TUGAS KHUSUS

PERBANDINGAN UNJUK KERJA ANTAR BAHAN PENGISI PADA

MENARA PENDINGIN TIPE INDUCED COUNTER FLOW

Hasil pertanian yang telah dipanen masih akan mengalami proses

fisiologis, enzimatis, fotosintesis dan respirasi. Maka dari itu, perlu adanya tindak

lanjut untuk hal ini yang bisa menurunkan laju respirasi sehingga bisa menjaga

mutu dari produk tersebut. Daerah penghasil holtikultura mayoritas berada di

dataran tinggi. Suhu lingkungan di dataran tinggi relatif rendah. Kondisi seperti

ini dapat digunakan untuk mendinginkan ruang pra pendinginan dari hasil

holtikultura. Pendinginan ini dilakukan dengan cara mensirkulasikan fluida kerja

yang berupa air murni sebagai pengganti freon.

Pendinginan radiatif mempunyai prinsip bahwa air murni didinginkan oleh

proses pelepasan kalor ke udara melalui mekanisme perpindahan panas pada

malam hari sebab perpindahan panas ini optimal terjadi pada malam hari. Adanya

perpindahan panas radiasi oleh langit malam hari disebabkan karena emisivitasnya

mendekati benda hitam sempurna sehingga driving force didapat dari pelepasan

panas pada kolam air yang berfungsi sebagai radiator ke langit. Biasanya, sistem

pendingin ini efektif pada malam hari saat langit cerah tidak berawan. Hal ini

bertujuan agar perpindahan panas dari radiator ke langit tidak terhalang.

Sistem pendingin radiatif seperti ini mengalami beberapa kelemahan.

Kelemahan itu contohnya hanya bisa dilakukan saat malam hari dengan kondisi

malam yang cerah (tidak mendung) atau dengan kata lain bergantung dengan

kondisi alam. Oleh karena itu, perlu adanya pengkombinasian dengan sistem

pendingin yang menggunakan cooling tower atau menara pendingin. Dengan

adanya sistem ini, pendinginan dapat dilakukan pada siang hari dan

memungkinkan melakukan pendinginan fluida melalui proses perpindahan massa

antara fluida yang telah menyerap kalor dari ruang pendingin dengan udara

lingkungan yang relatif rendah. Oleh sebab itu, sistem dengan menggunakan

prinsip pendinginan radiatif dan menggunakan cooling tower cukup unggul.

Salah satu contoh cara kerja dari sistem ini yaitu menggunakan air dingin

dari kolam atap untuk disemprotkan melalui menara pendingin, kemudian udara

panas dari dalam ruangan dialirkan ke menara dengan ditarik kipas dan udara

dingin keluaran dari menara dialirkan ke dalam ruangan. Hal ini dilakukan untuk

menghilangkan field heat. Di Indonesia, pernah dilakukan suatu percobaan

tentang pendinginan ini. Hal ini dilakukan oleh Trisasiwi. Hasil dari uji ocba

menunjukkan bahwa hasil kisaran pendinginan air sebesar 0,5–10C dengan

menggunakan model cooling tower tipe counter flow menggunakan sirip-sirip

kayu sebagai baffle pengganti packing dari cooling tower. Adapun hal yang

menjadi perhatian khusus dalam uji coba ini yaitu mengoptimalkan kerja dari

kipas, pompa air, nozzle, dan memperbaiki sistem isolasi dinding untuk

meningkatkan kerja dari sistem tersebut.

Pada percobaan yang dilakukan di daerah Bogor ini digunakan fiber glass

sebagai packing yang berfungsi untuk memperbesar luas bidang basah agar

kontak antara udara dan air menjadi lebih lama sehingga penurunan suhu air

menjadi lebih besar. Hasil yang didapat masih tergolong kurang memuaskan

karena penurunan suhu yang terjadi hanya mencapai 10C. Percobaan berikutnya

dilakukan di daerah Batu, Malang. Pada percobaan ini digunakan batu apung

sebagai packing menara pendinginnya. Namun, hasil yang didapat lebih kecil ytiu

0,90C. Sebagai tindak lanjut dari percobaan yang telah dilakukan oleh Trisasiwi,

dilakukan percobaan lagi oleh Wahyunissa yang bertempat di Bogor dengan

menggunakan batu apung sebagai ganti dari fiber glass untuk pengganti dari

packing menara pendinginnya. Penggunaan batu apung ini bertujuan untuk

memperluas bidang basah untuk memperlama waktu kontak antara udara dan air.

Hasil dari penelitian ini mendapat nilai maksimum 80C dan nilai approach 0,10C.

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui secara detail karakteristik dari bahan

pengisi cooling tower dari bahan batu apung dan spons. Penelitian ini

menggunakan prototype menara pendingin tipe induced counter flow dengan

menggunakan packing dari pecahan batu apung dan bahan pengisi alternatifnya

berupa spons yang disusun dalam kawat kasa. Hal ini bertujuan untuk

memperlama waktu kontak antara udara dan air serta mempertahankan agar udara

dapat mengalir lancar dan menyentuh atau mengenai seluruh permukaan bidang

kontak. Di samping itu, design dari cooling water ini dibuat berdimensi kecil agar

dapat dimasukkan ke dalam suatu ruangan tertutup yang dapat dikontrol suhu dan

kelembabannya sebagai usaha untuk memperkecil ragam variabel yang

mempengaruhi kerja dari sistem tersebut.

Tipe dari menara pendingin yang diteliti adalah induced counter flow.

Pada sistem ini kipas berada di bagian atas menara yang berfungsi untuk menarik

udara dari bawah. Aliran udara dan air sejajar dengan penampang membujur

menara. Pada packing menara pendingin yang terbuat dari fiber glass, lubang

udara ditutup dengan gerai yang terbuat ari lembaran karet. Di bagian atas menara

dipasang kipas aksial. Untuk mengukur debit air digunakan flowmeter dan air

dihamburkan atau disemprotkan menjadi partikel-partikel kecil melalui shower.

Parameter yang digunakan saat pengujian ini yaitu suhu air masuk dan

keluar dari cooling water, suhu bola basah dan suhu bola kering udara masuk

cooling tower, suhu bola kering udara keluar cooling tower, suhu bola basah dan

bola kering lingkungan, suhu udara di dalam cooling tower pada lapisan atas,

tengah dan bawah, suhu packing pada lapisan atas, tengah dan bawah, kecepatan

dan debit aliran udara maupun air. Adapun debit udara di dalam cooling tower

diukur di tempat udara masuk dan udara keluar ari cooling tower kemudian dirata-

ratakan. Debit air diukur pada pipa air sebelum melewati shower.

Menurut Treyball, air yang telah dipanaskan setelah melewati heat

exchanger, kondensor, dan lainnya, harus didinginkan terlebih dahulu sebelum

digunakan ulang dengan cara mengkontakkannya dnegan udara lingkungan atau

udara atmosfer. Panas laten pada air tergolong besar sehingga hanya sedikit

penguapan yang dihasilkan oleh efek pendinginan yang besar. Oleh karena

perpindahan massa rata-rata kecil maka tingkat suhu secara umum rendah. Hasil

dari pengukuran digunakan dalam menganalisis sistem kerja cooling water

digunakan untuk mengetahui kisaran dan approach dari cooling tower pada dua

jenis bahan pengisi yang berbeda yaitu batu apung dan spons. Tujuan lain dari

penelitian ini yaitu untuk mengetahui karakteristik dari cooling tower yang

digunakan.

Rancangan fungsional dan struktural terdiri dari tangki pendingin yang

terbuat dari kaca serat atau fiber glass, pompa air listrik,heater, fan, shower,

packing, termostat, kawat kasa, dan keran air. Tangki serat kaca ini berfungsi

sebagai model dari menara pendingin. Air dari bak sumber didinginkan di dalam

tangki. Pompa listrik berfungsi untuk memompa air dari bak penampungan

melalui pipa paralon dan shower. Shower ini berfungsi untuk menyemprotkan air

bertekanan dengan efek dari pengecilan diameter permukaan yang dilewati.

Semakin kecil butiran air yang tercipta maka semakin bagus untuk memperluas

permukaan kontak air dan udara pendingin yang ditarik oleh fan. Fan berfungsi

untuk menyedot udara dari bawah kemudian mengalirkannya ke atas untuk

mendinginkan air dan membuang udara panas yang dibawa oleh air. Ketebalan

packing yang terbuat dari batu apung dan spons menjadi salah satu unsur dalam

perancangan cooling tower yang berguna untuk memperpanjang waktu kontak

antara udara dan air. Kran air berfungsi untuk mengatur aliran air melalui pipa dan

shower kemudian masuk ke cooling tower. Flowmeter berfungsi untuk mengukur

debit air yang mengalir di dalam pipa untuk mengetahui pengaruh laju air

terhadap hasil dari pendinginan. Heater berfungsi untuk memanaskan air yang

diasumsikan sebagai keluaran dari precooling setelah mendinginkan ruangan pada

kondisi sebenarnya. Termostat berfungsi untuk menjaga agar suhu air yang

dipanaskan tetap konstan.

Pengujian cooling tower dilakukan pada siang hari dengan kondisi ruang

yang tertutup dengan tujuan menjaga suhu dan kelembaban lingkungan. Pengujian

ini dilakukan dengan beberapa perlakuan yang berbeda berkaitan dengan

pemberian pemanasan. Pengujian pertama dilakukan dengan tanpa memberikan

pemanasan. Jadi, air disirkulasikan secara terus menerus untuk mengetahui

besarnya penurunan suhu secara berkelanjutan. Pengujian kedua dilakukan dengan

memberikan pemanasan tambahan sebagai input air masuk cooling tower

sebagaimana air pendingin yang keluar dari gudang pendingin. Air dipanaskan

dengan heater dan dikontrol menggunakan termostat dengan metode kontrol on-

off. Kedua perlakuan tersebut dilakukan pada dua jenis bahan packing yaitu batu

apung dan spons.

Kinerja cooling tower dipengaruhi oleh beberapa parameter antara lain

suhu bola basah lingkungan, kapasitas air yang disirkulasikan, suhu air yang akan

didinginkan dan target suhu air yang ingin dihasilkan. Semua parameter itu

berkaitan dengan waktu kontak antara udara dan air serta ukuran cooling tower.

Sesuai dengan hasil yang diperoleh setelah melakukan penelitian, dapat

disimpulkan bahwa spons mempunyai kemampuan mendinginkan air lebih baik

dibandingkan batu apung. Hal ini disebabkan karena penampakan pori-pori spons

yang lebih kecil dan teratur sehingga waktu kontak antara udara dan air dalam

bahan tersebut menjadi lebih lama dan juga memungkinkan terjadi perpindahan

panas dan perpindahan massa yang lebih besar. Batu apung sendiri tersusun atas

unsur kapur yang relatif panas dan daya ikat terhadap partikel airnya rendah

sehingga kemungkinan akan berpengaruh dalam hal kemampuan pendinginan air

dibanding dengan spons.

Pengukuran dengan menggunakan pemanasan menggambarkan kondisi

yang serupa dengan kondisi yang sebenarnya di penerapan lapangan. Air yang

suhu tinggi akan masuk ke dalam cooling tower diasumsikan sama dengan air

yang keluar dari gudang pendingin. Oleh sebab itu, hasil pengujian kerja dari

menara pendingin akan lebih banyak membahas tentang hasil pengukuran dengan

menggunakan pemanasan. Cooling tower disimpan dalam ruangan tertutup

dimaksudkan untuk menghindari fluktuasi suhu dan kelembaban yang terlalu

ekstrim. Adanya kesalahan pada saat penelitian disebabkan karena suhu menara

pendingin belum sepenuhnya terkontrol dengan baik sehingga walaupun radiasi

matahari tidak masuk secara langsung, namun konduksi panas matahari oleh

dinding dan atap ke dalam ruangan tetap terjadi.

Perlu adanya penelitian lanjutan mengenai porositas dan unsur bahan

pengisi selain batu apung dan spons. Hal ini bertujuan supaya dapat dihasilkan

perbandingan bahan apa yang lebih cocok dan efisien untuk dijadikan bahan

pengisi. Selain itu, perlu adanya pengembangan operasional sistem dalam hal

pengkombinasian sistem pendinginan agar dapat digunakan tanpa terikat dengan

cuaca dan keadaan alam. Sistem yang dimaksud mengandung unsur teknologi

terbaru yang dapat diterapkan di berbagai aspek lingkungan.

DAFTAR PUSTAKA

Wibisono, Yusuf. 2005. Perbandingan unjuk kerja antar bahan pengisi pada

menara pendingin tipe induced counter flow. Jurnal Teknologi Pertanian,

6(3), 152-162.