AIR, BOILER DAN COOLING . TOWER

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.

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.

PENGOLAHAN AIR UMPAN KETEL

Kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam industri umumnya dipenuhi

dengan cara memanfaatkan steam yang dibangkitkan dalam suatu ketel (boiler).

Air yang berasal dari sungai, danau, dan sumur, tidak dapat langsung digunakan

untuk air umpan ketel. Air yang digunakan harus diolah terlebih dahulu, karena jika

tidak, maka masa pakai ketel akan berkurang.

5.1 Persyaratan Air Umpan Ketel

Penggunaan air umpan ketel yang tidak memenuhi persyaratan akan

menimbulkan beberapa masalah, antara lain :

i. Pembentukan kerak

ii. Terjadinya korosi

iii. Pembentukan busa

Pembentukan Kerak Ketel

Kerak pada ketel dapat terjadi karena pengendapan (precipitation) langsung dari

zat pengotor pada permukaan perpindahan panas, atau karena pengendapan zat

tersuspensi dalam air yang kemudian, melekat pada logam dan menjadi keras. Kerak

dapat mengakibatkan terjadinya pemanasan-lanjut setempat (local overheating) dan

logam ketel gagal berfungsi (failure). Macam-macam kerak yang dapat terbentuk akibat

senyawa-senyawa impurities pada air umpan ketel ditunjukkan pada Tabel 5.1.

Korosi pada Ketel

Pengertian korosi secara sederhana adalah perubahan kembali logam menjadi

bentuk bijihnya. Proses korosi sebenarnya merupakan proses elektrokimia yang rumit

dan kompleks. Korosi dapat menimbulkan kerusakan yang luas pada permukaan logam.

Penyebab utama timbulnya korosi, antara lain :

i. pH air yang rendah

ii. Gas-gas yang terlarut dalam air seperti : O2, CO2, dan lain-lain

iii. Garam-garam terlarut dan padatan tersuspensi

Kontak antara permukaan logam dan air menyebabkan terjadinya reaksi korosi sebagai

berikut :

Fe + 2 H2O ↔ Fe(OH)2 + H2 (5.1)

Pengolahan dan Penyediaan Air

Bab 5 – Pengolahan Air Umpan Ketel 5-2

Reaksi di atas pada suatu saat akan mencapai keadaan kesetimbangan dan korosi tidak

akan berlanjut; akan tetapi adanya oksigen terlarut dan pH air yang rendah akan

mengakibatkan terganggunya kesetimbangan dan reaksi bergeser ke sebelah kanan.

Reaksi yang terjadi akibat adanya oksigen dan pH yang rendah adalah sebagai berikut :

4 Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O ↔ Fe(OH)3 (5.2)

2 H2 + O2 ↔ 2 H2O (5.3)

Fe(OH)2 + 2 H+ ↔ Fe2+ + 2 H2O (5.4)

Pergeseran arah reaksi korosi ke sebelah kanan menyebabkan berlanjutnya peristiwa

korosi pada logam-ketel. Alkalinitas yang rendah dan adanya garam-garam dan padatan

terlarut dalam air dapat membantu terjadinya korosi.

Pembentukan busa

Pembentukan busa (foaming) adalah peristiwa pembentukan gelembunggelembung

di atas permukaan air dalam drum boiler. Penyebab timbulnya busa adalah

adanya kontaminasi oleh zat-zat organik atau zat-zat kimia yang ada dalam air ketel

tidak terkontrol dengan baik. Busa dapat mempersempit ruang pelepasan uap-panas

(steam-release space) dan dapat menyebabkan terbawanya air serta kotoran-kotoran

bersama-sama uap air. Kerugian yang dapat ditimbulkan oleh hal ini adalah terjadinya

endapan dan korosi pada logam-logam dalam sistem ketel.

Pengolahan Air Umpan Ketel Secara Umum

Sebelum digunakan sebagai umpan air yang berasal dari berbagai jenis sumber,

diolah dengan menggunakan metoda yang telah diterangkan pada sub bab 4.1. Setelah

mengalami pengolahan pendahuluan (pengolahan eksternal ), air umpan boiler harus

mengalami pengolahan khusus.

Pengolahan ini menggunakan berbagai macam zat kimia, yang diinjeksikan /ditambahkan

ke air umpan boiler. Penambahan bahan kimia ini diharapkan dapat

digunakan untuk mencegah berbagai akibat yang dapat merugikan performansi kerja

dari ketel.

Penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan boiler merupakan proses yang

esensial, terlepas dari kenyataan apakah air itu diolah atau tidak sebelumnya. Oleh

karena itu, pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak diperlukan, sehingga air

dapat langsung digunakan setelah penambahan beberapa bahan-bahan kimia saja.

Contoh penambahan bahan-bahan kimia pada air umpan ketel tanpa harus mengalami

pengolahan terlebih dahulu adalah :

– apabila ketel beroperasi pada tekanan rendah atau sedang

– apabila sejumlah besar kondensat digunakan kembali sebagai air umpan

– atau bila air baku yang digunakan untuk air umpan ketel telah memiliki kualitas

yang baik

Proses pengolahan air dengan penambahan bahan-bahan kimia ini memiliki

beberapa kesulitan. Kesulitan yang utama adalah adalah bila kesadahan air umpan

Pengolahan dan Penyediaan Air

Bab 5 – Pengolahan Air Umpan Ketel 5-4

sangat tinggi sehingga banyak lumpur yang terbentuk. Hal ini dapat menaikkan jumlah

blow down. Pengolahan air umpan ketel dengan penambahan bahan-bahan kimia yang

dilakukan tanpa pengolahan pendahuluan (pengolahan eksternal) juga memperbesar

kemungkinan pembentukan kerak pada sistem sebelum ketel dan pada saluran-saluran

air umpan.

5.3 Pengolahan Air Umpan Ketel dengan Penambahan Bahan-bahan Kimia

Tujuan penambahan bahan-bahan dalam proses pengolahan air umpan boiler

adalah sebagai berikut :

(1) Bereaksi dengan kesadahan dan kandungan silika air umpan dan mencegah

pengendapannya pada permukaan logam ketel sebagai kerak. Ion-ion kalsium dapat

diendapkan dalam bentuk kalsium hidroksi apatit (3Ca3(PO4)2.Ca(OH)2) dan

kalsium karbonat (CaCO3), dan ion-ion magnesium dan silika diendapkan dalam

bentuk sarpentin (2MgSiO3.Mg(OH)2.H2O), magnesium silikat (MgSiO2) dan

magnesium hidroksida (Mg(OH)2). Reaksi-reaksi yang terjadi adalah sebagai

berikut :

3 Ca2+ + 2 PO4

3- 􀃆 Ca3(PO4)2 (5.5)

Ca2+ + HCO3

– + OH 􀃆 CaCO3 + H2O (5.6)

Mg2+ + 2 OH 􀃆 Mg(OH)2 (5.7)

3Mg2+ + 2OH- + 2SiO3

2- + H2O 􀃆 2MgSiO3.Mg(OH)2.H2O (5.8)

4Mg2+ + 2OH- + 2PO4

3- 􀃆 2Mg3(PO4)2.Mg(OH)2 (5.9)

pH yang cukup baik untuk proses ini adalah di atas 9,5. Kondisi ini memungkinkan

pembentukan endapan yang dapat mengalir dengan mudah pada saat dilakukan

blow down. Penggunaan bahan-bahan kimia khusus untuk mengendalikan

pembentukan kerak (chelating agents) merupakan alternatif lain yang dapat

dilakukan. Bahan-bahan kimia ini bersama ion-ion seperti kalsium dan magnesium

dapat membentuk senyawa kompleks yang larut dalam air. Penggunaan chelating

agents ini hanya sesuai untuk boiler bertekanan rendah dan air umpan ketel dengan

kesadahan yang rendah (1-2 ppm). Contoh dari chelating agent adalah NTA (nitrilo

triacetic acid) dan EDTA (ethylene diamine tetraacetic acid).

(2) Menjadikan zat-zat tersuspensi seperti lumpur, kesadahan dan besi oksida menjadi

suatu massa yang tidak melekat pada logam ketel. Pengaturan sifat lumpur agar

tidak melekat pada logam ketel dilakukan dengan penggunaan bermacam-macam

Pengolahan dan Penyediaan Air

Bab 5 – Pengolahan Air Umpan Ketel 5-5

bahan organik yang masuk golongan tannin, lignin atau alginat. Bahan-bahan

organik ini perlu dipilih dan diproses sedemikian rupa sehingga efektif dan stabil

pada tekanan operasi ketel. Pengeluaran lumpur dari ketel dilakukan dengan cara

blow down.

(3) Menyediakan perlindungan anti busa untuk memungkinkan pemekatan padatan

terlarut dan tersuspensi dalam air ketel sampai taraf tertentu tanpa terjadi carry over.

Pembentukan carry-over dapat terjadi akibat disain ketel yang kurang baik, alat

pemisah steam dan air yang tidak efektif atau akibat level air yang tinggi. Busa

dapat terbentuk akibat adanya padatan yang terlarut atau tersuspensi dalam air,

alkalinitas atau akibat masuknya material yang dapat merangsang pembentukan

busa seperti kondensat steam yang terkontaminasi oleh minyak. Penggunaan

senyawa-senyawa pencegah pembentukan busa (anti foam agents), dapat dilakukan

untuk mengatasi masalah ini, akan tetapi cara yang lebih ekonomis adalah dengan

melakukan pengolahan air yang baik, peningkatan blow down dari ketel dan

menghilangkan senyawa yang dapat membantu pembentukan busa dari kondensat

steam yang didaur ulang (recycle).

(4) Menghilangkan oksigen dari air dan menyediakan alkalinitas yang cukup untuk

mencegah korosi ketel. Sejumlah oksigen dapat terbawa dalam air umpan ketel

meskipun sudah melewati tahap deaerasi. Kandungan oksigen ini harus dihilangkan

untuk mencegah terjadinya korosi. Bahan kimia untuk menghilangkan oksigen

(chemical oxygen scavenger) yang biasa digunakan adalah natrium sulfit dan

hydrazine. Reaksi yang terjadi pada proses ini adalah sebagai berikut :

2 Na2SO3 + O2 􀃆 2 Na2SO4 (5.10)

N2H4 + O2 􀃆 H2O + N2 (5.11)

Natrium sulfit digunakan pada proses ini karena alasan-alasan seperti : mempunyai

kecepatan reaksi yang cepat pada temperatur rendah, mudah untuk diumpankan dan

sisa yang tidak bereaksi dapat dianalisis dengan mudah. Hydrazine dapat digunakan

untuk menghilangkan oksigen tanpa menambah jumlah kandungan padatan terlarut

atau padatan tersuspensi. Hydrazine hanya dapat bereaksi dengan oksigen bebas

pada suhu tinggi, dan boiler dengan tekanan di bawah 400 psig tidak dapat

menggunakan senyawa ini. Hydrazine yang tidak bereaksi akan menambah

kandungan ammonia dan nitrogen bebas di air boiler. Hydrazine baik digunakan

jika pemakaian natrium sulfit menghasilkan impurities pada kukus yang dapat

Pengolahan dan Penyediaan Air

Bab 5 – Pengolahan Air Umpan Ketel 5-6

merusak katalis dan pada tekanan tinggi natrium sulfit akan menambah padatan

terlarut di air boiler. Oleh sebab itu hydrazine lebih banyak dipakai pada plant yang

menggunakan boiler tekanan tinggi. Jumlah hydrazine yang ditambahkan sama

dengan jumlah oksigen terlarut dan berlebih 100 % untuk menjaga agar kandungan

minimum di air umpan tetap sebesar 0,05 – 0,1 ppm. Hydrazine adalah larutan

beracun dan harus ditangani secara hati-hati.

Selain tujuan-tujuan di atas, pengolahan internal juga harus mencegah korosi

dan pembentukan kerak pada sistem air umpan serta memberikan perlindungan korosi

dalam sistem kondensat-uap.

Penambahan soda kaustik, soda abu atau campuran senyawa-senyawa fosfat

dapat dilakukan untuk mengatasi alkalinitas air yang terlalu rendah.

5.4 Perlakuan terhadap Kondensat (Condensate Treatment)

Perlakuan terhadap kondensat mencakup pengendalian korosi di sistem

kondensat dan perbaikan mutu kondensat (condensate polishing).

Sekalipun kondensat yang diumpankan kembali relatif murni, tetapi mungkin

masih mengandung impurities dari hasil proses korosi, dan erosi, baik yang larut

maupun yang tidak larut. Impurities tersebut dapat berupa mineral-mineral, kesadahan

dan minyak. Condensate polishing dimaksudkan untuk meminimumkan jumlah

impurities tersebut agar dapat mencegah pembentukan kerak pada ketel dan turbin, dan

meminimumkan pengaruh korosif.

Tahap perbaikan kondensat merupakan kombinasi dari tahap filtrasi dan

pertukaran ion. Sistem pertama yang dipakai adalah sistem filtrasi dan pertukaran ion

secara terpisah. Filtrasi digunakan untuk menyaring pengotor tersuspensi dan minyak.

Tahap filtrasi saja sudah cukup memadai jika dipakai untuk menyaring impurities pada

saat start-up dan operasi normal, tetapi jika terjadi kebocoran pada pipa kondensat

sehingga padatan terlarut banyak memasuki kondensat, tahap filtrasi saja tidak cukup

dan dibutuhkan sistem demineralisasi (mix-bed demineralizer) untuk operasi perbaikan.

Alternatif lain yang dapat dipakai adalah penggunaan tahap filtrasi dan demineralisasi

dalam satu alat.

Bab 6 – Pengolahan Air Pendingin 6-1

BAB 6

PENGOLAHAN AIR PENDINGIN

Air pendingin (cooling water) adalah air yang dilewatkan melalui alat penukar

panas dengan maksud untuk menyerap dan memindahkan panasnya. Sistem yang dilalui

oleh aliran air pendingin disebut sebagai sistem air pendingin (cooling water system).

Sistem air pendingin dibagi dalam dua jenis, yaitu jenis resirkulasi dan jenis sekalilewat

(once-through). Pada jenis resirkulasi, air pendingin yang telah digunakan,

digunakan kembali untuk keperluan yang sama, sedangkan pada sistem sekali-lewat air

yang telah digunakan langsung dibuang. Jenis resirkulasi dibagi lagi dalam dua jenis,

yaitu resirkulasi terbuka dan resirkulasi tertutup. Pada sistem resirkulasi terbuka

sebagian air yang telah digunakan diuapkan untuk mendinginkan bagian air sisanya.

Pada sistem resirkulasi tertutup, pendinginan kembali tidak dengan cara memanfaatkan

panas laten penguapan, melainkan dengan menggunakan suatu jenis alat penukar panas.

Pada sub-bab berikut, akan dijelaskan mengenai persyaratan air pendingin serta

metoda pengendalian terhadap masalah yang sering timbul pada sistem air pendingin.

Metoda pengendalian tersebut meliputi sistem air pendingin resirkulasi terbuka, sistem

air pendingin resirkulasi tertutup, dan sistem air pendingin sekali-lewat.

6.1 Persyaratan Air Pendingin

Air pendingin adalah air yang dilewatkan melalui alat penukar panas (heat

exchanger) dengan maksud untuk menyerap dan memindahkan panasnya. Masalah yang

sering timbul dalam sistem air pendingin adalah :

l. terjadinya korosi

2 pembentukan kerak dan deposit

3. terjadinya fouling akibat aktivitas mikroba

Korosi pada Sistem Air Pendingin

Kerugian yang ditimbulkan oleh korosi pada sistem air pendingin adalah

penyumbatan dan kerusakan pada sistem perpipaan. Kontaminasi produk yang

diinginkan karena adanya kebocoran-kebocoran, dan menurunnya efisiensi perpindahan

panas. Mekanisme sederhana dan beberapa hal yang menyebabkan terjadinya korosi

telah dibahas pada sub bab 5.1.

Pengolahan dan Penyediaan Air

Bab 6 – Pengolahan Air Pendingin 6-2

Pembentukan Kerak dan Deposit pada Sistem Air Pendingin

Gangguan yang ditimbulkan oleh terbentuknya kerak antara lain : penurunan

efisiensi perpindahan panas, naiknya kehilangan tekanan karena naiknya tahanan dalam

pipa serta penyumbatan pada pipa-pipa berukuran kecil.

Fouling pada Sistem Air Pendingin

Menara pendingin (cooling tower) merupakan bagian dari sistem air pendingin

yang memberikan lingkungan yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangan

mikroorganisma. Algae dapat berkembang dengan baik pada bagian yang cukup

mendapat sinar matahari, sedangkan “lendir” (slime) dapat berkembang pada hampir di

seluruh bagian dari sistem air pendingin ini. Mikroorganisma yang tumbuh dan

berkembang tersebut merupakan deposit (foul) yang dapat mengakibatkan korosi lokal,

penyumbatan dan penurunan efisiensi perpindahan panas.

Sistem Air Pendingin dengan Resirkulasi Terbuka

Sistem resirkulasi terbuka dibahas lebih dulu karena sistem ini memiliki masalah

yang jauh lebih rumit, sehingga masalah dalam sistem ini telah mencakup pula masalah

dalam sistem-sistem yang lain.

Pengolahan dan Penyediaan Air

Bab 6 – Pengolahan Air Pendingin 6-3

6.2.1 Pengendalian Pembentukan Kerak

Pembentukan kerak dipengaruhi oleh jumlah padatan terlarut yang ada di air.

CaCO3 merupakan kerak yang sering ditemui pada sistem air pendingin dan terbentuk

jika kadar Ca dan alkalinitas air terlalu tinggi.

Pengendalian gangguan ini dimaksudkan untuk mencegah pembentukan kerak

CaCO3 dengan menjaga agar kadar Ca dan alkalinitas dalam air sirkulasi cukup rendah,

dan mencegah pengendapan kerak pada permukaan logam. Untuk maksud pertama

dapat ditempuh dua cara, yaitu :

(1) menurunkan siklus konsentrasi air yang bersirkulasi atau

(2) menambah asam, misalnya H2SO4, agar pH air di bawah 7

Untuk maksud kedua dapat digunakan inhibitor kerak berupa chemicals seperti

polifosfat, fosfonat, ester fosfonat dan poliacrylat.

Kecenderungan pembentukan kerak dapat diperkirakan menggunakan Langelier

Saturation Index (LSI) dan Ryznar Stability Index (RSI). Fokus utama penggunaan

kedua index ini adalah untuk mengatur kondisi air pendingin agar tidak membentuk

kerak dan tidak bersifat korosif. Index LSI berharga positif (+) berarti air cenderung

untuk membentuk kerak CaCO3, dan jika berharga negatif (-) air tidak jenuh dengan

CaCO3, cenderung untuk melarutkan CaCO3 dan bersifat korosif. Identik dengan LSI,

harga RSI lebih kecil dari 6,0 menunjukkan kecenderungan pembentukan kerak dan jika

lebih besar dari 6,0 berarti cenderung untuk melarutkan CaCO3 dan bersifat korosif

Contoh penggunaan LSl disajikan pada Gambar 6.1. Gambar tersebut dapat dipakai

untuk menghitung pHs, yaitu harga pH dimana air berada dalam kesetimbangan dengan

CaCO3. Perbedaan harga pHs dengan pH menyatakan harga indeks LSI. Tabel 6.2

menyajikan harga indeks LSI dan RSI dan perkiraan kemungkinan yang akan terjadi

pada sistem air pendingin.

6.2.2 Pengendalian Korosi

Pengendalian korosi dilakukan dengan cara menambahkan chemicals yang

berfungsi sebagai inhibitor (penghambat). Inhibitor yang umum dipakai adalah

polifosfat, kromat, dikromat, silikat, nitrat ferrosianida dan molibdat. Dosis inhibitor

yang digunakan harus tepat, karena suatu inhibitor hanya dapat bekerja efektif setelah

kadarnya mencapai harga tertentu. Kadar minimum yang dibutuhkan oleh suatu

inhibitor agar dapat bekerja secara efektif disebut batas kritis.

Pengendalian Pembentukan Fouling dan Penghilangan Padatan Tersuspensi

Pembentukan fouling yang disebabkan oleh mikroorganisme dapat dicegah atau

dikendalikan menggunakan klorin, klorofenol, garam organometal, ammonium

kuartener, dan berbagai jenis mikrobiosida (biosida). Klorin merupakan chemicals yang

paling banyak dipakai. Dosis pemakaian klorin yang efektif adalah sebesar 0,3 sampai

1,0 ppm. Pengolahan yang tepat diperoleh secara percobaan, karena penggunaan

beberapa biosida secara bersama-sama kadang-kadang memberikan hasil yang lebih

baik dan senyawa-senyawa tersebut acap kali digunakan bersama klorin.

Padatan tersuspensi dalam air merupakan masalah yang cukup serius. Padatan

tersuspensi tersebut dapat menempel pada permukaan perpindahan panas sehingga

mengakibatkan berkurangnya efisiensi perpindahan panas. Salah satu metoda yang

digunakan untuk mengendalikan padatan tersuspensi adalah dengan melakukan filtrasi

secara kontinu terhadap sebagian air yang disirkulasi

Sistem Air Pendingin dengan Resirkulasi Tertutup dan Sistem Air Pendingin

Sekali-Lewat

Sistem air pendingin dengan resirkulasi tertutup membutuhkan sejumlah kecil

air make-up untuk mengurangi gangguan. Air demin atau kondensat uap, biasanya

digunakan sebagai sebagai air make-up.

Pada sistem air pendingin sekali-lewat, tidak ada proses pemekatan. Jika proses

pemekatan tidak terjadi, maka kadar padatan terlarut relatif sama dengan air umpan.

Kekurangan pada sistem ini adalah terjadi kenaikan temperatur, sehingga perlu usaha

untuk menurunkan temperatur tersebut.

Pengolahan seringkali dimaksudkan untuk mencegah atau meminimumkan

kerak atau korosi dan juga berfungsi untuk mengurangi fouling yang disebabkan oleh

padatan tersuspensi dan organisme laut. Chemicals yang digunakan untuk maksud

tersebut identik dengan yang dipakai untuk resirkulasi terbuka, kecuali pada

pengendalian korosi. Pemakaian inhibitor korosi pada sistem ini sama sekali tidak

praktis, sehingga masalah korosi ditangani dengan cara melapisi permukaan peralatan

dengan serat yang diperkuat dengan plastik, semen, atau menggunakan peralatan yang

tahan terhadap korosi.