Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
PENGOPERASIAN CHILLED WATER SYSTEM PADA INSTALASI PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF Budi Arisanto, Heri Witono, Arifin Istavara Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ABSTRAK PENGOPERASIAN CHILLED WATER SYSTEM PADA INSTALASI PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF. Telah dilakukan pengoperasian chilled water system pada Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif (IPLR). Chilled water system dioperasikan selama 8 jam dalam 5 hari kerja (Senin-Jum’at). Pada tahun 2012 chiller dapat melayani kebutuhan air pendingin di Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif dengan baik dan lebih konsten. Air pendingin yang dihasilkan berkisar antara 40C s/d 50C dengan rerata temperatur yang diturunkan (∆t) 8,4 0C. Untuk dapat mempertahankan kinerja chilled water system dilakukan perawatan secara berkala. Kata kunci: sistem mesin pendingin, beban pendingin ABSTRACT OPERATION OF CHILLER IN THE INSTALLATION OF RADIOACTIVE WASTE TREATMENT. The operation of chilled water system in the Installation Of Radioactive Waste Treatment have been conducted, chilled water system operated in 8 hours in 5 workdays (Monday to Friday). Ithe year 2012, chiller can supply demant of chilled water in the installation of radioactive waste treatment better and more consistent. The temperature producted by chiller about 40C s/d 50C with derived temperature average (∆t) 8,4 0C. To maintain performance of the chilled water system, maintenance conducted periodically. Keyword: Chilled water system, cooling load
PENDAHULUAN Chiller adalah mesin pendingin yang digunakan untuk mendinginkan air sebagai media pendingin (penukar panas). Chiller terdiri dari beberapa instrumen yang terintegrasi menjadi satu, yaitu: compressor, condensor, katup ekspansi dan evaporator. Untuk mendistribusikan air dingin hasil produksi chiller digunakan pompa-pompa distribusi. Pompa-pompa distribusi berfungsi untuk mendistribusikan air pendingin dengan temperatur 6 - 7 0C ke beban-beban pendingin, yaitu cooling coil pada AHU, evaporasi, insenerasi dan cooling tower. Beban pendinginan total dari water chiller adalah besarnya kalor yang diterima refrigeran pertama dari refrigeran kedua yang berlangsung di evaporator (dari chiller) [1]. Beban-beban pendingin di Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif (IPLR) ditunjukkan pada Tabel 1. Diagram alir Sistem mesin pendingin dapat dilihat pada Gambar 1. Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif memiliki Chilled Water System yang digunakan untuk menyediakan kebutuhan air pendingin secara baik dan konsisten. Untuk mendukung tujuan tersebut maka kajian terhadap operasi Chilled Water System perlu dilakukan. Selain itu hasil yang diperoleh dapat digunakan dalam penetapan program perawatan dan tindakan perbaikan yang diperlukan. Evaluasi unjuk kerja chiller dilakukan selama satu tahun operasi pada tahun 2012.
775
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
Tabel 1. Beban Pendinginan pada IPLR [2] Beban pendinginan
Beban minimum (TR)
Beban maksimum (TR) 1 TR = 12000 Btu/jam
AHU Evaporasi Cooling Tower Insenerasi Total Beban
358,2 Off Off Off 358,2
358,2 27 30 4,6 416,4
Gambar 1. Spesifikasi Teknis Chilled Water System [1]
776
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
DASAR TEORI Di dalam chiller terdapat refrigerant (media pendingin) yang disirkulasikan dan mengalami beberapa perubahan bentuk sesuai siklus Carnot. Siklus Carnot dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Siklus Carnot pada Mesin Pendingin [3]. Pada titik 1, freon sudah berbentuk uap jenuh dengan temperatur rendah dan tekanan rendah, kemudian ditekan/dikompresi oleh kompresor untuk menaikkan tekanan sampai pada titik 2, pada titik ini freon berbentuk uap, dengan temperatur tinggi dan tekanan tinggi. Pada titik 2, freon didinginkan dengan menghembuskan udara pada kondensor. Pada kondensor freon mengalami dua kali perubahan fase, yaitu fase uap ke fase uap jenuh (titik 3) dan fase uap jenuh ke fase cair jenuh (titik 4). Pada titik 4, freon dilewatkan pada katup ekspansi sehingga freon berbentuk cair dan gas dengan temperatur dan tekanan rendah. Temperatur freon yang rendah tersebut yang akan digunakan untuk mendinginkan air pendingin ang diumpankan pada beban-beban pendingin. Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif (IPLR) mempunyai 4 unit chiller yang diberi kode E 62301, E 62302, E 62303 dan E 62304. Setiap unit chiller terdiri dari dua sistem rangkaian Refrigerator yang masing-masing berkapasitas 70 TR untuk sistem I dan 100 TR untuk sistem II dengan spesifikasi teknis yang dapat dilihat pada Tabel 2 777
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
Tabel 2. Spesifikasi teknis chiller di IPLR SPESIFIKASI TEKNIS Merk York YCHA 175 Kapasitas 167,5 TR Daya compressor 200,7 KW Rangkaian refrigerant 2 Kapasitas oli 3 gal/sys Volume air di evaporator 39 gal Refrigerant R 22 Kapasitas refrigerant Sys 1 : 116 gal Sys 2 : 133 gal Motor fan kondensor 8 x 2,2 KW Kecepatan aliran air pada cooler Min. 150 gpm Max. 640 gpm Satuan pendingin pada chiller adalah Ton Refrigeration (TR), 1 (satu) TR setara dengan 12000 Btu/jam. Pada desain operasi, dioperasikan 3 unit chiller dan 1 unit chiller yang lain pada posisi cadangan (stand by) konfigurasi kemampuan pendinginan chiller di IPLR ditunjukkan pada Tabel 3. Tabel 3. Konfigurasi Pendinginan Chiller Chiller yang beroperasi Kondisi 1: Kondisi 2: Kondisi 3: Kondisi 4:
4 unit chiller beroperasi sekaligus (maksimal) 3 unit chiller beroperasi, 1 stand by (Ideal) 1 unit chiller beroperasi, 1 chiller stand by 2 unit chiller beroperasi sekaligus
Kemampuan chiller (TR) 680 510 170 340
-
Beban pendinginan minimum adalah beban minimum yang terjadi pada IPLR yaitu saat peralatan pengolahan limbah radioaktif pada kondisi off atau tidak beroperasi.
-
Beban pendinginan maksimum adalah beban yang terjadi pada IPLR saat peralatan pengolahan limbah radioaktif beroperasi.
Pada tahun 2012, beban pendinginan di IPLR hanya merupakan beban pendingin minimum karena hanya mensuplai air dingin untuk diumpankan ke cooling coil pada AHU, hal ini berarti bahwa beban-beban pendingin lainnya seperti Insenerator, Evaporator dan cooling tower tidak beroperasi.
778
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
TATA KERJA Alat dan Bahan Pendukung pengoperasian Untuk mendukung pengoperasian chiller, maka diperlukan alat dan bahan yaitu: a. Mekanik tool b. Tang Ampere c. Digital termometer
d. Multi Tester e. Tespen f. Alat Pencatat
Metode Untuk dapat mengoperasikan chiller dengan baik, dilakukan tahapan-tahapan pengoperasian, yaitu: 1. Persiapan, Untuk dapat memperoleh kinerja yang optimal dilakukan persiapan pengoperasian yaitu dengan memeriksa komponen-komponen pendukung seperti pompa-pompa chiller, motor-motor penggerak pompa dan suplai catu daya. untuk memeriksa kekencangan baut pada pompa distribusi digunakan mekanik tool, untuk memeriksa catu daya digunakan tang ampere dan multi tester. 2. Pengoperasian Pengoperasian dilakukan setelah persiapan pengoperasian tidak mengalami hambatan atau tidak terjadi kerusakan. Urutan pengoperasian chiller dapat dilihat pada Gambar 3. 3. Pemantauan Selama proses pengoperasian chiller dilakukan pemantauan dan pencatatan data operasi.
779
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
Gambar 3. Diagram Pengoperasian Chiller [3]
780
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
HASIL DAN PEMBAHASAN Pada Tahun 2012 didapatkan hasil pengoperasian chiller yang dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Operasional chiller selama tahun 2012 Bulan
chiller yang beroperasi
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember
C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C4 C4 C4 C2 C2
Temperatur Temperatur Temperatur rerata rerata rerata o o Ruangan ( C) masuk ( C) keluar (oC) 23,2 13 4 24 14 4,5 23,4 13,5 5 24 14 4,5 24,3 15 6 23,6 13 6 24,6 14 5 23,6 13,4 5 23,5 13,5 5,5 24,2 14 6 24 14 6 24,4 14 6
ΔT (oC) 9 9,5 8,5 9,5 9 7 9 8,4 8 8 8 8
Keterangan: C1 adalah Chiller E 62301 C2 adalah Chiller E 62302
C3 adalah Chiller E 62303 C4 adalah Chiller E 62303
Gambar 4. Grafik Perbandingan Air produksi chiller dengan Temperatur ruangan.
781
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
Dari data operasi diketahui temperatur air pendingin yang dihasilkan chiller adalah 4 0C s/d 5 0C dengan rerata temperatur yang diturunkan (∆t) 8 0C s/d 9 0C relatif konstan sampai akhir tahun, hal ini dikarenakan telah direvitalisasinya Chiller E62303. Temperatur ruangan yang dapat dicapai berkisar antara 23 0C s/d 24 0C. Dari data operasi dapat dilihat perbedaan temperatur antara supply chiller (input) dengan suhu ruangan cukup besar yaitu + 20 0C, sedangkan suhu yang diturunkan chiller (∆t) 8 0C s/d 9 0C sudah memenuhi standart yaitu 8 0C s/d 10 0C. Dengan suhu output chiller 4 0C s/d 5 0C, suhu ideal yang seharusnya dapat dicapai berkisar antara 18 0C s/d 20 0C. Tidak tercapainya suhu ruangan dapat diakibatkan oleh tidak maksimalnya perpindahan panas pada cooling coil di AHU sehingga air dingin yang disuplay chiller tidak dapat diserap secara maksimal oleh udara yang dihembuskan ke ruangan-ruangan. KESIMPULAN 1.
Unjuk Kerja chiller pada tahun 2012 relatif konstan dari awal hingga akhir tahun 2012, hal ini dikarenakan adanya revitalisasi Chiller E62303.
2.
Perbedaan temperatur antara supply chiller (input) dengan suhu ruangan + 20 0C masih besar.
3.
Perlu adanya kajian tentang rugi-rugi distribusi/heat loss pada chiller.
4.
Untuk dapat mempertahankan kinerja chilled perawatan secara berkala.
water system
dilakukan
DAFTAR PUSTAKA [1]. [2].
[3]. [4]. [5].
PK PURWADI DAN WIBOWO KUSBANDONO, “Karakteristik Chilled Water”,
Jurnal Teknologi Industri Vol. V No. 2 April 2001 : 67-74 PURWANTARA, “Pengoperasian Chiller untuk menunjang managemen tata udara IPLR”, Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR 2001, PTLR-BATAN, Serpong, 2001. WIKIPEDIA, “Heat pump and Refrigeration Cyrcle” Figure 2. TemperatureEntropy diagram. YORK INTERNATIONAL COOPERATION, “Air Cooled Packaged Liquid Chiller”, USA, 1986. INSTRUKSI KERJA PENGOPERASIAN CHILLER, PTLR-BATAN, Serpong, 2010.
782
