Kegunaan air dalam proses industri sangat banyak sekali, selain sebagai air baku pada industri air minum dan pemutar turbin pada pembangkit tenaga listrik, juga sebagai alat bantu utama dalam kerja pada proses – proses industri. Selain itu juga air digunakan sebagai sarana pembersihan ( cleaning ) baik itu cleaning area atau alat – alat produksi yang tidak memerlukan air dengan perlakuan khusus atau cleaning dengan menggunakan air dengan kualitas dan prasyarat tertentu yang membutuhkan sterilisasi dan ketelitian yang tinggi. Dalam hal ini pembahasan difokuskan pada air sebagai penghasil energi kalor dan sebagai penyerap energi kalor ( pendingin ) dalam industri pada umumnya.

A. Air umpan boiler

Boiller adalah tungku dalam berbagai bentuk dan ukuran yang digunakan untuk menghasilkan uap lewat penguapan air untuk dipakai pada pembangkit tenaga listrik lewat turbin, proses kimia, dan pemanasan dalam produksi.

Sistem kerjanya yaitu air diubah menjadi uap. Panas disalurkan ke air dalam boiler, dan uap yang dihasilkan terus – menerus. Feed water boiler dikirim ke boiler untuk menggantikan uap yang hilang. Saat uap meninggalkan air boiler, partikel padat yang terlarut semula dalam feed water boiler tertinggal.

Partikel padat yang tertinggal menjadi makin terkonsentrasi, dan pada saatnya mencapai suatu level dimana konsentrasi lebih lanjut akan menyebabkan kerak atau endapan untuk membentuk pada logam boiler.

Feed water harus memenuhi prasyarat tertentu seperti yang diuraikan dalam tabel di bawah ini :

Parameter

Satuan

Pengendalian Batas

pH

Unit

10.5 – 11.5

Conductivity

µmhos/cm

5000, max

TDS

ppm

3500, max

P – Alkalinity

ppm

-

M – Alkalinity

ppm

800, max

O – Alkalinity

ppm

2.5 x SiO2, min

T. Hardness

ppm

-

Silica

ppm

150, max

Besi

ppm

2, max

Phosphat residual

ppm

20 – 50

Sulfite residual

ppm

20 – 50

pH condensate

Unit

8.0 – 9.0

NALCOH. Reference

Ketidaksesuaian kriteria air umpan boiler menurut baku mutu diatas akan mempengaruhi berbagai hal, misalnya :

1. Korosi

Peristiwa korosi adalah peristiwa elektrokimia, dimana logam berubah menjadi bentuk asalnya akibat dari oksidasi yang disebabkan berikatannya oksigen dengan logam, atau kerugian logam disebabkan oleh akibat beberapa kimia

Penyebab korosi Boiller:

Oksigen Terlarut

Alkalinity ( Korosi pH tinggi pada Boiler tekanan tinggi )

Karbon dioksida ( korosi asam karbonat pada jalur kondensat )

Korosi khelate ( EDTA sebagai pengolahan pencegah kerak )

Akibat dari peristiwa korosi adalah penipisan dinding pada permukaan boiler sehingga dapat menyebabkan pipa pecah atau bocor.

2. Kerak

Pengerakan pada sistem boiler :

Pengendapan hardness feedwater dan mineral lainnya

Kejenuhan berlebih dari partikel padat terlarut ( TDS ) mengakibatkan tegangan permukaan tinggi dan gelembung sulit pecah

Kerak boiler yang lazim : CaCO3, Ca3 (PO4)2, Mg(OH)2, MgSiO3, SiO2, Fe2(CO3)3, FePO4

3. Endapan

Pembekuan material non mineral pada boiler, umumnya berasal dari:

Oksida besi sebagai produk korosi

Materi organic ( kotoran – bio, minyak dan getah ), Boiler bersifat alkalinity jika terkena gliserida maka akan terjadi reaksi penyabunan.

Partikel padat tersuspensi dari feedwater ( tanah endapan dan pasir )

Dari peristiwa – peristiwa ini mengakibatkan terbentuknya deposit pada pipa superheater, menyebabkan peristiwa overheating dan pecahnya pipa, terbentuknya deposit pada sirip turbin, menyebabkan turunnya effisiensi

B. Air pendingin dan sirkulasi sebagai Cooling tower dan Chiller

Colling tower atau menara pendingin adalah suatu sistem pendinginan dengan prinsip air yang disirkulasikan. Air dipakai sebagai medium pendingin, misalnya pendingin condenser, AC, diesel generator ataupun mesin – mesin lainnya.

Jika air mendinginkan suatu unit mesin maka hal ini akan berakibat air pendingin tersebut akan naik temperaturnya, misalnya air dengan temperature awal ( T1 ) setelah digunakan untuk mendinginkan mesin maka temperaturnya berubah menjadi ( T2 ). Disini fungsi cooling tower adalah untuk mendinginkan kembali T2 menjadi T1 dengan blower / fan dengan bantuan angin. Demikian proses tersebut berulang secara terus menerus.

Sedangkan pada chiller temperature yang dibutuhkan relative lebih rendah dibandingkan penggunaan Colling tower.

Beda antara cooling dan chiller adalah pada sistem yang digunakan. Maksudnya, bila cooling adalah sistem terbuka sedangkan pada chiller adalah sistem tertutup sehingga proses penguapan lebih rendah dibandingkan dengan sistem terbuka.

Sistem air cooling dapat dikategorikan dua tipe dasar, sebagai berikut :

1. Sistem air cooling satu aliran

Sistem air cooling satu arah adalah satu diantara aliran air yang hanya melewati satu kali penukar panas. Dan lalu dibuang kepembuangan atau tempat laindalam proses.

Sistem tipe ini mempergunakan banyak volume air. Tidak ada penguapan dan mineral yang terkandung didalam air masuk dan keluar penukar panas. Sistem air cooling satu arah biasa digunakan pada terminal tenaga besar dalam situasi tertutup dari air laut atau air sungai dimana persediaan air cukup tinggi.

2. Sistem air cooling sirkulasi

Pada sistem sirkulasi terbuka ini, air secara berkesinambungan bersikulasi melewati peralatan yang akan didinginkan dan menyambung secara seri. Transfer panas dari peralatan ke air, dan menyebabkan terjadinya penguapan ke udara. Penguapan menambah konsentrasi dan padatan mineral dalam air dan ini adalah efek kombinasi dari penguapan dan endapan, yang merupakan konstribusi dari banyak masalah dalam pengolahan dengan sistem sirkulasi terbuka.

Pada peristiwa sirkulasi air ini, akan terjadi proses – proses sebagai berikut :

a. Pendinginan air cooling tower adakah atas dasar penguapan ( Evaporasi )

Pada peristiwa fisika dikenal prinsip “ jumlah kalor yang diterima = jumlah kalor yang dilepaskan “. Kalor untuk melakukan pendinginan dari T2 menjadi T1 sama dengan kalor penguapan atau dengan kata lain air tersebut menjadi dingin dikarenakan sebagian dari air tersebut menguap.

Untuk cooling tower, besarnya penguapan dapat dihitung bila diketahui kapasitas pompa sirkulasi ( m3/jam )

b. Pada air Cooling tower terjadi pemekatan Garam.

Dengan adanya penguapan maka lama kelamaan seluruh mineral yang tidak dapat menguap akan berkumpul sehingga terjadi pemekatan. Dengan banyaknya mineral yang terkandung pada air Cooling tower perlu dilakukan proses Bleed Off dan penambahan air make up. Air yang menguap adalah air yang murni bebas dari garam – garam mineral dengan konsentrasi = 0. Pada cooling tower dapat diketahui siklus air pada unit cooling tower adalah dengan cara :

Dengan rumus

Cycle = Tower water chloride

Make up water chloride

Tanpa menggunakan parameter khlorida, siklus dapat diketahui dengan membaca konduktivity, yaitu dengan membandingkan konduktivity air tower dengan konduktivity air make up.

Masalah yang sering timbul dalam pada seluruh sistem air cooling adalah:

Korosif

Pada pH yang rendah menyebabkan terjadinya korosi pada logam. Begitu juga nitrifying. Penyebab lain adalah dengan adanya bakteri yang dapat menghasilkan asam sulfat. Bakteri yang memiliki kemampuan untuk mengubah hydrogen sulfide menjadi sulfur kemudian mengubah menjadi asam sulfat. Bakteri ini menyerang logam besi, logam lunak dan steiless steel, hidup sebagai anaerobic ( tanpa udara )

Kerak

Pembentukan kerak diakibatkan oleh kandungan padatan terlarut dan material anorganik yang mencapai limit control.

Metode yang digunakan untuk mencegah terjadinya pembentukan kerak antara lain :

1. Menghambat kerak dengan mengontrol pH

Dalam keadaan asam lemah ( kira – kira pH 6,5 ). Asam sulfat yang paling sering digunakan untuk ini, memiliki dua efek dengan memelihara pH dalam daerah yang benar dan mengubah kalsium karbonat, ini memperkecil resiko terbentuknya kerak kalsium sulfat. Ini memperkecil resiko terbentuknya kerak kalsium karbonat dan membiarkan cycle yang tinggi dari konsentrasi dalam sistem.

  1. Mengontrol kerak dengan bleed off

Bleed off pada sirkulasi air cooling terbuka sangat penting untuk memastikan bahwa air tidak pekat sebagai perbandingan untuk mengurangi kelarutan dari garam mineral yang kritis. Jika kelarutan ini berkurang kerak akan terbentuk pada penukar panas.

  1. Mengontrol kerak dengan bahan kimia penghambat kerak.

Bahan kimia umumnya berasal dari organic polimer, yaitu polyacrilik dan polyacrilik buatan.

Masalah mikrobiologi

Microorganisme juga mampu membentuk deposit pada sembarangan permukaan. Hampir semua jasad renik ini menjadi kolektor bagi debu dan kotoran lainnya. Hal ini dapat menyebabkan efektivitas kerja cooling tower menjadi terganggu.

Masalah kontaminasi

Keadaan cooling tower yang terbuka dengan udara bebas memungkinkan organisme renik untuk tumbuh dan berkembang pada sistem, belum lagi kualitas air make up yang digunakan.

Oleh : @_pararaja

About these ads