## UPAYA MENINGKATKAN EFEKTIVITAS KINERJA SUATU MENARA PENDINGIN
Lalu Mustiadi, Mochtar Asroni
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Nasional Malang Kampus II, Jl. Karanglo Km.2 Malang

## ABSTRAK
Menara  pendingin merupakan peralatan yang  berfungsi  untuk  melepaskan panas air ke udara lingkungan.  Modifikasi dilakukan  dengan  menambahkan sirip pendingin dari berbagai bahan dan konstruksinya serta penambahan blower udara, dimaksudkan untuk meningkatkan efektivitas kinerja menara pendingin. Penelitian ini mengungkap pengaturan sudut lengkung sirip menara pendingin akan mempengaruhi range  yang  terjadi guna  meningkatkan efektivitas kinerja menara pendingin.
System menara pendingin yang terdiri dari rangka, casing, sirip pendingin, pompa air, blower yang  dapat diatur  putarannya  serta  unit water  heater. Untuk pengambilan  data; thermometer air diletakkan  pada  sisi air masuk  dan keluar menara pendingin, thermometer udara bola basah diletakkan pada sisi masuk dan keluar  menara  pendingin, anemometer diletakkan  pada  sisi  udara  keluar  menara pendingin, serta flow meter air.
Dalam penelitian pada variasi sudut lengkung sirip berhasil mengukur besaran data: temperatur air masuk dan keluar menara pendingin, laju volume air, temperatur wet bulb ambient masuk dan keluar menara pendingin, laju udara.
Hasil  penelitian  memperlihatkan besarnya perubahan range yang  terjadi  akibat pengaturan sudut lengkung sirip serta menunjukkan peningkatan efektivitas kinerja menara pendingin sehingga menghasilkan peningkatan laju pendinginan air.
Kata kunci: menara pendingin, sudut lengkung sirip, range, efektivitas kinerja.

## PENDAHULUAN.
Perkembangan dalam  penerapan menara  pendingin  pada  system  mesin pengkondisi udara yang bersifat stationer dan  system  pembangkitan  tenaga  listrik, mengalami  peningkatan  yang  sangat pesat.. Sistem menara pendingin memiliki komponen  utama  rangka,  casing,  sirip pendingin,  kolam  air  dingin,  drift eliminator,  saluran  udara  masuk,  nozel dan fan. (Unep, 2006).
Banyak dijumpai modifikasi sistem menara  pendingin dengan  menambahkan sirip pendingin dari berbagai bahan serta penggunaan  blower  udara maupun pengaturan  dan  perubahan  laju  aliran  air dan  udara  akibat  variasi  musim, perlakuan modifikasi tersebut diharapkan dapat
meningkatkan kapasitas pendinginan, sehingga akan mempengaruhi efektivitas kinerja menara pendingin.
Berkaitan dengan hal tersebut di atas selanjutnya  akan  dikaji  pengaruh
pengaturan sudut lengkung sirip terhadap perubahan  range  guna  meningkatkan efektivitas kinerja suatu menara pendingin.

## TINJAUAN PUSTAKA.
Studi  eksperimen  mengenai  system menara pendingin telah banyak dilakukan oleh berbagai ilmuan. United Nations Environment Programme  (2006)  melakukan  penelitian tentang  Hubungan  antara  Approach  dan Suhu  Wet  Bulb  pada  menara  pendingin berkapasitas  4540  m 3 /jam  untuk  range 16,67 o c  dan  approach  4,45 o c,    dimana udara  dengan  suhu  wet  bulb  yang  lebih tinggi akan menyerap panas lebih besar. Untuk  setiap  kg  udara  yang  masuk menara pendingin pada wet bulb 21,11 o c mengandung panas 18,86 kKal, kemudian meninggalkan  menara  pendingin  pada wet  bulb  32,2 o c  mengandung  panas 24,17 kKal, diperoleh pada kenaikan wet bulb  11,1 o c  udara  menerima  panas  12,1 kKal/kg udara.
Sedangkan  untuk  setiap  kg  udara  yang masuk  menara  pendingin  pada  wet  bulb 26,67 o c  mengandung  panas  24,17  kKal, kemudian meninggalkan menara pendingin  pada  wet  bulb  37,8 o c mengandung panas 39,67 kKal, diperoleh pada  kenaikan  wet  bulb  11,1 o c  udara menerima panas 15,5 kKal/kg udara.

## a. Kerja Menara Pendingin.
Dalam  penelitian  menara  pendingin ini,  air  dingin  dalam  bak  penampung dialirkan oleh  pompa ke water  heater untuk menyerap panas,    kemudian  air panas tersebut  mengalir ke menara pendingin dan keluar  melalui  nozel mengalir  jatuh  ke  sirip  pendingin  untuk melepaskan  panas  ke  udara  pendingin yang mengalir berlawanan arah sehingga terjadi  penyerapan  panas  oleh  udara. Udara  panas  selanjutnya  mengalir  keluar menara pendingin ke ambient, sedangkan
air  dingin  turun  ke  bak  penampung kemudian  dipompakan  kembali  ke water heater untuk menyerap panas kembali.
Gambar 1; Skema Instalasi Pengujian .
b. Pengaturan Sudut Lengkung Sirip.
Bentuk lengkung sirip dari komponen suatu menara  pendingin  yang  diteliti adalah:
∂ A ∂s r  π d
Gambar 2; Bentuk lengkung sirip.
Pengaturan  sudut  lengkung  sirip  yang dibentuk sedemikian rupa dengan variasi sudut  =  50 o s/d  150 o dengan  interval sudut  10 o ,  sehingga  luasan  permukaan kontak konveksi pada air dan udara pada
P Water Heater Menara Pendingin
tiap  perubahan luasan lengkung  sirip dinyatakan dengan persamaan:
    α 0 α A r * πd * n (1) Dimana:
r = radius lengkung sirip,  = sudut lengkung sirip, π d = keliling sirip
Pengkajian Efektivitas Menara Pendingin.
Proses  yang  membahas  efektivitas kinerja  suatu  menara  pendingin  adalah dengan  mengkaji  tingkat  approach  dan range saat menara pendingin bekerja. Pengukuran  besaran untuk  mengetahui efektivitas  kinerja  menara  pendingin adalah sebagai berikut:
 Temperatur wet bulb ambien.
 Temperatur  udara  masuk  dan  keluar menara pendingin.
 Temperatur  air  masuk  dan  keluar menara pendingin.
 Laju aliran udara pendingin.
 Laju volume air.
Gambar: 3, Range dan Aproach Menara pendingin, (Unep 2006).
Parameter yang terukur tersebut selanjutnya dipergunakan untuk
menentukan  efektivitas  kinerja  menara pendingin, dengan beberapa cara yaitu:
 Range  ( o c); merupakan  perbedaan temperatur air  masuk  dan  keluar menara  pendingin, yang  dinyatakan melalui persamaan:
Range = T 1 – T 2 (2)
 Range  ideal  ( o c); dinyatakan  melalui perbedaan  temperatur  air masuk  dan temperatur wet  bulb  ambient, rumusnya adalah:
Range ideal = T 1 – Twb ambient. (3)
 Approach  ( o c);  merupakan  perbedaan antara  temperatur air  keluar  menara pendingin  dan  temperatur  wet  bulb ambient, rumusnya adalah:
Approach ( o c) =T 2 – Twb ambient(4)
Efektivitas  kinerja menara  pendingin; dinyatakan melalui perbandingan antara  Range  dan  Range ideal, rumusnya adalah:
100% * ambient Twb T T T Efektiv. 1 2 1    (5)
dimana:
T 1 =  temperatur air  panas  masuk menara pendingin ( o c)
T 2 =  temperatur  air  dingin  keluar menara pendingin ( o c)
Twb  ambien  =  temperatur wet  bulb ambient. ( o c) Temperatur air panas masuk Temperatur air dingin keluar Temperatur wet bulb ambien Range Approach
METODE PENELITIAN.
a. Mesin dan Alat Ukur. Peralatan  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah:
 Satu unit menara pendingin dengan fan berpenggerak motor listrik ¼ hp.
 Pompa air dengan daya ½ hp.
 Satu unit water heater 150 Watt..
 Termometer, untuk mengukur temperatur  air  masuk  dan  keluar menara pendingin.
 Termometer wet bulb, untuk mengukur temperatur udara basah.
 Anemometer, untuk mengukur kecepatan aliran udara.
 Flow  meter  air,  untuk  mengukur  laju volume aliran air.
c. Jalannya Penelitian. Setelah  instalasi menara  pendingin selesai dirakit, melakukan  pemasangan alat  ukur  dan  pengisian  bak  penampung dengan air sampai batas yang ditentukan, kemudian melakukan  tes  kebocoran saluran  airnya terlebih dahulu. Hidupkan pompa air pada bukaan katup yang tetap, hidupkan fan untuk kecepatan yang tetap, kemudian  menghidupkan  water  heater pada skala daya listrik yang ditetap.
Pengambilan  data  dilakukan  setelah sistem berjalan  selama ± 10  menit  pada tiap pengaturan sudut lengkung sirip yang bervariasi 50 o s/d  150 o .  Data-data  yang dicatat yaitu temperatur air masuk menara pendingin,  temperatur air  keluar  menara pendingin, laju  volume  air, temperatur wet  bulb  ambient,  kecepatan  udara menara pendingin, laju volume air.
2. HASIL DAN PEMBAHASAN. a. Grafik Bahasan.
76 76,5 77 77,5 78 78,5 79 50 70 90 110130150 Sudut lengkung ( o ) Ef ek tiv ( % ) 13 13,2 13,4 13,6 13,8 14 R an ge ( o c ) Efektivitas Range

## b. Pembahasan.
Pengaturan sudut lengkung sirip (  ) yang merupakan  unsur pengubah luasan permukaan  kontak  konveksi (∂A) dan tahanan termal konveksi (∂Rc), yang akan mempengaruhi  laju  pelepasan  panas konveksi air (∂Qw),  sehingga  merubah efektivitas kinerja menara  pendingin (Efectiv.).
Grafik  bahasan  menyatakan  bahwa efektivitas  kinerja  menara  pendingin (Efektiv.) meningkat pada pengaturan  = 50 o – 130 o , hal  ini terjadi karena meningkatnya laju pelepasan  panas air pada menara pendingin karena perubahan laju  aliran  udara  yang  kecil  pada pertambahan  luasan  permukaan  kontak konveksi. Sedangkan  pada  pengaturan  =  140 o – 150 o terjadi penurunan efektivitas kinerja menara  pendingin sebagai  akibat menurunnya  laju  pelepasan  panas air pada  menara  pendingin yang  terjadi akibat  meningkatnya  tahanan  termal konveksi  pada  pertambahan  luasan permukaan kontak konveksi.

## 3. KESIMPULAN.
Melalui  pengaturan  sudut  lengkung sirip aksial menara pendingin  = 50 o s/d 130 o diperoleh range 13,06 o c s/d 13,52 o c sehingga menghasilkan efektivitas kinerja menara  pendingin sebesar Efectiv. = 76,508% s/d 78,696%.
Dengan  peningkatan range  yang menghasilkan efektivitas  kinerja  menara pendingin yang lebih baik tersebut dapat menunjukkan peningkatan proses pelepasan  panas  air yang  terjadi  pada menara  pendingin dengan menghasilkan laju pelepasan panas air Qw = 13,586 kW s/d 14,045 kW.
.
DAFTAR PUSTAKA.
Wikipedia; 2007, Cooling Tower System , The Free Encyclopedia.htm. Unep; 2006, Peralatan  Energi  Listrik - Menara  Pendingin, Pedoman Efisiensi Energi Untuk Industri di Asia, www.energyefficiencyasia.org. Yunus  A.  Cengel, Michael  A.  Boles; 1998,
Thermodinamics An
Engineering  Approach, Third Edition.
K. Iynkaran, David J. Tandy; 1993, Basic
Thermodinamics  Application  and Pollution Control.