LAPORAN PRAKTIKUM PERAWATAN DAN PERBAIKANMENARA PENDINGIN (COOLING TOWER)Dosen Pembimbing :

Disusun oleh :Dea Ismarlina ( 091411006 )Diny Gustini ( 091411007 )Endah Yunita Sari ( 091411008 )Kelas 3A

TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2011I. Tujuan1.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 )Air dingin diperlukan untuk, sebagai contoh, penyejuk udara/ AC, proses-proses manufakturing atau pembangkitan daya. 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 (Gambar 1). 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. Fungsi Menara pendinginFungsi menara pendingin ialah untuk menyingkirkan haba ke udara sekeliling dan menyejukkan air panas yang menyerap haba dari pemeluwap dingin air. Dengan memikirkan faktor faktor ekonomi dan kemudahan asas, menara pendinginan digunakan untuk sistem pendinginan semula air. Dengan cara ini air hanya berkurangan dalam kitar penyejukan air akibat daripada penyejatan. Menara pendinginan menyejukkan air dari pemeluwap dingin air dengan bantuan proses peredaran udara. IV. Komponen Menara PendinginKomponen dasar sebuah menara pendingin meliputi rangka dan wadah, bahan pengisi, kolam air dingin, eliminator aliran, saluran masuk udara, louvers, nosel dan fan. 1. 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.2. Bahan Pengisi. Hampir seluruh menara menggunakan bahan pengisi (terbuat dari plastik atau kayu) untuk memfasilitasi perpindahan panas dengan memaksimalkan kontak udara dan air. Terdapat dua jenis bahan pengisi:a) Bahan pengisi berbentuk percikan/Splash fill: air jatuh diatas lapisan yang berurut dari batang pemercik horisontal, 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.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 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 biasanya memiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin. Dalam beberapa desain, kolam air dingin berada dibagian bawah seluruh bahan pengisi. Pada beberapa desain aliran yang berlawanan arah pada forced draft, air di bagian bawah bahan pengisi disalurkan ke bak yang berbentuk lingkaran yang berfungsi sebagai kolam air dingin. Sudu-sudu fan dipasang dibawah bahan pengisi untuk meniup udara naik melalui menara. Dengan desain ini, menara dipasang pada landasannya, memberikan kemudahan akses bagi fan dan motornya.4. Drift eliminators. Alat ini menangkap tetes-tetes air yang terjebak dalam aliran udara supaya tidak hilang ke atmosfir.5. Saluran udara masuk. Ini merupakan titik masuk bagi udara menuju menara. Saluran masuk bisa berada pada seluruh sisi menara (desain aliran melintang) atau berada dibagian bawah menara (desain aliran berlawanan arah).6. 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.7. 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.8. 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 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.

V. Material untuk MenaraPada mulanya menara pendingin dibuat terutama dari kayu, termasuk rangka, wadah, louvers, bahan pengisi dan kolam air dingin. Kadang kala 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 kelas stainless steel, fiber glass, dan beton sangat banyak digunakan dalam pembuatan menara, juga alumunium dan plastik untuk beberapa komponen. Rangka dan wadah. 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. Fan.Bahan yang biasa digunakan untuk fan adalah alumunium, fiber glass dan baja yangdigalvanis celup panas. Baling-baling fan terbuat dari baja galvanis, alumunium, plastik yang diperkuat oleh fiber glass cetak.VI. Jenis- jenis Menara PendinginCooling tower dimasukan kedalam dua subdivisi utama, yaitu :1. Natural draft atau atmosphericCooling 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 draftCooling 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 :1. 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.

2. Induced DraftTower jenis ini terdiri dari 2 macam yaitu :1. Counterflow2. CrossflowJenis counterflow dan crossflow ini selain dimasukan kedalam induced draft juga dapat dimasukan kedalam karakteristik cooling tower berdasarkan aliran udaranya. CounterflowPada 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. CrossflowTower 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 flow2. single flow3. spray filled

V. Prinsip Kerja Menara PendinginAir 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.

VI. MASALAH PADA COOLING TOWER

Masalah yang berpotensial muncul dalam sistem pendinginan adalah : Korosi, deposit kerak, dan pertumbuhan mikrobiologi ( jamur dan lumut ).

A. KorosiKorosi 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. KerakKerak 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. LumpurLumpur 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. MikroorganismaSistem 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:

TROUBLESEBABPERBAIKAN

Motor tidak bekerjaTidak ada daya dalam motor, kabel koneksi yang salahPeriksa daya starter. Perbaiki koneksi control pada motor. Pastikan overload dalam dan short sirkuit dalam keadaan normal.

Motor tidak bekerjaTegangan rendahPeriksa tegangan pada terminal motor. Samakan dengan name plat motor.

Motor tidak bekerjaOpen circuit pada lilitan motorPeriksa lilitan motor dari kemungkinan open circuit

Motor tidak bekerjaDrive motor dan atau fan macetPeriksa gear motor atau fan.

Motor tidak bekerjaRotor cacatPeriksa bila terjadi kerusakan pada bars dan ring

Kerja motor terlalu panasTegangan tidak sesuai/ tidak stabilPeriksa tegangan dan arus pada tiga saluran apakah sesuai dengan name plat

Kerja motor terlalu panasOverloadPeriksa sudut fan blade dan bearing apakah rusak

Kerja motor terlalu panasPutaran motor tidak sesuaiPeriksa power suplai & rasio gear.

Kerja motor terlalu panasPelumasan pada bearing terlalu banyakKurangi dan jalankan motor diatas kecepatan

Kerja motor terlalu panasGesekan motor dan selimut statorGanti bearing yang aus.

Kerja motor terlalu panasKesalahan pelumasan dalam bearingGanti dengan pelumasan yang sesuai

Kerja motor terlalu panasSatu phasa terbukaMotor tidak bekerja jika hanya satu phasa, periksa wiring control dan motor.

Kerja motor terlalu panasVentilasi yang kurangBuat ventilasi lebih besar

Kerja motor terlalu panasKesalahan lilitanPeriksa dengan ohmmeter

Kerja motor terlalu panasShaft motor bergerakLuruskan atau ganti swhaft

Kerja motor terlalu panasPelumasan tidak cukupGanti busi dan lumasi kembali bearing

Kerja motor terlalu panasPembusukan atau material yang tidak dikenal dalam pelumasBersihkan oli kemudian lumasi kembali

Kerja motor terlalu panasBearing rusakGanti bearing

Kerja motor terlalu panasSudut fan blade tidak sesuaiLihat fan service manual untuk sudut yang benar

Motor tidak mencapai kecepatan yang diinginkanTegangan terminal motor terlalu kecil akibat drop aliranPeriksa transformator, gunakan tegangan yang lebih besar pada transformator atau kurangi beban

Motor tidak mencapai kecepatan yang diinginkanRotor rusakPeriksa retakan dekat bearing, kemungkinan dibutuhkan penggantian rotor atau diperbaiki

Motor tidak mencapai kecepatan yang diinginkanRangkaian phasa salahGanti/tukar dua dari tiga dari koneksi motor.

Motor tidak mencapai kecepatan yang diinginkanGeareducer bearingLihat gearreducer service manual

Motor tidak mencapai kecepatan yang diinginkanGearPeriksa cengkraman gigi (gear engagement) dan perbaiki jarak hingga klop.

Motor tidak mencapai kecepatan yang diinginkanHilangnya baut dan pengelapPasang baut dan kencangkan

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.Drive shaft tidak seimbang dan aus pada coling

Motor tidak mencapai kecepatan yang diinginkanFanPastikan fan balde pada posisis yang tepat dan pastikan sudut kemiringan semua blade sama.

Motor tidak mencapai kecepatan yang diinginkanGeareducer bearing ausPeriksa ujung shaft, ganti bearing jika dibutuhkan

VI. Perawatan Cooling Tower

1. 1. cooling towerperiksa dari kebocoran, crack (retak) lubang serta korosi bila memakai casing logam2. basinperiksa 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 deckperiksa korosi pada logam dan kayu yang rapuh, pastikan bagian dari deck dalam kondisi baik dan hubungan antara bagian kencang4. system perpipaansystem periksa dari kebocoran, korosi dan berkurangnya material lapisan (bulanan)5. control flow valveperiksa 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 shaftperiksa dari korosi dan kerusakan, periksa seluruh sambungan, terutama pada flexible connection dari korosi, kelelahan, retak, (tergantung kebutuhan)8. fanjika 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 . periksa dan kencangkan seluruh koneksi (tergantung kebutuhan)9. make up waterjalankan/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.

VII. Pembahasan

Pada praktikum kali ini dilakukan peninjauan terhadap sistem distribusi dan kerja suatu cooling tower. Cooling tower berfungsi untuk melepaskan panas dari air yang keluar dari kondenser agar air dapat diresirkulasi atau dikeluarkan dan digunakan kembali. Pada praktikum ini, yang di pakai di laboratorium adalah cooling tower jenis induced draft counterflow dengan isian (fill). Pada tower counterflow ini, udara bergerak naik secara vertikal melalui fill, berlawanan dengan jatuhnya air. Dikarenakan keperluan 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 gravity-releated, ditambah dengan ketersediaan daerah masukan dan daerah plenum untuk pengaturan udara, menyebabkan perawatan yang sangat diperlukan.T erdapat 5 unit yang menggunakan air dingin hasil pendinginan oleh cooling tower. Kelima unit tersebut terdiri dari 4 kondenser, dan 1 cooler. Air dari cooling tower ini digunakan untuk mendinginkan air dari proses dan selanjutnya didistribusikan kembali untuk dipakai pada alat falling film evaporator, destilasi, ekstraksi padat- cair, dan Continous Stirred Tank Reactor. Sebelum air dingin didistribusikan kembali, air hasil pendinginan cooling tower ditampung terlebih dahulu pada sebuah reservoir. Berdasarkan data pengamatan, terdapat 1 pompa yang digunakan oleh pilot plant untuk mendistribusikan air dingin. Apabila keadaan pilot plant sedang tidak beroperasi, maka digunakan by-pass untuk menjaga aliran tetap bersirkulasi dan tidak merusak pompa yang sedang menyala. Selain itu, by-pass juga berguna untuk mengatur laju alir air yang akan didistribusikan. Kesimpulan1. Komponen pilot plant yang menggunakan air sirkulasi cooling tower sebanyak 5 buah2. Jenis cooling tower yang digunakan pada pilot plant adalah induced draft counterflow dengan isian (fill)3. Perawatan terhadap sistem cooling tower dapat dengan cara penambahan treatment chemical dan pengoperasian cooling tower sesuai SOP yang ada.Lampiran

Cooling Tower (Menara Pendingin) TKA

Make Up Water

Valve Make Up Water

Kolam Air

Fill (isian)

Blower

Nozzel (Penyemprot)

Reservoir

KondenserDaftar Pustaka

Jobsheet Perawatan dan Perbaikan. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.Walas, Stanley M. 1988. Chemical Process Equipment. Butterworth Publisherwww.airah.org.auwww.cheresources.comwww.eere.energy.govhttp://langkahpetualang.wordpress.com/2009/09/07/cooling-tower/http://7sinners.blogspot.com/2010_05_01_archive.htmlhttp://kynas-coating.com/seputar-korosi/38-water-treatment-maintenance-system-for-cooling-tower.html