## EVALUASI KINERJA ALAT PENUKAR PANAS RSG-GAS PASCA INSPEKSI
Djunaidi, Aep Saepudin Catur, Syafrul *)

## ABSTRAK
EVALUASI KINERJA ALAT PENUKAR  PANAS RSG-GAS PASCA   INSPEKSI. Alat penukar panas merupakan alat utama yang perlu dijaga kinerjanya, agar pengoperasian reaktor dapat  dipertahankan  keselamatannya.  Salah  satu  tindakan  yang  diperlukan adalah melakukan inspeksi  ke  bagian  dalam  alat  penukar  panas  untuk  mengetahui  tingkat  pengotor  yang mengendap dibagian dalam pipa. Koefisien perpindahan panas global (Ug) merupaka program tasiran  unjuk  kerja  dari  alat  penukar  panas  tersebut.  Tulisan  ini  merupakan  hasil  kegiatan terhadap  unjuk  kerja  alat  penukar  panas  pasca  inspeksi  tahun  2006.  Dengan mengamati  suhu keluar  dan  masuk  sistem  primer dan  sekunder  dapat  dihitung  &  diketahui harga  terendah  Ug selama  pengamatan  yakni  68,227  k  cal/men  m 2  o K.  Harga  ini  terbukti  masih  diatas  harga keselamatan sebesar 41,092 k cal/ men m 2 o K. Dapat disimpulkan bahwa kinerja alat penukar panas BC 02 masih bagus dan melum perlu dilakukan inspeksi ulang.
Kata kunci : alat penukar panas, kinerja

## ABSTRACT
PERFORMANCE  EVALUATION  OF  HEAT  EXCHANGER  OF  THE  RSG-GAS  AFTER THE  INSPECTION. Heat exchanger  is vital component  for  safe  reactor  operation    than  its performance  should be continuoesly maintained.One measure to achieve that condition is to regularly  inspection  to  the  internal  part  of  that  component  in  order  to  detect  whether  solid substances deposited inside tbe of heat exchanger are still comfirm to its specification. Value of global heat transfer coeficient (Ug) represent to the performent of heat exchanger.. A its of this paper is to assess heat exchanger  performent by monitoring inlet and outlet temperature of primary  and secundary cooling system since 2007-2010. It is ixidence that the lowest value of Ug  68.227 k cal/ men m 2 o K was still above pres cribed safety limit of 41.092 k cal/ men m 2 o K k cal/ men m 2 o K. Then it is concluded that heat exchanger is safe be operated.
Keywords : Heat exchanger, performence
*) Fungsional Pranata Nuklir, PRSG-BATAN

## PENDAHULUAN
Alat  penukar  panas    berfungsi  untuk memindahkan  panas    dari  pendingin primer  ke  pendingin  sekunder  dengan media  air.  Berhubung  alat  tersebut  telah lama dioperasikan, maka kinerjanya mulai menurun  yang  ditunjukkan  oleh  turunnya harga koefisien transfer panas global (Ug). Alat penukar panas RSG-GAS BC02 telah
di  inspeksi  pada  21  s.d  23  Juli  2006 dengan kegiatan utamanya adalah membersihkan  bagian  dalam tube dari kotoran  dan  juga  mengukur  ketebalan semua tube, dengan  tujuan apakah masih layak  digunakan  lagi.  Pasca  inspeksi kinerja  alat  kembali  membaik.  Setelah beroperasi kembali 4 tahun perlu dilakukan  re-evaluasi  barang  kali  akan terjadi penurunan kemampuan.Tujuan dari
penulisan  ini  adalah  untuk  mengetahui unjuk  kerja  alat  penukar  panas  pasca inspeksi pada tahun 2006 dengan mengamati harga Ug dari waktu ke waktu Pembuangan/pemindahan panas didalam  pengoperasian  reaktor  RSG-GAS merupakan suatu tugasyang harus dilakukan, sehingga pengoperasian reaktor dijamin  keselamatannya.  Alat  penukar panas yang  digunakan  RSG-GAS  adalah jenis shell  and  tube 2-2 karena  jenis  ini memiliki  luas  permukaan  transfer  panas (A)  yang  besar,  sehingga  perpindahan panasnya  lebih  besar  dibandingkan  jenis lainnya.  Selanjutnya    pengamatan  dan perhitungan Ug dilakukan dengan pengambilan  data  suhu  masuk  dan  keluar alat  penukar  panas  pada  jalur  pendingin primer dan
pendingin sekunder.
Pengamatan  nilai  Ug  dilakukan  pasca dilakukan  inspeksi,  dimana  setiap  tahun terbukti  terjadi  penurunan  nilai  Ug.  Nilai ini akan menurun karena lamanya pengoperasian  dan  adanya  unsur  pengotor yang  mengganggu  sistem  perpindahan panas.  Dari  data  pengoperasian,  suhu keluaran  dapat  dibuat  grafik  tentang koefisien  perpindahan  panas  global  Ug sebagai  fungsi    waktu  pengoperasian. Dengan  demikian  akan  dapat  diperoleh suatu gambaran apakah alat penukar panas BC02  telah  tiba  saatnya  untuk  dilakukan inspeksi ulang atau belum.

## BAHAN
Diskripsi dan kinerja alat  Penukar Panas RSG-GAS
Sistem  pendingin reaktor RSG-GAS terdiri atas 2 untai sistem pendingin primer dan sekunder yang berfungsi
memindahkan  panas  hasil  reaksi  fisi  di teras reaktor ke lingkungan. Transfer panas dari  sistem  pendingin  primer  ke  sekunder dilakukan  oleh  alat  penukar  panas.  Setiap penukar  panas  didesain  memindahkan panas pada daya 16,5 MW. Dua buah alat penukar panas yang ada mampu
memindahkan  panas  yang  dibangkitkan oleh  teras  reaktor  sebesar  30  MW.  Alat penukar  panas  pada  sistem  pendingin reaktor  RSG-GAS  adalah  jenis Shell  and Tube yang berbentuk tabung tegak, aliran berlawanan  2 pass shell dan  2 pass  tube . Jumlah  2  buah  alat  yang  terpasang  secara paralel,  masing-masing  memiliki  data geometri  dan  kapasitas  yang  sama  dengan beban  nominal  15  MW.  Alat  ini  memiliki penyekat  ( baffle )  longitudinal  pada  bagian garis  tengah shell ,  sisi shell dilalui  oleh fluida  panas  sedangkan tube dilalui  oleh fluida  dingin  seperti  pada  Gambar  1.
Kenampakan  bagian  dalam  alat  penukar panas. Tabel 1 menyajikan data spesifikasinya.
Gambar 1. Skema  aliran  penukar panas window longitudin al baffle Kanal head
Tabel 1. Data spesifikasi alat [1]
Type /Kode (KKS) Shell and tube / JE-01 BC01/BC02/BC03 Diamete r shel l 1300 mm Diameter t ube 20 mm ID, 22 mm OD Jumlah tube per pass 816 buah Panjang tube 7410 mm Tube Lay out Square Luas bidang kontak 780 m 2 Laju alir sisi shell 430 kg / det Laju alir sisi tube 485 kg / det
Penukar  panas  jenis  ini  ( shell-tube ) memiliki  luas  permukaan  transfer  panas (A)  yang  besar.    Alat  penukar panas  jenis ini  cukup  banyak  digunakan  di  industri modern, dan diantara pemakaiannya adalah [2] : Sebagai Cooler dan Heater .  Untuk pendinginan (tidak ada perubahan fase) dengan  pendingin referigerant yang biasa disebut sebagai chiller .
Sebagai Kondenser dan Reboiler .
Diantara  beberapa  pemakaian  di  atas yang  paling  awet  penggunaannya  adalah sebagai cooler dan heater karena  beban kerjanya  yang  umumnya  tidak  terlalu berat.

## Dasar Perhitungan
Di  dalam  alat  penukar  kalor  RSG- GAS,  terjadi  transfer  panas  dari  sisi shell menuju  sisi -tube ,  hal  ini  menunjukkan adanya  kesetimbangan  panas  antara  panas masuk  dan  keluar  diantara shell dan tube . Energi  panas  yang  dipindahkan  dari pendingin  primer  adalah  sama  dengan energi  panas  yang  diterima  pendingin sekunder [3] ,  dengan  demikian  dapat  ditulis sebagai berikut :
Q p = Q s = m p . Cp p T p (1)
Di  mana  m p dan T p merupakan parameter  yang  terukur  sedangkan  Cp p adalah kapasitas panas sebagai fungsi suhu fluida.  Kemudian  hubungan  antara  luas bidang  transfer  panas,  koefisien  transfer panas  global  dan  perubahan  panas  dengan beban panas yang ditransfer dapat dirumuskan oleh persamaan dasar penukar panas berikut [3] :
Q p = Q s = U g . A.  T lmtd (2)
Di mana Ug adalah koefisien transfer panas global dan A merupakan luas bidang transfer  panas.  Koefisien  transfer  panas global  (Ug)  merupakan  koefisien  transfer panas  kedua  sisi  antara tube dan shell di mana  nilai  Ug  cenderung  akan  menurun harganya  jika  dioperasikan  terus,  dan  ini menunjukkan  pengurangan  kinerja  alat penukar  panas  setelah  sekian  lama dioperasikan.  Selain  itu  penurunan kinerja alat  penukar  panas  juga  dapat  dilihat  dari grafik  distribusi  suhu  fluida.  Distribusi suhu alat penukar panas adalah perubahan suhu  antara  masuk  dan  keluar  baik  fluida panas  dan  fluida  dingin  sepanjang tube (antara inlet dan outlet ). Hasilnya dibandingkan dengan grafik distribusi pada saat  awal  operasi  pada  operasi  dengan daya yang sama.
Beda Suhu Rerata Logaritmik ( T lmtd ) [4 ]
Pada  umumnya  suhu  fluida  di  dalam penukar panas tidak merupakan garis lurus apabila  di  plot  terhadap  panjang  lintasan fluida  (L)  sebagai  mana  ditunjukkan  pada Gambar 3. Pada setiap titik T-t antara dua aliran  dapat  diperoleh  beda  suhu  rerata logaritmik  dengan  menurunkan  hubungan antara  T-t  terhadap  L  dan dengan melakukan  identifikasi  beda  suhu  di sepanjang lintasan fluida.
Untuk menurunkan  persamaan  beda  suhu antar
dua  fluida  perlu  dibuat  beberapa  asumsi sebagai berikut :
Koefisien  transfer  panas  global  (Ug) konstan sepanjang lintasan.
Laju  massa  aliran  fluida  konstan  dan tunak
Panas spesifik konstan
Tidak  ada  perubahan  fasa  di  dalam sistem Kehilangan  panas  ke  sekelilingnya diabaikan. Dengan menggunakan bentuk persamaan diferensial maka, akan
diperoleh persamaan berrikut :
) /( ) ln( )] ( ) [( . 1 2 2 1 1 2 2 1 t T t T t T t T A Ug Q LMTD A Ug Q . . atau ) /( ) ln( ) ( ) ( tsi Tpo tso Tpi tsi Tpo tso Tpi LMTD (3)
Gambar 2. Grafik LMTD

## TATA KERJA
Berdasarkan  deskripsi  penukar  panas di atas tahapan evaluasi meliputi pengamatan / pengukuran atau pengambilan  data  kemudian  melakukan perhitungan  besarnya  nilai  Ug  dengan persamaan  (1),  (2)  dan  (3).  Adapun  suhu- suhu  yang  digunakan  dalam  evaluasi adalah  besaran  suhu    pada  sisi shell dan
sisi tube alat penukar panas saat beroperasi sebagai berikut :
T pi :  Suhu  pendingin  primer  menuju  sisi shell penukar panas T po :  Suhu  pendingin  primer  keluar  sisi shell penukar panas T si :  Suhu  pendingin  sekunder  menuju sisi tube penukar panas T so :  Suhu pendingin sekunder keluar sisi tube penukar panas
Suhu-suhu  tersebut  di  atas  diamati  pada saat  sesudah inspeksi

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Reaktor  G.A.Siwabessy  memiliki  3 buah  pompa  sirkulasi  untuk  sistem pendingin  primer,  masing-masing  pompa berkapasitas  50%  untuk  sirkulasi  primer. Dalam  operasi  rutin  hanya  2  buah  pompa primer yang beroperasi dan 1 buah pompa untuk  cadangan.  Selain  itu  alat  penukar panas  tersedia  2  buah  yaitu  BC01  dan BC02  yang  keduanya  selalu  dioperasikan bersama-sama,  kecuali  dalam  kondisi darurat.  Dalam  kondisi  darurat  alat penukar panas dapat saja dilakukan 1 buah saja,  itupun  hanya  sampai  daya  15  MW saja  dan  lebih  dari  itu  suhu  air  pendingin primer  yang  kembali  ke  kolam  reaktor akan naik dan kondisi ini akan membahayakan integritas reaktor 1) . Sehubungan dengan itu dalam pengambilan  data  untuk  menghitung  Ug kecepatan laju alir primer harus dibagi dua karena  dalam  operasi  rutin  alat  penukar panas yang beroperasi dua buah.
Dari  data  spesifikasi  teknis  alat penukar  panas  diperoleh  harga  Ug  = 41,0916  kcal/menit.m 2 o K 1) atau  =  2465,5 kcal/j  m 2  o C.,  ini    yang    merupakan  batas harga  Ug  dari  alat  penukar  panas awal.apabila harga Ug < dari yang tersebut diatas  maka  perindahan  panas  dianggap gagal.  Evaluasi kinerja alat penukar panas, dilakukan  dengan  menggunakan  data  alat pemukar  panas  BC  02  pasca  inspeksi  juli
Panjang Lintasan sekunder prime r Tpi Tpo
tsi
tso
2006  pada  kondisi  tunak  ( stedy  state) .
Tabel berikut  adalah hasil pencatatan dari operasi  reaktor  pada  daya  15  MW  untuk
menghitung  Ug  dengan  pengambilan  data secara acak.
Tabel 2. Data operasi dan perhitungan Ug pasca inspeksi
Tanggal Pendingin primer Pendingin sekunder Laju alir (m 3 /jam) Ug (Kcal/menm 2o K) Tpi( o C) Tpo( o
C) tsi( o
C) tso( o C) 23/04/07 41 35 34 39 3150 139,962 01/06/07 42 35 34 39 3150 129,404 01/07/07 41 36 35 38 3150 93,894 18/08/07 40 34 33 37 3150 110,918 27/10/07 40 34 33 37 3150 110,918 13/11/07 41 35 34 37 3150 93,308 15/12/07 42 36 35 38 3150 93,308 21/02/08 40 34 33 36 3150 93,308 22/03/08 41 35 34 36 3150 81,246 17/06/08 41 35 34 37 3150 93,308 08/08/08 39 34 32 36 3150 68,227 14/09/08 41 35 34 36 3150 81,246 20/01/09 41 35,5 34 38 3150 84,175 11/03/09 40 35 34 37 3150 92,431 23/04/09 40 36 35 38 3150 94,789 19/08/09 42 36 35 38 3150 93,308 03/11/09 41 36,5 35 38 3150 69,981 08/12/09 41 36 35 38 3150 92,431 15/03/10 42 36 35 39 3150 68,227 21/03/10 42 37 36 40 3150 92,431
Gambar 4. Grafik Ug terhadap Waktu Pasca Inspeksi 0 20 40 60 80 100 120 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 t (waktu) U g (k c a l/ me n. m2 . ºK ) 139.962 129.404 Poly. (139.962 129.404)
Gambar 4. Grafik Ug terhadap Waktu Pasca Inspeksi
Setelah dilakukan inspeksi untuk alat penukar panas BC 02 pada Juli 2006 nilai Ug  rerata  lebih  besar  dari  harga  batas perpindahan  panas.    Hal  ini  menunjukkan adanya perbaikan koefisien transfer panasnya  akibat  dari  dihilangkannya pengotor yang menempel saat inspeksi.
Dari  data  operasi  reaktor  pada  daya
15  MW  selama  beberapa  tahun  operasi terakhir  menunjukkan  bahwa  beda  suhu masuk  dan  keluar  ( t)  untuk  pendingin primer (sisi- shell ) pada alat penukar panas harganya  di  bawah  10 o C.  Ini  berarti  kerja alat  penukar  panas  tidak  terlalu  berat kerjanya,  namun  demikian  nilai  Ug  pada daya 15 MW tersebut  dari waktu ke waktu sangat bervariasi karena pengaruh additive pada fluida dingin sekunder dan kecenderungan semakin lama akan
semakin menurun lihat Gambar .
Pemberian chemical additive ke pendingin sekunder adalah untuk
memperbaiki kualitas air pendingin sekunder  agar  memenuhi  standart  kualitas air  pendingin  antara  lain  memperbaiki transfer  panas,  mencegah  tumbuhnya lumut  atau  ganggang,  melindungi  sistem dari serangan korosi, mengurangi timbulnya kerak.Bahad additive terdiri dari bahan inhibitor bahan anti karat dan bahan pengatur  PH  air  pendingin.  Pendingin sekunder  yang digunakan di reaktor RSG- GAS menggunakan inhibitor pospat secara teratur  hingga  sekarang  bahkan  beberapa tahun  yang  lalu  penggunaannya  lebih  dari cukup  akibat  Ug-nya  menjadi  besar  dan sulit memperoleh Ug yang sebenarnya .

## KESIMPULAN
Berdasarkan  uraian  pembahasan  di atas,  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa sampai  saat  ini  alat  penukar  panas  RSG- GAS  BC02  kinerjanya  masih  baik  dan belum perlu direkomendasikan untuk dapat dilakukan inspersi berikutnya.

## DAFTAR PUSTAKA
1. PRSG-BATAN , Safety Analysis
Report Rev-8, Bab 5.1998. 2. ROBERT E.TREYBAL , Mass-
Transfer  Operation ,  Mc  Graw-Hill Kogakusha.    LTD,  International Student Eddition,Chapter.1968. 3. WARNIATI AGRA . Ringkasan
Perpindahan  Panas,  Diktat  kuliah Fakultas  Teknik  Universitas  Gadjah Mada, 1981. 4. KERN  D.Q . Process  Heat  Transfer ,
Chapter  4,  Mc  Grow  Hill  Co, International Student Edition, 1950.
5. ANIMMOUS ,  “Final  report  of  Eddy
Curent Test on Heat Exchanger Tubes JE  01  BC  02  RSG-GAS  BATAN.,
Report  Number  072  /RPT-BTR/  VII 06, Date July 28, 2006.
6. P2TRR , “Buku cacatan harian Ruang Kendali Utama”.