## PENGARUH BENTUK DAN KONFIGURASI ALUR SEKAT TERHADAP UNJUK KERJA MENARA PENDINGIN (COOLING TOWER)
Abdul Hamid 1 , Lailul Karim 1 , Mohammad Jamroni 1 , Ikhwanul Qiram 2 , Gatut Rubiono 2
1 Mahasiswa Prodi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas PGRI Banyuwangi
2 Staf Pengajar Prodi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas PGRI Banyuwangi Jl. Ikan Tongkol 22 Banyuwangi 68416
Email: g.rubionov@gmail.com

## ABSTRACT
Cooling tower is a mechanical equipment which used to decrease hot waste water. One of the factors that influence the performance is the filling components. This research is aimed to get the effect of buffle’s shape and configuration due to cooling tower performance. The cooling tower performance is described with range, heat transfer rate and efficiency. The research is done by experiment using laboratory scale cooling tower. The shape is varied as circle and triangle with 2-3 and 3-2 in row configuration. Water flow rate is varied as 30, 60 and 90 ml/dt. Water temperature inlet is varied as 50, 60 and 70 o C. The measurements are taken for inlet and outlet water and air temperature for 3 times  measurements  using  K-type  thermocouples.  The  result  shows  that  buffle’s  shape  and configuration  has  effect  due  to  cooling  tower  performance.  Round  shape  tends  to  have  bigger performance than triangle shape. The configuration of 2-3 in row tends to have bigger performance than 3-2 configuration.
Keywords: cooling tower, performance, buffle’s shape, configuration
PENDAHULUAN
Proses produksi di dunia industri menggunakan  banyak  mesin  skala  besar.  Dalam prosesnya,  mesin-mesin  tersebut  menghasilkan panas  (kalor)  sebagai  efek  samping  dari  kerja mesin, sehingga membutuhkan sistem pendinginan untuk  kelangsungan  kerjanya.  Secara  umum  air banyak digunakan sebagai media penukar kalor dari berbagai  kondensor  pesawat  pendingin  ataupun alat-alat penukar kalor dari proses industri.
Air tersebut akan melewati di setiap bagian- bagian mesin dan akan keluar dalam kondisi panas. Apabila air panas tersebut dibuang secara langsung ke lingkungan maka dapat menyebabkan gangguan terhadap  ekologi  air.  Ekologi air  adalah  hubungan timbal  balik  antara  air,  makhluk  hidup  dan lingkungan  sekitar  air  (baik  hewan  maupun tumbuhan).  Solusi  untuk  mengatasi  hal  ini  adalah dengan menggunakan sistem pendinginan.
Menara  pendingin  ( cooling  tower )  dapat digunakan  dalam  proses  pendinginan  air  di  dunia industri.  Peralatan  ini  menggunakan  prinsip perpindahan  panas  antara  air  dan  udara  pendingin yang  dihembuskan.  Air  panas  dialirkan  dalam butiran-butiran  kecil  melalui  sekat-sekat  pengisi. Air  dialirkan  dari  bagian  atas  menara  sedangkan udara dihembuskan dari bagian bawah.
Penelitian  menara  pendingin  telah  banyak dilakukan  untuk  pengaruh  kecepatan  udara  [1], perancangan  menara pendingin skala laboratorium
[2],  perancangan  sistem  kontrol  [3],  karakteristik menara pendingin dengan bahan isian ijuk [4] dan analisis  beban  kalor  dengan  bahan  pengisi  bambu wulung  [5].  Penelitian  juga  dilakukan  untuk  yaitu unjuk kerja [6,7,8,9] dan faktor yang mempengaruhinya  [9],  serta  efisiensi  menara pendingin [10].
Unjuk  kerja  menara  pendingin  dipengaruhi oleh  banyak  faktor.  Salah  satu  faktor  tersebut adalah  sekat  pengisi  [11]  yang  berfungsi  sebagai lapisan permukaan aliran air. Perancangan menara pendingin  skala  laboratorium  dengan  mengacu pada tipe shell dan tube untuk membandingkan luas bidang kontak air dan udara [2]. Sudut kemiringan sekat  berpengaruh  terhadap  unjuk  kerja  menara pendingin  air  [12].  Tipe  sekat  horisontal  dan vertikal  juga  berpengaruh  terhadap  unjuk  kerja [13].
Berdasarkan  uraian  ini  maka  dilakukan penelitian  yang  bertujuan  untuk  mendapatkan pengaruh  bentuk  dan  konfigurasi  alur  sekat terhadap  unjuk  kerja  menara  pendingin  ( cooling tower ) .

## METODOLOGI PENELITIAN
Eksperimen  dilakukan  dengan  peralatan menara  pendingin  skala  laboratorium  berukuran panjang 40 cm, lebar 20 cm dan tinggi 70 cm seperti skema pada gambar 1 dan foto alat pada gambar 2. Variabel  bebas  meliputi  bentuk  dan  konfigurasi
sekat  seperti  skema  gambar  3.  Sekat  diberi penghalang lingkaran dan segitiga dengan konfigurasi baris 2-3 dan 3-2. Debit aliran air diatur dengan bukaan katup pada pipa air sebesar 50, 75 dan 100 ml/dt. Suhu air masuk divariasikan sebesar 50 o , 60 o dan 70 o C dengan pemanas listrik. Variabel terikat  meliputi  suhu  air  masuk  dan  keluar,  suhu udara  masuk  dan  keluar.  Pengukuran  suhu dilakukan dengan termokopel tipe K. Pengambilan data dilakukan sebanyak 3 kali.
Kipas Sekat Tandon Heater Pompa Flowmeter Katup T air in T air out T ud out T ud in Air Udara
Gambar 1. Skema menara pendingin
Gambar 2. Foto alat
(a) (b) (c) (d) Gambar 3. Bentuk dan konfigurasi sekat (tampak atas) (a) L3-2 (b) L2-3 (c) S3-2 (d) S2-3
Keterangan gambar 3: L3-2:  Konfigurasi  lingkaran  3-2  (jumlah baris)
L2-3:  Konfigurasi  lingkaran  2-3  (jumlah baris)
S3-2: Konfigurasi segitiga 3-2 (jumlah baris) S2-3: Konfigurasi segitiga 2-3 (jumlah baris)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengolahan data dilakukan dengan menghitung  nilai  rata-rata.  Selanjutnya  dilakukan perhitungan range dengan  selisih  suhu  air  masuk dan air keluar. Perhitungan  selanjutnya  untuk laju perpindahan  panas  dan  efektifitas  panas.  Laju perpindahan panas dihitung dengan persamaan:
q = ṁ.cp.ΔT .
Dengan:
Q m   
 = berat jenis (kg/m 3 ) Q = debit aliran (m 3 /dt) cp = panas spesifik (j/kg K) ΔT = beda suhu (K)
Efektivitas panas dihitung dengan persamaan:
100     wb in C out C in C T T T T  Dengan:
T C in = suhu air masuk ( o C) T C out = suhu air keluar ( o C) T wb = suhu bola basah ( o C)
Hasil-hasil  perhitungan  dapat  dilihat  pada tabel 1, 2 dan 3 berikut:
Tabel 1. Range ( o C) Q (ml/dt) T in 50 o C T in 60 o C T in 70 o C T in 50 o C T in 60 o C T in 70 o C L3-2 L3-2 L3-2 L2-3 L2-3 L2-3 S3-2 S3-2 S3-2 S2-3 S2-3 S2-3 30 8.67 13.77 21.37 10.97 15.80 23.30 8.90 15.17 20.90 9.23 12.77 21.63 60 7.90 12.77 20.70 8.37 14.60 21.50 8.17 13.93 18.30 7.93 11.23 19.33 90 7.37 12.47 19.93 7.30 13.17 20.87 7.57 13.00 17.27 7.37 9.63 19.07

## Tabel 2. Laju perpindahan panas (W/dt)
Q (ml/dt) T in 50 o C T in 60 o C T in 70 o C T in 50 o C T in 60 o C T in 70 o C L3-2 L3-2 L3-2 L2-3 L2-3 L2-3 S3-2 S3-2 S3-2 S2-3 S2-3 S2-3 30 58.07 59.12 60.69 58.55 59.54 61.09 58.12 59.41 60.59 58.19 58.92 60.75 60 57.91 58.92 60.55 58.01 59.30 60.72 57.97 59.16 60.06 57.92 58.60 60.27 90 57.80 58.86 60.39 57.79 59.00 60.59 57.85 58.97 59.85 57.80 58.27 60.22 Tabel 3. Efektifitas panas (%) Q (ml/dt) T in 50 o C T in 60 o C T in 70 o C T in 50 o C T in 60 o C T in 70 o C L3-2 L3-2 L3-2 L2-3 L2-3 L2-3 S3-2 S3-2 S3-2 S2-3 S2-3 S2-3 30 49.81 50.06 56.88 62.79 57.66 61.86 51.15 55.22 55.29 52.46 46.76 58.00 60 52.09 50.59 58.86 56.15 58.01 61.43 52.92 55.44 51.99 51.85 44.64 55.24 90 62.25 56.16 62.62 62.04 59.94 65.55 62.88 59.63 54.53 59.89 44.19 60.08
Gambar 4. Grafik range
Grafik range pada  gambar  4  menunjukkan bahwa range cenderung menurun dengan kenaikan debit aliran. Hal ini disebabkan karena penambahan debit  menyebabkan  volume  air  yang  mengalir menjadi  lebih  besar.  Jumlah  air  yang  didinginkan mejadi  lebih  banyak  sehingga  menyebabkan pendinginan  tidak  optimal  dan  pengurangan  suhu air menjadi lebih rendah. Grafik pada gambar 4 juga menunjukkan  bahwa  bentuk  lingkaran  cenderung memiliki nilai range yang lebih besar dibandingkan dengan bentuk segitiga. Selain itu, konfigurasi 2-3 memiliki range yang  lebih  besar  dibanding konfigurasi 3-2 Selisih suhu maksimum terjadi pada variasi  suhu  air  masuk  60 o C,  bentuk  lingkaran dengan  konfigurasi  2-3  yaitu  sebesar  23,30 o C. Selisih suhu minimum terjadi pada variasi suhu air masuk  50 o C,  bentuk  lingkaran  dengan  konfigurasi 3-2 yaitu sebesar 7,30 o C.
Gambar 5. Laju perpindahan panas untuk T in 50 o C
Gambar 6. Laju perpindahan panas untuk T in 60 o C 0 5 10 15 20 25 0 30 60 90 R a nge ( o C) Debit (ml/dt) Ti50*L3-2 Ti60*L3-2
Ti70*L3-2 Ti50*L2-3 Ti60*L2-3 Ti70*L2-3 Ti50*S3-2 Ti60*S3-2 Ti70*S3-2 Ti50*S2-3 Ti60*S2-3 Ti70*S2-3 50 60 70 80 0 30 60 90 Laj u P e rpi ndaha n pana s ( W /dt ) Debit (ml/dt) Ti50*L3-2 Ti50*L2-3 Ti50*S3-2 Ti50*S2-3 50 60 70 80 0 30 60 90 Laj u P e rpi ndaha n P a nas ( W /dt ) Debit (ml/dt) Ti60*L3-2 Ti60*L2-3 Ti60*S3-2 Ti60*S2-3
Gambar 7. Laju perpindahan panas untuk T in 70 o C
Grafik laju perpindahan panas pada gambar 5,  6  dan  7  menunjukkan  bahwa  laju  perpindahan panas  cenderung  meningkat  dengan  penambahan besar debit aliran. Peningkatan debit dalam hal  ini meningkatkan  laju  aliran  massa.  Kenaikan  debit menyebabkan range menjadi  berkurang  tetapi  hal ini  tidak  berpengaruh  secara  dominan.  Dalam  hal ini,  debit  aliran  lebih  berperan  dalam  laju perpindahan  panas.  Pada  faktor  bentuk  dan konfigurasi sekat, terjadi kecenderungan yang sama dengan range .  Bentuk  lingkaran  cenderung memiliki  laju  perpindahan  panas  yang  lebih  besar dibanding  bentuk  segitiga.  Demikian  pula  halnya dengan  konfigurasi  2-3.  Hal  ini  menunjukkan bahwa bentuk lingkaran dan konfigurasi 2-3 dapat menjadi  penghalang  yang  menyebabkan  kinerja pendinginan yang lebih optimal.
Gambar 8. Grafik efektifitas panas
Grafik  efektifitas  panas  pada  gambar  8 menunjukkan  bahwa  semakin  besar  debit  aliran maka efektifitas panas juga semakin meningkat. Hal ini disebabkan karena peningkatan suhu menyebabkan  laju  perpindahan  panasnya  juga meningkat.  Laju  perpindahan  panas  dalam  hal  ini menunjukkan kinerja pertukaran panas antara aliran air  panas  dan  aliran  udara  pendingin.  Peningkatan laju perpindahan panas ini menjadi indikator kinerja
menara  pendingin  dari  aspek  efektifitas  panas. Fenomena  ini  tidak  terjadi  pada  beberapa  variasi yaitu  Ti50*L2-3,  Ti50*S2-3,  Ti60*S2-3  dan Ti70*S2-3.  Hal  ini  disebabkan  konfigurasi- konfigurasi  ini  kurang  dapat menahan  gerakan  air sehingga  proses  pertukaran  panas  menjadi  lebih rendah.
Grafik  pada  gambar  8  juga  menunjukkan bahwa  bentuk  lingkaran  cenderung  memiliki efektifitas  panas  yang  lebih  besar  dibandingkan bentuk  segitiga.  Konfigurasi  2-3  juga  memiliki efektifitas  panas  yang  cenderung  lebih  besar dibanding  konfigurasi  3-2.  Hal  ini  menunjukkan bahwa  bentuk  lingkaran  dan  konfigurasi  2-3 memiliki  fungsi  yang  lebih  optimal  dalam menghambat gerakan air di atas permukaan sekat. Gerakan  yang  lebih  terhambat  ini  menyebabkan waktu  kontak  dengan  udara  pendingin  menjadi lebih  besar  sehingga  proses  pendinginan  menjadi lebih optimal.

## KESIMPULAN
1. Bentuk dan konfigurasi alur sekat berpengaruh terhadap kinerja menara pendingin.
2. Bentuk  lingkaran  cenderung  memiliki  kinerja yang lebih besar dibanding bentuk segitiga.
3. Konfigurasi  2-3  cenderung  memiliki  kinerja yang lebih besar dibanding konfigurasi 3-2.

## SARAN
Untuk penelitian selanjutnya dapat dilakukan  dengan  memvariasikan  bentuk-bentuk alur sekat yang lain seperti bentuk segi empat atau segi banyak.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian  ini  dilaksanakan  dengan  skim Program Kreativitas Mahasiswa–Penelitian (PKM- P) kemenristek Dikti tahun anggaran 2017.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Walujodjati,  A.,  2005. Pengaruh  Kecepatan Udara  Terhadap  Temperatur  Bola  Basah, Temperatur  Bola  Kering  pada  Menara Pendingin , Momentum 1(2): 5-9
[2] Yulianto, S., Urbiantoro, A., 2013. Perancangan  Cooling  Tower  untuk  Alat Penukar  Kalor  Shell  and  Tube  Kapasitas Skala Laboratorium , Sintek 7(1): 11
[3] Effendi,  A.,  Wirza,  R.,  2013. Perencanaan Sistem  Scada  Cooling  Tower  Menggunakan Siemens  Simatic  Step  7  dan  Wincc ,  Jurnal Teknoif 1(1): 6-14
[4] Johanes,  S.,  2010. Karakteristik  Menara Pendingin  dengan  Bahan  Isian  Ijuk ,  Forum Teknik 33(3): 188-194
[5] Taufik,  HA,  Listyadi,  SD,  Sutjahjono,  H, 2014. Analisis  Beban  Kalor  Cooling  Tower Induced Draft Counterflow Dengan Bahan
50 60 70 80 0 30 60 90 Laj u P e rpi ndaha n P a nas ( W /dt ) Debit (ml/dt) Ti70*L3-2 Ti70*L2-3 Ti70*S3-2 Ti70*S2-3
40 45 50 55 60 65 70 0 30 60 90 Efe k ti fi ta s Pan a s ( % ) Debit (ml/dt) Ti50*L3-2 Ti60*L3-2 Ti70*L3-2 Ti50*L2-3
Ti60*L2-3 Ti70*L2-3 Ti50*S3-2 Ti60*S3-2 Ti70*S3-2 Ti50*S2-3 Ti60*S2-3
Ti70*S2-3
Pengisi Bambu Wulung , Artikel Ilmiah Hasil Penelitian  Mahasiswa,  Jurusan  Teknik Mesin. Fakultas Teknik, Universitas Jember
[6] Homzah,  O.S., Analisa  Performasi  pada
Menara  Pendingin  dengan  Menggunakan Analisis Eksergi , Jurnal Desiminasi
Teknologi 2(1): 23-28
[7] Yadav, B.K., Soni, S.L., 2015. Experimental Study of the Performance of Cooling Tower , International  Journal  of  Science  and Research (IJSR) 4(8): 2035-2038
[8] Handoyo, Y.,  2015. Analisis  Performa Cooling  Tower  LCT  400  pada  PT . XYZ , Tambun Bekasi, Jurnal Imiah Teknik Mesin 3(1):38-52
[9] Wang, M, Tian, Z., Liu, K., 2011, Research on  Influence  Factors  of  Cooling  Tower Performance , Advanced  Materials Research ISSN: 1662-8985, Vol. 280: 119-123
[10] Vishwakarma,  K.S.,  Bhoyar  A.S.,  Larokar, S.K.,  Hote,  V.V.,  Bhudhbaware,  S.,  2015.
Study  the  Factors  on  Which  Efficiency  of Cooling  Tower  can  be  Critically  Acclaimed (a  Case  Study) ,  International.  Journal  of Engineering Research and Applications 5(4): 73-79
[11] Kulkarni, S.J., Goswami, A.K., 2015. Studies and  Experimentation  on  Cooling  Towers:  a Review , International. Journal of Engineering and Technology 02(05): 279-282
[12] Fuhaid, .N, 2008, Pengaruh Sudut Kemiringan  Sekat  Terhadap  Unjuk  Kerja Menara  Pendingin  Air ,  Widya  Teknika 16(2): 45-53
[13] Patel, K., Mohite, N.V., 2015. Experimental Investigation of Forced Draft Counter Flow Cooling  Tower  with  Twisted  Tape  Insert: Horizontal  & Vertical ,  International Journal on  Recent  and  Innovation  Trends  in Computing and Communication 3(5): 2795- 2798