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