## ANALISIS FOULING RESISTANCE INTERCOOLER DAN KUALITAS UDARA KOMPRESOR FU SHENG SA – 4100 WII DI PT XYZ INDONESIA
1 Reza Setiawan, 2 Tedi Nurjen, 3 Rahmat Hidayat
1,2 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang
3 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang
1 reza.setiawan@ft.unsika.ac.id, 3 rahmat.hidayat@staff.unsika.ac.id

## I. P ENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  dimanfaatkan  oleh  berbagai industri, salah satunya industri yang bergerak dalam bidang ( property )  yaitu  PT  XYZ  Indonesia  yang  menggunakan banyak peralatan yang modern demi menunjang keterlangsungan  proses  produksinya.  PT  XYZ  Indonesia merupakan  perusahaan manufacture yang  bergerak  di bidang  bahan  bangunan  ( property) .  Mesin  –  mesin  yang ada di PT XYZ Indonesia sangat kompleks  yang beroperasi secara terus  menerus dan berhubungan  satu sama  lain dari proses  satu  ke  proses  yang  lainnya  baik  secara  sistem mekanik  (pneumatik  dan  hidrolik)  maupun  elektrik. Hampir  semua  peralatan  penunjang  proses  produksi  yang ada  di  PT  XYZ  Indonesia  menggunakan  sistem  pneumatik yang  ditopang  oleh  sebuah  kompresor  tipe  sekrup  FU SHENG  SA  –  4100  WII,  kompresor  tersebut  dilengkapi oleh intercooler tipe shell  and  tube seperti  yang  terlihat pada Gambar 1 berikut ini.
(a) (b)
Gambar 1 (a) Sistem kompresor ; dan (b) Intercooler FU SHENG SA-4100 WII di PT XYZ Indonesia
Intercooler berfungsi  menurunkan  temperatur  udara hasil kompresi sebelum masuk ke sistem (peralatan) seperti pnumatik, agar udara tersebut memiliki kandungan air yang cukup  kecil  (kering).  Namun  tidak  dapat  dihindari permasalahan  yang  sering  terjadi  pada intercooler adalah sering  terjadinya  pengendapan  dari  mineral  fluida  yang bekerja  pada intercooler tersebut  atau  yang  disebut material  deposit.  Hal  ini  sangat  berpengaruh  terhadap kualitas udara hasil kompresi, karena pendingin udara hasil kompresi kurang maksimal karena adanya material deposit. Material  deposit  tersebut  akan  membentuk fouling  resistance yang akan mengurangi kemampuan transfer panas intercooler. Fouling resistance selalu muncul pada proses industri yang menggunakan  peralatan  penukar  kalor.  Beberapa  kasus diantaranya  adalah  pada  industri  pengolahan  makanan  dan pembangkit  listrik.  Pada  industri  pengolahan  makanan fouling resistance menjadi problem utama karena perpindahan panas ke

## I N F O  A R T I K E L
Diterima : 06 Juli 2018 Direvisi : 06 Juli 2018 Disetujui : 07 Agustus 2018
Kata Kunci : Fouling resistance , Kualitas udara, Material deposit, Laju kondensasi, Intercooler, Kompresor

## A B S T R A K
Fouling resistance akibat material deposit pada Intercooler sangat mempengaruhi kualitas udara hasil kompresi sebuah kompresor. Laju penambahan dari material deposit menjadi penting untuk menjaga kualitas  udara  hasil  kompresi  sebuah  kompresor.  Metode  yang  digunakan  untuk  mengetahui  laju penambahan  material  deposit  dilakukan  dengan  cara  pengamatan,  pengukuran,  perhitungan  dan analisis secara langsung pada kompresor tipe sekrup FU SHENG SA – 4100 WII yang ada di PT XYZ Indonesia. Hasil dari perhitungan dan analisis diperoleh penambahan fouling resistance rata – rata sebesar 3 x 10 -9 (m 2 K)/W per minggu selama pengamatan. Laju kondensasi uap air yang terjadi pada kompresor FU SHENG SA – 4100 WII di PT. XYZ Indonesia rata – rata sebesar 9,837 x 10 -3 (kg  air/s)  per  minggu.  Perlu  perhatian  khusus  dalam  penggunaan  fluida  pada Intercooler yang terbebas  dari  kontaminasi  kotoran  dari  lingkungan  sekitar  area  kompresor  untuk  mengurangi  laju penambahan  material  deposit    dan  adanya  sistem  perawatan  berkala  pada Intercooler tersebut. Penekanan  jumlah  laju  pertumbuhan  material  deposit  akan  meningkatkan  kualitas  udara  hasil kompresi.
produk  menurun  sehingga  menurunkan  pula  kualitas  dan keamanannya.  Selain  itu fouling  resistance juga  menyebabkan efisiensi  pabrik  menurun  dan  memerlukan  proses cleaning peralatan  penukar  kalor.  Hal  ini  membatasi  waktu  proses  dan biaya pada industri pengolahan makanan.  Ada berbagai metode yang  dapat  digunakan  untuk  mengetahui  perkembangan fouling resistance pada heat exchanger untuk menjaga laju pertumbuhan fouling  resistance [1].  Selain  itu  di  industri  pembangkit  juga terganggu  oleh fouling  resistance yang  terdapat  pada Heat Exchanger.  Fouling  resistance pada  industri  pembangkit  listrik didominasi pada area peralatan penukar kalor dengan aliran fluida dua fasa [2].  Peralatan yang selalu menjadi tempat terbentuknya fouling resistance adalah Heat Exchanger. Heat exchanger adalah suatu alat penukar panas yang digunakan untuk memanfaatkan atau mengambil panas dari suatu  fluida  untuk  dipindahkan  ke  fluida  lainnya  melalui suatu proses yang disebut dengan proses perpindahan panas (heat transfer) [3] . Intercooler merupakan salah satu jenis heat exchanger tipe shell-and-tube yang  memiliki  konstruksi komponen utama seperti terlihat pada Gambar 2 berikut ini.

## II. 4
Pada bagian ini akan dijelaskan tentang penulisan heading . Heading pertama merupakan bab dari penelitian Anda, dituliskan dengan ukuran 10pt center dengan rincian angka romawi, small caps, tanpa bold dan italic . Jarak dari heading level pertama ke paragraph  adalah  satu  spasi.  Jika heading Anda  melebihi  satu, gunakan level kedua heading seperti di bawah ini.
Gambar 2 Komponen utama h eat exchanger tipe s hell-and-tube [4]
Persamaan  yang  digunakan  untuk  mendesai  maupun mengukur  kemampuan  transfer  panas  dengan  mengetahui perpindahan  panas  secara  menyeluruh  dan  besarnya  laju perpindahan  panas  yang  terjadi  pada heat  exchanger  shell-and- tube adalah sebagai berikut [5], [6].
U = ( 𝟏 𝐡𝐨 + R o,f + 𝐝𝐨 𝐝𝐢𝐡𝐢 + R i,f ) -1 (1) 𝑄 = 𝑈 𝐴 ∆𝑇 𝑚 𝐹 (2)
Keterangan: U :  Koefisien  perpindahan  panas  secara  menyeluruh (W/m 2 K) h : Koefisien perpindahan panas konveksi (W/m 2 K) R : Hambatan termal (m 2 K/W) d : diameter (m) Q : Laju perpindahan panas (W) A : Luas permukaan (m 2 ) ∆T m : Log-mean temperature diference (K) F : Faktor koreksi
i : Bagian dalam
o : Bagian luar
Material  deposit  yang  menempel  pada  dinding- dinding pipa menyebabkan kemampuan transfer panas heat exchanger menurun.  Hal  ini  menyebabkan  hambatan termalnya  bertambah  dan  meningkat  karena fouling  factor
yang terjadi meningkat. Fouling factor dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut [6].
U i = 1 1 hi + Ailn( ro ri ⁄ ) 2πkL + Ai Ao + 1 ho (3)
U o = 1 1 hi + Aoln( ro ri ⁄ ) 2πkL + Ao Ai + 1 ho (4)
𝑅" = 1 𝑈𝑜 − 1 𝑈𝑖 (5)
Keterangan:
L : Panjang pipa (m) k : Konduktivitas termal bahan (W/mK)
R” : Fouling resistance (m 2 K/W)
Sedangkan kualitas udara yang keluar dari kompresor dapat  diukur  dengan  seberapa  besar  air  kandugan  air/ kelembapan udaranya.   Kualitas udara tersebut dapat dicari dengan  menggunakan  diagram  psikometrik  dengan mengetahui  parameter  suhu  bola  basahnya  dan  besar kelembapan relatifnya [7].

## II. METODE PENELITIAN
Penelitian  yang  dilakukan  adalah  dengan  menganalisis performasi  kompresor  sekrup,  menganalisis  material deposit  yang  terjadi  pada  unit intercooler kompresor  dan menganalisis  kualitas  dari  kompresor  FU  SHENG  SA  – 4100  WII  yang  ada  di  PT.  XYZ  Indonesia.  Tahapan penelitian  yang  dilakukan  terlihat  pada  Gambar  3  berikut ini.

## Gambar 3 Alur penelitian
Alur proses penelitian yang dilakukan dari tahap ke tahap pada gambar 3 dijelaskan sebagai berikut.
a. Studi Pendahuluan
Studi  pendahuluan  dilakukan  menjadi  dua  bagian  yakni observasi  lapangan  dan  studi  literatur.  Observasi  dilapangan dilakukan  dengan  mengamati  kejanggalana  yang  terjadi  pada
Studi Pendahuluan Observasi Lapangan Studi Literatur Pengambilan Data Analisa Data Kesimpulan
kinerja kompresor FU SHENG SA  – 4100 WII di PT. XYZ Indonesia  yakni  kinerja intercooler yang  tidak  bekerja dengan baik untuk jangka waktu yang lama dan rendahnya kualitas  udara  keluar  kompresor  sebagai  udara  masukan sistem  penumatik.  Sedangkan  studi  literatur  dilakukan proses studi pustaka berkaitan dengan menurunnya kualitas udara  yang  dihasilkan  kompresor,  laju  pertumbuhan material deposit pada heat exchanger dan pengalaman studi kasus  yang sama tentang  hal  tersebut  yang pernah dialami melalui jurnal dan buku referensi terkait.
b. Pengambilan Data
Pengambilan  data  dilakukan  dengan  mencari  data spesifikasi heat  exchanger, mengukur  laju  aliran  massa, mengukur  temperatur  dan  mengukur  tekanan  sistem  disisi inlet dan outlet yang  terjadi  pada  udara  dan  fluida  pendingin . Pengukuran  laju  aliran  massa,  temperatur  dan  tekanan  tersebut dilakukan selama 35 hari pengamatan. Laju aliran massa diukur menggunakan flow  meter, Temperatur  menggunakan infra  red thermometer dan tekanan diukur menggunakan pressure gauge.
c. Analisa Data
Analisa  data  dilakukan  dengan  menghitung  dan menganalisa  koefisien  perpindahan  panas  menyeluruh,  laju perpindahan panas, pertumbuhan material deposit dan kandungan air  pada  udara  keluaran  kompresor  yang  terjadi  dari  waktu  ke waktu  selama  35  hari  pengamatan.  Data  selama  35  hari pengamatan dirata-ratakan untuk dianalisi per minggunya.
d. Kesimpulan
Kesimpulan  dilakukan  dengan  menarik  informasi  besarnya laju  pertumbuhan fouling  factor dan  laju  kondensasi  air  pada udara  kompresor  serta    prediksi  berapa  lama intercooler perlu dilakukan  perawatan  pembersihan  berkala  agar  kualitas  udara yang dihasilkan kompresor sesuai kebutuhan sistem penumatik.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Kompresor  FU  SHENG  SA  –  4100  WII  di  PT.  XYZ Indonesia  bekerja pada  kondisi  dengan  efisiensi  sebesar 73  %. Hasil  analisis data  dari  kompresor  dan intercooler yang  bekerja dengan  kemampuan  tersebut  didapatkan  koefisien  perpindahan panas  menyeluruh  bagian  dalam  dan  luar  pipa  dari  waktu  ke waktu seperti terlihat pada Gambar 4 dan Gambar 5 di bawah ini.
Koefisien  perpindahan  panas  secara  menyeluruh  pada bagian dalam dan luar pipa dari minggu ke  minggu  mengalami peningkatan. Rata-rata peningkatan koefisien perpindahan panas menyeluruh yang terjadi sebesar 0,875 W/m 2 K per minggu pada pipa  bagian  dalam  dan  0,550  W/m 2 K  per  minggu  pada  pipa bagian  luar.  Hal  ini  disebabkan  karena  dari  waktu  ke  waktu kompresor  diharapkan  dapat  bekerja  dengan  hasil  yang  sama baiknya  akan  tetapi  sistem  mengalami  gangguan  transfer  panas akibat  pertumbuhan  material  deposit  yang  terjadi  pada intercooler. Sehingga  kemampuan  transfer  panas  ditingkatkan melalui rekayasa variabel sistem seperti memperbesar laju aliran massa  agar  kemampuannya  mentransfer  panas  tetap  terjaga. Disatu  sisi  dari  waktu  ke  waktu  pula  material  deposit  yang terdapat  pada  dinding-dinding  pipa  juga  meningkat  sehingga proses  transfer  panas  yang  terjadi  terhambat.  Pertumbuhan material deposit dari intercooler terlihat pada  Gambar 6 berikut ini.
Gambar 4 Koefisien perpindahan panas menyeluruh pada bagian dalam pipa dari minggu ke minggu
Gambar 5 Koefisien perpindahan panas menyeluruh pada pipa bagian luar pipa dari minggu ke minggu
713,0 714,4 715,1 716,0 716,5 711 712 713 714 715 716 717 Ke-1 Ke-2 Ke-3 Ke-4 Ke-5 U i (W /m 2 K) Waktu (Minggu) Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh pada Bagian Dalam Pipa (U i ) - Waktu 558,4 559,2 559,7 560,2 560,6 557 558 558 559 559 560 560 561 561 Ke-1 Ke-2 Ke-3 Ke-4 Ke-5 U o (W /m 2 K ) Waktu (Minggu) Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh pada Bagian Luar Pipa (U o ) - Waktu 0,000388332 0,000388339 0,000388342 0,000388346 0,000388349 0.000388320 0.000388325 0.000388330 0.000388335 0.000388340 0.000388345 0.000388350 0.000388355 Ke-1 Ke-2 Ke-3 Ke-4 Ke-5 F o u lin g R esis ta n ce (m 2 K/W ) Waktu (Minggu) Fouling Resistance ( R" ) - Waktu
Material  deposit  meningkat  pada  dinding-dinding  pipa intercooler dari  waktu  ke  waktu  menyebabkan  transfer  panas menjadi  menurun  karena  hambatan  termal  konduksi  yang disebabkan  material  deposit  cukup  besar.  Sehingga  peningkatan fouling  factor yang  terjadi  sebesar  1  x  10 -9 (m 2 K)/W  per minggu.  Hal  ini  menyebabkan  laju  perpindahan  panas  yang terjadi menurun seperti terlihat pada Gambar 7 berikut ini.

## Gambar 7 Perubahan laju perpindahan panas dari minggu ke minggu
Laju  perpindahan  panas intercooler menurun  dari  waktu- kewaktu  seiring  peningkatan  material  deposit  yang  menempel pada  dinding-dinding  pipa intercooler .  Penurunan  laju perpindahan  panas intercooler rata-rata  sebesar  2.896,5  W  per minggu.    Sedangkan  laju  kondensasi  udara  yang  terjadi  dari minggu ke minggu dijelaskan pada Gambar 8 berikut ini.

## Gambar 8 Laju kondensasi pada udara dari minggu ke minggu
Material deposit terbentuk dari material yang dibawa oleh air sebagai  pendingin  karena  air  pendingin  diambil  dari  air  tanah biasa  tanpa  perlakuan  khusus  untuk  mengurangi  material  yang terkandung  alam  air.  Selain  itu  air  pendingin  juga  berpotensi terkontaminasi oleh pengotor sekitar lokasi cooling tower seperti
debu  lingkungan  yang  berterbangan,  uap  limbah  hasil  produksi dan  debu  dari  tangki  semen  Akibat  menurunnya  kemampuan transfer  panas  menyebabkan  panas  yang  dikeluarkan  dari  kerja kompresor  menjadi  berkurang  sedangkan  dalam  sistem kompresor  udara  memanas  akibat  kompresi  kompresor.  Hal  ini menyebabkan kondensasi air pada udara meningkat menyebabkan  kualitas  udara  keluar  kompresor  untuk  sistem penumatik  menjadi buruk. Peningkatan laju kondensasi air rata- rata yang terjadi pada udara sebesar 1x10 -5 kg air/s per minggu.

## IV. KESIIMPULAN
Kesimpulan yang didapat dari hasil penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Permasalahan yang ada pada unit Intercooler kompresor FU SHENG SA – 4100 WII disebabkan oleh adanya Material Deposit (endapan kotoran) yang terjadi pada  tube Air  Cooler tersebut,  sehingga  laju perpindahan panas semakin  menurun, laju penambahan fouling resistance yang  terjadi  mengalami penambahan sebesar  1  x  10 -9 (m 2 K)/W  per  minggu.  Penambahan fouling resistance pada intercooler tersebut disebabkan karena  adanya  faktor  pengotoran  dari fluida (air) pendingin,  yang  hanya  menggunakan  air  tanah  biasa, tanpa treatment khusus  disamping  adanya  pengotoran dari lingkungan sekitar lokasi c ooling tower yaitu debu, uap limbah hasil produksi, debu dari tangki semen.
2. Penambahan  Material  Deposit  padai Intercooler juga menyebabkan  penurunan  kualitas  udara  kering  hasil dari  kompresor,  karena  proses  penurunan  temperatur udara  hasil  kompresi  tidak  sempurna.  Terhambat dengan  adanya  material  deposit,  yang  tentunya  sangat berpengaruh  ke  semua  sistem  (peralatan).  Kandungan uap  air  pada  kompresor  FU  SHENG  SA  –  4100  WII mengalami  kenaikan  sebesar  1x10 -5 (kg  air/s)  per minggu.
3. Perawatan cleaning pada intercooler sebaiknya dilakukan  sebulan  sekali  guna  menjaga  kualitas  udara untuk  peralatan  penumatik  karena  hasil  analisis menunjukan kondensasi uap air sudah cukup meningkat setelah  kompresor  FU  SHENG  SA  –  4100  WII  di  PT. XYZ Indonesia digunakan selama sebulan.

## DAFTAR RUJUKAN
[1] Wallhäußer,  E.,  Hussein,  M.A.  dan  Becker,  T., Detection methods of fouling in heat exchangers in the food  industry, Food  Control, Volume  27,  2012,  pp.1- 10.
[2] Qureshi,  Bilal  Ahmed  dan  Zubair  Syed  M.,  Predicting the impact of heat exchanger fouling in power systems, Energy, Volume 107, 2016, pp. 595-602.
[3] Wijaya,  Binsen,  Analisis  Dan  Simulasi  Keefektifan Alat  Penukar  Kalor  Tabung  Sepusat  Dengan  Variasi Kapasitas Aliran Fluida Panas, Kapasitas Aliran Fluida Dingin,  Dan  Suhu  Masukan  Fluida  Panas  Dengan Aliran  Sejajar, Skripsi  Departemen  Teknik  Mesin Universitas Sumatera Utara, 2015.
32.686
30.178
26.697 24.171 21.100 15000 17000 19000 21000 23000 25000 27000 29000 31000 33000 35000 Ke-1 Ke-2 Ke-3 Ke-4 Ke-5
L aj u P er p in d ah an P an as ( W ) Waktu (Minggu) Laju Perpindahan Panas (Q) - Waktu 0,009869 0,009878 0,009890 0,009916 0,009940 0.009820 0.009840 0.009860 0.009880 0.009900 0.009920 0.009940 0.009960 Ke-1 Ke-2 Ke-3 Ke-4 Ke-5
L aj u K o n d en sa si (k g a ir /s) Waktu (Minggu) Laju Kondensasi pada Udara - Waktu
[4] Shah, R.  K. and  Sekulic,  D.  P., Fundamentals of Heat Exchanger  Design. John  Wiley  &  Sons,  Inc.,  New
Jersey, 2003.
[5] Cao,  E., Heat  Transfer  in  Process  Engineering. John Wiley & Sons, Inc., New York, 2009.
[6] Holman,  J.  P., Perpindahan  Kalor  alih  bahasa  Jasjfi E., edisi ke-6, Erlangga, Jakarta , 1988.
[7] Permana,  Dicky  dan  Prabowo,  Studi  Eksperimen Pengaruh  Kecepatan  Udara  Pengering  Inlet  Chamber Pada  Swirling  Fluidized  Bed  Dryer  Terhadap Karakteristik Pengeringan Batubara, Jurnal Teknik ITS , Volume 5.2, 2017.