SISTEM AIR PENDINGIN (COOLING WATER SYSTEM)Cooling water system atau system air pendingin adalah suatu rangkaian system yang bertujuan untuk memindahkan panas dari satu media ke media lain. Bagian yang melapaskan panas dinamakan cooled sedangkan bagian yang menerima panas dinamakan Coolant .

Alasan air digunakan sebagai pendingin karena : Tersedia banyak dan murah. Mudah ditangani dan murah. Dapat membawa panas yang banyak. Tidak memuai waktu panas. Tidak terdekomposisi.

Sistem Pendinginan Sistem air pendingin terdiri dari sistem sekali lewat (once through system), sistem tertutup (closed system) dan sistem resirkulasi (recirculated system).

1. Sekali lewat (once through system);

Pada sistem ini air hanya satu kali melewati heat exchanger. Air pendingin yang digunakan dalam jumlah besar dimana air tersebut dapat berasal dari sungai, danau atau laut. Air tersebut melewati heat exchanger untuk mendingunkan proses dan kemudian dibuang. maka kenaikan suhu air keluaran tidak terlalu besar Keuntungan system pendingin sekali lewat (once through system) yaitu biaya investasi murah, karena perangkat pengolahan yang diperlukan lebih sederhana. Kerugian system pendingin sekali lewat yaitu jumlah air yang dibutuhkan banyak karena habis pakai langsung buang, terjadi pencemaran lingkungan karena temperatur buangan air cukup panas dan jumlahnya besar. 2. Sistem pendingin tertutup (closed recirculating system)

Sistem ini merupakan system pendingin yang menggunakan air pendingin secara berulang ulang dalam satu siklus yang berkesinambungan, tidak ada pembuangan air secara sengaja.

Syarat agar sistem tertutup bisa berjalan dengan baik adalah Total Dissolved Solid (TDS) dan Total Suspended Solid dalam air umpan harus rendah, sehingga pada temperature operasi-nya tidak terjadi Kerak. Jika syarat tersebut terpenuhi, masalah utama yang ungkin terjadi adalah korosi dan pertumbuhan micro-organisme dan fouling (dari product microorganisme) Dibawah ini merupakan diagram dalam sistem air pendingin tertutup korosi atau massa

Chiller Chiller adalah sebuah perangkat pendinginan mekanis yang digunakan untuk memindahkan panas dari sistem pendingin sirkulasi tertutup dan membuangnya melalui menara pendingin, pendingin cairan, atau unit pertukaran langsung ke atmosfer. Efek pendinginan dicapai dengan kompresi refrigerant cair seperti amonia atau freon dan ventilasi selanjutnya dari cair ke gas dikompresi gas. Ekspansi cairan untuk menyerap sejumlah besar panas. Fluida Pendingin Sebuah alat mekanis yang menggunakan penguapan air dari permukaan pipa yang membawa gas pendingin panas atau air dingin dipanaskan, untuk mendinginkan sistem tertutup air atau refrigerant. Panas ditransfer ke atmosfer. Cooling Tower Sebuah alat mekanis yang menggunakan penguapan air proses untuk membuang panas dari proses air ke atmosfer. Filter Feeder: Sebuah feeder bypass, digunakan untuk menambahkan pengobatan dengan aman ke sistem tertutup, yang berisi penyaring tas dan. Tas Filter menghilangkan bahan tersuspensi dari sistem tertutup debu meminimalkan pembentukan deposit dan menghilangkan erosi yang disebabkan oleh padatan tersuspensi.

Pengolahan Air untuk Pengendalian Kerusakan Sistem Tertutup: Langkah pertama dalam pengendalian kerusakan sistem tertutup adalah adalah mengetahui apakah terjadi kehilangan air. Hal ini dapat dengan mudah dilakukan dengan memasang meteran air pada makeup line untuk sistem sirkulasi tertutup dan pencatatan meteran air makeup dilakukan setiap minggu. Ada dua tipe dasar pengolahan sistem sirkulasi tertutup yaitu Nitrit / Borat treatment dan polimer treatment 1. Nitrit / Borat treatment Nitrit adalah sebuah reaktif anodik inhibitor korosi, Nitrit bereaksi dengan permukaan komponen baja dari sistem tertutup untuk membentuk oksida hitam. Film oksida hitam merupakan film logam pasif dan korosi batas dengan menghilangkan situs reaksi. Kebanyakan pengobatan nitrit berdasarkan sistem

tertutup juga meliputi ayzole seperti tolytryazole untuk mengontrol korosi logam kuning (seperti tembaga dan kuningan). The "borat" dari campuran adalah boraks

dan disertakan sebagai buffer pH untuk mempertahankan pH sistem dalam kisaran mana inhibitor korosi bekerja secara optimal. Kelemahan sistem perawatan nitrit

tertutup berbasis bakteri, yang dapat menggunakan nitrit sebagai sumber makanan.

2. Polimer treatment Polimer yang digunakan biasanya merupakan campuran dari dua atau tiga polimer utama pengendalian korosi untuk mengontrol korosi logam kuning (seperti tembaga dan kuningan). Natrium hidroksida (kaustik) ditambahkan untuk menyesuaikan pH air sistem tertutup untuk rentang di mana inhibitor korosi bekerja secara optimal. Pertumbuhan biologis-Mikro dikendalikan menggunakan biosida spektrum untuk membunuh bakteri, ragi, dan jamur.. Biocides ditambahkan hanya ketika pertumbuhan mikroba terdeteksi, dalam pengujian sistem ini Biocides umumnya ditambahkan secara manual menggunakan feeder bypass tetapi juga dapat ditambahkan dengan menggunakan pompa injeksi kimia. Komponen terakhir dari air yang perlu dikontrol adalah padatan tersuspensi. Suspended padatan akan tenggelam ke bagian bawah wadah jika tidak ada gerakan air dapat disaring, sementara padatan terlarut tidak dapat disaring. Sehingga untuk menangani padatan terlalut ini dipasang sistem filter bypass seperti gambar di bawah ini

3. Sistem pendingin terbuka ( open recirculating system )

Jika dalam sistem tertutup pendinginan dilakukan dalam ruang tertutup dan tidak terjadi penguapan, hal ini berbeda dalam open cooling pendinginan bertumpu pada proses penguapan. Air panas diuapkan dalam Cooling Tower dengan bantuan contact dengan udara dingin. Dengan demikian kehilangan air karena penguapan cukup besar yaitu kira-kira 0.85% dari jumlah air (kg/j) untuk setiap penurunan temperature 5.6 Celcius yang kita inginkan. Secara matematis di tulis Ev = 0.85% x RR x DT/5.6; EV= evaporation rate, M3/j, RR = recirculation rate, m3/j; DT= penurunan temperature total, Celcius.

Cooling Tower Cooling tower atau menara pendingin adalah suatu mesin pendingin dimana perpindahan panas terjadi secara konveksi, dari fluida cair (biasanya air) yang bertemperatur tinggi ke udara yang bertemperatur rendah. Air yang keluar dari cooling tower inilah yang akan digunakan sebagai pendingin. Cooling tower dipasang pada suatu sistem tertutup, dimana air yang keluar dari cooling tower masuk ke suatu sitem untuk kemudian kembali lagi ke cooling tower.

Dari diagaram diatas dapat di jelaskan: Air bertemperatur rendah keluar dari cooling tower masuk ke kondensor baik pada chiller maupun generator. Pada kondensor chiller terjadi perpindahan panas sedemikian rupa sehingga air sanggup untuk mengkondensasikan freon (refrigant) dalam fasa gas agar kembali menjadi cair. Sementara pada kondensor turbin air digunakan untuk mengkondensasikan uap air (steam). Akibat dari perpindahan panas yang terjadi di kondensor terjadi kenaikan temperatur pada air pendingin. Air inilah yang akan masuk kembali ke cooling tower, untuk kemudian panasnya dilepas ke atmosfer.

Masalah Pada Cooling Tower Perawatan Air Berikut ini adalah beberapa masalah yang sering terjadi dalam cooling tower 1. Pertumbuhan Mikroorganisme Jika kita mengabaikan perawatan air yang tepat dalam menara pendingin, akan terjadi pertumbuhan mikroorganisme dalam cooling tower. Mikroorganisme tumbuh dan berkembang biak sehingga akan menghasilkan film biolgis. Film ini kemudian akan muncul di permukaan air. Film ini mengakibatkan cooling tower tidak berfingsi secara maksimal dikarenakan perpindahan panas terhambat. Akan sangat sulit untuk menghilangkan film ini, terutama jika hanya menerapkan perawatan dasar cooling tower. 2. Korosi Korosi adalah kondisi dimana logam mulai larut karena tingkat oksidasi yang tinggi. Ketika sistem yang menggunakan logam tersebut mulai menunjukkan tanda-tanda korosi, hal ini menandakan bahwa menara pendingin tidak akan berlangsung lama. Hal ini karena kekuatan serta ketebalan logam akan menurun. Selain itu, logam tidak dapat menahan tekanan. Sehingga harus dipastikan bahwa perangkat yang digunakan harus terlindung dari korosi. Salah satu cara terbaik adalah menggunakan pengobatan ozon. 3. Kerak Ketika air dipanaskan, mineral terlarut seperti karbonat kalsium dan magnesium karbonat akan terbentuk dari air (padatan terlarut untuk padatan tersuspensi) dan membentuk endapan kristal keras yang dikenal sebagai kerak. Pada kenyataannya kerak hanya reformasi batu kapur yang terlarut sebagai air bergerak melalui tanah dan. kerak akan mengurangi pemanasan atau pendinginan kapasitas sistem pemanasan / pendinginan. ini juga meningkatkan biaya menjalankan sistem pemanasan / pendinginan, membuang sejumlah besar energi korosi.

Alat Perpindahan Panas Dalam sistem air pendingin selain cooling tower (menara pendingin) juga terdapat heat exchanger yang merupakan alat penukar panas. Beberapa jenis peralatan perpindahan panas adalah:

Air melalui tabung penukar panas - proses pada shell. Air di shell - proses melalui tabung. Air di jaket.

Gambar 1. Tube-sisi air adalah desain yang paling umum untuk proses pendinginan aplikasi. Air

pendingin melewati tabung sedangkan fluida proses lewat di shell.

Gambar 2. Pendingin air di sisi-shell atau di luar tabung dalam penukar panas. Hal ini disebut sebagai "air-sisi shell." Hal ini jarang terjadi kecuali di

industri tertentu seperti pabrik kimia dan minyak bumi, karena sulit untuk melindungi bahkan dengan perawatan air yang baik. Dalam desain ini, proses fluida mengalir melalui saluran dan aliran air pendingin melalui shell.

Peralatan perpindahan panas dianggap paling penting karena merupakan jantung dari sistem pendinginan dan melakukan tujuan utama sistem pendingin adalah menghasilkan air yang dingin (terjadi penurunan temperature). Dengan demikian, peralatan perpindahan panas adalah yang paling penting dan terdaftar sebagai prioritas utama. Peralatan yang paling penting berikutnya bervariasi dengan berbagai jenis sistem pendingin air dan dalam industri yang berbeda dan sering kali tergantung pada berbagai jenis peralatan lain dalam sistem pendingin. Sebagai contoh, sistem pendingin air menggunakan baja

galvanis menara pendingin kemungkinan akan membuat menara pendingin prioritas berikutnya yang akan dilindungi. Tapi, jika menara pendingin dibuat dengan plastik, kayu atau bahkan beton, itu akan menjadi prioritas lebih rendah. Sebagai contoh lain, dalam sistem air pendingin tertutup, penolakan kumparan panas atau radiator akan menjadi prioritas tinggi. Perpipaan sering cukup tinggi dalam penilaian prioritas, terutama jika dibuat dengan baja ringan dan jika diameter kecil (3 "atau kurang). Hal ini karena pembatasan oleh produk korosi atau kerak. Pompa dan komponennya biasanya sangat rendah dalam prioritas. Oleh karena itu setiap pemilik sistem pendingin air harus mengidentifikasi dan memprioritaskan daftar peralatan pendingin air yang harus dilindungi.

KESIMPULAN 1. Cooling water system atau system air pendingin adalah suatu rangkaian system yang bertujuan untuk memindahkan panas dari satu media ke media lain. 2. Media pendingin yang digunakan adalah air karena air tersedia banyak dan murah, mudah ditangani dan murah, dapat membawa panas yang banyak, tidak memuai waktu panas dan tidak terdekomposisi. 3. Sistem air pendingin terdiri dari sistem sekali lewat (once through system), sistem tertutup (closed system) dan sistem resirkulasi (recirculated system). 4. Peralatan Pada Sistem Pendingin Air Heat Transfer Equipment

Heat Exchanger Pendingin Kondensor Jaket Kapal Pelat dan Bingkai Exchanger Jaket Engine

Perpipaan Pompa

Impeler Perumahan Poros

Evaporator Sistem Pendingin Air Cooling Towers Evaporative Kondensor Evaporative Chillers

Air Pendingin Sistem Tertutup Radiator Pendingin Kumparan

5. Cooling tower atau menara pendingin adalah suatu mesin pendingin dimana perpindahan panas terjadi secara konveksi, dari fluida cair (biasanya air) yang bertemperatur tinggi ke udara yang bertemperatur rendah. 6. Masalah yang terjdi dalam cooling tower adalah pertumbuhan mikroorganisme, korosi dan kerak. 7. Beberapa jenis peralatan perpindahan panas adalah:

Air melalui tabung penukar panas - proses pada shell. Air di shell - proses melalui tabung. Air di jaket.

DAFTAR PUSTAKA www.waterdoc www.paul@puckorius.com www.puckorius.com

LAMPIRAN Managing - Closed Recirculating Systems All water management programs must address the same three areas of concern for the water using systems: Scale Formation Scale is a rocklike deposit which forms on the heat exchange surfaces of water using systems. These deposits act as insulators, they resist heat transfer, and increase the cost of heating or cooling as well as decreasing the overall capacity of the heating or cooling system. The other concern with deposits on heat exchange surfaces is corrosion, know as under-deposit corrosion. Corrosion Corrosion is a process of removing refined metals from the wetted surfaces of water using systems. Uncontrolled corrosion will very quickly degrade your equipment to the point that repair or replacement is required. There are several different types of corrosion which must be addresses. Microbiological Growth The growth of bacteria, molds, fungi, and algae in the water using systems promote corrosion, deposit formation, and can promote the spread of infectious diseases. Water management is a balancing act in which control of the previous three concerns must be balanced against the cost of the inputs of, energy, chemicals, water, and labor as well as the costs of repairing or replacing equipment. Today we must also consider the environmental costs of our actions in our water management programs. The systems we design to help you manage your water management programs will provide maximum energy efficiency, system cleanliness, and equipment life while keeping costs and complications to a minimum.

Closed Recirculating Heating and Cooling Systems: A closed recirculating water system is a heating or cooling system which uses water to move heat from one location to another and does not lose water in the process. Closed recirculating systems therefor have little if any makeup water entering the system, ideally zero makeup. The majority of closed systems are used to move heat around buildings for comfort heating and

cooling, the remainder of these systems are used in industrial facilities for process heating and cooling. Diagrams #1 and #2 show a typical chiller/boiler system and a heat-pump loop system. Please refer to the diagrams and the following descriptions to aid in your understanding of how these systems operate. Chiller: A mechanical refrigeration device used to remove heat from the closed recirculating cooling system and dump it, through the cooling tower, fluid cooler, or direct exchange unit, to the atmosphere. The refrigeration effect is achieved by compression of a liquid refrigerant like ammonia or freon and subsequent venting of the compressed liquid to a gas. The expansion of the liquid to a gas absorbs significant amounts of heat. Fluid Cooler: A mechanical device which uses the evaporation, of water from the surfaces of pipes which carry hot refrigeration gases or heated chilled water, to cool the refrigerant or closed system water. The heat is transferred to the atmosphere. Cooling Tower: A mechanical device which uses evaporation of the process water to dump the heat from the process water to the atmosphere. Filter Feeder: A bypass feeder, used to safely add treatment to the closed system, which contains a bag filter. The bag filter removes suspended material from the closed system cleaner and minimizes deposit formation and eliminates erosion caused by suspended solids.

Air Handling Unit: Diagram #1

A centralized air circulating device which uses heating and cooling coils to heat or cool the circulating air as needed for the comfort of the people in the building.

Diagram #2

What Damage Can Water Cause to Closed Recirculating Systems: The following are the types of damage which can take place in closed recirculating systems: Scale: (Generally only occurs if significant makeup water is added to a closed system) When water is heated dissolved minerals like calcium carbonate and magnesium carbonate (hardness) will precipitate from the water (dissolved solids to suspended solids) and form a hard crystalline deposit commonly known as scale. In reality the scale is just a reformation of the limestone rocks that were dissolved as the water moved through the ground. Scale and other types of deposits act as insulators to heat transfer, decreasing the heating or

cooling capacity of the heating/cooling system. This also increases the cost of running the heating/cooling system, wasting significant amounts of energy. Deposits on metal surfaces also promote a specific type of corrosion known as under-deposit corrosion. Underdeposit corrosion can very quickly damage circulating lines to the point of leaking. Corrosion: (Occurs any time water is in contact with metals) Corrosion is defined as the process by which refined metals, like steel, return to their natural state, like iron oxide. It must be noted that while corrosion can be controlled, it can never be completely stopped. Corrosion is an electrical process in which electrons flow from the cathode, where metal is lost, to the anode, where corrosion products are deposited. There is a secondary concern caused by corrosion which is called erosive metal loss. Corrosion products can be easily flushed from the metal surface, becoming suspended solids, and when they move with the water they act like a sand blaster. This removes additional metal from the surface of the piping and continues to increase the concerns. Leaks and plugged pipping are the eventual results of these processes. Micro-Biological Growth: Bacteria, yeast, and mold can grow inside closed systems, living off of organic debris and even the refined metals of the system piping. Micro-biologicals will grow in closed chilled system and in hot systems up to a temperature of about 125oF. The growth of microbiologicals in closed systems will promote both deposit formations and corrosion. Deposits are formed when the slimes that micro-biologicals surround themselves with collect debris. These deposits inhibit heat transfer and restrict water flow. Some of the biproducts of the growth of micro-biologicals are acidic and cause corrosion of the metals in the closed system. Water Treatment to Control Damage to Closed Systems: Of all the systems in your HVAC system, closed recirculating systems are the least vulnerable to damage from the water inside the piping. Because there is, ideally, no water loss and no evaporation of water there is no build-up of dissolved minerals and very little potential for scale formation. If your system were to have leaks with significant loss of water, the increased amount of makeup water would greatly increase the scale formation potential. Untreated closed recirculating systems have a significant potential for corrosion and as the iron levels in the water increase, an increased potential for erosion due to suspended iron particles. Bacterial, yeasts, and

molds exist in the makeup water source (city or well water), so if makeup water is being added the potential for micro-biological growth is elevated. The first step in managing your close recirculating systems is to know if you are losing water. This can be easily done by installing a water meter on the makeup line to the closed recirculating system and recording the makeup water meter reading weekly. If you see that water is being added every week you will know you have a leak so you can start looking for it. There are two basic types of closed recirculating system treatment: Nitrite/Borate Based and Polymeric Based Nitrite/Borate Treatment Nitrite is an anodic, reactive corrosion inhibitor. It acts by reacting with the surface of the steel components of the closed system to form a black oxide costing over the surface of the iron based material. This black oxide film is know as a passivated metal film and limits corrosion by eliminating reaction sites. Most nitrite based closed system treatment also include an ayzole like tolytryazole to control corrosion of yellow metals (like copper and brass). The borate portion of the blend is borax and is included as a pH buffer to keep the system pH in the range where the corrosion inhibitors work optimally. The weakness of nitrite based closed system treatments is bacteria, which can use the nitrite as a food source. Polymeric Treatments These products are usually a blend of two or three primary polymers which control corrosion in both the anodic and cathodic areas of iron based metals and an azole like tolytryazole to control corrosion of yellow metals (like copper and brass). Sodium hydroxide (caustic) is added to adjust the pH of the closed system water to the range where the corrosion inhibitors work optimally. The long preferred product of choice is the nitrite based treatment, but the newer polymeric products have gained some acceptance in closed recirculating systems where the water is exposed to air in open tanks or basins. In these cases the nitrite would be subjected to a greater likelihood of biological contamination. No matter which treatment is in use, the product must be maintained at a certain range of concentration to work properly. Adding makeup water to the system reduces the treatment residual until it con no longer control corrosion. To protect the systems properly treatment must

be added when it is lost or corrosion damage will take place. This can be done manually using a by-pass feeder or automatically using a water-meter/timer/chemical injection pump system. To know when treatment addition is needed you must monitor the treatment residual in the system. Micro-biological growth is controlled using a broad spectrum biocide to kill the bacteria, yeast, and mold. Biocides are added only when micro-biological growth is detected in your testing of these systems. Biocides are generally manually added using a bypass feeder but they can also be added using chemical injection pump. The last component of the water which needs to be controlled is suspended solids (small particles of material that are suspended in the water due to motion of the water). Suspended solids will sink to the bottom of a container if there is no motion of the water or can be filtered, while dissolved solids cannot be filtered. Since it is impractical to install a filter large enough to handle 100% of the system flow, a bypass filter system can be installed which will handle a small portion of the flow (usually 8 to 12 gpm). A 25 micron bag filter is usually adequate but filter bags that can remove particles as small as 5 microns are available. A Note on Chemical Feed Options: Historically, bypass feeders, or the newer filter feeders, have been the norm for adding treatment chemicals safely to closed systems. In recent years with more concern about people coming into contact with chemicals and with more and more legal actions around human contact to concentrated chemicals, companies have been moving toward fully automating chemical feed. With these systems operator contact with chemicals is limited to changing out the suction tubing when treatment drums are changed. See Figures 3,4, and 5 for chemical feed options.