ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009
ANALISIS KERUSAKAN SISTEM KONTROL SUHU DAN TEKANAN AIR PENDING IN DI IRM Nasorudin
ABSTRAK ANALISIS KERUSAKAN SISTEM KONTROL SUHU DAN TEKANAN AIR PENOINGIN 01 IRM. Telah dilakukan analisis kerusakan sistem kontrol suhu dan tekanan air pendingin di IRM. Sistem air pendingin (cooling water system) IRM adalah air untuk mendinginkan alat uji di dalam laboratorium IRM. Keselamatan alat uji sang at bergantung pada pasokan sistem air pending in ini. Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana kerusakan yang terjadi pad a sistem pengontrol suhu dan tekanan air pendingin (cooling water system) alat uji di fasilitas IRM. Metoda pelaksanaan meliputi pendataan terhadap sistem, gambar sistem pemipaan, membran, motor servo, sistem pengukur suhu, sistem pengukur tekanan, dan Heat Exchanger. Terjadi kerusakan pada beberapa komponen sistem. Tangki PV 251 mengalami kerusakan pada bagian membran, Cantrall Valve CV 251 mengalami kerusakan pad a bagian sistem sensor tekanan dan motor servo, Controll Valve CV 2581 mengalami kerusakan pada bagian sensor suhu dan motor servo, Heat Exchanger HE 251 mengalami kerusakan pada bagian seal. Kata kunci: controll valve, sensor suhu, sensor tekanan.
PENDAHULUAN Sistem air pendingin (cooling water system) yang biasa disebut CWS adalah air untuk mendinginkan alat uji di dalam laboratorium Instalasi Radiometalurgi (IRM) yang mempunyai fungsi sangat penting. Keselamatan alat uji sangat bergantung pad a pasokan sistem air pendingain ini. Alat uji 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 persinggungan secara terus menerus antara air cooling water system (CWS) dengan air chilled water system di dalam Heat Exchanger. Air pendingin tersebut disirkulasikan secara kontinyu di dalam loop tertutup dengan komponen utama yaitu tanki tandon, pompa sirkulasi, membran, control valve, sistem pemipaan, dan heat exchanger. Sistem pendingin utama dari chilled water system adalah chiller CH 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 kerusakan sehingga mengakibatkan kurang optimalnya pasokan distribusi air pendingin ke alat uji. Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana kerusakan terjadi pada sistem pengontrol suhu dan tekanan air pendingin alat uji di fasilitas IRM.
yang
TEORI Sistem catu air pendingin (CWS) lab IRM berfungsi untuk mendinginkan peralatan penelitian di 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 terpasang bersifat 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 sirkulasi yang digunakan adalah PU 251 dan PU 252 yang dioperasikan secara bergantian. Pompa sirkulasi tersebut tergolong jenis pompa sentrifugal dengan penggerak utama motor listrik jenis induksi asinkron tiga fasa yang dilengkapi dengan perangkat kendali. Pipa sirkulasi air pendingin (cooling water system) dilengkapi dengan katup by-pass CV 251 yang berfungsi untuk menjaga tekanan pad a sisi distribusi tetap terpenuhi. Katup ini dikendalikan oleh sakelar tekan (pressure switch) PS 251. Ketika penggunaan air pendingin di dalam laboratorium berkurang, maka akan terjadi kenaikan tekanan air di dalam sistem. Kenaikan tekanan air mengakibatkan terjadinya perubahan posisi switch pad a sakelar tekan PS 251 sehingga arus listrik mengalir ke sistem kontrol CV 251. Aliran arus listrik akan menggerakkan motor servo pada controll valve CV 251 sehingga katup by-pass terbuka dan air akan mengalir balik ke tanki timbun PV 251 . Pipa sirkulasi air chiller (water chilled) dilengkapi dengan katup by-pass CV 2581. Jika temperatur air pendingin sudah mencapai sesuai dengan yang di-setting , maka thermostat TS 2581 yang terpasang pada pipa akan mengirim sinyal ke sistem control Valve CV 2581, dan CV 2581 secara otomatis mengurangi pembukaan katup, sehingga jumlah aliran air dingin ke dalam heat exchanger HE 251 akan berkurang. Demikian pula sebaliknya, jika temperatur air pendingin naik melampaui setting, thermostat TS 251 akan memberikan sinyal kepada sistem kontrol untuk membuka lebih besar katup CV 2581. Pembukaan atau penutupan katup distribusi ke peralatan pengguna air pendingin akan mengakibatkan distribusi air pendingin mengalami lonjakan atau penurunan tekanan secara mendadak, untuk meredam perubahan tekanan yang terj'adi secara mendadak tersebut maka pressure vessel PV 252 yang terpasang pada pipa tekan setelah pompa akan mem-balancing atau meredam perubahan tekanan tersebut. Jalur sistem pemipaan air pendingin ditunjukkan pad a Gambar 1.
Dati Chiller CH25l/252
,
CV251
I I I I
'•...,'- _..! PS 251
PU 251
PV 25\
PV 252 TS 251
PU 252
Gambar 1. Jalur sistem pemipaan air pendingin
477
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009
ISSN 0854 - 5561
CARA KERJA Dalam pelaksanaan analisa kerusakan sensor suhu dan tekanan air pendingin dilakukan dengan beberapa tahapan yang meliputi:
IRM ini
a. Pendataan terhadap sistem b. Mempelajari gambar sistem pemipaan air pendingin Peralatan yang digunakan adalah : multimeter digital, peralatan toolset, personal komputer pendukung penulisan. Komponen sistem yang di analisa adalah: membran, motor servo, sistem sistem pengukur tekanan.
pengukur suhu,
HASIL DAN PEMBAHASAN Spesifikasi komponen sistem air pendingin fasilitas IRM adalah sebagai berikut:
Tanki PV 251: : 1500 liter : Diameter dalam : 1000 mm Tinggi total : 3000 mm Tebal : 45 mm Material: SS 304 L Kapasitas Dimensi
Tekanan kerja Tekanan Max
: 7 bar : 10 bar
Tanki PV 252: Tipe Kapasitas Tekanan kerja Tekanan Max
: : : :
Pre Charge Pressure membrane 100 liter 7 bar 10 bar
Pompa PU 251 dan PU 252: Merk Total Head Kapasitas Product No
: Torishima KSB : 65 m : 18.000 I/jam : H 080292
Motor PU 251 dan PU 252 Merk Tipe Spesifikasi
: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
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009
ISSN 0854 - 5561
Temperature Switch TS 251 Merk Tipe Temperatur Material: SS
Heat Exchanger
: Honeywell : T675 A 1045 : ( 15 ±1 )oC
HE 251
Tipe Media cairan Aliran
: ALVA LAVAL (M6-FM) Plate : Air Demineral : Normal 15.000 I/jam Max. 18.000 I/jam Temperature in: normal 210 C Max 22.5 0 C
Temperature out: 15° C Pres drop : max allowable 0.3 bar Media cairan : Domestic cold water Tipe aliran : Recirculation Dari hasil analisa kerusakan sensor suhu dan tekanan didapat beberapa bagian komponen di dalam sistem yang sudah rusak sehingga sistem tidak dapat bekerja dengan baik. Di antara komponen yang rusak yaitu: Tanki PV 251: Tanki PV 251 mengalaini kerusakan pada bagian membran, membran sudah sudah tidak terpasang lagi di dalam tangki. Membran berfungsi untuk meredam perubahan tekanan di dalam sistem pepipaan jika terjadi penambahan atau pengurangan pengoperasian alat uji lab. Dengan tidak adanya membran di dalam tangki PV 251 maka perubahan tekanan air pendingin di dalam pipa tidak bisa smooth, pada saat ada penambahan atau pengurangan alat uji yang menggunakan air pendingin perubahan tekanan akan terjadi secara drastis sehingga kemungkinan akan sangat mengurangi kinerja dari alat atau mungkin rusak.
Cantrall Valve CV 251 : Controll Valve CV 251 mengalami kerusakan pad a bagian sistem sensor tekanan dan motor servo. CV 251 berfungsi untuk menstabilkan tekanan air pendingin di dalam sistem. CV 251 bekerja berdasarkan setting dan sensor tekanan PS 251. Perubahan tekanan air pendingin akibat bertambah atau berkurangnya alat uji akan terbaca oleh sensor dan memerintahkan CV 251 untuk menutup atau membuka. Misal alat uji yang menggunakan air pendingin tidak ada yang beroperasi maka CV 251 secara otomatis akan membuka secara penuh dan aliran air sepenuhnya di bypass untuk kembali. Jika alat uji ada yang beroperasi, maka CV 251 akan menutup sesuai perintah sensor tekanan PS 251. Berapa pun jumlah alat yang beroperasi CV 251 akan menstabilkan tekanan sesuai setting untuk mencukupi kebutuhan air pendingin tersebut. Dengan kerusakan yang dialami CV251 maka kestabilan tekanan air pending in tidak bisa dipertahankan sehingga sering kali terjadi shut-down mendadak pada alat uji.
Cantrall Valve CV 2581: Cantrall Valve CV 2581 mengalami kerusakan pad a bagian sensor suhu dan motor servo. Pada kondisi 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 akan membaca temperatur air, jika temperatur air sudah lebih dingin dari yang disetting, maka sensor TS 251 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 temperatur yang disetting, maka CV 2581 akan membuka aliran air dingin dari chiller menuju HE 251 dan proses 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 bisa dikontrol, sehingga dapat mengakibatkan air yang menuju alat lab terlalu dingin dan dapat menyebabkan kondensasi pada bagian dalam alat lab (terutama TG-DT A) dan pada akhirnya dapat menyebabkan kerusakan.
Heat Exchanger HE 251 Heat Exchanger HE 251 berfungsi untuk mendinginkan air pendingin alat uji. Mekanisme kerjanya yaitu dengan menyinggungkan air dingin yang berasal dari chiller dengan air pendingin alat di dalam sirip-sirip pelat baja khrom tipis yang dijepit oleh dua pelat besi setebal masing-masing ± 3 em. Pada saat dilakukan penelitian terdapat kebocoran di HE, seal karet sudah mengalami de form asi, kaku, terlihat seperti retakan-retakan halus dan sudah tidak elastis lagi. Efisiensi volume air pendingin sangat bergantung pada kerapatan seal di dalam HE. Sehingga dengan terjadinya kebocoran maka volume air pendingin di dalam sistem cenderung akan menurun, yang akhirnya akan dapat mengurangi pasokan air dingin tersebut.
KESIMPULAN Tanki PV 251 mengalami kerusakan pada bagian membran sehingga perubahan tekanan air pendingin di dalam pipa tidak bisa smooth Controll Valve CV 251 mengalami kerusakan pada bagian sistem sensor tekanan dan motor servo, sehingga kestabilan tekanan air pendingin tidak bisa dipertahankan sehingga sering kali terjadi 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 bisa dikontrol, sehingga dapat mengakibatkan air yang 'menuju alat lab terlalu dingin hingga akhirnya akan menyebabkan kondensasi pada bagian dalam alat lab (terutama TG-DTA) dan dapat menyebabkan kerusakan. Heat Exchanger kebocoran. air pendingin.
HE 251 mengalami
kerusakan
pad a bagian
seal,
sehingga
terjadi
DAFTAR PUSTAKA [1] ANONIM, 1989, "Process Cooling System (M-5000) 13 of 23 Contents: valvesinstrument" 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 Untuk Berbagai Kondisi Operasi", STTN-BATAN, Yogyakarta
480
