## ANALISIS KINERJA
COOLING TOWER 8330 CT01 PADA WATER TREATMENT PLANT -2 PT KRAKATAU STEEL (PERSERO). TBK
Hutriadi Pratama Siallagan
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana, Jakarta E-mail: 41315120086@student.mercubuana.ac.id
Abstrak -- Pada proses produksi baja sangat erat kaitannya  dengan pendinginan baik  untuk  proses pendinginan baja maupun pendinginan mesin-mesin produksi supaya terhindar dari over heat sehingga dapat bekerja dengan optimal. Pada PT Krakatau Steel menggunakan beberapa sistem pendingin salah satunya adalah sistem pendingin cooling tower 8330 CT 01. Sistem pendingin tersebut digunakan untuk menunjang proses produksi dan juga pendinginanan mesin produksi khusunya pada Slab Steel Plant (SSP), dengan peran yang sangat besar maka cooling tower 8330 CT 01 harus diketahui bagaimana kinerjanya.  Skripsi  ini  membahas  tentang  analisis  kinerja  Cooling  tower  8330  CT  01  dengan membandingkan data teori dengan data aktual berdasarkan perhitungan-perhitungan sehingga dapat diketahui  bagaimana  kinerja  dari  Cooling  tower  8330  CT  01  tersebut.  Dari  hasil  analisis  diperoleh penurunan efisiensi sebesar 22,353%, kapasitas pendinginan 7.033,35 Kj/s, Hal tersebut diakibatkan oleh  temperatur  air  yang  masuk  Cooling  tower  8330  CT  01  tidak  terlalu  tinggi,  karena  SSP  sedang dalam pengerjaan revitatalisi, agar lebih efektif dan efisien Cooling tower 8330 CT 01 sebaiknya lebih dimamfaatkan  lagi  untuk  pendingin  objek  lainnya  sehingga  temperatur  air  yang  masuk  tidak  terlalu rendah.
Kata kunci: Pendinginan, temperatur,  Cooling tower 8330 CT 01

## 1.  PENDAHULUAN
Dalam  proses  produksi  produk  khususnya pada Slab  Steel  Plant (SSP),  sistem  pendinginan sangat  dibutuh  baik  dalam  proses  produksi  juga untuk  menjaga  suhu  pada  mesin  produksi  agar dapat  bekerja  secara  optimal.  Sistem  pendingin yang  digunakan  salah  satunya  adalah  cooling tower.  Cooling  tower  yang  dibahas  pada penelitian  ini  adalah  cooling  tower  induced  draft 8330  ct  01.  Cooling  tower  didefinisikan  sebagai alat  penukar  kalor  yang  fluida  kerjanya  adalah udara  dan  air  yangberfungsi  mendinginkan  air dengan  mengontakannya  keudara  sehingga menguapkan  sebagian  kecil  dari  air  tersebut. Dengan  peran  yang  sangat  penting  maka  perlu diketahui  bagai  mana  kinerja  dari  cooling  tower dengan membandingkan antara data teori dengan data  aktual  melalui  perhitungan  matematis  yang pernah dipelajari diwaktu perkuliahan.

## 2.  METODE PENELITIAN
Metode    yang    digunakan    dalam    penelitian    ini adalah    menggunakan    metode  penelitian kuantitatif  karena  data  penelitian  yang didapat berupa angka-angka. Metode penelitian kualitatif lebih menekankan kepada hasil data dari masing- masing interpretasi yang ditemukan di lapangan. Beberapa tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah anrara lain: melakukan studi literature tentang cooling tower dengan mengumpulkan  data  informasi  baik  dari  buku, internet,  jurnal  dan  juga  diskusi  dengan  dosen pembimbing.  Menentukan  variabel  penelitian yaitu  parameter-parameter  yang  akan  diteliti seperti:
1.  Suhu wet bulb udara masuk menara;
2.  Suhu dry bulb udara masuk menara;
3.  Suhu air masuk menara;
4.  Suhu air keluar menara;
5.  Debit air, merupakan data untuk mendapatkan laju aliran massa air L;
6.  Debit udara, merupakan data untuk mendapatkan laju aliran massa udara G;
7.  Untuk beberapa data dapat diasumsikan yaitu: a.  Aliran  massa  udara  dikendalikan  fan sehingga G konstan.
b.  Cp  air  =  4,19  kJ/kg.K  dari  Tabel  A.3  heat transfer.
Kemudian pengambilan data di PT. Krakatau Steel baik data teori (data standar) dan juga data aktual  pada  saat  cooling  tower  beroperasi, pengolahan data yang telah diambil, analisis data dan pembahasan dan penarikan kesimpulan dan saran.
Tabel 1. Data Teori Cooling Tower 8330 CT01 No Parameter Besaran 1 Twb 27 o C 2 T out , udara 47,5 o C 3 T in , air 58 o C 4 T out , air 38 o C 5 Debit Air 641 m 3 /jam 6 Debit Udara 345.600 m 3 /jam 7 Rotasi Motor 1.500 rpm

## 3.  ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Dengan data yang diperoleh selanjutnya dilakukan pengolahan data.
3.1 Data Teori Cooling Tower 8330 CT01
1. Range  = Suhu  air  masuk  (T in ,  air)  –  suhu  air keluar (T ou t, air) = 58 o C – 38 o C = 20 o C
2. Approach = Suhu air keluar (T out ,  air) –  Suhu wet bulb (Twb) = 38 o C – 27 o C = 11 o C 3.  Efektifitas  = 100% = , , , 100% = 100% = 64.516 % 4.  Laju Aliran Massa Air (L) L= Q air x  ρ air 58 o C
Massa  jenis  air  58 o C  pada  (Tabel  A.3, Heat Transfer , John H. Lienhard ) = 983.91 kg/m 3 = 641 m 3 /jam x 983.91 kg/m 3 = 630.686 kg/jam = 175.191 kg/s
5.  Laju Aliran Massa Udara (G)
G= Q udara x  ρ udara 35 o C
Massa  jenis  udara  35 o C  pada  (Tabel  A.4, Fundamental  of  Heat  and  Mass  Transfer, Incopera ) = 1,1348 kg/m 3 = 345.600 m 3 /jam x 1,1348 kg/m 3 = 392.180 kg/jam = 108,939 kg/s
6.  Perbandingan L/G Cooling Range
= . / . / = 1.608
7.  Menghitung Kehilangan Air Akibat Evaporation Loss (We)
We  = 0,00085 x 641 m 3 /jam x 20
= 10,897 m 3 /jam
8.  Menghitung kehilangan air akibat Drift Loss (W D )
Wd = 0,2 % x 641 m 3 /jam = 1,29 m 3 /jam
9.  Menghitung kehilangan air akibat Blow down (W B )
= 10,897 m3/jam 1,7 − 1 =  15,56 m /Jam
10. Menghitung make up water cooling tower =  15,56 m /jam +  10,897 m / jam +  1,29 m /jam = 27,747 m 3 /jam 11. Kapasitas Pendingin (Q) Cooling Tower
Q  = 175.191 kg/s x 4,19 kJ/kg.K x 293 o K =
215. 076,73 kJ/s 12. Diagram Psikrometrik Untuk mencari kelembapan relative ( Relative Humidity ), Rasio Kelembapan  ( Humidity  Ratio ),  dan  Enthalpi dari  suhu  bola  basah  dan  suhu  bola  kering dengan kondisi:
 Barometric Pressure:760 (mm Hg) = 760 (mm Hg)
 Atmospheric Pressure: 101.325 (kPa)
Maka diperoleh:
Tabel  2.  Hasil  Psikometrik  dengan  software COOLERADO HDPsyChart
TDB ( o C) TWB ( o C) RH (%) W (g/kg) h (kJ/kg) 35 27 54.146 19.375 84.893

## 13.  Integrasi Stepwise
Cooling tower terbagi menjadi 10 bagian seperti dalam  gambar  di  bawah,  dimana  penurunan suhu  air  2  ºC  pada  tiap-tiap  bagian  seperti gambar di bawah ini:
Gambar 1. Pembagian Ruas Volume Data Teori
Keseimbangan  energi  pada  bagian  paling bawah (ruas 0 ke ruas 1) akan memberikan hasil dari persamaan berikut:
0 , 1 , a a h h  = G L × (4,19 kJ/kg.K) × (dt K) = 1,608 × 4,19 kJ/kg.K × 2 K
= 13,4763 kJ/kg
a.  Air  pada  ruas  bagian  ruas  ini  memiliki  suhu rata-rata 39 °C.
b.  Entalpi  udara  yang  meninggalkan  bagian paling bawah (h a,1 ) adalah:
h a,1 = h a,0 + 13,989 kJ/kg = (84,893 + 13,989) kJ/kg
= 98,369 kJ/kg
Maka  rata-rata  entalphi  h a pada  ruas  ini adalah:
(84,893 kJ/kg + 98,369 kJ/kg) / 2
= 91,631 kJ/kg
c. Pada bagian paling bawah, air mempunyai suhu 39 °C dan entalpi udara jenuh pada  suhu air ini  adalah  158,445  kJ/kg pada  (tabel  A.2
W.F.Stoecker )
d. Harga ( h i - h a ) m dalam bagian paling bawah ini yaitu: 158,445 kJ/kg – 91,631 kJ/kg = 66,814 kJ/kg
( ) = 814 , 66 1 kJ/kg = 0,01496 kJ/kg
e.  Bergerak  ke  atas  menuju  bagian  kedua  dari bawah,  untuk  mencari   m a i h h  dilakukan prosedur  yang  sama.  Entalpi  udara  yang masuk  ke  bagian  kedua  dari  bawah  sama dengan  entalpi  udara  yang  meninggalkan bagian pertama yaitu 98,369 kJ/kg.
Perhitungan-perhitungan untuk
mencari jumlah 1/   m a i h h  hingga ke ruas ke sepuluh.
Dengan  demikian  dapat  diketahui  tingkat panas yang dilepas dari air:
      m a i pm c h h t L c A h 1 19 , 4
= 4,19. 175,191 kJ/s . 2 K. 0,1033280 = 151,696 kJ/s
Dq = L . (4,19 kJ/kg.K) . dt
= G . dh a = 108,939 kg/s . (212, 918 –
91,631 kJ/kg) = 13.212,878 kJ/s
3.2 Data Aktual Cooling Tower 8330 CT01
Tabel 3. Data Aktual Cooling Tower 8330 CT01 No Parameter Besaran 1 Twb 24,50 o C 2 Tdb 29,37 o C 3 T out , udara 36,21 o C 4 T in , air 45,11 o C 5 T out , air 36,42 o C 6 Debit Air 641 m 3 /jam 7 Debit Udara 345.600 m 3 /jam 8 Rotasi Motor 1500  rpm 1. Range = Suhu  air  masuk  (T in ,  air)  –  suhu air keluar (T ou t, air) = 45,11 o C – 36,42 o C
= 8,69 o C 2. Approach  = Suhu air keluar (T out , air) – Suhu wet bulb (Twb) = 36,42 o C – 24,50 o C
= 11,92 o C 3.  Efektifitas  = 100% = . . . 100%
= 42,163 %
4.  Laju Aliran Massa Air (L) L = Q air x ρ air 45,11 o C
Massa jenis air  45,11 o C pada (Tabel A.3 John H. Lienhard ) adalah  990,056 kg/m 3 = 641 m 3 /jam  x  990,056 kg/m 3 = 634.625 kg/jam = 176,284 kg/s
5.  Laju Aliran Massa Udara (G) G = Q udara x ρ udara 29,24 o C
Massa  jenis  udara  29,24 o C  pada  (Tabel  A.4 Incopera) = 1,1539 kg/m 3 = 345.600 m 3 /jam  x  1,1539 kg/m 3 = 398.803,488 kg/jam = 110,778 kg/s
6.  Perbandingan  L/G Cooling  Range =
.
/ . / = 1,591

## 7. Menghitung Kehilangan Air Akibat
Evaporation Loss (We) We  = 0,00085 x 641 m 3 /jam x 8,65 = 4,712 m 3 /jam
8.  Menghitung kehilangan air akibat Drift Loss (W D ) Wd  = 0,2 % x 641 m 3 /jam = 1,29 m 3 /jam
9.  Menghitung kehilangan air akibat Blow down (W B )
= 4,712  m3/jam 1,7 − 1 =  6,73 m /Jam 10.  Menghitung make up water cooling tower
M =  6,73 m /jam +  4,712m / jam +  1,29 m /jam
= 12,732 m 3 /jam 11.  Kapasitas Pendingin (Q) Cooling Tower Q = ṁ.Cp.∆T = 176,284 kg/s x 4,19 kJ/kg.K x 281,69 o K
= 208.064,673 kJ/s
12.  Diagram Psikometrik
Untuk  mencari  kelembapan  relative  ( Relative
Humidity ), Rasio Kelembapan ( Humidity Ratio ), dan Enthalpi dari suhu bola basah dan suhu bola dengan kondisi.
Barometric Pressure: 760 (mm Hg)
Maka,

## Atmospheric Pressure: 101.325 (kPa)
Tabel  4.  Hasil  Psikometrik  dengan  soft  ware COOLERADO HDPsyChart
13. Integrasi Stepwise Cooling  tower terbagi  menjadi  10  bagian  seperti dalam gambar dibawah, dimana penurunan suhu air 0,865 ºC pada tiap-tiap bagian seperti gambar dibawah ini:
Gambar 2. Ruas Cooling tower Data Aktual
Keseimbangan  energi  pada  bagian  paling bawah (ruas 0 ke ruas 1) akan memberikan hasil dari persamaan berikut:
0 , 1 , a a h h  = G L × (4,19 kJ/kg.K) × (dt K)
= 1,591 . 4,19 kJ/kg.K . 0,869 K
= 5,794 kJ/kg
a)  Air  pada  ruas  bagian  ruas  ini  memiliki  suhu rata-rata 36,85 °C
b)  Entalpi  udara  yang  meninggalkan  bagian paling bawah (h a,1 ) adalah: h a,1 = h a,0 + 5,794 kJ/kg = (74,201 + 5,794) kJ/kg = 79,995 kJ/kg Maka rata-rata entalphi h a pada ruas ini adalah, (74,201 kJ/kg + 79,995 kJ/kg) / 2 = 77,098 kJ/kg
c)  Pada  bagian  paling  bawah,  air  mempunyai suhu  36,85  °C  dan  entalpi  udara  jenuh  pada suhu air ini adalah 142,177 kJ/kg Pada (tabel
A.2 W.F.Stoecker ) d)  Harga ( h i - h a ) m dalam bagian paling bawah ini yaitu: 142,177 kJ/kg – 77,098 kJ/kg = 65,079 kJ/kg
( ) = 574 , 90 1 kJ/kg = 0,015365 kJ/kg
e)  Bergerak  ke  atas  menuju  bagian  kedua  dari bawah,  untuk  mencari   m a i h h  dilakukan prosedur  yang  sama.  Entalpi  udara  yang masuk  ke  bagian  kedua  dari  bawah  sama dengan  entalpi  udara  yang  meninggalkan bagian pertama yaitu 79,995 kJ/kg.
Perhitungan-perhitungan untuk mencari jumlah  1/   m a i h h  hingga  ke  ruas  ke sepuluh.
Dengan  demikian  dapat  diketahui  tingkat panas yang dilepas dari air:
      m a i pm c h h t L c A h 1 19 , 4 = 4,19. 176,284 kg/s . 0,869 K .     0,139997 Kj/kg
= 89,859  kJ/s
dq = L . (4,19 kJ/kg.K) . dt
= G . dh a = 110,778 kg/s . (129,244 – 77,098 kJ/kg) = 5.776,629 kJ/s Berdasarkan perhitungan diatas maka diperoleh hasil;
Tabel 5. Hasil Perhitungan Range, Approach , Cooling Range
Gambar. 3 Grafik kinerja cooling tower
Tabel 6. Hasil Perhitungan evaporation loss, drift loss, blow down, dan makeup water
DATA We (m 3 /jam) WD (m 3 /jam)
WB (m 3 /jam)
Make up water (m 3 /jam) Data Teori 10.897 1.29 15.67 27.747 Data Aktual 4.712 1.29 6.73 12.732 DATA TEORI 58 38 27 35 20 11 1.608 DATA AKTUAL 45.11 36.41 24.5 29.37 8.69 11.92 1.591
DATA Cooling
Range
Approach
( o C) T,In ( o C) T,Out ( o C) Twb ( o C) Tdb ( o C) Range ( o C)
TDB ( o C) TWB ( o C) RH (%) W (g/kg) H (kJ/kg) 29.37 24.50 67.38 17.49 74,201
Gambar 4. Grafik evaporation loss, drift loss, blow down, dan makeup water
Tabel 7. Hasil Perhitungan Efektifitas dan Tingkat Panas yang Dilepas dan kapasitas Cooling Tower DATA Efektifitas (%) h c A/ C pm ( kJ/s) Kapasitas Cooling Tower ( kJ/s) Data Teori 64,516 151,70 215.076,73 Data Aktual 42,163 89,86 208.043,38
Dari  tabel  di  atas  dapat  digambarkan  grafik efektifitas  dan tingkat  panas  yang dilepas antara data teori dengan data aktual Cooling Tower 8330 CT 01.
Gambar 5. Grafik efektifitas

## Gambar 6. Grafik efektifitas dan kapasitas Cooling Tower

## 6.  KESIMPULAN
Kesimpulan  yang  diperoleh  dari  hasil  analisis yang  dibahas  pada  tugas  akhir  ini  dengan  judul
analisis  kinerja cooling  tower 8330  ct  01  pada water  treatment  plant -2  PT  Krakatau  Steel Persero.Tbk adalah sebagai berikut: a.  Dari hasil analisis kinerja cooling tower 8330 ct  01    dapat  dikatakan  kurang  efektif  karena kurang optimalnya kemampuan cooling tower akibat  temperatur  air  yang  akan  didinginkan pada data aktual jauh lebih rendah dibandingkan dengan data teori. b.  Untuk perbandingan performance antara data teori  dengan  data  aktual  adalah  sebagai berikut:
1.  Efektifitas dari Cooling Tower 8330 CT01 untuk  data  teori  adalah  64,51%,  data aktual 42,16% terdapat penurunan sebesar 22,35;
2.  Kalor yang dilepas air ke udara (dq) untuk data  teori  adalah  13.212,878  kJ/s,  data aktual 5.776,629 kJ/s;
3.  kapasitas pendinginan dari Cooling Tower 8330  CT01 untuk  data  teori  adalah 215.076,73  Kj/s  sedangkan  data  aktual 208.043,38  Kj/s  terdapat  penurunan sebesar 7.033,35 Kj/s;
4.  Besarnya kehilangan air akibat evavorasi sehingga  perlu  adanya  tambahan  air (make up water) dari Cooling Tower 8330 CT01 untuk data teori adalah 27,747 m 3 /
jam  sedangkan  data  aktual  12,732  m 3 / jam.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   Awwaludin,M.,Santosa,P.,&Suwardiyono.
(2013).  Perhitungan  Kebutuhan Cooling
Tower Pada  Rancang  Bangun  Untai  Uji Sistem Kendali Reaktor Riset. Pusat Rekayasa  Perangkat  Nuklir  –  BATAN ,  9(1),
38-41. [2]   EL-WAKIL,M.M.,&Jasjfi,E.(1992). Instalsi Pembangkit Daya Power PlantTechnology .Jakarta: Erlangga. [3]   (2015). Analisis performa Cooling Tower LCT 400  pada  PT  XYZ,  Tambun  Bekasi .  Jurnal Ilmiah Teknik Mesin , 3(1),  2-5.
[4]   Abdunnaser. (2013). Studi perbandingan dari pengaruh  variasi  temperatur  austenitisasi yang dilakukan sampai pada terciptanya dua fasa  yaitu  fasa  austenite  dan  ferlit. Bina Teknika , 9 (2) 208-214. [5]   Stoecker,W.F.,Jones.W.J., & Hara.S.
(1996). RefigrasidanPengkondisian Udara .
Jakarta: Erlangga. [6]   TaufikAch,H.,Digdo Listyadi,S.,& Hary,S.
(2014).  Analisis  Beban  Kalor Cooling  Tower Induced  Draft  Counter  Flow Dengan  Bahan Pengisi Bamboo Wulung . Jember. Universitas Jember, 1(1),  2-3.