BAHARI Jogja Vol.VI No.8/2006
Februari 2006
PEMELIHARAAN AIR KETEL BANTU DI KAPAL Paulus Suhardi Waluyo Staf Pengajar Akademi Maritim Yogyakarta ( AMY ) ABSTRAK Beberapa kapal yang digerakkan dengan tenaga motor diesel terkadang dilengkapi dengan ketel uap bantu / ketel uap tekanan rendah. Ketel uap bantu tersebut digunakan untuk keperluan pemanasan bahan bakar, minyak lumas, air mandi, ruangan dan motor diesel. Akan merupakan penghematan besar atas pemakaian bahan bakar apabila di kapal – kapal motor diesel diinstalasikan ketel gas buang pada saluran pembuangan ( gas buang ). Selama kapal berlayar dimungkinkan memproduksi banyak uap yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan uap pemanasan. Selama proses pembentukan uap dan sirkulasi sistem pendingin motor diesel (sistim air pendingin sirkulasi tertutup) terdapat kerugian air dan kerugian ini harus diisi lagi. Bila di kapal terdapat alat penyuling air laut (Fresh Water Generator/Evaporator) maka hasil penyulingan air tersebut disimpan dalam tangki persediaan namun apabila kapal tidak memiliki alat penyuling maka penambahan air dilakukan dari darat. Air penambahan tersebut perlu perawatan yang baik supaya tidak menimbulkan hal - hal yang tidak diinginkan.
A. PENDAHULUAN Teori dasar mengenai pemeliharaan air, dimaksud untuk memberikan penjelasan dan pengetahuan yang diperlukan tentang sifat kimia air dan bahan – bahan kimia yang dipakai untuk pemeliharaan. Air murni tidak ada rasanya, tidak berwarna dan tidak berbau. air adalah suatu persenyawaan yang lazim dirumuskan sebagai H2O, yaitu persenyawaan antara 2 volume hidrogen dan satu volume oksigen. Air murni secara kimiawi sangat jarang terdapat, karena air adalah pelarut yang universal maka umumnya semua unsur dapat larut kedalamnya dalam batas-batas tertentu. Karena sifat inilah air akan sering bercampur dengan unsur-unsur lain yang berhubungan dengannya. Oleh karenanya analisa dari air sangat perlu untuk menemukan unsur-unsur yang larut kedalamnya dan sekaligus dapat dikontrol adanya larutan unsur-unsur dalam air tersebut. Sumber utama air adalah lautan dan semua air akan kembali ke laut pula. Siklus air dapat disamakan dengan siklus penyulingan yang maha besar. Karena panas matahari, air laut menguap ke angkasa dan membentuk awan, kemudian awan ini akan menjadi air jika terhembus oleh angin dingin dan jatuh sebagai hujan atau hujan salju. Ketidakmurnian air terjadi pada waktu air mencapai tingkat menjadi uap air (awan). Sifat ketidakmurnian air tergantung pada daerah dimana uap air tercampur dengan unsur-unsur lain, dan daerah dimana jatuhnya air sebagai hujan atau salju. Air hujan yang paling murni, yang dikumpulkan jauh dari daerah industri pun sudah akan mengandung unsur-unsur lain seperti debu, garam-garam, asamasam dan gas-gas yang larut. Larutan unsur-unsur ini akan ditemukan dalam jumlah yang lebih besar di daerah-daerah berpenduduk padat. Karena hujan jatuh dari atmosfir, maka oksigen, nitrogen serta karbon dioksida akan terserap olehnya. Karbon dioksida khususnya yang menambah daya pelarut air terhadap mineral-mineral dan logam-logam yang terdapat dalam tanah yang berhubungan dengan air. Selama perjalanannya dari sumber air sampai ke laut, air yang berasal dari sungai, telaga atau sumber-sumber lain tidaklah semurni persenyawaan antara H2 dan O saja, melainkan telah mengandung banyak unsur-unsur organik maupun anorganik didalamnya. Komposisi air banyak dipengaruhi oleh sifat daerah asal air hujan. Kekerasan yang tinggi biasanya berasal dari daerah yang mengandung kapur (Ca2 CO3) atau gips (CaSO4). Air ini akan menjadi alkalis jika selama penga-lirannya berhubungnan dengan alkalin. Kebanyakan air sungai akan menyerap juga unsur-unsur padat akibat erosi tanah, selain unsur-unsur yang berasal dari buangan-buangan air industri. Walaupun begitu banyak macam garam atau asam mineral yang berasal dari air alam, tetapi sebagaian kecil saja dari unsur-unsur tersebut yang akan menyebabkan kesulitan jika terdapat dalam jumlah yang agak banyak.
BAHARI Jogja Vol.VI No.8/2006
Februari 2006
B. PENGERTIAN TENTANG AIR Air dibagi dalam jenis “keras” atau “ lunak “, asam atau alkalin untuk menggambarkan sifat-sifat utamanya yang disebabkan unsur-unsur yang larut didalamnya. Sifat “keras” air dimaksud untuk menyatakan kemampuan daya larut terhadap sabun, yang ditunjukkan dengan kualitas cuci air. Kekerasan air disebabkan oleh adanya garam-garam, calcium dan magnesium: bicarbonat, carbonat, sulfat, chloride dan nitrat. Besi, Aluminium dan Mangan juga dapat menyebabkan kekerasan air, tetapi umumnya unsur-unsur ini tidak banyak terdapat dalam air. Biasanya dalam air yang sangat alkalis hanya terdapat carbonat dan nitrat dalam kadar rendah tetapi rata-rata sulfat akan melampaui jumlah chloride yang ada. Namun demikian tentu saja ada air yang sama sekali tidak mempunyai sifat tersebut diatas. Klasifikasi yang lain menyebutkan bahwa kekerasan air dibagi lagi dalam “kekerasan sementara” dan “kekerasan tetap”. Selanjutnya kekerasan air ini disebut sebagai “kekerasan bicarbonat” dan “kekerasan non bicarbonat”. Untuk melihat tingkat “kekerasan bicarbonat” dapat dilakukan dengan mendidihkannya, sedangkan “kekerasan bicarbonat” tidak akan terlihat dengan cara ini. “Kekerasan non bicarbonat” disebabkan adanya unsur-unsur calcium sulfat atau chloride yang tetap larut dalam air walaupun dipanaskan. Sifat alkalis air disebabkan oleh adanya unsur-unsur alkalin dalam air. Dengan cara pengetesan air untuk mengetahui kadar alkalin dan untuk mengetahui tingkat kekerasan air serta membandingkan hasil testing alkali maka dimungkinkan untuk menentukan jenis-jenis alkali yang terdapat dalam air. C. FAKTOR-FAKTOR YANG BERPENGARUH DALAM PEMELIHARAAN AIR Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemeliharaan air yang diperoleh akibat adanya sirkulasi ketel uap bantu. Hal pertama yang perlu diperhatikan adalah bahwa pengendapan kerak-kerak air atau yang disebut batu ketel dapat mengakibatkan penyumbatan pipa-pipa atau ruangan air didalam ketel uap bantu. Hal ini berdampak pada kenaikan suhu rata-rata dan peningkatan pemakaian bahan bakar. Kedua, adanya korosi di bagian-bagian dalam ketel uap bantu, kondensor, pipa-pipa pemanas tangki, pompa-pompa dan kran-kran. Disamping NaCl air laut juga mengandung Ca++ dan Mg++ yang berasal dari garam yang agak larut dalam air seperti CaSO4, CaCl2, Ca(HCO3 )2, MgSO4, MgCl dan Mg(HCO3)2. Pada waktu proses penguapan dalam ketel uap bantu, batas sifat dapat larut cepat dilampaui sehingga garam mengendap dan membentuk batu ketel. Ketiga, air laut dapat memasuki peredaran lingkar karena adanya kebocoran kondensor. Korosi disebabkan karena adanya CO2 dan O2 dalam air yang diisikan dalam ketel uap bantu pada masing-masing kondensatnya. Pada suhu didih (tergantung pada tekanan), kandungan O2 dan CO2 dalam air relatif sedikit atau tidak melarut. Pada suhu rendah, kandungan O2 dan CO2 larut satu dengan yang lainnya. Hal ini berarti bahwa bila CO2 dan O2 terdapat dalam air pengisian, maka CO2 dan O2 dalam ketel uap bantu akan dikeluarkan dan kemudian dibawa ke kondensor oleh uap. Selanjutnya unsur-unsur itu melarut lagi didalam kondensat, CO2 dalam air praktis tidak larut dan O2 dalam air dapat larut. Berikut ini adalah klasifikasi “kekerasan” dari masing-masing unsur. Bicarbonat Calcium Ca(HCO3)2 kekerasan Bicarbonat MagnesiumMg(HCO3)2 sementara Sulfat Calcium Sulfat Magnesium Chlorida Calcium Chlorida Magnesium
CaSO4 MgSO4 CaCl2 MgCl2
kekerasan
kekerasan total
tetap
D. TINDAKAN YANG DIHARAPKAN Tindakan yang bersifat preventif dalam sistem pengisian air ke dalam ketel bantu dapat dilakukan dengan cara meminimalkan kandungan garam Ca dan Mg dalam air.
BAHARI Jogja Vol.VI No.8/2006
Februari 2006
Hal ini dapat diupayakan dengan bantuan alat penguap air laut yang dapat bekerja dengan baik. Dalam proses penguapan air laut, uap membawa serta garam dalam jumlah yang relatif tergantung pada kesahihan alat penguap. Selanjutnya konstruksi kondensor harus baik, sehingga kebocoran-kebocoran tidak terjadi atau sangat kecil terjadi. Sistem air pengisi harus tertutup sehingga sedikit mungkin air berhubungan dengan udara. Untuk air yang bersirkulasi, kebocoran udara sebanyak mungkin harus dihindari. Apabila semua tindakan yang berhubungan dengan kontruksi telah dilakukan selanjutnya dilakukan tindakan yang berhubungan dengan pencegahan kimia. Hal ini diperlukan karena proses penghilangan keseluruhan kandungan gas maupun garam dalam air pengisian tidak mungkin sepenuhnya dapat dilakukan. Pencegahan kimia dapat berlangsung baik di dalam maupun di luar ketel uap bantu. Sering diterapkan kombinasi dari keduanya, kombinasi yang banyak diterapkan ialah pencegahan thermis diluar ketel uap bantu dan pencegahan kimia di dalam ketel uap bantu. Pencegahan dengan bahan kimia ini akan meningkatkan konsentrasi larutan, yang dengan sistem pengurasan dapat dipertahankan pada nilai yang dikehendaki. Semua proses ini disebut melunakkan air. Apabila proses ini dilaksanakan dengan baik maka gas pun sebagian dapat dibuat tidak membahayakan. Berikut ini beberapa pengawasan terhadap air pengisian ketel uap bantu yang terdiri dari beberapa pemeriksaan seperti: a. Pemeriksaan Kadar Fosfat. Air ketel bantu yang akan diperiksa kadar fosfat-nya harus disaring lebih dahulu dengan cara : 1. Tuangkan sampel air sebanyak 5 ml kedalam tabung reaksi dengan menggunakan corong yang diberi kertas saringan. 2. Tambahkan Molybdate Reagent kedalam tabung sampai garis 17,5 kemudian ditutup dengan sumbat karet dan dikocok. 3. Tambahkan satu sendok ukuran Stannouse chlorida, dikocok lagi dan diamkan selama 5 menit. 4. Tabung ini kemudian ditempatkan pada blok persamaan warna untuk fosfat, dicari warna yang mendekati, ini menyatakan kadar fosfat dari air dalam ketel bantu dengan satuan mg/ ltr. b. Pemeriksaan P-Alkalitas ( A-Reading ) 1. Ambil sampel air sebanyak 50 ml dalam gelas ukur dan tuangkan kedalam mangkok porselin. 2. Kemudiam diberi 4 tetes Phenolphthaline, jika tidak terjadi perubahan warna menjadi merah, maka pemeriksaan dianggap selesai dan P-Alkalitas adalah 0,00 mg/ltr 3. Jika timbul warna merah, diberi hydrosulfat ( H2SO4 ) sedikit demi sedikit sambil diaduk terus sampai warna merah hilang dan kembali ke warna aslinya. 4. Baca dari Burette berapa banyak hydrosulfat yang telah digunakan dan dicocokan dalam daftar. Disini dinyatakan berapa nilai P-Alkalinitas dari air dalam mg/ltr CaCO3. Dalam daftar dapat juga dicantumkan berapa banyak bahan soda harus dimasukkan kedalam air ketel bantu untuk mempertinggi nilai Alkalinitas. 5. Contoh ini didiamkan dalam mangkok saja, demikian juga burette karena akan untuk penentu berikut : 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O. c. Pemeriksaan T(M)-Alkalinitas (Sebagai Kontrol) Penentuan ini hanya khusus dilaksanakan sebagai kelanjutan dari penentuan P-Alkalitas. Pemeriksaan ini dilakukan dengan cara: 1. Tambahkan pada kelebihan/sisa sampel air dalam mangkok porselin 3 tetes total Alkalinity Indicator, air akan berubah menjadi berwarna hijau. 2. Tambahkan tetesan hydro-Sulfat sambil terus diaduk sampai warna hijau berubah menjadi ungu. 3. Banyaknya Hydro-Sulfat yang telah digunakan dalam pemeriksaan ini dicocokkan dengan daftar yang menyatakan berapa nilai T-Alkalitas dari air dengan satuan mg/ltr. Penentuan T-Alkalitas hanya digunakan untuk menetapkan apakah ada hydroxide-alkalitas, dan ini akan didapat jika
BAHARI Jogja Vol.VI No.8/2006
Februari 2006
nilai lipat dua dari P lebih besar dari nilai tunggal T, jika tidak ada Hydroxide-alkalitas, menurut daftar harus dinetralisir dengan soda/ Alkatreat. 4. Sampel yang sudah diperiksa ini dibiarkan dalam mangkok untuk penentuan Khlorida. d. Pemeriksaan Kualitas Alkalitas (P2), Juga disebut B – Reading Pemeriksaan ini dilakukan dengan cara: 1. Ambil sampel air ketel bantu sebanyak 50 ml diukur dalam gelas ukur, dan dituangkan kedalam mangkok porselin 2. Kemudian tambahkan 10 ml Barium Khlorida ( BaCl2 ). 3. Beri 4 tetes Phenolphtaline, jika warna tidak berubah merah, maka pemeriksaan dianggap selesai karena pada air tidak mengandung kausatis alkalitas. Jika muncul warna merah pada saat ditetesi phenolphtaline, lanjutkan langkah dengan meneteskan lagi hydro - sulfat sambil terus diaduk sampai warna merah menjadi hilang. 4. Dari burette diketahui berapa banyak mili liter hydro – sulfat yang telah digunakan untuk selanjutnya disesuaikan dengan daftar. Dalam daftar dinyatakan berapa nilai kaustis alkalitas dalam mg/ltr. e. Pemeriksaan Kadar Khlorida Pemeriksaan ini hanya dapat dilaksanakan sebagai lanjutan dari nilai Alkalitas. Pemeriksaan dilakukan dengan: 1. Tambahkan Kalium – Khromat (K2 CrO4) dalam mangkok porselin berisi sampel air, warna air akan berubah menjadi kuning-hijau. 2. Tambahkan Silver Nitrate (perak nitrat) AgNO3 tetes demi tetes sampai warna kuning-hijau berubah menjadi coklat. Baca banyaknya perak nitrat yang telah digunakan dan sesuaikan dengan daftar. Dalam daftar dinyatakan berapa kadar Khlorida dari air dalam mg/ltr. 3. AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3 f.
Pemeriksaan Kadar Hydrasine Pemeriksaan kadar hydrasine dilakukan dengan cara: 1. Sebanyak 5 ml contoh air diukur dalam tabung gelas reaksi. 2. Tambahkan 5 ml Hydrazyne-Indicator reagent 3. Kemudian dikocok dan ditempatkan di blok persamaan warna untuk Hydrazine 4. Sesuaikan dengan warna yang paling mendekati dalam daftar. Dalam daftar dinyatakan berapa kadar Hydrazine dari air dalam mg/ltr.
g. Pemeriksaan Nilai Ph Pemeriksaan ini dilakukan dengan cara: 1. Sebanyak 5 ml air kondensat diukur dalam tabung reaksi. 2. Tambahkan 0,5 ml Phenol Red Indicator (isi pipet sampai batas garis). 3. Kemudian tutup dengan sumbatnya dan dikocok dengan betul. 4. Tabung gelas diletakkan dalam blok persamaan warna untuk Phenol red dan dicari warna yang paling mendekatinya, pada daftar atau blok persamaan dinyatakan nilai Ph dari kondensat. 5. Nilai yang didapat dicocokan dengan daftar petunjuk, dimana dinyatakan berapa soda atau phosfat harus ditambahkan untuk mendapat nilai Ph yang diperlukan. Yang perlu diperhatikan adalah apabila nilai Ph melebihi 8, disarankan untuk mengukur 50 ml air kondensat yang kemudian diberi 3-4 tetes Phenolphalteline. Jika air berwarna ungu, tambahkan 1-2 tetes H2SO4 dari 0,1 normal, dimana air akan kembal menjadi jernih lagi. Apabila tidak sesuai petunjuk perlu diadakan kosultasi dengan produsen atau laboratorium. E. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pembahasan dalam penulisan ini maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
BAHARI Jogja Vol.VI No.8/2006
Februari 2006
1. Air pengisian yang akan dimasukkan ke dalam ketel uap bantu haruslah dipilih dari air kondensat hasil penguapan. 2. Perawatan air ketel uap bantu diterapkan dengan sistem kombinasi yaitu pencegahan termis di luar ketel uap bantu dan pencegahan kimia di dalam ketel uap bantu. DAFTAR PUSTAKA. ---, (1980), Pemeliharaan Air Ketel dan Air Pendingin di Kapal,Perolin Technical bulletin( Terjemahan ), PT. Intermatra Central Corp, Jakarta Rais Thamrin, (1980), Ketel Uap-A, Kesatuan Pelaut Indonesia,Jakarta ----, (2001),Permesinan Bantu (Ketel Uap), Politeknik Ilmu Pelayaran, Balai Pendidikan dan Latihan Pelayaran, Semarang
