Laporan Cooling Tower [PDF]

Citation preview

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



Kelas



NIM. 131424005



2. Caesaria Rizky Kinanti



NIM.131424007



3. Diah Nurul Sayekti



NIM.131424008



: 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



Komponen



Nama Komponen



Keterangan



Rangka berstruktur yang Casing



menunjang tutup luar (wadah / casing), motor, fan, dan komponen lainnya



Berfungsi untuk menyemprotkan Nozel



air sehingga akan mengalir melalui bahan pengisi



Media yang digunakan untuk Bahan



memperluas kontak antara air



Pengisi



dengan udara, sehingga perpindahan panasnya akan lebih baik



Berfungsi untuk mensirkulasikan Fan



udara yang ada pada cooling tower



Motor



Kolam Penampung Air



Berfungsi untuk menggerakan fan



Berfungsi untuk menampung air yang menetes dari bagian bahan pengisi yang telah kontak dengan udara



Pipa ini digunakan untuk Pipa



mengeluarkan air yang ada di



Blowdown



dalam cooling tower atau untuk menguras cooling tower



Pipa ini berfungsi untuk Pipa



mencegah kelebihan air yang ada



Overflow



pada bak penampung air cooling tower



Pipa Air Hangat (inlet cooling tower)



Pipa Air dingin (Outlet cooling tower)



Pipa ini mengalirkan air dari hasil proses pertukaran panas diperalatan proses. Air inilah yang akan didinginkan pada 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.



Berfungsi untuk mensirkulasikan Pompa



air yang ada pada sistem perpipaan cooling tower



Tangki



Tangki ini berfungsi untuk



penampung



menampung air yang telah



air dingin



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



Motor tidak bekerja



Motor tidak bekerja



Motor tidak bekerja Motor tidak bekerja Motor tidak bekerja



SEBAB



Tidak ada daya dalam motor, kabel koneksi yang salah



Tegangan rendah



PERBAIKAN Periksa daya starter. Perbaiki koneksi control pada motor. Pastikan overload dalam dan short sirkuit dalam keadaan normal. Periksa



tegangan



terminal



motor. Samakan



pada



dengan name plat motor. Open circuit pada lilitan Periksa lilitan motor dari motor kemungkinan open circuit Drive motor dan atau fan Periksa gear motor atau fan. macet Rotor cacat Periksa bila terjadi kerusakan pada bars dan



Kerja motor terlalu panas



Tegangan tidak sesuai/ tidak stabil Overload



Kerja motor terlalu panas



Putaran motor tidak sesuai



Kerja motor terlalu panas Kerja motor terlalu panas



Pelumasan



pada tiga saluran apakah sesuai dengan name plat Periksa sudut fan blade dan



Kerja motor terlalu panas



Kerja motor terlalu panas



ring Periksa tegangan dan arus



pada



bearing apakah rusak Periksa power suplai & rasio



gear. bearing Kurangi dan jalankan motor



terlalu banyak diatas kecepatan Gesekan motor dan selimut Ganti bearing yang aus. stator Kesalahan pelumasan dalam Ganti dengan pelumasan bearing



yang sesuai Motor tidak bekerja jika



Satu phasa terbuka



hanya satu phasa, periksa



Kerja motor terlalu panas Kerja motor terlalu panas Kerja motor terlalu panas



Ventilasi yang kurang Kesalahan lilitan Shaft motor bergerak



Kerja motor terlalu panas



Pelumasan tidak cukup



wiring control dan motor. Buat ventilasi lebih besar Periksa dengan ohmmeter Luruskan atau ganti swhaft Ganti busi dan lumasi



Kerja motor terlalu panas



Pembusukan atau material Kerja motor terlalu panas



yang tidak dikenal dalam



Kerja motor terlalu panas



pelumas Bearing rusak



Kerja motor terlalu panas



Sudut fan blade tidak sesuai



Motor



tidak



mencapai



kecepatan yang diinginkan



Tegangan



terminal



kembali bearing Bersihkan



Ganti bearing Lihat fan service manual untuk sudut yang benar Periksa transformator,



motor gunakan



tidak



mencapai



kecepatan yang diinginkan Motor



tidak



mencapai



Rotor rusak



Rangkaian phasa salah kecepatan yang diinginkan Motor tidak mencapai Geareducer bearing



tegangan



yang



besar



pada



transformator atau kurangi beban Periksa



Motor



kemudian



lumasi kembali



terlalu kecil akibat drop lebih aliran



oli



bearing, dibutuhkan



retakan



dekat



kemungkinan penggantian



rotor atau diperbaiki Ganti/tukar dua dari tiga dari koneksi motor. Lihat gearreducer service



kecepatan yang diinginkan Motor



tidak



mencapai



kecepatan yang diinginkan Motor



tidak



manual Periksa Gear



gigi



engagement)



dan



perbaiki jarak hingga klop.



mencapai Hilangnya



kecepatan yang diinginkan



(gear



cengkraman



baut



dan



pengelap



Pasang baut dan kencangkan Pastikan bahwa motor dan shaftgeareducer



dalam



posisis yang sesuai, lakukan Motor



tidak



mencapai Drive shaft tidak seimbang



kecepatan yang diinginkan



dan aus pada coling



rebalancing



drive



shaft



dengan



menambahan/



mengurangi



beban



pada



balancing



screw



cap.



Perbaiki/ganti kolping yang aus. Pastikan fan balde pada Motor



tidak



mencapai



kecepatan yang diinginkan Motor



tidak



mencapai



kecepatan yang diinginkan



Fan



Geareducer bearing aus



posisis



yang



tepat



dan



pastikan sudut kemiringan semua blade sama. 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/2015/06/23/cooling-tower/  http://kynas-coating.com/seputar-korosi/38-water-treatment-maintenance-system-forcooling-tower.html