Buletin Pengelolaan Reaktor Nuklir Bulletin of Nuclear Reactor Management Vol. XVII, No.1, April 2020:hal. 38 - 44

## ANALISA KEBUTUHAN MAKE UP WATER COOLING TOWER RSG-GAS PADA DAYA 30 MW SETELAH REVITALISASI
Pranto Busono 1 , Santosa Pujiarta 2 1 2 PRSG – BATAN Kawasan Puspiptek Gd. 31 Serpong, 15310 email: pranto@batan.go.id
Diterima:    23 Januari 2020, diperbaiki :     6 Febuari 2020, disetujui :    13 April 2020

## ABSTRAK
ANALISA  KEBUTUHAN  MAKE  UP  WATER  COOLING  TOWER  RSG-GAS  PADA  DAYA  30 MW SETELAH REVITALISASI . Akibat kondisi dan usia dari cooling tower RSG-GAS maka telah dilakukan revitalisasi pada cooling tower tersebut. Cooling tower yang baru mempunyai tipe sama dengan tipe sebelumnya, yaitu tipe Mechanical induced draft, counter flow, Inline, Closed end. Akibat  penggantian/revitalisasi cooling  tower RSG-GAS  maka  perlu  dilakukan  kajian  yang berkaitan  dengan  besarnya  kehilangan  air.  Kehilangan  air  pada cooling  tower terdiri  atas: evaporation loss (We), Drift loss (Wd) dan blowdown (Wb) . Besarnya kehilangan air berdasarkan desain 93,8074 m 3 /h, hasil perhitungan 53,1286 m 3 /h dan hasil pengamatan adalah sebesarnya 39,4548 m 3 /h. Kehilangan air pada cooling tower perlu diperhitungkan karena berkaitan dengan kemampuan  pompa  PA-04  dalam  mengkompensasi  kehilangan  air  tersebut.  Dengan kemampuan pompa PA-04 yang mempunyai kapasitas 100 m 3 /h, maka dapat dipastikan bahwa pompa PA-04 masih mampu untuk mengkompensasi kehilangan air di cooling tower .
Kata kunci : make up water , revitalisasi cooling tower , kehilangan air

## ABSTRACT
ANALYSIS OF NEEDS MAKE UP WATER COOLING TOWER RSG-GAS AT 30 MW POWER AFTER  REVITALIZATION.  Due  to  the  condition  and  age  of  the  RSG-GAS  cooling  tower, revitalization of the cooling tower has been carried out. The new cooling tower has the same type as the previous type, namely Mechanical induced draft, counter flow, Inline, Closed end types. As a  result  of  the  replacement  or  revitalization  of  the  RSG-GAS  cooling  tower,  it  is  necessary  to conduct a study related to the amount of water loss. Water loss in a cooling tower consists of: evaporation loss (We), Drift loss (Wd) and blowdown (Wb). The amount of water loss based on the design is 93.8074 m 3 /h, the calculation result is 53.1286 m 3 /h and the observation result is 39.4548 m 3 /h. The loss of water in the cooling tower needs to be taken into account because it is related  to  the  PA-04  pump's  ability  to  compensate  for  the  water  loss.  With  the  PA-04  pump's capacity  which  has  a  capacity  of  100  m 3 /h,  it  is  certain  that  the  PA-04  pump  is  still  able  to compensate for the loss of water in the cooling tower.
Keywords: make up water, cooling tower revitalization, water loss

## PENDAHULUAN
ecara  garis  besar  pembuangan panas  hasil  reaksi  fisi  di  teras reaktor RSG-GAS ke lingkungan, dilakukan  melalui  dua  tahapan,  yaitu melalui  sistem  pendingin  primer  dan
sistem  pendingin  sekunder.  Panas  hasil reaksi  fisi  di  teras  reaktor  dipindahkan melalui  sistem  pendingin  primer  menuju heat  exchanger .  Pada  bagian heat exchanger tersebut  sistem  pendingin primer  dan  sistem  pendingin  sekunder bertemu  sehingga  panas  tersebut  dapat
S
(Oke Oce, dkk)
Analisa Kebutuhan Make Up … (Pranto Busono, Santosa)
berpindah  ke  sistem  pendingin  sekunder dan  akan  dibuang  ke  lingkungan  melalui cooling tower.
Mengingat  usia cooling  tower  RSG- GAS sudah lebih dari 30 tahun sehingga kurang  optimal  dalam  membuang  panas ke  lingkungan,  sebagai  tindaklanjutnya pada tahun 2018 telah dilakukan revitalisasi. Cooling  tower yang  baru memiliki tipe sama dengan cooling tower di RSG-GAS sebelumnya, hanya terdapat beberapa perbedaan, antara lain: cooling tower yang baru lebih tinggi, jumlah blade lebih  banyak ,  gearbox dan  sistem transmisinya,  serta  sistem  distribusi  air. Cooling  tower yang  baru  adalah  tipe mechanical  induced  draft,  counter  flow, Inline, Closed end. [1] Pada tipe mechanical induced draft
maka pertukaran panas antara fluida pendingin dan  udara  terjadi  secara  induksi  pada menara. Akibatnya udara yang berisi uap air yang dihasilkan dari pertukaran panas sebagian  akan  terbuang  ke  atmosfer. Kehilangan  uap  air  inilah  yang  harus dikompensasi oleh sistem make up water dan dilakukan dengan cara menambah air dari  kolam raw  water dengan  meng- gunakan pompa PA-04.
Akibat  dari  penggantian/  revitalisasi cooling  tower RSG-GAS  tersebut  maka perlu  dilakukan  kajian  yang  berkaitan dengan:
- Besarnya kehilangan air yang
diakibatkan  adanya  penguapan  dan percikan  pada cooling  tower yang baru.
- Perhitungan kemampuan pompa PA-
04 dalam mengkompensasi kehilangan air tersebut.
Tujuan dari penulisan ini yaitu untuk melakukan  kajian  tentang  kehilangan  air pada cooling tower, menghitung  kemam- puan pompa make up (PA-04 AP001/002) dalam  mengatasi  kehilangan  air  serta
membandingkan antara hasil perhitungan dengan kondisi sebenarnya.
Dalam makalah ini akan dikerjakan : - Melakukan perhitungan kehilangan air di cooling tower akibat penguapan dan percikan.
- Melakukan  perhitungan  waktu  yang diperlukan  untuk  memenuhi  kehilan- gan uap air untuk menentukan apakah pompa  PA-04  masih  mampu  untuk mengatasi kehilangan air tersebut.

## TEORI
Cooling  Tower didefinisikan  sebagai alat  penukar  kalor  yang  fluida  kerjanya adalah  air  dan  udara. Cooling  Tower berfungsi mendinginkan air melalui kontak langsung  dengan  udara  yang  meng- akibatkan  sebagian  kecil  air  menguap. Kemampuan cooling tower dalam menghasilkan  air  pendingin  biasanya dinyatakan  dalam range dan approach seperti  yang  terlihat  pada  gambar dibawah ini: [2][3]
Gambar 1. Gambaran suhu di cooling tower
Range adalah  perbedaan  suhu antara  tingkat  suhu  air  masuk cooling tower dengan tingkat suhu air yang keluar cooling tower atau selisih antara suhu air
Buletin Pengelolaan Reaktor Nuklir Bulletin of Nuclear Reactor Management Vol. XVII, No.1, April 2020:hal. 38- 44
panas  dan  suhu  air  dingin. Approach adalah perbedaan antara suhu air keluar cooling  tower dengan  suhu  bola  basah udara  yang  masuk  atau  selisih  antara suhu air dingin dan suhu bola basah ( wet bulb ) dari udara. [4][5]
Gambar 2. Prinsip kerja sistem pendingin sekunder  dan cooling tower
Air dari kolam cooling tower dipompa menuju heat exchanger untuk mengambil panas dari sistem primer dan selanjutnya air dalam kondisi panas yang berasal dari heat  exchanger dialirkan  menuju cooling tower . Air panas tersebut akan berkontak langsung  dengan  udara  sekitar  yang bergerak  pada  sisi  bagian  atas cooling tower karena  pengaruh  dari  fan  atau blower dan  air  yang  memiliki  suhu  lebih dingin akan jatuh ke kolam cooling tower . Dari  proses  ini  akan  menghasilkan  suhu yang rendah yaitu hampir mendekati suhu bola  basah  udara.  Air  yang  sudah mengalami penurunan suhu ditampung ke kolam.
Cooling  tower menggunakan  prinsip penguapan dimana sebagian air diuapkan ke  aliran  udara  yang  bergerak  dan kemudian dibuang ke lingkungan. Dalam pengoperasian cooling  tower dimung- kinkan  terjadi  kehilangan  air  sehingga diperlukan  penambahan  air  untuk  men- jaga kestabilan jumlah air yang bersirkulasi.  Kehilangan  air  diakibatkan oleh  beberapa  faktor  yaitu evaporation loss  (We),  drift  loss  (Wd) dan blowdown (Wb), [6][7] sehingga  pada cooling  tower pengurangan  air  yang  sangat  signifikan,
harus  dikompensasi  dengan  pompa make-up. [8] Pada sistem pendingin sekunder PRSG, untuk mengatasi kekurangan  volume  air  di cooling  tower, disediakan pompa make up water PA-04.
Evaporation loss (We) adalah kehilangan air akibat penguapan sebagian kecil air karena adanya pemanasan.  Besarnya  nilai evaporation loss dari  desain  ditentukan  sebagai berikut: We = 1,15 % x Wc...............(1) [7]
Keterangan : We = Evaporation loss (m 3 /hr) Wc = Cooling tower water flow (m 3 /hr) Sedangkan pendekatan lain untuk perhitungan evaporation  loss menurut Cooling Tower Make up Water [2] , banyaknya  jumlah  air  yang  hilang  akibat penguapan  atau evaporation  loss  (We) dapat dihitung menggunakan persamaan dibawah ini :
We = 0,00085 Wc(T 2 – T 1 ).......(2) Keterangan : Wc = Debit air saat pengukuran (m 3 /hr) T 2 = Suhu air masuk cooling tower T 1 = Suhu air keluar cooling tower
Drift loss(Wd) adalah kehilangan air yang disebabkan karena pengaruh gerakan  fan  yang  berputar,  besarnya sekitar 0,1 –0,2%  jumlah  air  yang bersirkulasi.  Berdasarkan  desain cooling tower yang  dibuat  oleh  PT.  Hamon besarnya drift loss ditentukan sebesar : [9] Wd = 0,1% xWc. Wc = Debit air saat pengukuran (m 3 /hr)
Parameter  terakhir  adalah blow down  (Wb) yang  merupakan  kehilangan air  akibat blowdown.  Blowdown mem- buang sebagian air sirkulasi pekat karena proses  penguapan  untuk  menurunkan konsentrasi  padatan  sistem. Blowdown diperlukan  untuk  membatasi  pemben- tukan kerak air.
Besarnya  nilai Blowdown (Wb)  dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
(Oke Oce, dkk)
Analisa Kebutuhan Make Up … (Pranto Busono, Santosa) No Jam Daya (MW) PA-04 AP001 Level (m) Keterangan 1 09.24 25 OFF 4,40 Dalam waktu 2 jam 9 menit air berkurang dari level 4,40  ke 4,18 meter 2 11.33 30 ON 4,18 3 12.45
30 OFF 4,40 Dalam waktu 1 jam
53 menit air berkurang dari level 4,40  ke 4,18 meter 4 14.38 30 ON 4,18 5 15.47 30 OFF 4,40 No Jam Daya (MW) PA-04 AP001 Level (m) Keterangan 1 09.48 15 ON 4,18 2 11.03 20 OFF 4,40 Dalam waktu 2 jam 29 menit air berkurang dari level 4,40  ke 4,18 meter 3 13.32 25 ON 4,18
4 14.53 25 OFF 4,40 Dalam waktu 1 jam 53 menit air berkurang dari level 4,40 ke 4,18 meter 5 16.46 30 ON 4,18 Wb = We / (S – 1) Keterangan :
Wb = blowdown loss S    = Cycle of cooling tower (S=2)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1. Data desain cooling tower untuk daya nominal 30 MW
No.  Parameter Nilai 1 Cooling tower water flow 3908,64 m 3 /h 2 Hot water temperature 39,20 o C 3 Cold water temperature
32,00 o C 4 Drybulb temperature – DB 30,96 o C 5 Wet bulb temperature – WB 28,00 o C
6 Range temperature
7,20 o C 7 Drift  loss,  %  of  circulating
flow 0,1 %
8 Evaporation loss, % of circulating flow 1,15 %
Kemampuan  pompa  make-up  (PA-04 AP001) yaitu 100 m 3 /h.
Pengamatan  operasi  pompa make-up water (PA-04  AP001)  saat  reaktor beroperasi  sampai  daya  30  MW  pada tanggal 20 Desember 2018:
Tabel 2. Hasil pengamatan operasi pompa (PA-04 AP001), operasi 30MW, tanggal 20 Desember 2018
Pengamatan  operasi  pompa make-up water (PA-04  AP001)  saat  reaktor beroperasi  sampai  daya  30  MW  pada tanggal 19 Maret 2019:
Tabel 3. Hasil pengamatan operasi pompa (PA-04 AP001), operasi 30MW, tanggal 19 Maret 2019

## Perhitungan kehilangan air di cooling tower
Kehilangan  air  di cooling  tower dapat diakibatkan  oleh  terjadinya  evaporasi, percikan maupun blowdown . Pada bagian ini  akan  dihitung  kehilangan  air  tersebut berdasarkan  desain cooling  tower (teori dan kondisi yang sebenarnya).
1.  Perhitungan kehilangan air berdasarkan  desain  yang  diberikan oleh PT. Hamon: [10]
a.  Perhitungan kehilangan air akibat evaporation loss (We)
Dari  data  desain  yang  diberikan oleh PT. Hamon, besarnya kehilangan  air  akibat  evaporasi ditentukan sebesar We = 1,15 %x Wc. Wc = Cooling tower water
flow
= 3908,64 m 3 /h
We = 1,15 %x Wc
Buletin Pengelolaan Reaktor Nuklir Bulletin of Nuclear Reactor Management Vol. XVII, No.1, April 2020:hal. 38- 44
= 1,15 % x 3908,64 m 3 /h = 44,9494 m 3 /h
b.  Perhitungan kehilangan air akibat drift loss (Wd) Drift loss (Wd) adalah kehilangan air  yang  diakibatkan  karena  fan yang berputar, biasanya harganya adalah: 0,1 – 0,2%  dari jumlah  air  yang  bersirkulasi. Berdasarkan  data  desain  diambil Wd = 0,1%
Wd  = 0,1% xWc Wc  = Debit air saat pengukuran (m 3 /hr)
Keterangan  :  Debit  air  saat pengukuran  diasumsikan  sama dengan  debit  aliran  dari cooling tower yaitu sebesar 3908,64 m 3 /h. Sehingga : Wd = 0,1% x 3908,64 m 3 /h = 3,9086 m 3 /h
c. Perhitungan kehilangan air akibat blowdown (Wb)
Blowdown yaitu membuang sebagian  air  yang  mempunyai konsentrasi  yang  pekat  karena proses penguapan. Dengan terjadinya blowdown maka konsentrasi air yang ada di sistem akan  turun,  hal  ini  sangat diperlukan untuk membatasi terjadinya pembentukan kerak air. Besarnya  nilai Blowdown (Wb)
dapat ditentukan dengan
persamaan berikut:
Wb = We / (S – 1)
Keterangan : We = evaporation loss S    = Cycle of cooling tower (S=2) Wb = We / (S – 1)
= 44,9494 / (2
– 1) m 3 /h
= 44,9494 m 3 /h
d.  Total  kehilangan  air  berdasarkan desain
Berdasarkan data  desain maka total  kehilangan  air  di cooling tower adalah:
Make up water  = We + Wd + Wb = (44,9494 + 3,9086 + 44,9494) = 93,8074 m 3 /h
2.  Perhitungan berdasarkan teori
a.  Perhitungan kehilangan air akibat evaporation loss(We)
Banyaknya jumlah air yang hilang akibat penguapan atau evaporation  loss  (We) dapat dihitung menggunakan
persamaan dibawah ini:
We = 0,00085 Wc(T 2 – T 1 )
Keterangan : Wc  = Debit air saat pengukuran T 2 = Suhu air masuk cooling tower T 1 = Suhu air keluar cooling tower Hasil  pengukuran  saat  uji  fungsi cooling  tower yang  baru  pada tanggal  20  Desember  2018, reaktor  beroperasi  pada  daya  30 MW  diperoleh  data  sebagai berikut:
Wc = 4148 m 3 /h T 2 = 36,90 o C T 1 = 29,92 o C
Sehingga  banyaknya  kehilangan air akibat penguapan evaporation loss (We) adalah : We  = 0,00085 Wc(T 2 – T 1 ) m 3 /h = 0,00085 x 4148 (36,9 –
29,92) m 3 /h
= 24,61 m 3 /h
(Oke Oce, dkk)
Analisa Kebutuhan Make Up … (Pranto Busono, Santosa) b.  Perhitungan kehilangan air akibat drift loss (Wd) Wd = 0,1% xWc Wc = Debit air saat pengukuran (m 3 /hr)
Keterangan  :  Debit  air  saat pengukuran  diasumsikan  sama dengan  debit  aliran  dari cooling tower yaitu sebesar 3908,64 m 3 /h.
Wd = 0,1% x 3908,64 m 3 /h
= 3,9086 m 3 /h
Sehingga banyaknya jumlah kehilangan  air  yang  diakibatkan oleh drift  loss (Wd)  sebesar
3,90864  m 3 /h.
c.  Perhitungan kehilangan air akibat blowdown (Wb)
Perhitungan  berdasarkan  hasil pengukuran
Wb   = We / (S – 1)
= 24,61 / (2 – 1) m 3 /h = 24,61 m 3 /h
d.  Berdasarkan perhitungan maka total kehilangan air di cooling tower adalah:
Make up water = We + Wd+ Wb = (24,61 + 3,9086 + 24,61)
= 53,1286 m 3 /h
3.  Perhitungan berdasarkan hasil pengamatan Hasil pengamatan operasi pompa PA-04 yang dilakukan pada tanggal 20
Desember  2018  dan  19  Maret  2019, yaitu  saat  reaktor  beroperasi  pada daya 30 MW. Rata-rata dalam waktu 2
jam terjadi terjadi penurunan ketinggian  air cooling  tower dari  level 4,40 meter ke 4,18 meter .
Berdasarkan penurunan ketinggian air di cooling  tower maka  dapat  dihitung volume  air  yang  berkurang  dalam waktu 2 jam. Penurunan ketinggian air
(∆t) = 4,40 – 4,18 meter = 0,22 meter, lebar  kolam  (l)  =  16,8  meter,  dan panjang kolam (p) = 21,35 meter maka volume air yang berkurang adalah;
Volume = p x l x ∆t = 21,35 m x 16,8 m x
0,22 m = 78,9096 m 3
Sehingga  dalam  waktu  2  jam  maka besarnya keperluan make up water di cooling tower adalah:
make up water = volume : waktu = 78,9096 m 3 : 2 jam = 39,4548 m 3 /h.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  data  desain cooling  tower yang  baru,  hasil  perhitungan  kehilangan air, hasil pengamatan operasi pompa PA- 04 dapat disimpulkan bahwa:
1.  Kehilangan  air   di cooling  tower pada kondisi  reaktor  beroperasi  pada  daya 30 MW  masih lebih kecil dibandingkan dengan  perhitungan  maupun  hasil desain,  sehingga  dapat  disimpulkan bahwa cooling tower masih aman.
2.  Dengan  kapasitas  pompa  PA-04 sebesar  100  m 3 /h  dan  kehilangan  air sebesar  39,4548  m 3 /h  maka  pompa tersebut masih mampu untuk memenuhi  kebutuhan make  up air dalam  mengkompensasi  kehilangan air di cooling tower .

## DAFTAR PUSTAKA
1.  G.  B.  HILL E.  J.  PRING PETER  D. OSBORN: Cooling Towers, 3rd Edition: Principles and Practice, Butterworth-Heinemann, 1990. 2.  Gerald  Bowen  Hill, E.  J.  Pring, Peter David Osborn, William Stanford: Cooling towers: principles and
Buletin Pengelolaan Reaktor Nuklir Bulletin of Nuclear Reactor Management Vol. XVII, No.1, April 2020:hal. 38- 44
practice, Butterworth-Heinemann,
1990. 3.  https://www.cti.org/downloads/win09jo urnal.pdf 4.  Muhammad Awwaluddin, Puji Santosa, Suwardiyono, Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir – BATAN: Perhitungan Kebutuhan Cooling Tower Pada  Rancang  Bangun  Untai Uji  Sistem  Kendali  Reaktor  Riset, PRIMA, Volume 9, Nomor 1, Juni 2012 ISSN : 1411-0296.
5.  Hutriadi  Pratama  Siallagan:    Analisis Kinerja Cooling  Tower 8330  CT01
Pada Water  Treatment  Plant-2 PT KRAKATAU  STEEL  (Persero).  Tbk, Jurnal  Teknik  Mesin  (JTM):  Vol.  06, No. 3, Juni 2017.
6.  https://www.researchgate.net/publicati on/317829430_Cooling_towers_Estim ate_evaporation_loss_and_makeup_
water_requirements. 7.  https://checalc.com/solved/ctmakeup.
html
8.  U. Vengateson National Petrochemical Co. (Saudi Arabia): Engineering
Practice:  Cooling  Towers:  Estimate
Evaporation  Loss  and  Makeup  Water Requirements. 9.  Manufacturer  data  record  by  PT Fulgurindo  Teknik  Utama,  PT  Hamon Indonesia; Project: Pekerjaan pengadaan  sistem cooling  tower ,
Pusat  Reaktor  Serba  Guna  (PRSG) tahun 2018.
10. PT  Hamon  Indonesia;  Cooling  tower performance test procedure.