti korosi saat mendesain proses.

2. Menggunakan protective coatings seperti cat, metal plating, tar, atau plastik.

3. Melindungi dari substansi yang bersifat katiodik, menggunakan anoda dan atau yang lain.

4. Menambahkan corrosion inhibitor (anodic : molybdate, orthophosphate, nitrate, silicate –

katiodik : PSO, bicarbonate, polyphosphate, zinc – general : soluble oils, triazoles

copper).

2.4.2 Scale

Scale adalah lapisan padat dari material inorganikyang terbentuk karena pengendapan.

Beberapa scale yang sering terjadi berupa calcium carbonat, calcium phosphate, magnesium

silicate, dan silica.

2.4.3    Fouling

Fouling adalah akumulasi dari material solid yang berbeda dari scale.Fouling dapat

dikendalikan secara mekanikal atau dengan menggunakan pengolahan kimia. Pengendalian

fouling pada cooling system melibatkan 3 hal :

1. Prevention – Pendekatan terbaik adalah mencegah foulant memasuki cooling system.

Pendekatan ini juga termasuk perlakuan mekanik ataupun chemical untuk clarify makeup

water.

2. Reduction – Menghilangkan atau mengurangi jumlah foulantyang tidak dapat dicegah

memasuki sistem. Pendekatan ini melibatkan sidestream filtering atau dapat juga

melakukan pembersihan basin tower secara perodik.

3. Ongoing Control – Menambahkan chemical dispersants atau back flushing exchangers.

2.4.4 Biological Contamination

Biological contamination adalah pertumbuhan tidak terkontrol dari mikroba yang dapat

menimbulkan pembentukan deposit, fouling, corrosion, dan scale.Menara pendingin (cooling

tower) merupakan bagian dari sistem air pendingin yang memberikan lingkungan yang baik

untuk pertumbuhan dan perkembangan mikroorganisma.Algae dapat berkembang dengan baik

pada bagian yang cukup mendapat sinar matahari, sedangkan "lendir" (slime) dapat berkembang

pada hampir di seluruh bagian dari sistem air pendingin ini. Mikroorganisma yang tumbuh dan

berkembang tersebut merupakan deposit (foul) yang dapat mengakibatkan korosi lokal,

penyumbatan dan penurunan efisiensi perpindahan panas. Penggunaan air yang memenuhi

persyaratan dapat mencegah timbulnya masalah-masalah dalam sistem air pendingin.Persyaratan

bagi air yang dipergunakan sebagai air pendingin tidak seketat persyaratan untuk umpan ketel.

Slime mikrobial, seperti fouling pada umumnya, mengurangi efisiensi transfer panas.

Terlebih lagi, slime mikrobial lebih bersifat insulator dari deposit pada umumnya. Slime dapat

menjerat deposit lain, membuat permasalahan menjadi lebih buruk. Mikroba dapat masuk

melalui makeup water, atau bisa juga melalui udara yang masuk ke cooling tower.Faktor yang

mendukung pertumbuhan mikroba antara lain :

1. Nutrien, hidrokarbon atau substansi organik lainnya sbg makanan dari mikroba.

2. Atmosfir, pertumbuhan organisme bergantung pada ketersediaan oksigen atau

karbondioksida.

3. Temperatur, organisme dapat membentuk slime dapat membentuk slime pada suhu 4,4 –

65,6 C.

Tiga golongan kimia yang umum digunakan untuk mengontrol mikroba adalah biosida

oksidasi, biosida non-oksidasi, dan biodispersan. Biosida oksidasi berperan mengoksidasi sel-sel

penting pada mikroba sehingga mikroba tersebut akan mati. Contoh dari biosida oksidasi ini,

seperti yang telah disebutkan di atas, adalah chlorine dan bromine. Biosida non-oksidasi adalah

senyawa organik yang bereaksi dengan sel-sel spesifik pada mikroba, yang secara langsung akan

menghancurkan sel-sel tersebut. Sedangkan untuk biodispersan tidak mematikan mikroba.

Biodispersan hanya mengurangi deposit microbial, yang akan terlepas dari permukaan logam,

dan kemudian dibuang (Setiadi, 2007).

2.5 Cara Pengendalian Air Pendingin

1.5.1 Pengendalian Pembentukan Kerak

Pembentukan kerak dipengaruhi oleh jumlah padatan terlarut yang ada di air. CaCO3 merupakan

kerak yang sering ditemui pada sistem air pendingin dan terbentuk jika kadar Ca dan alkalinitas

air terlalu tinggi. Pengendalian gangguan ini dimaksudkan untuk mencegah pembentukan kerak

CaCO3 dengan menjaga agar kadar Ca dan alkalinitas dalam air sirkulasi cukup rendah, dan

mencegah pengendapan kerak pada permukaan logam. Untuk maksud pertama dapat ditempuh

dua cara, yaitu :

1.Menurunkan siklus konsentrasi air yang bersirkulasi atau

2.Menambah asam, misalnya H2SO4, agar pH air di bawah 7. Dapat digunakan inhibitor kerak

berupa bahan kimiasepertipolifosfat, fosfonat, ester fosfonat dan poliacrylat.

1.5.2 Pengendalian Korosi

Pengendalian korosi dilakukan dengan cara menambahkan bahan kimiayangberfungsi sebagai

inhibitor (penghambat). Inhibitor yang umum dipakai adalahpolifosfat, kromat, dikromat, silikat,

nitrat ferrosianida dan molibdat. Dosis inhibitoryang digunakan harus tepat, karena suatu

inhibitor hanya dapat bekerja efektif setelahkadarnya mencapai harga tertentu. Kadar minimum

yang dibutuhkan oleh suatuinhibitor agar dapat bekerja secara efektif disebut batas kritis.

Pemakaian inhibitor yang melebihi batas kritis akan menambah biaya operasi. Jika kadar

inhibitor turun dibawah batas kritis, bukan saja menjadi tidak efektif, tetapi dapat pula

menyebabkan pitting(Setiadi, 2007).

2.5.3 Pengendalian Pembentukan Fouling dan Penghilangan Padatan Tersuspensi

Pembentukan fouling yang disebabkan oleh mikroorganisme dapat dicegah atau dikendalikan

menggunakan klorin, klorofenol, garam organometal, ammonium kuartener, dan berbagai jenis

mikrobiosida (biosida). Klorin merupakan chemicals yang paling banyak dipakai. Dosis pemakaian

klorin yang efektif adalah sebesar 0,3 sampai 1,0 ppm. Pengolahan yang tepat diperoleh secara

percobaan, karena penggunaan beberapa biosida secara bersama-sama kadang-kadang memberikan

hasil yang lebih baik dan senyawa-senyawa tersebut acap kali digunakan bersama klorin. Padatan

tersuspensi dalam air merupakan masalah yang cukup serius. Padatan tersuspensi tersebut dapat

menempel pada permukaan perpindahan panas sehingga mengakibatkan berkurangnya efisiensi

perpindahan panas. Salah satu metoda yang digunakan untuk mengendalikan padatan tersuspensi

adalah dengan melakukan filtrasi secara kontinu terhadap sebagian air yang disirkulasi.

2.5.4 Penanganan Masalah Lumut/ Mikroorganisme

Cara mengatasi tumbuhnya lumut dan mikroorganisme pada pendinginsekunder adalah

sebagai berikut:

1. Pencegahan kontaminasi nutrisi dan padatan tersuspensi pada air pendingin. Untuk mencegah

agar sekecil mungkin kontaminasi nutrisi dan padatan tersuspensi yang berasal dari air make-

up, dilakukan pra-pengolahan seperti penyaringan.

2. Pemakaian bahan pengontrol lumut. Fungsi dari bahan pengontrol lumut diklasifikasikan atas

sterilisasi. Karena setiap bahan pengontrol lumut mempunyai mekanisme kerja yang berbeda,

maka apabila penanggulangan lumut dilakukan, kondisi deposit lumut harus dipelajari

supaya dapat memilih bahan kimia yang sesuai.

3. Sterilisasi adalah suatu perawatan untuk merendahkan potensi pelekatan mikroorganisme

dalam sistem air pendingin dengan jalan pembunuhan mikroorganisme. Bahan kimia yang

mempunyai efek sterilisasi adalah senyawa klor, senyawa organik, nitrogen-sulfur dan lain-

lain. Mekanisme kerja bahan-bahan kimia ini diperkirakan sebagai berikut: Bahan kimia ini

mempunyai reaktivitas yang tinggi terhadap radikal SH sistein (komponen protein dalam

mikroorganisme), dan membunuh mikroorganisme dengan jalan melumpuhkan enzim

(bagian yang aktif) radikal SH, atau membunuh mikroorganisme dengan daya oksidasi dari

bahan kimia tersebut. Secara umum, klorinasi digunakan untuk sterilisasi karena efektif dan

murah. Namun, karena klor bersifat korosif terhadap metal, maka konsentrasi sisa klor

(residual chlorine) dalam air pendingin harus dikontrol meksimum 1 ppm (Cl2).

4. Peredaman pertumbuhan mikroorganisme . Ini adalah perawatan dengan menurunkan

kecepatan pertumbuhan lumut dengan jalan meredam pertumbuhan mikroorganisme dalam

sistem pendingin air sekunder. Mekanisme kerja bahan kimia yang digunakan hampir sama

dengan mekanisme kerja biocide-boicide lainnya, hanya penggunaannya yang berbeda. Pada

perawatan ini perlu dipertahankan pemakaian bahan kimia secara kontinu / dalam waktu

relatif lama walaupun konsentrasi kecil. Sedangkan biocide lainnya adalah sebaliknya. Bahan

kimia yang cocok untuk perawatan secara biostatik adalah senyawa organik nitrogen-sulfur

dan senyawa-senyawa amina.

5. Pencegahan pelekatan: getah lendir yang diproduksi mikroorganisme bertalian dengan

pelekatan mikroorganisme pada permukaan padatan. Dalam pencegahan pelekatan lumut,

bahan kimia bereaksi dengan getah lendir dan kemudian menetralisasinya, sehingga daya

pelekatan mikroorganisme diturunkan atau dilemahkan. Bahan kimia yang mempunyai efek

seperti ini adalah senyawa garam ammonium kwartener, senyawa bromine dan lain-lain.

6. Pengikisan lumut: perawatan ini adalah mengikis lumut yang melekat pada system pendingin

dengan bahan-bahan kimia. Bahan kimia yang mempunyai efek mengikis adalah senyawa

klor, peroksida, senyawa amina dan lainlain. Mekanisme kerja bahan-bahan kimia ini

menurunkan daya pelekatan lumut dengan jalan denaturasi getah lendir dan membentuk

gelembung- gelembung, akibat reaksi bahan kimia dengan lumut, sehingga lumut secara

alami terkikis. Dengan demikian setelah penambahan bahan kimia, dengan menaikkan

kecepatan aliran air akan meningkatkan efek pengikisan.

7. Pendispersi lumpur: padatan tersuspensi dalam air akan menjadi gumpalan (flocs) akibat

aktivitas mikroorganisme dan terakumulasi sebagai lumpur. Pengolahan dispersi lumpur

bukan hanya meredam pembentukan gumpalan tetapi juga mendispersi gumpalan yang telah

terbentuk. Padatan tersuspensi yang terdispesi dibuang keluar melalui air blowdown sehingga

volume akumulasi lumpur dikurangi. Bahan kimia untuk pencegahan pelekatan lumut dan

pengikisan lumut juga digunakan untuk pendispersi lumut dan untuk bioflokulasi

(penggumpalan akibat mikrobiologi) padatan tersuspensi. Juga polielektrolit atau polimer

digunakan untuk pendispersi anorganik padatan tersuspensi atau peredaman penggumpalan

padatan tersuspensi.

8. Penyaringan pembantumerupakan suatu pengolahan untuk menurunkan akumulasi lumpur

dan pelekatan lumut yaitu dengan jalan penyaringan sebagian air pendingin yang

disirkulasikan untuk membuang padatan tersuspensi(Lestari, 2010).

2.5.5 Pengendalian Scale

Scale dapat dikendalikan dengan beberapa cara, yaitu :

1. Membatasi konsentrasi dari mineral-mineral pembentuk scale.

2. Menambahkan asam untuk menjaga agar mineral pembentuk scale (contoh : calcium

carbonate) tetap larut.

3. Meningkatkan aliran air dengan luas permukaan yang besar.

4. Menambahkan bahan kimia anti scale.

1.6 Teknologi Cooling Tower (Menara Pendingin)

Proses perpindahan panas selalu dijumpai industri-industri kimia yang dijalankan dalam

alat penukar panas.

Penukar panas atau dalam istilah bahasa inggrisnya heat exchanger (HE) adalah suatu

alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun

sebagai pendingin.Biasanya, medium pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) dan

air biasa sebagai air pendingin (cooling water). Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar

perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien (Maruli tua saud,2007).Salah

satu alat penukar panas adalah menara pendingin (cooling tower). Menara pendingin merupakan

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.Berikut ini adalah

beberapa teknologi yang digunakan dalam pengolahan air pendingin yang digunakan dalam

berbagai industri yang disesuaikan dengan kebutuhan dan spesifikasinya (Roepandi, 2008).

Gambar 1.4: Diagram skematik sistim menara pendingin(Laboratorium Nasional Pacific Northwest, 2001)

1. Komponen menara pendingin

Komponen dasar sebuah menara pendingin meliputi rangka dan wadah, bahan pengisi, kolam

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

dijelaskan dibawah

A. Rangka dan wadah: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 (anonim. 2010)

B. Terdapat tiga jenis bahan pengisi (fill) :

1) Media Isian Penciprat (Splash Film).Media isian splash menciptakan area

perpindahan panas yang dibutuhkan melalui cipratan air diatas media pengisi

menjadi butiran air yang kecil. Luas permukaan butiran air adalah luas permukaan

perrpindahan panas dengan udara.

2) Media Isian Selaput (Film Fill). Pada isian film, air membentuk lapisan tipis pada

sisi-sisi lembaran pengisi. Luas permukaan dari lembaran pengisi adalah luas

perpindahan panas dengan udara sekitar. Bahan pengisi film dapat menghasilkan

penghematan listrik yang signifikan melalui kebutuhan air yang lebih sedikit dan

head pompa yang lebih kecil.

3) Bahan isian/pengisi sumbatan rendah(Low-clog film fills).Bahan pengisi sumbatan

rendah dengan ukuran flute (galur) yang lebih tinggi saat ini dikembangkan untuk

menangani air yang keruh, yang merupakan pilihan terbaik untuk air laut karena

menghemat daya dan kinerjanya lebih baik dibanding isian penciprat konvensional

(mulyono,2010)

Tabel 1.3: Nilai desain berbagai jenis bahan pengisi (Mulyono, 2010)

C. Kolam air dingin (cold-water basin): Kolam air dingin terletak pada atau dekat bagian

bawah menara, danmenerima air dingin yang mengalir turun melalui menara dan bahan

pengisi. Kolam biasanyamemiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air

dingin. Dalam beberapadesain, kolam air dingin berada dibagian bawah seluruh bahan

pengisi. Pada beberapa desainaliran yang berlawanan arah pada forced draft, air di bagian

bawah bahan pengisi disalurkanke bak yang berbentuk lingkaran yang berfungsi sebagai

kolam air dingin. Sudu-sudu fandipasang dibawah bahan pengisi untuk meniup udara naik

melalui menara. Dengan desainini,menara dipasang pada landasannya, memberikan

kemudahan akses bagi fan dan motornya.

D. Saluran udara masuk: merupakan titik masuk bagi udara menuju menara. Saluran

masukbisa berada pada seluruh sisi menara (desain aliran melintang) atau berada dibagian

bawahmenara (desain aliran berlawanan arah).

E. Louvers: pada 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.

F. Nosel:Alat 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 atau segi empat, atau dapat menjadi bagian dari rakitan yang berputar seperti

pada menara dengan beberapa potongan lintang yang memutar.

G. Fan: Fan aksial (jenis baling-baling) dan sentrifugal keduanya digunakan dalam menara.

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

fanpropeller 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.

2.6.1 Jenis-Jenis Menara Pendingin

1.Menara pendingin jenis natural draft merupakan menara pendingin jenis natural draft atau

hiperbola menggunakan perbedaan suhu antara udara ambien dan udara yang lebih panas

dibagian dalam menara. Begitu udara panas mengalir ke atas melalui menara (sebab udara

panas akan naik), udara segar yang dingin disalurkan ke menara melalui saluran udara

masuk di bagian bawah. Tidak diperlukan fan dan hampir tidak ada sirkulasi udara panas

yang dapat mempengaruhi kinerja. Kontruksi beton banyak digunakan untuk dinding

menara dengan ketinggian hingga mencapai 200 m. Menara pendingin tersebut hanya

digunakan untuk jumlah panas yang besar sebab struktur beton yang besar cukup mahal.

Gambar 1.5: Natural Draft Cooling Tower(Laboratorium Nasional Pacific Northwest, 2001)

2.Menara Pendingin Draft Mekanik merupakan menara draft mekanik memiliki fan yang

besar untuk mendorong atau mengalirkan udara melalui air yang disirkulasi. Air jatuh turun

diatas permukaan bahan pengisi, yang membantu untuk meningkatkan waktu kontak antara

air dan udara – hal ini membantu dalam memaksimalkan perpindahan panas diantara

keduanya. Laju pendinginan menara draft mekanis tergantung pada banyak parameter

seperti diameter fan dan kecepatan operasi, bahan pengisi untuk tahanan sistim dll. Menara

draft mekanik tersedia dalam range kapasitas yang besar. Menara tersedia dalam bentuk

rakitan pabrik atau didirikan dilapangan – sebagai contoh menara beton hanya bisa dibuat

dilapangan. Banyak menara telah dibangun dan dapat digabungkan untuk mendapatkan

kapasitas yang dikehendaki. Jadi, banyak menara pendingin yang merupakan rakitan dari

dua atau lebih menara pendingin individu atau “sel”. Jumlah sel yang mereka miliki,

misalnya suatu menara delapan sel, dinamakan sesuai dengan jumlah selnya. Menara

dengan jumlah sel banyak, dapat berupa garis lurus, segi empat, atau bundar tergantung

pada bentuk individu sel dan tempat saluran udara masuk ditempatkan pada sisi atau

dibawah sel.

Gambar 1.6: Menara Pendingin Draft Mekanik(Laboratorium Nasional Pacific Northwest, 2001)

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Kesimpulan dari makalah ialah sebagai berikut:

1. Air pendingin adalah air limbah yang berasal dari aliran air yang digunakan untuk

penghilangan panas dan tidak berkontak langsung dengan bahan baku, produk antara

dan produk akhir.

2. Ada tiga system air pendingin yang biasa digunakan di industri yaitu : Once

through.system, Open evaporative recirculating, Closed non-evaporative recirculating.

3. Sistem air pendingin utama meliputi kondensor, pompa air pendingin utama, dan

cooling. tower serta dilengkapi dengan beberapa komponen bantu.

4. Masalah dalam air pendingin ialah, korosi, scale, fouling, dan biological contamination.

5. Menara pendingin jenis natural draft dan menara pendingin mekanik draft merupakan

dua teknologi menara pendingin yang banyak digunakan.

3.2 Saran

Sebaiknya dalam perancangan sebuah pabrik memperhatikan aspek-aspek yang

berpengaruh dalam penggunaan air pendingin dan parameter yang mengaturnya untuk

memaksimalkan efisiensi dan nilai ekonomi dari proses produksi.

DAFTAR PUSTAKA

Gumilar, Arie. 2011. Sistem air Pendingin. Jakarta: STE.

Handoyo, Ekadewi. 1999. Pengaruh Temperatur Air Pendingin Terhadap Konsumsi Bahan Bakar MotorDiesel Stasioner di Sebuah Huller. Surabaya: Universitas Eka Petra.

Hardayanti, Nurandani. 2006. Studi Evaluasi Instalasi Pengolahan Air Bersih Untuk KebutuhanDomestik Dan Non Domestik. Semarang: Universitas Diponegoro.

Keister, Timothy. 2008. Cooling Water Management Basic Principles and Technology. New York: ProChemTech International.

Lestari, Erlina. 2010. Pengaruh Bioksida Pengoksidasi Terhadap Pertumbuhan Mikroorganisme Pada Air Pendingin Sekunder RSG-GAS. Banten: ISSN 1978-8738.

Mulyono.Analisa Beban Kalor Menara Pendingin Basah Induced-Draft Aliran Lawan Arah.Semarang; Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang. 2010.

Roepandi, Opan.2008.Pengoperasian Sistem Air Pendingin. Surabaya: PT. Indonesia Power.

Setiadi, Tjandra. 2007. Pengolahan dan Penyediaan Air. Bandung:ITB.