Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

ANALISIS KERUSAKAN SISTEM KONTROL SUHUDAN TEKANAN AIR PENDING IN DI IRM

Nasorudin

ABSTRAK

ANALISIS KERUSAKAN SISTEM KONTROL SUHU DAN TEKANAN AIR PENOINGIN 01IRM. Telah dilakukan analisis kerusakan sistem kontrol suhu dan tekanan air pendingin di

IRM. Sistem air pendingin (cooling water system) IRM adalah air untuk mendinginkan alatuji di dalam laboratorium IRM. Keselamatan alat uji sang at bergantung pada pasokansistem air pending in ini. Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk mengetahuisejauh mana kerusakan yang terjadi pad a sistem pengontrol suhu dan tekanan airpendingin (cooling water system) alat uji di fasilitas IRM. Metoda pelaksanaan meliputipendataan terhadap sistem, gambar sistem pemipaan, membran, motor servo, sistempengukur suhu, sistem pengukur tekanan, dan Heat Exchanger. Terjadi kerusakan padabeberapa komponen sistem. Tangki PV 251 mengalami kerusakan pada bagianmembran, Cantrall Valve CV 251 mengalami kerusakan pad a bagian sistem sensortekanan dan motor servo, Controll Valve CV 2581 mengalami kerusakan pada bagiansensor suhu dan motor servo, Heat Exchanger HE 251 mengalami kerusakan padabagian seal.

Kata kunci: controll valve, sensor suhu, sensor tekanan.

PENDAHULUAN

Sistem air pendingin (cooling water system) yang biasa disebut CWS adalah air untukmendinginkan alat uji di dalam laboratorium Instalasi Radiometalurgi (IRM) yang mempunyai fungsisangat penting. Keselamatan alat uji sangat bergantung pad a pasokan sistem air pendingain ini. Alatuji di IRM yang menggunakan sistem CWS antara lain yaitu Scanning Electron Microscope (SEM) ,Tempering Electron Microscope (TEM) , Thermal Gravimetry-Differential Thermal Analysis ( TG-DTA'92 ), dan sistem Water Bath.

Air pendingin alat yang dimaksud adalah air pendingin produk hasil dari persinggungansecara terus menerus antara air cooling water system (CWS) dengan air chilled water system didalam Heat Exchanger. Air pendingin tersebut disirkulasikan secara kontinyu di dalam loop tertutupdengan komponen utama yaitu tanki tandon, pompa sirkulasi, membran, control valve, sistempemipaan, dan heat exchanger. Sistem pendingin utama dari chilled water system adalah chillerCH 251 dan CH 252 di gedung MES-IRM.

Permasalahan yang timbul adalah peralatan sistem air pendingin yang sudah dimakan usia(ageing) dan ada beberapa komponen terutama pad a bagian kontrol yang mengalami kerusakansehingga mengakibatkan kurang optimalnya pasokan distribusi air pendingin ke alat uji.

Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana kerusakan yangterjadi pada sistem pengontrol suhu dan tekanan air pendingin alat uji di fasilitas IRM.

TEORI

Sistem catu air pendingin (CWS) lab IRM berfungsi untuk mendinginkan peralatan penelitiandi fasilitas IRM. Sistem terdiri dari beberapa bagian peralatan seperti: tanki tandon, pompa sirkulasi,cantrall valve, heat exchanger, peralatan kendali yang terhubung dengan sistem pemipaan.

Air pendingin (cooling water system) disinggungkan dengan air dingin (chilled water system) hasil

produksi dari mesin pendingin air di dalam penukar kalor. Aliran air pendingin yang terpasangbersifat resirkulasi, di mana air pendingin yang keluar dari peralatan pengguna dialirkan kembali ke

476

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

dalam tanki timbun sebelum dipompakan kembali ke dalam peralatan pengguna. Pompa sirkulasiyang digunakan adalah PU 251 dan PU 252 yang dioperasikan secara bergantian. Pompa sirkulasitersebut tergolong jenis pompa sentrifugal dengan penggerak utama motor listrik jenis induksiasinkron tiga fasa yang dilengkapi dengan perangkat kendali.

Pipa sirkulasi air pendingin (cooling water system) dilengkapi dengan katup by-pass CV 251yang berfungsi untuk menjaga tekanan pad a sisi distribusi tetap terpenuhi. Katup ini dikendalikanoleh sakelar tekan (pressure switch) PS 251. Ketika penggunaan air pendingin di dalamlaboratorium berkurang, maka akan terjadi kenaikan tekanan air di dalam sistem. Kenaikan tekananair mengakibatkan terjadinya perubahan posisi switch pad a sakelar tekan PS 251 sehingga aruslistrik mengalir ke sistem kontrol CV 251. Aliran arus listrik akan menggerakkan motor servo padacontroll valve CV 251 sehingga katup by-pass terbuka dan air akan mengalir balik ke tanki timbunPV 251 .

Pipa sirkulasi air chiller (water chilled) dilengkapi dengan katup by-pass CV 2581. Jikatemperatur air pendingin sudah mencapai sesuai dengan yang di-setting , maka thermostat TS 2581yang terpasang pada pipa akan mengirim sinyal ke sistem control Valve CV 2581, dan CV 2581secara otomatis mengurangi pembukaan katup, sehingga jumlah aliran air dingin ke dalam heatexchanger HE 251 akan berkurang. Demikian pula sebaliknya, jika temperatur air pendingin naikmelampaui setting, thermostat TS 251 akan memberikan sinyal kepada sistem kontrol untukmembuka lebih besar katup CV 2581.

Pembukaan atau penutupan katup distribusi ke peralatan pengguna air pendingin akanmengakibatkan distribusi air pendingin mengalami lonjakan atau penurunan tekanan secaramendadak, untuk meredam perubahan tekanan yang terj'adi secara mendadak tersebut makapressure vessel PV 252 yang terpasang pada pipa tekan setelah pompa akan mem-balancing ataumeredam perubahan tekanan tersebut. Jalur sistem pemipaan air pendingin ditunjukkan pad aGambar 1.

Dati Chiller CH25l/252

CV251,IIII

'•...,'- _..!PS 251

PV25\

PU251

PV252

TS 251

PU252

Gambar 1. Jalur sistem pemipaan air pendingin

477

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

CARA KERJA

ISSN 0854 - 5561

KapasitasDimensi

Dalam pelaksanaan analisa kerusakan sensor suhu dan tekanan air pendingin IRM inidilakukan dengan beberapa tahapan yang meliputi:

a. Pendataan terhadap sistemb. Mempelajari gambar sistem pemipaan air pendingin

Peralatan yang digunakan adalah : multimeter digital, peralatan toolset, personal komputerpendukung penulisan.

Komponen sistem yang di analisa adalah: membran, motor servo, sistem pengukur suhu,sistem pengukur tekanan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Spesifikasi komponen sistem air pendingin fasilitas IRM adalah sebagai berikut:

Tanki PV 251:

: 1500 liter: Diameter dalam : 1000 mmTinggi total : 3000 mmTebal : 45 mm

Material: SS 304 L

Tekanan kerja : 7 barTekanan Max : 10 bar

Tanki PV 252:

TipeKapasitasTekanan kerjaTekanan Max

: Pre Charge Pressure membrane: 100 liter: 7 bar: 10 bar

Pompa PU 251 dan PU 252:

MerkTotal Head

KapasitasProduct No

: Torishima KSB: 65 m

: 18.000 I/jam: H 080292

Motor PU 251 dan PU 252

Merk

TipeSpesifikasi

:GAE: VDE 0530

: 11 kW, 380 V, 3 phase, 21.5/ 12.5 A, 50 HZ, 2900 rpm

Controll Valve CV 251 :

Type : Differential Pressure Self Controlled

Controll Valve CV 2581:

Type : Three Way Valve Motorized Regulating

478

ISSN 0854 - 5561

Temperature Switch TS 251

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

Merk

TipeTemperaturMaterial: SS

: Honeywell: T675 A 1045

: ( 15 ±1 )oC

Heat Exchanger HE 251

Tipe : ALVA LAVAL (M6-FM) PlateMedia cairan : Air Demineral

Aliran : Normal 15.000 I/jamMax. 18.000 I/jam

Temperature in: normal 210 CMax 22.5 0 C

Temperature out: 15° CPres drop : max allowable 0.3 barMedia cairan : Domestic cold water

Tipe aliran : Recirculation

Dari hasil analisa kerusakan sensor suhu dan tekanan didapat beberapa bagian komponendi dalam sistem yang sudah rusak sehingga sistem tidak dapat bekerja dengan baik. Di antarakomponen yang rusak yaitu:

Tanki PV 251:

Tanki PV 251 mengalaini kerusakan pada bagian membran, membran sudah sudah tidakterpasang lagi di dalam tangki. Membran berfungsi untuk meredam perubahan tekanan di dalamsistem pepipaan jika terjadi penambahan atau pengurangan pengoperasian alat uji lab. Dengan tidakadanya membran di dalam tangki PV 251 maka perubahan tekanan air pendingin di dalam pipatidak bisa smooth, pada saat ada penambahan atau pengurangan alat uji yang menggunakan airpendingin perubahan tekanan akan terjadi secara drastis sehingga kemungkinan akan sangatmengurangi kinerja dari alat atau mungkin rusak.

Cantrall Valve CV 251 :

Controll Valve CV 251 mengalami kerusakan pad a bagian sistem sensor tekanan dan motorservo. CV 251 berfungsi untuk menstabilkan tekanan air pendingin di dalam sistem. CV 251 bekerjaberdasarkan setting dan sensor tekanan PS 251. Perubahan tekanan air pendingin akibatbertambah atau berkurangnya alat uji akan terbaca oleh sensor dan memerintahkan CV 251 untukmenutup atau membuka. Misal alat uji yang menggunakan air pendingin tidak ada yang beroperasimaka CV 251 secara otomatis akan membuka secara penuh dan aliran air sepenuhnya di bypassuntuk kembali. Jika alat uji ada yang beroperasi, maka CV 251 akan menutup sesuai perintahsensor tekanan PS 251. Berapa pun jumlah alat yang beroperasi CV 251 akan menstabilkantekanan sesuai setting untuk mencukupi kebutuhan air pendingin tersebut. Dengan kerusakan yangdialami CV251 maka kestabilan tekanan air pending in tidak bisa dipertahankan sehingga sering kaliterjadi shut-down mendadak pada alat uji.

Cantrall Valve CV 2581:

Cantrall Valve CV 2581 mengalami kerusakan pad a bagian sensor suhu dan motor servo. Padakondisi normal CV 2581 berfungsi untuk mengatur temperatur air pendingin yang digunakan alat­alat lab. CV 2581 bekerja berdasarkan temperatur air yang menyentuh bagian sensor TS 251.Temperatur air yang dibutuhkan untuk mendinginkan alat disetting di CV 2581. Sensor akanmembaca temperatur air, jika temperatur air sudah lebih dingin dari yang disetting, maka sensor TS251 akan memberi sinyal pada sistem cantrall valve CV 2581, dan CV 2581 akan menutup aliran

479

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

air dingin dari chiller yang menuju HE 251 dan memby-pass aliran air dingin tersebut menuju chiller.Demikian pula jika temperatur air pendingin yang dibaca TS 251 kurang dingin dibanding temperaturyang disetting, maka CV 2581 akan membuka aliran air dingin dari chiller menuju HE 251 danproses persinggungan air ding in chiller dan air pendingin alat lab terjadi di dalam HE 251.Kerusakan CV 2581 mengakibatkan temperatur air pendingin yang menuju alat lab tidak bisadikontrol, sehingga dapat mengakibatkan air yang menuju alat lab terlalu dingin dan dapatmenyebabkan kondensasi pada bagian dalam alat lab (terutama TG-DT A) dan pada akhirnya dapatmenyebabkan kerusakan.

Heat Exchanger HE 251

Heat Exchanger HE 251 berfungsi untuk mendinginkan air pendingin alat uji. Mekanismekerjanya yaitu dengan menyinggungkan air dingin yang berasal dari chiller dengan air pendingin alatdi dalam sirip-sirip pelat baja khrom tipis yang dijepit oleh dua pelat besi setebal masing-masing ± 3em. Pada saat dilakukan penelitian terdapat kebocoran di HE, seal karet sudah mengalamideform asi, kaku, terlihat seperti retakan-retakan halus dan sudah tidak elastis lagi. Efisiensi volumeair pendingin sangat bergantung pada kerapatan seal di dalam HE. Sehingga dengan terjadinyakebocoran maka volume air pendingin di dalam sistem cenderung akan menurun, yang akhirnyaakan dapat mengurangi pasokan air dingin tersebut.

KESIMPULAN

Tanki PV 251 mengalami kerusakan pada bagian membran sehingga perubahan tekanan airpendingin di dalam pipa tidak bisa smooth

Controll Valve CV 251 mengalami kerusakan pada bagian sistem sensor tekanan dan motorservo, sehingga kestabilan tekanan air pendingin tidak bisa dipertahankan sehingga sering kaliterjadi shut-down mendadak pad a alat uji.

Con troll Valve CV 2581 mengalami kerusakan pada bagian sensor suhu dan motor servo.Kerusakan CV 2581 mengakibatkan temperatur air pending in yang menuju alat lab tidak bisadikontrol, sehingga dapat mengakibatkan air yang 'menuju alat lab terlalu dingin hingga akhirnyaakan menyebabkan kondensasi pada bagian dalam alat lab (terutama TG-DTA) dan dapatmenyebabkan kerusakan.

Heat Exchanger HE 251 mengalami kerusakan pad a bagian seal, sehingga terjadikebocoran. air pendingin.

DAFTAR PUSTAKA

[1] ANONIM, 1989, "Process Cooling System (M-5000) 13 of 23 Contents: valves- instrument"Dokumen RSG-LP BATAN, Serpong

[2] ARISMUNANDAR. W, SAITO. H, 1995, "Penyegaran udara", Penerbit PT.Pradnya Paramita,Jakarta

[3] AHROJI, 2006 "Perhitungan Penurunan Tekanan Pad a Sistem Catu Air Pendingin IRM UntukBerbagai Kondisi Operasi", STTN-BATAN, Yogyakarta

480