1. ModulModul
Cooling Water SystemCooling Water System
20092009

2. Tipikal Distribusi Air Industri KimiaTipikal Distribusi Air Industri Kimia
Treatment
Treatment
Treatment
Cooling Water
Process
Equipment/ HE
Boiler
CT
Blow down
WWTP
Blow down
Boiler
Primary
Treatment
-Filtrasi
-Sedimentasi
-Koagulasi
-Flokulasi
-Fe/Mn
Removal
Evaporation
losses
kondensat
Pre Treatment
-Screening
-prasedimentasi
Sumber
air

4. Recirculated SystemRecirculated System
•
 cooling tower menerima air make up,cooling tower menerima air make up,
dilengkapi fasilitas blow down, dan systemdilengkapi fasilitas blow down, dan system
sirkulasi airsirkulasi air
 Proses penurunan suhu diikuti denganProses penurunan suhu diikuti dengan
penguapan air dimana yang menguappenguapan air dimana yang menguap
adalah air bersihadalah air bersih
 konsentrasi parameter kimia air pendinginkonsentrasi parameter kimia air pendingin
yang tersirkulasi meningkat, sepertiyang tersirkulasi meningkat, seperti
kandungan padatan terlarut (TDS)kandungan padatan terlarut (TDS)

5. Once Through SystemOnce Through System
 air mengalir melalui heatair mengalir melalui heat
exchanger cukup sekaliexchanger cukup sekali
 air pendingin dalam jumlah yangair pendingin dalam jumlah yang
besar maka kenaikan suhu airbesar maka kenaikan suhu air
keluaran tidak terlalu besarkeluaran tidak terlalu besar
 Kandungan mineral di airKandungan mineral di air
pendingin tidak berubah karenapendingin tidak berubah karena
tidak ada akumulasitidak ada akumulasi
 ketersediaan air melimpahketersediaan air melimpah

6. Closed SystemClosed System
 Menggunakan air pendingin yang samaMenggunakan air pendingin yang sama
berulang ulang dalam satu siklusberulang ulang dalam satu siklus
 Air pendingin menyerap panas di HE kemudianAir pendingin menyerap panas di HE kemudian
melepaskan di HE lainnya biasanya denganmelepaskan di HE lainnya biasanya dengan
media pendingin udara (air cooler)media pendingin udara (air cooler)
 Dalam sistem ini tak terjadi proses penguapanDalam sistem ini tak terjadi proses penguapan

7. Laju resirkulasi cooling water untuk 700
MW coal-fired power plant sekitar
71,600 m3
/jam dan sistem resirkulasi
tersebut membutuhkan laju water make-
up sekitar 5 % (3.600 m3
/jam)
Jika plant tersebut menggunakan once-
through cooling water, akan dibutuhkan
100.000 m3/jam. Dan sejumlah
tersebut akan selalu dibuang ke badan
air dengan suhu yang relatif tinggi
(sekitar 50 o
C)

8. Struktur dalamStruktur dalam

10. Air Sebagai Media PendinginAir Sebagai Media Pendingin
 mempunyai kapasitas panas spesific yangmempunyai kapasitas panas spesific yang
tinggi. Cp air sebesar 1 BTU/lbm.F yangtinggi. Cp air sebesar 1 BTU/lbm.F yang
berarti air akan menyerap 1 BTU kalorberarti air akan menyerap 1 BTU kalor
untuk meningkatkan suhu 1 lbm sebesar 1untuk meningkatkan suhu 1 lbm sebesar 1
oo
F. Bandingkan dengan media pendinginF. Bandingkan dengan media pendingin
freon yang menyerap hanya 0,22 BTUfreon yang menyerap hanya 0,22 BTU
untuk meningkatkan suhu 1 lbm sebesaruntuk meningkatkan suhu 1 lbm sebesar
11oo
F.F.
 Air berada dalam fasa cairnya dalamAir berada dalam fasa cairnya dalam
rentang suhu operasi yang relatif besarrentang suhu operasi yang relatif besar
 viskositas rendah sehingga biayaviskositas rendah sehingga biaya
pemompaan tidak besarpemompaan tidak besar
 murah, tersedia dalam jumlah besarmurah, tersedia dalam jumlah besar
 tidak beracun , stabil secara kimia, dantidak beracun , stabil secara kimia, dan
tidak mudah terbakartidak mudah terbakar

11. Kelemahan Media AirKelemahan Media Air
 bisa menyebabkanbisa menyebabkan
korosi karenakorosi karena
adanya Oadanya O22 dan COdan CO22
 menimbulkanmenimbulkan
endapan karenaendapan karena
pengotor Ca, Mg, Si,pengotor Ca, Mg, Si,
Fe, dan padatanFe, dan padatan
tersuspensitersuspensi

12. Contoh PersyaratanContoh Persyaratan
Air PendinginAir Pendingin
NoNo ParameterParameter NilaiNilai
11 Konduktivitas umhos/cmKonduktivitas umhos/cm < 1.000< 1.000
22 Turbidity, ppmTurbidity, ppm < 10< 10
33 Suspended Solid, ppmSuspended Solid, ppm < 10< 10
44 Total Hardness, ppmTotal Hardness, ppm
CaCOCaCO33
< 100< 100
55 Total BesiTotal Besi < 1,0< 1,0
66 Residu Clorine, ppm ClResidu Clorine, ppm Cl22 0,5 – 1,00,5 – 1,0
77 Silika, ppm SiOSilika, ppm SiO22 < 150< 150
88 Total Cromat, ppmTotal Cromat, ppm
CrCr22OO44
1,5 – 2,51,5 – 2,5
99 pHpH 6,5 – 7,56,5 – 7,5

13. Indeks Kestabilan AirIndeks Kestabilan Air
Indeks Kejenuhan Langelier (LI)Indeks Kejenuhan Langelier (LI)
 LI = pH – pHsLI = pH – pHs
 Semakin + semakin besar potensiSemakin + semakin besar potensi
kerakkerak
 Tak menunjukkan potensi korosiTak menunjukkan potensi korosi
pH terukur langsungpH terukur langsung
pHs = (9,3+A+B)-(C+D)pHs = (9,3+A+B)-(C+D)
A = (Log10
[TDS] - 1) / 10
B = -13.12 x Log10 (o
C + 273) + 34.55
C = Log10 [Ca2+
as CaCO3] - 0.4
D = Log10 [alkalinity as CaCO3]

14. Tabel penentuan parameterTabel penentuan parameter
Indeks Kejenuhan Langelier (LI)Indeks Kejenuhan Langelier (LI)
Total D
Solids
A Calcium
hardness
C Total
alkalinitas
D
ppm ppm CaCO3
ppm CaCO3
50 - 350
400 - 1100
0,1
0,2
10
12
14
0,6
0,7
0,8
10
12
14
1,0
1,1
1,2
18 0,9 18 1,3
Suhu B 23 1,0 23 1,4
o
C o
F 28
35
1,1
1,2
28
36
1,5
1,6
0 32
2 36
7 44
10 50
14 58
18 64
22 72
28 82
32 90
38 100
44 112
51 124
57 134
64 148
72 162
82 180
2,6
2,5
2,4
2,3
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
44
56
70
83
111
139
175
230
280
350
440
560
700
870
1050
-
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
-
45
56
70
88
111
140
177
230
280
360
450
560
700
880
-
-
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3,0
-
-
Bisa juga dalam
bentuk Grafik

15.  Water Analysis:Water Analysis:

pHpH = 7.5= 7.5

TDSTDS = 320 mg/L= 320 mg/L

Calcium = 150 mg/L (or ppm) as CaCO3Calcium = 150 mg/L (or ppm) as CaCO3

Alkalinity = 34 mg/L (or ppm) as CaCO3Alkalinity = 34 mg/L (or ppm) as CaCO3
 LSI Formula:LSI Formula:

LSI = pH - pHsLSI = pH - pHs

pHs = (9.3 + A + B) - (C + D) where:pHs = (9.3 + A + B) - (C + D) where:
• A = (Log10[TDS] - 1)/10 = 0.15A = (Log10[TDS] - 1)/10 = 0.15
• B = -13.12 x Log10(oC + 273) + 34.55 = 2.09 at 25°C and 1.09 at 82°CB = -13.12 x Log10(oC + 273) + 34.55 = 2.09 at 25°C and 1.09 at 82°C
• C = Log10[Ca2+ as CaCO3] - 0.4 = 1.78C = Log10[Ca2+ as CaCO3] - 0.4 = 1.78
• D = Log10[alkalinity as CaCO3] = 1.53D = Log10[alkalinity as CaCO3] = 1.53
 Calculation at 25Calculation at 25oo
C:C:

pHs = (9.3 + 0.15 + 2.09) - (1.78 + 1.53) = 8.2pHs = (9.3 + 0.15 + 2.09) - (1.78 + 1.53) = 8.2

LSI = 7.5 - 8.2 = - 0.7LSI = 7.5 - 8.2 = - 0.7

Menunjukkan tak ada kecenderungan pembentukan kerakMenunjukkan tak ada kecenderungan pembentukan kerak
 Calculation at 82Calculation at 82oo
C:C:

pHs = (9.3 + 0.15 + 1.09) - (1.78 + 1.53) = 7.2pHs = (9.3 + 0.15 + 1.09) - (1.78 + 1.53) = 7.2

LSI = 7.5 - 7.2 = + 0.3LSI = 7.5 - 7.2 = + 0.3

Menunjukkan ada sedikit kecenderungan pembentukan kerakMenunjukkan ada sedikit kecenderungan pembentukan kerak

16. Indeks Kejenuhan Ryznard Indeks Kejenuhan Ryznard
(RSI)(RSI)

RSI = 2.pHs – pHRSI = 2.pHs – pH
pHs dari kurvapHs dari kurva

pHs = pCa+pAlk+CpHs = pCa+pAlk+C
 RSI << 6 the scale
tendency increases as the
index decreases
 RSI >> 8 mild steel
corrosion becomes an
increasing problem

17. RI Indication (Ryznar 1942)
RI<5,5 Heavy scale will form
5,5 < RI < 6,2 Scale will form
6,2 < RI < 6,8 No difficulties
6,8 < RI < 8,5 Water is aggressive
RI > 8,5 Water is very aggressive
RI Indication (Carrier 1965)
4,0 - 5,0 Heavy scale
5,0 - 6,0 Light scale
6,0 - 7,0 Little scale or corrosion
7,0 - 7,5 Corrosion significant
7,5 - 9,0 Heavy corrosion
>9,0 Corrosion intolerable

18. Hubungan IndeksHubungan Indeks
kestabilan dgkestabilan dg
PotensiPotensi
PembentukanPembentukan
kerak dan korosikerak dan korosi

19. Perhitungan RSIPerhitungan RSI
Kualitas Air:

20. Neraca MassaNeraca Massa
Sistem PendinginSistem Pendingin
Cooling
Tower
Make Up (M)
Blow
Down (B)
Drift/Windage (W)
Air Pendingin
Masuk(Resirkulasi)
Evaporasi (E)
Process
Equipment
M = E + W + BM = E + W + B

21.  Make Up (M)Make Up (M)
air tambahan untuk mempertahankan debit airair tambahan untuk mempertahankan debit air
tersirkulasitersirkulasi
 Evaporation (E)Evaporation (E)
kehilangan air karena penguapan yang merupakan airkehilangan air karena penguapan yang merupakan air
murni. Evaporasi biasanya sekitar 1 % dari debitmurni. Evaporasi biasanya sekitar 1 % dari debit
resirkulasi untuk setiap penurunan 10resirkulasi untuk setiap penurunan 10 oo
F (5,6F (5,6 oo
C)C)
 Windage/Drift(W)Windage/Drift(W)
kehilangan air karena terbawa aliran udara, jumlahnyakehilangan air karena terbawa aliran udara, jumlahnya
biasanya kecil antara 0,007 % - 0,2 % dari debitbiasanya kecil antara 0,007 % - 0,2 % dari debit
resirkulasi. Biasanya dalam perhitungan diabaikanresirkulasi. Biasanya dalam perhitungan diabaikan
 Blow Down (B)Blow Down (B)
pembuangan air untuk mengendalikan peningkatanpembuangan air untuk mengendalikan peningkatan
konsentrasi padatan karena proses siklus. Debit blowkonsentrasi padatan karena proses siklus. Debit blow
down sekitar 0,3 % air tersirkulasidown sekitar 0,3 % air tersirkulasi

22. Contoh perhitungan neraca massaContoh perhitungan neraca massa
Neraca Massa:Neraca Massa:
QMQM == QB + QEQB + QE
QM / QB = 1 + QE / QBQM / QB = 1 + QE / QB
sehingga QE / (X – 1) = QBsehingga QE / (X – 1) = QB
Siklus (X) adalah ratio CB/CMSiklus (X) adalah ratio CB/CM
Neraca Komponen:Neraca Komponen:
QM . CMQM . CM == QB . CBQB . CB
sehingga:sehingga:
CB/CMCB/CM == QM/QB = 100/20QM/QB = 100/20
= 5 siklus= 5 siklus = X= X
Blow Down rate (QB):Blow Down rate (QB):
QM/5QM/5 == 100/5 = 20 gpm100/5 = 20 gpm
Evaporation rate (QE):Evaporation rate (QE):
100 – 20100 – 20 == 80 gpm80 gpm
Cooling
Tower
E ?
Blow down
Cl-
100 ppm
QB ?
Make up
100 gpm
Cl-
20 ppm
Cycles of Concentration compares solids
concentrated through evaporation in the
circulating water with dissolved solids in
makeup water. Since chlorides are soluble
in water, for example, the cycles of
concentration are equal to the ratio of
chlorides in circulating water to chlorides in
makeup water

23. Perhitungan Evaporation rate secaraPerhitungan Evaporation rate secara
langsung dengan prinsip neraca energilangsung dengan prinsip neraca energi
∆∆TT :: beda suhu air panas masuk CT dengan air dingin keluar CTbeda suhu air panas masuk CT dengan air dingin keluar CT
QRQR :: debit resirkulasidebit resirkulasi
QEQE :: debit evaporasidebit evaporasi
 Prinsip perhitungan neraca energi adalah energi yang dilepas airPrinsip perhitungan neraca energi adalah energi yang dilepas air
resirkulasi (yang ditunjukkan dengan penurunan suhu air) hanyaresirkulasi (yang ditunjukkan dengan penurunan suhu air) hanya
digunakan untuk menguapkan sebagian massa air dengandigunakan untuk menguapkan sebagian massa air dengan
memberikan kalor latennya. Energi yang diserap oleh aliran udaramemberikan kalor latennya. Energi yang diserap oleh aliran udara
diabaikan.diabaikan.
( ) λ⋅=∆⋅⋅ jammQTCpjammQ ER
/)/( 33
Cp = 1 kkal/kg.o
C sedangkan λ (25 O
C) = 581.5 Kkal/kg
λ