BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Teori Dasar pH pH atau derajat keasaman digunakan untuk menyatakan tingkat keasaaman atau basa yang dimiliki oleh suatu zat, larutan atau benda. pH normal memiliki nilai 7 sementara bila nilai pH > 7 menunjukkan zat tersebut memiliki sifat basa sedangkan nilai pH< 7 menunjukkan keasaman. pH 0 menunjukkan derajat keasaman yang tinggi, dan pH 14 menunjukkan derajat kebasaan tertinggi. Umumnya indicator sederhana yang digunakan adalah kertas lakmus yang berubah menjadi merah bila keasamannya tinggi dan biru bila keasamannya rendah.
Selain menggunakan kertas lakmus, indicator asam basa dapat diukur dengan pH meter yang bekerja berdasarkan prinsip elektrolit/konduktivitas suatu larutan. Sistem pengukuran pH mempunyai tiga bagian yaitu elektroda pengukuran pH, elektroda referensi dan alat pengukur impedansi tinggi. Istilah pH berasal dari "p", lambang matematika dari negative logaritma, dan "H", lambang kimia untuk unsur Hidrogen. Defenisi yang formal tentang pH adalah negative logaritma dari aktivitas ion Hydrogen. pH adalah singkatan dari power of Hydrogen. pH = -log[H+]
6
2.1.1 Dasar pengukuran Derajat Keasaman Asam dan basa adalah besaran yang sering digunakan untuk pengolahan sesuatu zat, baik di industri maupun kehidupan sehari-hari. Pada industri kimia, keasaman merupakan variabel yang menentukan, mulai dari pengolahan bahan baku, menentukan kualitas produksi yamg diharapkan sampai pengendalian limbah industri agar dapat mencegah pencemaran pada lingkungan. Pada bidang pertanian, keasaman pada waktu mengelola tanah pertanian perlu diketahui. Untuk mengetahui dasar pengukuran derajat keasaman akan diuraikan dahulu pengertian derajat keasaman itu sendiri. Pada prinsipnya pengukuran suatu pH adalah didasarkan pada potensial elektro kimia yang terjadi antara larutan yang terdapat didalam elektroda gelas (membrane gelas) yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat diluar elektroda gelas yang tidak diketahui. Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hydrogen yang ukurannya relative kecil dan aktif, elektroda gelas tersebut akan mengukur potensial elektro kimia dari ion hydrogen. Untuk melengkapi sirkuit elektrik dibutuhkan elektroda pembanding. Sebagai catatan alat tersebut tidak mengukur arus tetapi hanya mengukur tegangan.
Gambar 2.1. Skema Elektroda pH Meter
7
2.1.2 Pengertian Derajat keasaman Untuk memahami pengertian dasar keasaman dibawah ini diuraikan secara ringkas tentang ionisasi. Bila suatu atom menerima energi tambahan dari luar, electron atom itu akan meningkat energi kinetiknya. Hal itu akan memindahkan tingkat energi electron ke tingkat yang lebih tinggi. Elektron akan berpindah menuju kulit yang lebih luar yang akhirnya jika energi yang diterima cukup besar dapat memisahkan electron dari atomnya. Dari atom ini akan didapatkan dua partikel yang masing-masing partikel bermuatan positif dan negatif. Partikel atom yang melepas elektronnya itu disebut ion positif. Atom juga bisa menerima elektron sehingga akan kelebihan electron. Partikel seperti ini juga disebut ion tetapi merupakan ion negatif. Molekul- molekul suatu zat yang dalam larutannya dapat menghantarkan arus listrik disebut elektrolit. Ion-ion negative bergerak menuju ke anode, oleh karena itu ion negative disebut anion. Ion positif bergerak menuju katode, oleh karena itu ion positif disebut kation. Suatu larutan elektrolit, molekulnya terurai menjadi ion-ion. Air murni tergolong elektrolit lemah. Sebagian molekulnya terurai menjadi ion H +
-
H 2O------------- H + OH . -
Dari persamaan diatas, 1 ion H
+
-
dan 1 ion OH berasal dari penguraian 1 +
molekul H2 O. Dengan demikian, konsentrasi ion H sama dengan konsentrasi ion -
OH . Larutan air seperti itu dinamakan dengan larutan Netral. Larutan yang +
-
mengandung ion H berkonsentrasi lebih besar dari konsentrasi OH dan disebut
8
+
larutan Asam, sedangkan larutan yang mengandung konsentrasi ion H lebih kecil -
dari konsentrasi ion OH
Banyaknya larutan yang terurai menjadi ion dinamakan derajat ionisasi. Besarnya berkisar antara 0 sampai 1. Suatu elektrolit yang derajat ionisasinya besar, mendekati 1 disebut elektrolit kuat, sedangkan yang derajat ionisasinya kecil mendekati 0 dinamakan elektrolit lemah. Ionisasi mempunyai tetapan kesetimbangan (K). Misal untuk air, kesetimbangannya dapat dihitung dengan rumus:
Karena konsentrasi H2 O relatif besar, maka persamaan ini dapat ditulis menjadi: +
K(H 2O) = (H ) . (OH)
+
-7
Dalam air murni dengan suhu 25°C, konsentrasi H =10 mol/liter, sedangkan hasil kali konsentrasi H -
konsentrasi OH =10
-7
+
-
-14
+
dengan OH =10 . Konsentrasi H =
Untuk menentukan asam atau basa diperlukan skala pH
seperti berikut :
9
Gambar 2.2. Skala pH untuk beberapa zat sehari-hari
2.1.3 Asam Asam (sering diwakili dengan rumus umum HA) secara umum merupakan senyawa kimia yang bila dilarutkan dalam air akan menghasilkan larutan dengan pH lebih kecil dari 7. Dalam defenisi modern, asam adalah suatu zat yang dapat memberi proton (ion H+) kepada zat lain (yang disebut basa), atau dapat menerima pasangan elektron bebas dari suatu basa. Suatu asam bereaksi dengan suatu basa dalam reaksi penetralan untuk membentuk garam. Contoh asam adalah asam asetat (ditemukan dalam cuka) dan asam sulfat (yang digunakan dalam baterai atau aki mobil) Asam umumnya berasa masam, walaupun demikian mencicipi rasa asam terutama asam pekat dapat berbahaya dan tidak dianjurakan.
10
Secara umum Asam memiliki sifat-sifat sebagai berikut : Rasa
: Masam ketika dilarutkan dalam air.
Sentuhan
: Asam terasa menyengat bila disentuh, terutama asam yang kuat.
Kereaktifan
: Asam bereaksi hebat dengan kebanyakan logam, yaitu korosif
terhadap logam.
2.1.4 Basa
Definisi umum dari basa adalah senyawa kimia yang menyerap ion hydronium ketika dilarutkan dalam air. Basa adalah lawan dari asam, yaitu ditujukan untuk unsur/senyawa kimia yang memiliki pH lebih dari 7. Basa merupakan senyawa yang jika dilarutkan dalam air menghasilkan ion -OH. Secara umum Basa memiliki sifat-sifat sebagai berikut : Rasa : Tidak masam bila dilarutkan dengan air. Sentuhan : Tidak terasa menyengat bila disentuh. Kereaktifan : Kebanyakan tidak bereaksi terhadap logam.
2.1.5 Kalorimetri Ada dua cara yang dikenal untuk mengukur pH yaitu Kalorimetri dan Elektrometri. Kalorimetri menggunakan suatu zat yang berubah warna, untuk keadaan pH tertentu. Zat tersebut merupakan paduan dari asam basa lemah dan garamnya. Jika garam dari asam lemah berbeda warnanya dari asam yang terionisasi, hasil akhir warna larutan bergantung pada perbandingan dari
11
kosentrasi kedua bentuk tadi. Cairan indikator yang biasa digunakan adalah penoftalin. Untuk mengamati warna ini diperlukan pengalaman pengamat yang berpengalaman bisa mencapai ketelitian 0,1 pH. Larutan yang gelap dan berwarna tidak dapat diamati dengan baik. Indikator yang tidak stabil dan larutan yang kuat akan mengoksidasi atau mereduksi. Penambahan indikator dapat pula mengubah nilai pH dari sampel. Cara lain adalah dengan menggunakan kertas lakmus yang dikenakan pada cairan sample. Kertas itu akan berubah warna dan dapat dicocokkan dengan warna standar.
2.1.6 Potensiometri Kalorimetri yang telah diuraikan diatas tidak dapat mengukur pH secara kontinu disamping beberapa kelemahan lainnya. Untuk mengatasinya digunakan cara elektrometri atau potensiometri. Peralatan ukur pH elektrometri secara garis besar terdiri atas electrode ukur yang sensitive, electrode referensi, electrode kompensasi suhu, dan alat ukur tegangan antara electrode ukur dan referensi. Elektrode ukur untuk pH telah dikembangkan hingga bermacam-macam. Untuk pengukuran pH di indutri digunakan electrode ukur yang dikenal dengan electrode gelas. Elektrode gelas sensitive hanya pada ion hydrogen saja. Pada gambar 2.3. elektrode ukur terdiri atas tabung gelas yang didalamnya berisi larutan netral dengan pH tetap. Larutan ini disebut larutan Buffer. Disebelah luar dari tabung gelas adalah larutan proses yang harus diukur. Dinding gelas dari tabung gelas mempunyai tahanan yang tinggi sekali.
12
2.2 Arduino Uno Uno Arduino adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328 Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakansebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.
Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut : - 1,0 pinout: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan Prosesor yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Karena yang beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan pengembangannya. - Circuit Reset
Gambar 2.3. Board Arduino Uno
13
Gambar 2.4 Kabel USB Arduino Uno
2.2.1 Deskripsi Arduio Uno :
Tabel 2.1 Deskripsi Arduino Uno Mikrokontroller Operasi Voltage Input Voltage Input Voltage I/O 14 pin Arus Flash Memory Bootloader EEPROM Kecepatan
Atmega328 5V 7-12 V (Rekomendasi) 6-20 V (limits) (6 pin untuk PWM) 50 mA 32KB SRAM 2 KB 1 KB 16 Mhz
2.2.2 Catu Daya Uno Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non- USB) daya dapat datang baik dari AC-DC adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan cara menghubungkannya plug pusat-positif 2.1mm ke dalam board
14
colokan listrik. Lead dari baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari konektor Power. Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 - 20 volt. Jika diberikan dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5 volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7 - 12 volt.
Pin catu daya adalah sebagai berikut: VIN. Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal (sebagai lawan dari 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya lainnya diatur). Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini, atau, jika memasok tegangan melalui colokan listrik, mengaksesnya melalui pin ini. 5V. Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya di board. Hal ini dapat terjadi baik dari VIN melalui regulator onboard, atau diberikan oleh USB . 3,3 volt pasokan yang dihasilkan oleh regulator on-board. Menarik arus maksimum adalah 50 mA. GND
2.2.3 Memory ATmega328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk loading file. Ia juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM.
15
2.2.4 Input dan Output Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Mereka beroperasi di 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal dari 20-50 K _ . Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus: Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) data TTL serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip ATmega8U2 USB-to-Serial TTL. Eksternal Interupsi: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interupsi pada nilai yang rendah, tepi naik atau jatuh, atau perubahan nilai. Lihat attachInterrupt () fungsi untuk rincian. PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM dengan analogWrite () fungsi. SPI: 10 (SS), 11 (mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan perpustakaan SPI. LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin adalah nilai TINGGI, LED menyala, ketika pin adalah RENDAH, itu off.
Uno memiliki 6 input analog, diberi label A0 melalui A5, masing-masing menyediakan 10 bit resolusi yaitu 1024 nilai yang berbeda. Secara default sistem mengukur dari tanah sampai 5 volt.
16
TWI: A4 atau SDA pin dan A5 atau SCL pin. Mendukung komunikasi TWI Aref. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan analog Reference. Reset. Lihat juga pemetaan antara pin Arduino dan ATmega328 port. Pemetaan untuk ATmega8, 168 dan 328 adalah identik.
2.2.5 Komunikasi Arduino Uno Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATmega16U2 pada saluran board ini komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Namun, pada Windows, file. Inf diperlukan. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke board Arduino. RX dan TX LED di board akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer. ATmega328 ini juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Fungsi ini digunakan untuk melakukan komunikasi inteface pada sistem.
2.2.6 Programing Arduino Uno Uno Arduino dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino.Pilih Arduino Uno dari Tool lalu sesuaikan dengan mikrokontroler yang digunakan.
17
Para
ATmega328
pada
Uno
Arduino
memiliki
bootloader
yang
memungkinkan Anda untuk meng-upload program baru untuk itu tanpa menggunakan programmer hardware eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan protokol dari bahas C. Sistem dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows) atau programmer DFU (Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware baru. Atau Anda dapat menggunakan header ISP dengan programmer eksternal .
2.2.7 Perangkat Lunak ( Arduino IDE ) Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan meng-upload ke board Arduino. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux. Berdasarkan Pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya.
Gambar 2.5. Tampilan Framework Arduino Uno
18
IDE Arduino terdiri dari:
Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa Processing.
Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah microcontroller tidak akan bisa memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh microcontroller adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan.
Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari Jomputer ke dalam memory di dalam papan Arduino.
2.2.8 Otomatis Reset Tombol reset Uno Arduino dirancang untuk menjalankan program yang tersimpan didalam mikrokontroller dari awal. Tombol reset terhubung ke Atmega328 melalui kapasitor 100nf. Setelah tombol reset ditekan cukup lama untuk me-reset chip, software IDE Arduino dapat juga berfungsi untuk mengupload program dengan hanya menekan tombol upload di software IDE Arduino.
2.3 Sensor pH Meter SEN0161 Sensor ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut; tegangan listrik yang digunakan 5 V, rentang pengukuran dari 0 – 14 pH, temperatur kerja dalam rentang 0 – 60oC, tingkat error 0,1 pH. Skema rangkaian alat ukur pH meter adalah sebagai berikut :
19
Gambar 2.6. Schematic Diagram Sensor pH Meter
2.3.1 Spesifikasi Sensor pH SEN0161 Berikut adalah spesifikasi lengkap dari sensor pH SEN0161 :
Module Power : 5.00V
Module Size : 43mmx32mm
Measuring Range :0-14PH
Measuring Temperature :0-60 derajat C
Accuracy : ± 0.1pH (25 derajat C)
Response Time : < 1min
pH Sensor with BNC Connector
pH2.0 Interface ( 3 foot patch )
Gain Adjustment Potentiometer
Power Indicator LED
20
2.4 Liquid Crystal Display ( LCD 16x2 I2C ) LCD 2x16 I2C type M1632 adalah Liquid Crystal Display dot matrix yang mampu menampilkan 16x2 karakter, membutuhkan daya kecil dan dilengkapi panel LCD dengan tingkat kontras yang cukup tinggi serta kontroler LCD CMOS yang telah terpasang dalam modul tersebut. Kontroler ini memiliki ROM/RAM dan display data RAM, semua fungsi display dikontrol dengan instuksi dan modul ini dapat dengan mudah di hubungkan dengan unit Mikroprosesor (MPU). Fitur-fitur LCD 2x16 :
Hanya menggunakan 2 Pin saja sebagai basis data yaitu SDA dan SCL
16 karakter two line Liquid Crystal Display 5x7 dot matrix + cursor
Duty ratio 1/16
Karakter generator ROM untuk 192 tipe karakter (font karakter 5x7 dot matrix)
Karakter generator RAM untuk 8 tipe karakter (font karakter 5x7 dot matrix)
80x8 bit display data RAM (maximum 80 karakter)
Bisa melakukan Interfacing dengan mikroprosesor 4 bit atau 8 bit
Display data RAM dan karakter generator RAM bisa dibaca dari mikroprosesor
Banyak fungsi instruksi
Rangkaian oscillator yang tertanam dalam LCD
Single power supply +5v
Rangkaian reset otomatis yang tertanam dalam LCD
21
Proses CMOS
Jangkauan temperatur operasi : 0 C- 50C
Gambar 2.7. LCD 16x2 I2C
2.4.1 Fitur fitur utama I2C Fitur utama I2C Bus adalah sebagai berikut :
Hanya melibatkan dua kabel yaitu Serial data line ( SDA ) dan Serial Clock line ( SCL ).
Setiap IC yang terhubung dengan I2C memiliki alamat yang unik yang dapat diakses secara software dengan master / slave protocol yang sederhana dan mampu mengakomodasikan multi master.
I2C Merupakan serial bus dengan orientasi data 8 bit, komunikasi 2 arah dengan kecepatan transfer data sampai 100Kbit/s pada mode standar dan 3.4Mbit/s pada kecepatan tinggi.
Jumlah IC yang dapat dihubungkan pada I2C bus hanya dibatasi oleh beban kapasitansi pada bus yaitu maximum 400pF.
22
2.4.2 Keuntungan I2C Keuntungan yang didapat dari I2C antara lain :
Meminimalkan jalur hubungan anatar IC.
Menghemat luasan PCB yang digunakan.
Membuat sisitem yang didesain dengan orientasi software
Membuat sistem yang didesain menjadi standart sehingga dapat mudah dihubungkan dengan sistem lain dengan serial I2C.
2.5 Boiler HRSG ( Heat recovery steam generator )
Heat Recovery Steam Generator (HRSG) merupakan salah satu komponen dari pembangkit listrik yang menggunakan prinsip combine cycle dimana digunakan dua turbin yaitu turbin gas sebagai turbin utama dan turbin uap. Pembangkitan listrik menggunakan turbin gas atau mesin disel tentu menghasilkan panas dalam jumlah yang besar, dan panas itu dapat dikatakan sebagai sampah. Gas panas yang keluar sebagai hasil proses pembakaran pada turbin gas ( exhaust ) sangat tinggi temperaturnya, yaitu sekitar 600 C. Gas tersebut digunakan untuk membangkitkan uap. Prinsip dasar HRSG hampir sama dengan boiler tetapi uap yang dihasilkan pada HRSG tentunya uap yang bertekanan rendah yaitu sekitar 80 bar sampai 100 bar, untuk high pressure sistem. Efektifitas penggunaan energi pada sistem gas turbine heat recovery adalah fungsi dari energi yang ditransferkan oleh exhaust gas turbine.
23
2.5.1 Sampling Rack Boiler HRSG
Untuk mendapatkan air yang memenuhi syarat untuk keperluan operasi dalam suatu PLTGU, maka diperlukan air yang bebas dari kontaminan kontaminan yang dapat menimbulkan masalah korosi dan deposit pada peralatan utama.
Gambar 2.8. Parameter boiler water System sampling rack bertujuan untuk mengukur parameter - parameter yang dapat menimbulkan masalah pada peralatan maupun proses dan harus dikontrol keberadaannya di PLGTU, agar dapat dilakukan tindakan untuk mencegah kerusakan pada unit HRSG, berikut parameter – parameter yang harus dijaga :
1. pH (Eksponen Hydrogen / derajat keasaman air). pH yang terlalu tinggi ataupun terlalu rendah akan menyebabkan terjadinya kerak. Pada pH tinggi juga dapat menyebabkan busa. 2. Kandungan Silika (SiO2). Silika dapat larut pada air dan uap pada tekanan dan suhu tinggi. Silika dapat menyebabkan deposit (kerak) tipis yang sulit di hilangkan di pipa-pipa boiler dan pipa uap. Hal tersebut dapat mengakibatkan 24
pemanasan yang terlokalisasi, sehingga perpindahan panas yang terjadi tidak optimal. Silika yang terbawa uap akan mengendap pada suhu rendah di blade turbin sehingga turbin terrsumbat dan berkurang efisiensinya. Silika dapat di hilangkan cara distilasi, demineralisasi, dan blowdown. 3. Gas terlarut berupa O2 dan CO2 pada air dapat menyebabkan terjadinya korosi pada pipa-pipa. Hal ini dapat diatasi dengan cara deaerasi, oxygen scavenger, netralisasi basa. 4. Kandungan Chlorine yang didapatkan dari Cl- sebagai unsur dari air laut (NaCl) dapat mengakibatkan terbentuknya endapan dan menyebabkan potensi korosi.
Kandungan
chlorine
ini
dapat
dikurangi
dengan
destilasi,
demineralisasi, dan blowdown. 5. Zat Padat Terlarut (Total Dissolved Solid) adalah suatu jumlah zat-zat padat seperti silika dan garam yang terlarut dalam air. Silica dan garam dapat menyebabkan foaming dan carry over, yaitu terbawanya zat padat terlarut bersama uap ke turbin dan superheater. Dampak lanjut dari carry over juga dapat menyebabkan terjadinya korosi. 6. Kesadahan atau kemampuan air untuk mencegah terbetuknya busa pada sabun dan ditunjukkan oleh kandungan garam-garam dari Ca dan Mg pada air tersebut. Air sadah dapat menyebabkan kerak pada boiler karena terjadinya pemanasan.Kesadahan dapat bersifat sementara dan tetap. Kesadahan sementara adalah kesadahan yang disebabkan karena adanya kandungan garam Ca dan Mg dalam bentuk bikarbonat (HCO3-). CaCO3 yang terbentuk dapat mengendap karena adanya pemanasan sehingga dapat dipisahkan. Sedangkan kesadahan tetap adalah kesadahan yang disebabkan karena adanya
25
kandungan Ca dan Mg dengan sulfat (SO42-) dan klorida (Cl-). Sifat sadah tersebut tidak dapat dihilangkan dengan pemanasan seperti di kesadahan sementara, sehingga perlu dilakukan treatment. 7. Conductivity (daya
menghantarkan
hantar listrik). Kemampuan suatu larutan untuk
listrik
disebabkan
karena
adanya
garam-garam
yang
terkandung pada air laut sebagai air baku.Karena adanya conductivity maka dapat pula terjadi korosi karena adanya arus listrik. Sifat ini dapat dihilangkan dengan demineralisasi dan blowdown.
Gambar 2.9. Sampling rack system Sampling rack di plant PT CIKARANG LISTRINDO, mengambil sampling air dari berbagai sumber line, seperti yang ditunjukan di atas.
Gambar 2.10. HP & IP Steam line
26
HP & IP Steam line : mengambil sampling steam air untuk pengukuran Ec, sampling tidak digunakan untuk otomasi dosing.
Gambar 2.11. Feed water line Feedwater line : mengambil sampling air untuk pengukuran Ec dan DO, sampling ini tidak digunakan otomasi dosing.
Gambar 2.12. HP / IP Drum line
27
HP & IP Drum : mengambil sampling air dari drum untuk mengukur kadar pH, kadar pH tersebut dijadikan acuan sebagai perintah start/stop pompa dosing.
Gambar 2.13. Condensate line Condensate Line : mengambil air dari jalur condensate untuk mengukur kadar Ec, kadar Ec tersebut dijadikan acuan sebagai perintah start/stop pompa dosing.
2.5.2 Permasalahan pada Boiler HRSG
1.
Problema Kerak Scaling / Kerak adalah Konsentrasi padatan terlarut (dissolved solid) pada
zona heating lebih tinggi dari pada bagian lain, sehingga terbentuk lapisan film (concentrated film) yang kemudian menjadi scale. Konduktivitas thermal pada scale / kerak rendah, sehingga mengakibatkan efisiensi boiler. Terbentuk kerak pada dinding boiler terjadi akibat adanya mineral-mineral pembentukan kerak, misalnya ion-ion kesadahan seperti Ca2+ dan Mg2+ dan
28
akibat pengaruh gas penguapan. Diamping itu pula dapat disebabkan oleh mekanisme pemekatan didalam boiler karena adanya pemanasan. Jenis-jenis kerak yang umum dalam boiler adalah kalsium sulfat, senyawa silikat dan karbonat. Zatzat dapat membentuk kerak yang keras dan padat sehingga bila lama penanganannya akan sulit sekali untuk dihilangkan. Silika diendapkan bersama dengan kalsium dan magnesium sehingga membuat kerak semakin keras dan semakin sulit untuk dihilangkan.
Gambar 2.14. Kerak pada pipa boiler Kerak
yang menyelimuti
permukaan boiler
berpengaruh
terhadap
perpindahan panas permukaan dan menunjukkan dua akibat utama yaitu berkurangnya panas yang dipindahkan dari dapur ke air yang mengakibatkan meningkatkan temperatur disekitar dapur, dan menurunnya efisiensi boiler.
2.
Problema Korosi Korosi dapat disebabkan oleh oksigen dan karbon dioksida yang terdapat
dalam uap yang terkondensasi. Korosi merupakan peristiwa logam kembali kebentuk asalnya di alam misalnya besi menjadi oksida besi, alumunium dan lainlain. Peristiwa korosi dapat terjadi disebabkan oleh : gas-gas yang bersifat korosif
29
seperti O2, CO2, H2S, kerak dan deposit, perbedaan logam ( korosi galvanis ), pH yang terlalu rendah dan lain-lain.
Gambar 2.15. Korosi pada pipa boiler Jenis korosi yang dijumpai pada boiler dan sistem uap adalah general corrosion, pitting (terbentuknya lubang ) dan embrittlement (peretakan baja ). Adanya gas yang terlarut, oksigen dan karbon dioksida pada air umpan boiler adalah penyebab utama general corrosion dan pitting corrosion (tipe oksigen elektro kimia dan diffrensial ). Kelarutan gas-gas ini di dalam air umpan boiler menurun jika suhu naik. Kebanyakan oksigen akan memisah pada ruang uap, tetapi sejumlah kecil residu akan tertinggal dalam larutan atau terperangkap pada kantong-kantong atau dibawah deposit, hal ini dapat menyebabkan korosi pada logam-logam boiler. Karena itu pentinguntuk melakukan proses deoksigenasi air boiler. Jumlah rata-rata korosi atau serangan elektrokimia akan naik jika nilai pH air menurun. Selain itu air umpan boiler akan dikondisikan secara kimia mencapai nilai pH yang relatif tinggi. Bentuk korosi yang tidak umum tetapi berbahaya adalah bentuk korosi embrittlement atau keretakan inter kristalin pada baja yang terjadi jika berada pada tekanan yang tinggi dan lingkungan kimia yang tidak sesuai. Caustic embrittlement atau keratakan inter kristalin pada baja yang terjadi 30
jika berada pada tekanan yang tinggi dan lingkungan kimia yang tidak sesuai. Caustic embrittlement terjadi pada sambungan penyumbat dan meluas pada ujung tabung dimana celah memungkinkan perkembangan suatu lingkungan caustic yang terkonsentrasi.
3.
Carry - Over Lolosnya silika / salt pada boiler water bersama steam. Hal ini diakibatkan
kurangnya menjaga konsentrasi silika. Carry over silika menyebabkan scalling pada heat exchanger (reboiler, heater, dsb). Ketika air boiler mengandung garam terlarut dan zat tersuspensi dengan konsentrasi yang tinggi, ada kecendrungan baginya untuk membentuk busa secara berlebihan sehingga dapat menyebabkan steam carryover zat-zat padat dan cairan pengotor kedalam uap. Steam carryover terjadi jika mineral-mineral dari boiler ikut keluar bersama dengan uap ke alat-alat seperti superheater, turbin, dan lain-lain. Kontaminasikontaminasi ini dapat diendapkan kembali pada sistem uap atau zat-zat itu akan mengontaminasi proses atau material-material yang diperlukan steam.
31
