Cooling Tower

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER PERAWATAN DAN PERBAIKAN MENARA PENDINGIN (COOLING TOWER) 1. Tujuan 

Mengerti cara kerja dari sistem menara pendingin



Mengerti cara kerja masing-masing komponen menara pendingin



Malakukan perawatan dan perbaikan ringan



Mampu memberikan solusi perawatan dan perbaikan

2. Definisi Menara Pendingin (cooling tower) Menara pendingin merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstrasi panas dari air dan mengemisikannya ke atmosfer. Menara pendingin menggunakan penguapan dimana sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuanag ke atmosfer. Sebagai akibatnya, air yang tersisa didinginkan secara signifikan. Menara pendingin mampu menurunkan suhu air lebih dari peralatan yang hanya menggunakan udara untuk membuang panas, seperti radiator dalam mobil, dan oleh karena itu biayanya lebih efektif dan efisien energinya.

3. Komponen- komponen pada Cooling Tower Komponen-komponen dari cooling tower adalah : a. Rangka dan casing

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER Hampir semua menara memiliki rangka berstruktur yang menunjang tutup luar (wadah/casing), motor, fan, dan komponen lainnya. Dengan rancangan yang lebih kecil, seperti unit fiberglass, wadahnya menjadi rangka. b. Bahan pengisi Terdapat dua jenis bahan pengisi, yakni : 1) Bahan pengisi berbentuk percikan/splash fill : air jatuh dari atas lapisan yang berturut dari batang pemercik horizontal, 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. 2) Bahan pengisi berbentuk film : terdiri dari permukaan plastik uang tipis dengan jarak yang berdekatan dimana di atasnya terdapat semprotan air, membentuk lapisan film yang tipis dan melakukan kontak

dngan

udara.

Permukaannya

dapat

berbentuk

datar

bergelombang, berlekuk, atau pola lainnya. Jenis bahan pengisi fill lebih efisien dan memberikan perpindahan panas yang sama dalam volume yang lebih kecil daripada bahan pengisi jenis splash. c. 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. d. Drift eliminators Alat ini menangkap tetesan air yang terjebak dalam aliran udara agar tidak hilang ke atmosfer. e. Saluran udara masuk Ini adalah titik masuk bagi udaraa menuju menara. Saluran masuk ini dapat berada pada seluruh sisi menara. f. Louvers Kegunaan louvers adlah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air dalam menara.

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER g. Nosel Alat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan pengisi. h. 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 masuk ke tower. Kecepatan drift secara khusus diturunkan dengan menggunakan alat seperti baffle, yang di sebut dengan drift eliminator, udara mengalir setelah meninggalkan daerah fill dan spray tower.



Blow out : droplet air keluar cooling tower dengan memuter, 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 terlibat ketika air menguap yang mengandung kondensat yang kontak dengan pendingin air.



Blow down : bagian mensirkulasi aliran air yang keluar untuk mempertahankan jumlah 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 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.

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER Major Components 

Cooling tower (supply) basin Air disediakan dari pemecatan berputar-putar sistem penyediaan air (bagi/kepada) suatu kelompok/dok/bak distribusi, dari yang mana pompa menara pendingin mengambil suatu pengisapan.



Cooling tower pumps Pompa yang besar ini menyediakan air pada atas 100,000 galon / menit kepada satu atau lebih menara pendingin. Masing-masing pompa pada umumnya diatas 15 kaki dalam. Motor perakitan mungkin 8 / 10 kaki. Total permintaan elektrik dari semua menara pendingin pompa mengkin sebanyak 5 % keluaran elektrik.

4. Prinsip Kerja Cooling Tower Air panas yang masuk pada bagian atas cooling tower didistribusikan secara merata didalam rumah cooling tower, lalu akan jatuh kebawah dikarenakan gaya gravitasi atau pancaran air diarahkan ke bawah. Air dan udara yang masuk melalui filling arahnya searah. Disana terjadi perpindahan panas dan massa, dimana perpindahan panas dan 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 kotorankotoran atau padatan-padatan mineral tertahan dan tidak melewati alat lainnya.

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER

5. Tipe-tipe Cooling Tower Cooling tower dimasukkan kedalam dua subdivisi utama, yaitu : 1) Natural draft atau atmospheric Cooling tower ini menggunakan cerobong asap beton yang sangat besar untuk memasukkan udara melalui media. Dikarenakan ukuran tower yang besar (tinggi 500 kaki dan diameter dasarnya 400 kaki) maka secara umum digunakan untuk laju alir diatas 200.000 gal/menit. Biasanya jenis tower ini digunakan untuk menghasilkan daya di Amerika Serikat. Jenis ini tidak menggunakan kipas untuk menghasilkan aliran udaranya, udara diperoleh dari aliran

induksi

2) Mechanical Draft

natural

atau

alami

dari

tekanan

spray.

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER 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 :  Forced draft Tower ini mempunyai kipas, basin, dan pipa yang diletakkan didalam struktur tower. Pada jenis ini, kipas diletakkan dibagian bawah atau dasar. Tidak ada celah pada dinging bagian luarnya. Struktur baja atau susunan

kayu

tertutupi

dengan

basin.

 Induced draft Tower jenis ini terdiri dari dua macam yaitu : 

Counterflow



Crossflow Jenis counterflow dan crossflow ini selain dimasukkan kedalam induced draft juga dapatt dimasukkan kedalam karakteristik cooling tower berdasarkan aliran udaranya.

 Counterflow Pada tower counterflow ini, udara bergerak naik secara vertikal melalui fill, berlawanan dengan jatuhnya air. Dikarenakan keperluan

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER 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 gravityreleated, 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 diletakkan 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

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER 6. Masalah pada Cooling Tower Masalah yang berpotensi muncul dalam sistem pendingin 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 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 spesifik 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 efisiensi cooling tower akan semakin kecil dan bila dibiarkan tanpa control 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 organic yang terikut dari proses 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 memungkinkan 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.

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER 

Untuk cooling tower yang menggunakan motor maka perlu dilakukan perawatan untuk motor. Adapun jenis gangguan dan cara mengatasinya adalah sebagai berikut :

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER

7. Maintenance Cooling Tower No. 1

Jenis perawatan

Lingkup perawatan

Tindakan perawatan

Pembahasan hasil perawatan

Kotak roda

Setiap 1000 jam operasi/ paling lambat tiap 2 tahun

Ganti minyak pelumas

Interval perawatan tiap 1000 jam operasi

gigi

atau paling lambat 2 th, masih dikatakan efektif. Hal ini didasarkan pada jumlah gangguan/kerusakan yang relatif sedikit jumlahnya.

2

motor

Setiap 5tahun

Ganti

pelumas

Lingkup

sekali

pada

bantalan

penambahan,

motor

ketinggian pelumas

perawatan

sebaiknya

ada

yaitu pemeriksaan seal, dan

kebocoran

didasarkan

pada

minyak jumlah

kegagalan operasi sistem yang paling dominan terjadi. Maka interval perwatan sebaiknya diperpendek menjadi 3 tahun sekaliatau didasarkan lama operasi motor

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER tersebut. Lingkup perwatan yang selama ini hanya bersifat perawatan bagian mekanik, sebaiknya ditambah dengan lingkup perawatan yang bersifat elektrik seperti

pemeriksaan

kotak

terminal

motor, panel modul dan pengkabelan.

3 3 3

4

5

kipas

6 bulan sekali

Cek

Interval dan lingkup perawatan yang ada

kekencangan

selama ini dapat dikatakan cukup baik

baut

dan efektif, kegagalan operasi sistem ini

pengunci

frame/lempeng

lebih

dimungkinkan

pada daun kipas

peralatan yang semakin minus. Perlu

dan

adanya

membersihkan

perawatan,

kipas

kesetimbangan kipas.

penambahan

Karena

pada

yaitu

unsur

lingkup

pemeriksaan

Inspeksi

Setiap 1 tugas

Pemeriksaan

Interval dan lingkup perawatan yang ada

visual

gilir (shift)

kondisi suara

selama ini dapat dikatakan cukup efektif.

dan getaran

Faktor manusia/operator pelaksana yang

pada saat kipas

bertanggungjawab, sehingga perlu segera

beroperasi dan

ditindak

pemeriksaan

ketidaklayakan operasi sistem dengan

distribusi air

membuat laporan gangguan dalam PPIK

lanjuti

apabila

ditemukan

Pemerksaan

Setiap1 tahun

Pemeriksaan

Jenis pemeriksaan bagian dalam ini

bagian

sekali

sprayfitting,

dianggap masih layak dan baik, sehingga

drift eliminator

tidak perlu diadakan perubahan interval

dan honeycomb

perawatannya.

pack

perawatan

dalam

Sedangkan

sebaiknya

lingkup

ditambahkan

pemeriksaan dan pembersihan kisi-kisi lubang masuk udara pendingin.

1. Cooling tower Periksa dari kebocoran, crack (retak) lubang serta korosi bila memakai casing logam 2. Basin

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER 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 terhadap korosi dan 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. Sistem perpipaan Sistem periksa dari kebocoran, korosi dan berkurangnya material lapisan (bulanan) 5. Control flow valve Periksa dari korosi dan kejenuhan 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, teruama pada flexible connection dari korosi, kejenuhan, retak, (tergantung kebutuhan) 8. Fan Jika dipasang fan sentrifugal, blower diperiksa dari kerusakan atau hilangnya blade, serta korosi dari endapan. Periksa dan setel kembali fan pitch (sudu) sesuaikan dengan ukuran yang direkomendasikan dengan toleransi 1/2 . 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 (sesuai kebutuhan)

Perawatan cooling tower pada prinsipnya adalah perawatan sistem pendingin, mulai dari tandon air, perpipaan, cooling tower sampai dengan cooling point (pendingin alat produksi). Perawatan dengan bahan kimia harus diperhatikan aspek keseimbangan antara mencegah pembentukan kerak dengan

WISNU KURNIAWAN. S – COOLING TOWER keberhasilan menahan / mencegah terbentuknya korosi. Penentuan dosis chemical didasarkan pada total volume sistem, make up / air yang dikonsumsi, jenis cooling tower, tata letak dan sistem 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 sistem 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. 8. Daftar Pustaka