Sistem Cooling Water

Kebanyakan industri membutuhkan cooling water (air pendingin, selanjutnya disini menggunakan istilah cooling water) untuk efisiensi proses produksinya. Sistem cooling water adalah sebuah sistem yang mampu mengontrol suhu dan tekanan dengan cara mentransfer panas (heat) fluida panas dari proses produksi kedalam cooling water, pada proses ini cooling water akan menerima panas dan perlu didinginkan kembali atau diganti dengan air baru dari make-up water. Total nilai pada proses produksi akan tergantung dari seberapa kemampuan sistem cooling water dalam memempertahankan suhu dan tekanan proses yang ditetapkan. Efisiensi dan efektifitas design sistem cooling water sangat tergantung terhadap tipe proses produksi yang akan didinginkan, kualitas air, dan lingkungannya.

Proses pendinginan oleh cooling water melibatkan transfer panas dari satu media ke media lainnya. Media yang kehilangan panas disebut cooled (yang didinginkan) dan media yang menerima panas disebut coolant (yang mendinginkan). Sistem cooling water menggunakan air sebagai coolant. Gambar dibawah menggambarkan prinsip perpindahan panas (heat transfer), dimana warna merah menunjukan coolant dan warna biru adalah cooled.
heat transfer 2.png
Sistem cooling water sangat berpengaruh terhadap biaya total produksi (total cost production, TCO), karena sistem cooling water menghilangkan panas yang tidak diinginkan pada proses produksi. Pada saat sistem cooling water tidak dapat menghilangkan panas secara efisien, maka semua proses akan bermasalah dan menyebabkan peningkatan biaya produksi. Selain itu jika sistem cooling water tidak beroperasi secara optimal maka akan menyebabkan berlebihnya penggunaan air, buangan air, dan biaya energi mengakibabkan total biaya operasional semakin tinggi.

Alasan digunakannya air sebagai coolant pada sistem cooling karena jumlahnya melimpah dan harga lebih murah dari coolant lainnya, mudah dan aman digunakan, mampu menurunkan panas dalam jumlah besar per unit volume-nya khususnya dibandingkan dengan udara, serta tidak mengembang dan mengempis secara signifikan pada saat perubahan suhu, dan tidak terjadi dekomposisi ke senyawa molekul baru akibat perubahan suhu.

Sumber air yang digunakan untuk sistem cooling water disebut make-up water, dapat berasal dari air permukaan seperti sungai dan kolam atau air bawah tanah. Umumnya air bawah tanah lebih konsisten komposisi dan jumlah zat terlarutnya dibandingkan air permukaan, karena air permukaan dapat dipengaruhi oleh air hujan, erosi dan kondisi lingkungan sekitar. Akan tetapi air bawah tanah biasanya mengandung besi dan mangan terlarut yang tinggi dimana dapat menyebabkan fouling pada sistem cooling water jika tidak dihilangkan. Kondisi ini lebih jarang terjadi pada air permukaan. Karena pertimbangan lingkungan, biaya dan ketersediaan air, beberapa instalasi saat ini menggunakan effluent air laut dan air limbah sebagai sumber cooling water. Akan tetapi perlu perhatian lebih dan design yang tepat jika menggunakan kedua sumber air ini agar kinerja sistem cooling water tetap baik.

Beberapa parameter yang perlu diperhatikan sehubungan dengan kualitas cooling water agar sistem dapat bekerja dengan baik karena dapat menyebabkan beberapa masalah yaitu pengkaratan (corrosion), pengkerakan (scaling), pencemaran (fouling), dan kontaminasi mikroba, adalah sebagai berikut:

  1. Konduktivitas (Conductivity), nilai konduktivitas pada sistem cooling water sangat tergantung dengan design, kualitas air baku, dan tipe penggunaaan bahan kimia.
  2. pH, kontrol pH sangatlah penting karena terjadinya korosi akan meningkat, jika pH dibawah nilai yang direkomendasikan. Efektifitas senyawa kimia biocide tergantung pH karena pertumbuhan mikroba sangat bergantung pada perubahan pH.
  3. Alkalinitas (Alkalinity), pH dan alkalinitas sangat berhubungan erat karena meningkatnya pH mengindikasikan meningkatnya alkalinitas begitupun sebaliknya. Seperti halnya pH, jika alkalinitas dibawah nilai yang direkomendasikan maka terjadinya korosi semakin tinggi dan jika alkalinitas diatas nilai yang direkomendasikan maka peluang terjadi scaling sangat tinggi. Alkalinitasnya juga dapat mempengaruhi terjadinya fouling.
  4. Kesadahan (Hardness), tingkat kesadahan umumnya berhubungan dengan peluang terbentuknya kerak (scaling). Penggunaan bahan kimia anti-scaling biasanya direkomendasikan untuk mencegah terjadinya pengkerakan sehingga tingkat kesadahan masuk ke batasan yang ditetapkan. Untuk pengontrolan korosi, perlu diperhatikan tingkat kesadahannya karena dapat sebagai inhibitor korosi, dengan demikian penting diperhatikan penentuan yang tepat agar tidak terlalu rendah kesadahannya.

Tipe Sistem Cooling Water

Terdapat beberapa tipe sistem cooling water yang banyak digunakan oleh industri, berikut penjelasannya secara singkat:

1. Open recirculating systems
Sistem ini yang paling banyak digunakan diindustri saat ini. Pada sistem ini terdiri atas pompa, heat-exchanger (HE), dan cooling tower. Pompa akan menjaga air diresirkulasi (dikembalikan lagi) melalui heat-exchanger. Panas akan ditransfer ke cooling water dan selanjutnya akan mengalir kembali ke cooling tower dan panas dibuang melalui proses evaporasi (penguapan), karena terjadi proses evaporasi dalam kondisi sistem terbuka sehingga disebut “open recirculating systems”. Proses evaporasi akan menyebabkan zat terlarut dalam cooling water akan semakin pekat sehingga dapat terjadi scaling atau fouling. Bentuk sistem ini berbentuk menara pagoda agar proses evaporasi terjadi secara baik, sehingga disebut “cooling tower”.
open_recirculating_system

2. Once-through systems
Pada sistem ini, cooling water akan melewati heat-exchanger sekali sehingga konsentrasi zat terlarut dalam cooling water tidak berubah, akan tetapi dibutuhkan volume cooling water yang banyak karena tidak ada sistem resirkulasi, sehingga air laut sebagai sumber air sering kali digunakan. Perubahan suhu akibat cuaca sering kali menjadi masalah terhadap sumber air pada operasionalnya, selain itu polusi suhu akibat dari buangan cooling water ke sungai atau danau akan menjadi masalah lingkungan.
Once Through system.jpg

3. Closed recirculating systems
Pada sistem ini konsentrasi zat terlarut pada cooling water tidak berubah dan kehilangan cooling water atau bahan kimia pengontrol sangatlah kecil sebab tidak terjadi evaporasi. Air DI dan penambahan dosis bahan kimia pengontrol dapat digunakan tanpa adanya penambahan biaya, karena sistem tertutup dan kehilangan air diminimalisir dalam sistem dengan adanya resirkulasi.closed circulation system.jpg

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s