Mechanical Engineering Ismanto Alpha's

A. Definisi Cooling Tower
Secara umum cooling tower dapat dikategorikan sebagai pendingin evaporatif yang digunakan untuk mendinginkan air atau media kerja lainnya sampai bertemperatur mendekati temperatur bola basah udara sekitar. Kegunaan utama dari cooling tower adalah untuk membuang panas yang diserap akibat sirkulasi air sistem pendingin yang digunakan pada pembangkit daya, kilang petroleum, pabrik petrokimia, pabrik pemrosesan gas alam, pabrik makanan, pabrik semikonduktor, dan fasilitas-fasilitas industri lainnya.(www.wikipedia.org, 2002)
Jika suatu pabrik tidak dilengkapi dengan cooling tower dan hanya menggunakan sirkulasi air pendingin sekali pakai, air pendingin yang telah digunakan dan mengalami kenaikkan temperatur selanjutnya dibuang ke laut, danau atau sungai yang ditentukan. Pembuangan sejumlah air hangat tersebut dapat meningkatkan temperatur sungai atau danau tersebut sehingga dapat merusak ekosistem lokal. Cooling tower dapat digunakan untuk membuang panas ke atmosfir sebagai pengganti angin serta difusi udara yang menyebarkan panas ke area yang lebih luas. Sistem operasi dari cooling tower ditunjukkan pada gambar 1.


Gambar 1. Sistem operasi cooling tower
B. Klasifikasi Cooling Tower
Cooling tower dapat diklasifikasikan menurut beberapa hal, antara lain:
1. Menurut metode perpindahan panas
a. Wet cooling tower (cooling tower basah)
Pada cooling tower jenis ini, air panas didinginkan sampai pada temperatur yang lebih rendah dari temperatur bola basah udara sekitar, jika udara relatif kering. Seperti udara jenuh yang melewati aliran air, kedua aliran akan relatif sama. Udara, jika tidak jenuh, akan menyerap uap air lebih banyak, meninggalkan sedikit panas pada aliran air.
b. Dry cooler (pendingin kering)
Cooling tower ini beroperasi dengan pemindahan panas melewati permukaan yang memisahkan fluida kerja dengan udara ambient. Dengan demikian akan terjadi perpindahan panas konveksi dari fluida kerja, panas yang dipindahkan lebih besar daripada proses penguapan.
c. Fluid cooler (pendingin fluida)
Pada cooling tower ini saluran fluida kerja dilewatkan melalui pipa, dimana air hangat dipercikkan dan kipas dihidupkan untuk membuang panas dari air. Perpindahan panas yang dihasilkan lebih mendekati ke cooling tower basah, dengan keuntungan seperti pada pendingin kering yakni melindungi fluida kerja dari lingkungan terbuka.
2. Menurut metode pembangkitan aliran udara
a. Natural draft (penggerak udara alami)
Udara dialirkan dengan memanfaatkan gaya buoyancy melewati cerobong yang tinggi. Udara campuran secara alami meningkat sampai terjadi perbedaan densiti dengan udara kering, pendingin udara luar. Udara campuran panas memiliki densiti yang lebih kecil daripada udara yang lebih kering pada temperatur dan tekanan yang sama. Buoyancy udara campuran tersebut menghasilkan arus udara melewati menara.
b. Mechanical draft (penggerak udara mekanik),
Menara draft mekanik memiliki fan yang besar untuk mendorong atau mengalirkan udara melalui air yang disirkulasi. Air jatuh turun diatas permukaan bahan pengisi, yang membantu untuk meningkatkan waktu kontak antara air dan udara. hal ini membantu dalam memaksimalkan perpindahan panas diantara keduanya. Menurut letak kipasnya jenis ini terbagi menjadi dua, antara lain:
1. Induced draft
Kipas pada cooling tower ini berada di bagian keluaran yang menghisap udara melintasi menara. Hal ini menghasilkan kecepatan udara masukan rendah dan kecepatan udara keluaran yang tinggi, sehingga mengurangi kemungkinan resirkulasi udara.
2. Forced draft
Pada cooling tower ini kipas terletak pada bagian masukan tower, sehingga menyebabkan kecepatan udara yang tinggi pada bagian masukan dan kecepatan yang rendah pada bagian keluaran. Kecepatan yang rendah pada bagian keluaran menyebabkan lebih mudah terjadi resirkulasi udara. Kerugian lainnya desain penggerak paksa membutuhkan daya motor yang lebih tinggi daripada desain kipas pada tipe induced draft. Keuntungan penggerak paksa adalah kemampuannya dalam bekerja pada tekanan statik yang tinggi.
3. Menurut arah aliran udara terhadap aliran air
a. Aliran crossflow
Pada tipe ini, aliran udara bergerak memotong secara tegak lurus terhadap aliran air pada bahan pengisi. Kemudian udara melintasi menara melalui bagian keluaran udara akibat gaya tarik dari fan yang berputar. Gambar 2 menunjukkan desain tipe cooling tower dengan aliran crossflow.

b. Aliran counterflow
Pada tipe ini, aliran udara pada saat melewati bahan pengisi (fill material) sejajar dengan aliran air dengan arah yang berlawanan. Gambar 3 menunjukkan desain tipe cooling tower dengan aliran counterflow.

C. Komponen Cooling Tower
Komponen dasar sebuah cooling tower meliputi rangka dan wadah, bahan pengisi, kolam air dingin, eliminator aliran, saluran masuk udara, louver, nosel dan fan.
• Rangka dan wadah
Menara memiliki rangka berstruktur yang menunjang tutup luar (wadah/casing), motor, fan, dan komponen lainnya.
• Bahan Pengisi
Hampir seluruh menara menggunakan bahan pengisi (terbuat dari plastik atau kayu) untuk memfasilitasi perpindahan panas dengan memaksimalkan kontak udara dan air. Terdapat dua jenis bahan pengisi:
1. Bahan pengisi berbentuk percikan/Splash fill
Air jatuh diatas lapisan yang berurut dari batang pemercik horisontal, secara terus menerus pecah menjadi tetesan yang lebih kecil, sambil membasahi permukaan bahan pengisi. Bahan pengisi percikan dari plastik memberikan perpindahan panas yang lebih baik daripada bahan pengisi percikan dari kayu.
2. Bahan pengisi berbentuk film
Terdiri dari permukaan plastik tipis dengan jarak yang berdekatan dimana diatasnya terdapat semprotan air, membentuk lapisan film yang tipis dan melakukan kontak dengan udara. Permukaannya dapat berbentuk datar, bergelombang, berlekuk, atau pola lainnya. Jenis bahan pengisi film lebih efisien dan memberi perpindahan panas yang sama dalam volume yang lebih kecil daripada bahan pengisi jenis splash.

• Kolam air dingin
Kolam air dingin terletak pada atau dekat bagian bawah menara, dan menerima air dingin yang mengalir turun melalui menara dan bahan pengisi. Kolam biasanya memiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin.
• Drift eliminator
Alat ini berfungsi untuk menangkap tetes-tetes air yang terjebak dalam aliran udara supaya tidak hilang ke atmosfir. Saat ini hampir kebanyakan spesifikasi pengguna akhir mengasumsikan kehilangan karena kerugian ini sebesar 0,02%. (www.energyefficiencyasia.org, 2004)

• Saluran udara masuk
Merupakan titik masuk bagi udara menuju menara. Saluran masuk bisa berada pada seluruh sisi menara (desain aliran crossflow) atau berada di bagian bawah menara (desain aliran counterflow).
• Louver
Pada umumnya, menara dengan aliran crossflow memiliki saluran masuk louver. Kegunaan louver adalah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air dalam menara. Material yang sering digunakan untuk louver adalah asbes. Beberapa desain untuk menara aliran counterflow tidak memerlukan louver.

• Nosel
Alat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan pengisi. Distribusi air yang seragam pada puncak bahan pengisi adalah penting untuk mendapatkan pembasahan yang benar dari seluruh permukaan bahan pengisi. Nosel dapat dipasang dan menyemprot dengan pola bundar atau segi empat, atau dapat menjadi bagian dari rakitan yang berputar seperti pada menara dengan beberapa potongan lintang yang memutar.

• Fan
Fan aksial (jenis baling-baling) dan sentrifugal keduanya digunakan dalam menara. Umumnya fan dengan baling-baling/propeller digunakan pada menara induced draft dan baik fan propeller dan sentrifugal dua-duanya ditemukan dalam menara forced draft. Tergantung pada ukurannya, jenis fan propeller yang digunakan sudah dipasang tetap atau dengan dapat dirubah-rubah/ diatur. Sebuah fan dengan baling-baling yang dapat diatur tidak secara otomatis dapat digunakan diatas range yang cukup luas sebab fan dapat disesuaikan untuk mengirim aliran udara yang dikehendaki pada pemakaian tenaga terendah. Baling-baling yang dapat diatur secara otomatis dapat beragam aliran udaranya dalam rangka merespon perubahan kondisi beban. (www.spxcooling.com, 2006)

D. Analisa Performansi Cooling Tower
Performansi cooling tower dievaluasi untuk mengetahui tingkat approach dan range yang terjadi terhadap nilai desain, mengidentifikasi area terjadinya pemborosan energi dan memberikan saran perbaikan. Untuk mengukur performansi maka perlu diketahui beberapa parameter operasional cooling
tower,antara lain:
• Suhu udara wet bulb (Twb)
• Suhu udara dry bulb (Tdb)
• Suhu air masuk menara pendingin (Tw,in)
• Suhu air keluar menara pendingin (Tw,out)
• Suhu udara keluar (Ta,out)
• Laju aliran massa air (L)
• Laju aliran massa udara (G)
Sedangkan performansi dari cooling tower yang ditinjau antara lain:
a) Range
Merupakan beda antara suhu air masuk dan keluar cooling tower. Range yang tinggi menunjukkan bahwa cooling tower mampu menurunkan suhu air secara efektif, dan kinerjanya bagus. Secara matematis nilai range dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (1) sebagai berikut:

Range (°C) = Tw,in – Tw,out (1)
b) Approach
Merupakan beda antara suhu air dingin keluar cooling tower dan suhu wet bulb ambien. Semakin rendah approach semakin baik kinerja cooling tower. Approach merupakan indikator yang lebih baik untuk kinerja cooling tower. Persamaan (2) digunakan untuk mengetahui nilai approach yang dapat dicapai oleh cooling tower.

Approach (°C) = Tw,out – Twb (2)
c) Efisiensi Termal ()
Merupakan perbandingan antara range dan range ideal (dalam persentase), yaitu perbedaan antara suhu masuk air pendingin dan suhu wet bulb ambien, atau dengan kata lain:

(3)
d) Kapasitas Pendinginan (Qw)
Merupakan jumlah panas yang dibuang dari air, sebagai hasil dari kecepatan aliran masa air, panas spesifik (cpw) dan perbedaan suhu.

Qw (kW) = (4)
e) Rugi Penguapan (E)
Merupakan jumlah air yang diuapkan agar terjadi pendinginan. Jumlah air yang menguap dipengaruhi oleh panas laten air (hfg) itu sendiri:

E (kg/s) = (5)
E (m3/jam) = x vf x 3600 (6)
f) Rugi Blowdown (B)
Rugi blowdown adalah kerugian yang diakibatkan oleh pembuangan sejumlah air sirkulasi untuk mencegah terjadinya konsentrasi larutan atau zat-zat lain pada air sirkulasi. Akibat konsentrasi larutan tersebut, maka larutan akan menjadi gumpalan-guimpalan yang dapat menyumbat saluran air sirkulasi, sehingga proses sirkulasi air terganggu. Besar nilai blowdown yang dibutuhkan bergantung pada range pendinginan yang dihasilkan dan komposisi zat-zat yang ada pada air make-up (suplai air pengganti). Tabel 1 menunjukkan nilai persentase blowdown menurut nilai konsentrasi air dan range pendinginan yang terjadi.

g) Drift Loss (D)
Yaitu kerugian massa air akibat terbawa aliran udara yang melintasi cooling tower. Jumlah drift loss terjadi relatif dan dapat diperkecil dengan penggunaan drift eliminators pada cooling tower. Berikut nilai persentase untuk drift loss yang dapat dipakai saat informasi nilai persentase drift loss yang direkomendasikan dari pabrikan tidak diketahui.

D = 0.3 – 1.0 persen dari L untuk cooling tower penggerak udara alami (natural draft) tanpa drift eliminators
D = 0.1 – 0.3 persen dari L untuk induced draft cooling tower tanpa drift eliminators
D = sekitar 0.005 persen dari L (atau kurang) jika cooling tower dilengkapi
dengan drift eliminators.
h) Laju Aliran Air Pengganti (Make-up)
Merupakan suplai air pengganti akibat kerugian air untuk terjadinya proses pendinginan. Laju aliran air make-up minimum yang diperlukan merupakan
jumlah akumulasi total kerugian yang terjadi.
Make-up = B + D + E (7)
i) Perbandingan Cair/Gas (L/G)
Perbandingan L/G menara pendingin merupakan perbandingan antara laju aliran massa air dan udara. Menara pendingin memiliki nilai desain tertentu, namun variasi karena musim memerlukan pengaturan dan perubahan laju aliran air dan udara untuk mendapatkan efektivitas terbaik menara pendingin. Aturan termodinamika menyatakan bahwa panas yang dibuang dari air sama dengan panas yang diserap oleh udara sekitarnya. Oleh karena itu persamaan berikut dapat digunakan:

L.cp,w(Tw,in – Tw,out) = G(ha,out – ha,in) (8)
(9)
Dimana:
ha,out = entalpi udara keluaran (kJ/kg)
ha,in = entalpi udara masukan (kJ/kg)

Boiler atau ketel uap merupakan suatu pesawat konversi energi yang mengkonversikan energi kimia dari bahan bakar menjadi energi panas. Energi panas ini akan dimanfaatkan untuk proses pendidihan (boiling) air menjadi uap air. Uap air yang terbentuk masih bersifat jenuh sehingga perlu ada pemanasan lanjut untuk menghasilkan uap superpanas yang akan mempunyai sifat-sifat seperti gas sempurna. Uap superpanas tersebut digunakan untuk menggerakkan sudu-sudu turbin uap sebagai penggerak mula (prime mover) (Muin, 1988).
1. Berdasarkan pemakaiannya, ketel dapat diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel stasioner (stasionary boiler) atau ketel tetap
Yang termasuk dalam ketel ini adalah ketel-ketel yang didudukkan di atas fondasi yang tetap, seperti boiler untuk pembangkit tenaga, untuk industri dan lain-lain.
b.Ketel mobil (mobile boiler) ketel pindah
Ketel ini merupakan jenis ketel yang dipasang pada pondasi yang berpindah-pindah (mobile), seperti boiler lokomotif, loko mobil dan ketel panjang serta yang lain termasuk ketel kapal (marine boiler).
2. Berdasarkan letak dapur (furnace position), diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel dengan sistem pembakaran di dalam (internal fire steam boiler), dalam hal ini dapur berada pada bagian dalam ketel. Kebanyakan digunakan dalam ketel pipa api.
b. Ketel dengan system pembakaran di luar (outernally fire steam boiler), dalam hal ini dapur berada di luar ketel dan sering digunakan pada ketel pipa air.
3. Menurut jumlah lorong (boiler tube), dapat diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel dengan lorong tunggal (single tube steam boiler).
Pada jenis ini hanya terdapat satu lubang saja, apakah itu merupakan lubang api maupun lubang air.
b. Ketel dengan lorong ganda (multy tube steam boiler)
Contoh dari ketel ini adalah ketel scotch dan multi water tube boiler (ketel B dan W)
4. tergantung pada poros tutup drum (shell), ketel ini diklaisfikasikan:
a. Ketel tegak (vertical steam boiler), seperti ketel cochcram, ketel Clarkson dan sebagainya.
b. Ketel mendatar (horizontal steam boiler), seperti ketel Cornish, Lancashire, scoth dan lain sebagainya.
5. Menurut bentuk dan letak pipa, diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel dengan pipa lurus, bengkok, dan lekuk-lekuk (straight, bent, and sinous tubuler heating)
b. Ketel dengan pipa miring-datar dan miring-tegak (horizontal, incliened or vertical tubeler heating surface)
6. Menurut sistem peredaran air ketel (water circulation), dibedakan menjadi:
a. Ketel dengan peredaran alami (natural circulation steam boiler)
Pada ketel ini, peredaran air dalam ketel terjadi secara alami, yaitu air yang ringan naik sedang air yang berat turun sehingga terjadi aliran konveksi alami. Ketel yang beroperasi secara aliran alami adalah ketel lanchasire, babcock dan Wilcox, dan lain-lain.
b. Ketel dengan peredaran paksa (force circulation steam boiler).
Pada ketel dengan aliran paksa, aliran paksa diperoleh dari sebuah pompa centrifugal yang digerakkan dengan elektrik motor. Ketel aliran paksa dipakai pada ketel-ketel yang bertekanan tinggi seperti La-Mont Boiler, Benson Boiler, Luffer Boiler, dan Velcan Boiler.
7. Tergantung dari sumber panasnya (heat surface) untuk pembuatan uap, ketel jenis ini dapat diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel uap dengan bahan bakar alami
b. Ketel uap dengan bahan bakar buatan
c. Ketel uap dengan dapur listrik
d. Ketel uap dengan energi nuklir
8. Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa, maka ketel dapat diklasifikasikan sebagai berikut ( United Nations Environment Programme, 2006)
1. Fire Tube Boiler
Pada fire tube boiler, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam. Fire tube boilers biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relatif kecil dengan tekanan steam rendah sampai sedang. Sebagai pedoman fire tube boilers mampu menghasilkan uap sebesar 12.000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm2. Fire tube boilers dapat menggunakan bahan bakar minyak bakar, gas atau bahan bakar padat dalam operasinya.
2. Water Tube Boiler
Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga. Water tube boiler yang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara 4.500 – 12.000 kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Karakteristik water tube boilers sebagai berikut:
 Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi pembakaran
 Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air.
 Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi.

3. Paket Boiler
Disebut boiler paket sebab sudah tersedia sebagai paket yang lengkap. Ciri-ciri dari packaged boilers adalah:
 Kecilnya ruang pembakaran dan tingginya panas yang dilepas menghasilkan penguapan yang lebih cepat.
 Banyaknya jumlah pipa yang berdiameter kecil membuatnya memiliki perpindahan panas konvektif yang baik.
4. Boiler Pembakaran dengan Fluidized Bed (CFB)


Pembakaran dengan fluidized bed (CFB) muncul sebagai alternatif yang memungkinkan dan memiliki kelebihan yang cukup berarti dibanding sistim pembakaran yang konvensional dan memberikan banyak keuntungan – rancangan boiler yang kompak, fleksibel terhadap bahan bakar, efisiensi pembakaran yang tinggi dan berkurangnya emisi polutan yang merugikan seperti SOx dan NOx. Bahan bakar yang dapat dibakar dalam boiler ini adalah batubara, sekam padi, bagas & limbah pertanian lainnya. Boiler fluidized bed memiliki kisaran kapasitas bahan bakar yang digunakan antara 0.5 T/jam sampai lebih dari 100 T/jam.

5. Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler
Kebanyakan boiler yang beroperasi untuk jenis ini adalah Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler. Alat ini hanya berupa shell boiler konvensional biasa yang ditambah dengan sebuah fluidized bed combustor.

6. Pressurized Fluidized Bed Combustion (PFBC) Boiler
Pada tipe Pressurized Fluidized bed Combustion (PFBC), sebuah kompresor memasok udara Forced Draft (FD), dan pembakarnya merupakan tangki bertekanan. Sistim PFBC dapat digunakan untuk pembangkitan kogenerasi (steam dan listrik) atau pembangkit tenaga dengan siklus gabungan/ combined cycle. Operasi combined cycle (turbin gas & turbin uap) meningkatkan efisiensi konversi keseluruhan sebesar 5 hingga 8 persen.

7. Atmospheric Circulating Fluidized Bed Combustion Boilers (CFBC)
Boiler CFBC pada umumnya lebih ekonomis daripada boiler AFBC, untuk penerapannya di industri memerlukan lebih dari 75 – 100 T/jam steam. Untuk unit yang besar, semakin tinggi karakteristik tungku boiler CFBC akan memberikan penggunaan ruang yang semakin baik, partikel bahan bakar lebih besar, waktu tinggal bahan penyerap untuk pembakaran yang efisien dan penangkapan SO2 yang semakin besar pula, dan semakin mudah penerapan teknik pembakaran untuk pengendalian NOx daripada pembangkit steam AFBC.

8. Stoker Fired Boilers
Diklasifikasikan menurut metode pengumpanan bahan bakar ke tungku dan oleh jenis grate nya. Klasifikasi utamanya adalah spreader stoker dan chain-gate atau traveling-gate stoker.

Belt conveyor adalah salah satu komponen dari belt conveyor sistem yang berfungsi untuk membawa material dan meneruskan gaya putar. Di pilihnya bel conveyor system sebagai sarana transportasi material adalah karena tuntutan untuk meningkatkan produktivitas, menurunkan biaya produksi dan juga kebutuhan optimasi dalam rangka mempertinggi efisiensi kerja. Keuntungan dari penggunaan belt conveyor adalah:
1. Menurunkan biaya produksi pada saat memindahkan material
2. Memberikan pemindahan yang terus menerus dalam jumlah yang tetap sesuai
dengan keinginan
3. Membutuhkan sedikit ruang
4. Menurunkan tingkat kecelakaan saat pekerja memindahkan material
5. Menurunkan polusi udara
Kekuatan belt conveyor bukan dilihat berdasarkan ketebalannya, melainkan pada jumlah lapisan penguat (ply ) dan tegangan tarik per ply (Tensile Strenght). Ditinjau dari struktur lapisan penguatnya, belt conveyor dibagi dalam dua jenis, yaitu:
1 Fabric Belt
Belt dengan penguat jenis fabric adalah belt dengan lapisan penguat (ply) yang terbuat dariserat tekstil (serat buatan). Lapisan penguat tersebut biasanya disebut Carcass. Carcass terbagi dalam beberapa jenis, antara lain:(Landy,2005)
• Nylon atau Polymide (NN)
• Polyester, serat sintetis terilene, trevira dan diolen
• Cotton
• Vinylon fabric (VN)
• Polyvinil (KN)
• Aramide fiber
Fabric merupakan rajutan yang terdiri dari serat memanjang (WRAP) dan serat pengisi dengan arah melintang (WEFT). Jenis rtajutan yang searing dipakai pada fabric belt adalah plain weave.



2. Steel cord
Steel cord adalah belt yang lapisan penguatnya terbuat dara serat baja yang galvanizing. Tujuan galvanizing adalah untuk mencegah untuk mencegah terjadinya karat pada kawat akibat adanya rembesan air atau udara. Steel cord belt biasanya digunakan pada conveyor yang membawa beban berat. Pada belt jenis steel cord ini tidak terdapat lapisan penguat (ply). Yang ada hanya batangan kawat sling yang dirajut sedemikian rupa sehingga membentuk suatu anyaman kawat baja. Berikut dapat dilihat konstruksi dari steel cord belt pada gambar berikut di bawah ini :(Landy, 2005)

B. Bagian-bagian Belt Conveyor

Belt conveyor terdiri dari beberapa bagian –bagian penting, antara lain :

1. Cover Rubber

Cover rubber adalah lapisan karet sintetis yang mempunyai elastisitan tinggi dan tahan gesek. Cover rubber berfungsi untuk melindungi lapisan penguat dari curahan, gesekan dan benturan material pada saat loading (pemuatan) agar ply sobek atau rusak.

Alasan penggunaan karet adalah untuk melindungi ply karena karet memiliki elastisitas tinggi dan tahan gesek, namun karet tidak memiliki tegangan tarik yang baik. Sedangkan lapisan ply tidak tahan terhadap gesekan dan benturan namun memiliki tegangan tarik yang baik. Penentuan pemakaian jenis Grade Cover Rubber adalah berdasarkan kondisi operasi dan jenis material yang dibawa. Selain itu ada cover rubber sintetis, antara lain :
• SBR : Styrene Butadiene Rubber untuk membawa material panas mulai dari temperature 100 (heat resistant)
• ABR : Acrylonitrile Butadiene Rubber untuk membawa material yang mengandung minyak dan bahan kimia (oil resistant)
• NEOPRENE : dipakai pada tambang bawah tanah (flame/Fire Resistant conveyor Belting) (Nieman,1994)
MATERIAL COVER RUBBER (mm)
KATEGORI APLIKASI TOP BOTTOM
Tidak abrasif Serpihan kayu,pulp,tepung semen 1.0 s/d 1.5 1
Agak abrasif Pasir, tanah, batubara halus, lump 1.0 s/d 3.0 1,5
size max. 75mm
Abrasif Batubara, antarasit, coke, tanah 3.0 s/d 5.0 1,5
liat lump size Max 250 mm
Berat dan Abrasif Batu kapur, ore, lump size Max 20 mm 5.0 s/d 6.0 1.5
Berat, tajam, dan Ore, batubara, batu split, kuarsa, kaca 6.0 s/d 9.0 2.0 s/d 3.0
Abrasif lump size diatas 250 mm
Panas Max. 120 C Semen, coke, pasir cor 3.0 s/d 5.0 1.5
panas Max. 150 C Clinker, coke, pupuk, aspal 5.0 s/d 6.0 1.5
Mengandung minyak Sawit, gula, pupuk 3 1.5
Tabel 1. Kategori Material Untuk Cover Rubber (sumber: Manual Supra Tech)


Cover rubber terdiri atas dua bagian, yaitu:
a.Top cover
Adalah lapisan yang bersentuhan langsung dengan material. Top cover biasanya disebut Carry cover (lapisan pembawa). Top cover selalu menghadap keatas dan lebih tebal daripada bottom cover. Pada operasi normal, top cover akan lebih cepat rusak daripada bottom cover karena top cover langsung mengalami benturan dan gesekan pada saat material dimuat. Tebal dari top cover adalah 1 mm s/d 8 mm untuk Fabric belt dan 5 mm s/d 18 mm untuk Steel cord belt.


b. Bottom Cover
Adalah karet lapisan bawah yang berhadapan langsung dengan pully dan roller pembalik (Return Roller). Bottom cover sering juga disebut dengan pully cover. Pada umumnya bottom cover lebih tipis dari pada top cover, karena bottom cover tidak bersentuhan langsung dengan material. Tebal Bottom cover adalah 1 mm s/d 4 mm untuk fabric belt dan 2 mm s/d 8 mm untuk steel cord belt.

2. Tie Rubber
Tie Rubber adalah lapisan karet diantara ply. Tie rubber juga sering disebut Tie gum atu Skim rubber. Tie rubber berfungsi untuk melekatkan ply satu dengan yang lainnya pada fabric belt, dan melekatkan sling baja dengan cover rubber pada steel cord belt. Tebal tie rubber adalah 0.5 mm s/d 1 mm untuk fabric belt dan 2 mm untuk steel cord belt. Tie rubber tidak tahan benturan dan gesekan. Spesifikasi tie rubber yang umum digunakan untuk belt conveyor adalah sebagai berikut:
• Tensile strange : 250 Kg/m2
• Elongation : 500%
• Abrasion : 110 M3
3. Reinforcement – Lapisan penguat (Ply)
Reinforcement adalah lapisan penguat untuk belt conveyor itu sendiri. Kekuatan atau tegangan pada belt tergantung lapisan penguat yang dipakai. Pada umumnya lapisan penguat terbuat dari serat (carccas) dan sling baja (steel cord).

Lapisan penguat untuk fabric belt terdiri dari beberapa macam jenis, yaitu :
• Nylon atau polyamide (NN)
• Polyester, serat sintetis terilene, trevira dan diolen
• Cotton
• Vinylon fabric (VN)
• Polyvinil (KN)
• Aramide fiber
Jenis Reinforcement (lapisan penguat) pada fabric belt dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 2. Jenis reinforcement pada carccas belt (sumber: Manual Supra Tech)
TYPE CARCCAS WRAP WEFT
(ARAH TARIKAN) (ARAH PENGISI)
NN, NF NYLON NYLON
EP, PN POLYESTER POLYAMIDE
KN POLYVINIL NYLON
VN VINYLON NYLON

Sedangkan untuk steel cord belt lapisan penguatnya hanya terdiri dari satu jenis saja, yaitu kawat sling baja. Disamping jenis lapisan penguat yang telah disebut di atas, terdapat juga konstruksi khusus yang dirancang untuk melindungi lapisan penguat dari sobek yang memanjang. Lapisan ini disebut dengan Rip Guard. Ada beberapa konstruksi dari Rip Guard, yaitu(Landy, 2005)
• Belt fabric dengan carccas di dalam top cover yang disusun melintang.
• Nylon cord yang disusun melintang pada top cover.
• Nylon cord yang disusun melintang pada top dan bottom cover.

C. Tensile strength
Tensile strength dalah keuatan tegangan tarik suatu belt conveyor yang dinyatakan dalam Kg/cm/ply. Kekuatan tarik suatu belt tergantung dari jumlah ply yang di gunakan. Contoh pembacaan tegangan tarik pada sebuah belt :
• NN-50 x 4 P (fabric)
NN-50 = kekuatan per ply jenis Nylon tersebut adalah 50Kg/cm/ply. Total kekuatan tarik pada belt tersebut adalah 50Kg/cm/ply x 4 ply = 200Kg/cm
• EP-500 / 4 (fabric)
Adalah kekuatan tarik total per ply jenis polyester / polyamide. Sehinga kekuatan tarik per ply adalah : 500Kg/cm : 4 ply = 125 Kg/cm/ply
• 4-EP 125
Angka 4 menunjukan jumlah ply, sedangkan angka 125 menyatakan tegangan tarik dalam Kg/cm/ply. Jadi total dari tegangan tarik adalah : 4 x 125 = 500 Kg/cm.
Tabel 3. Jenis carccas dan tensile strength (sumber: manual supra tech)
JENIS CARCCAS TENSILE JENIS CARCCAS TENSILE
STRENGTH SRTENGTH
NN / EP-50
50 Kg/cm/ply NN / EP-200
200 Kg/cm/ply
NN / EP -100
100 Kg/cm/ply NN / EP-250
250 Kg/cm/ply
NN / EP-120
120 Kg/cm/ply NN / EP-300
300 Kg/cm/ply
NN / EP-150
150 Kg/cm/ply NN / EP-350
350 Kg/cm/ply

Selain itu untuk steel cord pembacaan tegangan tarik adalah ST-2500. Yang artinya Tensile strength = 2500 Kg/cm. pada steel cord tidak terdapat ply, yang
dipakai adalah unit sling baja (Pcs).(Landy, 2005)

D. Pembacaan dan Penulisan Spesifikasi Fabric Belt
Pembacaan dan penulisan spesifikasi belt conveyor harus diusahakan sejelas mungkin. Karena pembacaan yang tidak jelas akan mengakibatkan kesalahan dalam pemakaian jenis belt conveyor dan akan memberikan data yang tidak akurat, baik untuk penggantian belt baru maupun penyambungan. Pembacaan dan penulisan spesifikasi belt conveyor yang benar adalah :(UNIROYAL)
1. Pembacaan Spesifikasi Fabric Belt
Spesifikasi Fabric Belt 200 m RMA-2 NN-150
900 x 4P x 6 x 2 mm
Pembacaan 200 m : panjang belt
RMA-2 : Grade cover rubber
NN-150 : Tensile Strength 150 Kg/cm/ply
900 : Lebar belt
4P : jumlah ply = 4
6 mm : tebal top cover = 6
2 mm : tebal bottom cover = 2
2.Pembacaan Spesifikasi Steel Cord
Spesifikasi steel cord 1000 m DIN-M
ST-3150 1600 x DIA. 7 x 101 x 12 x 6 mm
Pembacaan 1000 m : Penjang belt = 1000 m
DIN-M : Grade cover Rubber
ST-3150 : Tensile strength = 3150 Kg/cm
1600 : Lebar belt = 1600 mm
Dia. 7 : Diameter kawat sling = 7 mm/Pcs
101 Pcs : Terdapat 101 buah sling berjejer
selebar belt disusun dengan jarak
titk sumbu (pitch) yang sama
12 mm : tebal top cover = 12 mm
6 mm : tebah bottom cover = 6 mm
E. Penentuan Jumlah Ply
Pemikiran awam untuk menghadapi masalah belt yang sering putus adalah dengan menambah jumlah ply, tanpa mempertimbangkan stress yang akan terjadi pada saat belt berjalan melewati pully (pada titik momen) yang akan berakibat fatal. Disamping factor stress, belt akan berjalan mengambang tidak duduk dengan baik diatas roller. Karena dengan penambahan jumlah ply, maka akan menambah kekakuan belt secara keseluruhan. Jumlah minimum ply ditentukan oleh berbagai faktor, yaitu:
1. Kapasitas
2. Lebar belt conveyor
3. Jenis carccas
4. Diameter pully

Jumlah ply yang banyak mengharuskan pemakaian diameter pully yang besar untuk menjaga fleksibilitas belt conveyor. Hubungan antara jenis carccas dan jumlah ply dengan diameter pully yang di sarankan dapat dilihat di bawah ini:(Faujan, 2005)


(sumber:yokohama rubber)
F. Nilai Mulur
Belt conveyor akan mengalami mulur sewaktu beroperasi sebagai akibat dari sifat serat dan stress yang dialaminya. Mulur adalah pertambahan panjang belt dari panjang semula. Dalam pemilihan jenis reinforcement, yang harus di perhatikan adalah jumlah kemuluran yang akan terjadi pada waktu belt beroperasi beberapa saat. Nilai mulur dapat di pakai sebagai pedoman dalam menentukan posisi take-up (counter weight),agar posisi counter weight tidak menyentuh tanah dalam waktu singkat.

Pemilihan nilai mulur yang tidak tepat dapat menyebabkan penyambungan berulang ulang karena counter weight menyentuh tanah, sehingga menyebabkan jadwal produksi menjadi terganggu. (Landy, 2005)
Nilai mulur (Elongation) pada ban berjalan ialah :
Tabel 4. Perbandingan nilai mulur belt conveyor (sumber: manual supra tech)
BELT TYPE TAKE-UP (%) C-C ELONGATION
DISTANCE ELASTIC PERMANENT
STEEL CORD (ST) 0.1 - 0.2 0.03 - 0.06 0.08 - 0.13
NYLON fabric (NN) 1.5 - 2.5 0.30 - 0.60 1.30 - 1.80
VYNYLON fabric (VN) 0.7 - 1.1 0.20 - 0.30 0.50 - 0.80
POLYESTER fabric (EP) 1.0 - 1.5 0.20 - 0.50 0.50 - 1.00
Pada table diatas diperlihatkan perbandingan nilai mulur dari berbagai jenis reinforcement yang umumnya dipakai dalam belt conveyor. Nilai mulur dinyatakan dalam % dari jarak center – to – center conveyor (pully depan ke pully belakang). Nilai mulur elastic adalah nilai mulur yang akan terjadi pada saat belt start atau beroperasi. Disamping itu juga belt mengalami mulur permanent.
Perhitungan mulur dari sebuah belt conveyor dapat dihitung sebagai berikut:
Panjang belt (C-to-C) x Nilai mulur permanent (max) per 100
Contoh: Panjang belt C-to-C 750 m, menggunakan belt conveyor jenis fabric dengan NN carccas. Maka belt akan mengalami nilai mulur permanent sebanyak : 750 m x 1.8 / 100 = 13,5 m
Oleh karena itu, maka jarak take-up (counter weight) disarankan sebesar 2.5% dari jarak C-to-C. Dengan pertimbangan jarak tersebut akan mengakomodir mulur yang terjadi adalah sebesar : 2.5% x 750 m = 18.75 m(Landy, 2005)
G. Penyambungan Belt Conveyor
Penyambungan belt conveyor adalah proses menyatukan dua sisi belt,sehingga belt dapat digunakan sebagai alat tranportasi produk.
Pada penyambungan conveyor terdapat dua jenis (Metode) penyambungan, yaitu :
1. Penyambungan mekanis (Mechanical Joint)
Yaitu penyambungan yang terdiri dari bahan baja berbentuk engsel atau kuku baka untuk mendhubungkan kedua bagian belt. Penyambungan ini digunakan hanya dalam keadaan darurat saja. Pada saat belt tiba-tiba putus saat beroperasi dan perusahan dalam keadaan kejar produksi(Shipping). Karena penyambungan mekanis ini sifatnya hanya sementara.
2. Penyambungan tak Berujung (Endeless Splicing)
Penyambungan tak berujung adalah penyambungan yang dilakukan dengan menyatukan/melekatkan lapisan penguat dengan proses vulkanisasi. Hasil dari penyambungan ini tidak menonjol melebihi permukaan belt conveyor. Apabila proses penyambungan dilakukan dengan sempurna maka hasil penyambungan tidak akan terlihat.
Banyak keuntungan yang didapat dari dari penyambungan tak berujung ini, antara lain :
• Menghemat belt
• Tidak terdapat material yang tertumpah, sehingga kapasitas produksi tidak berkurang.
Penyambungan yang sering digunakan adalah penyambungan tak berujung, hal ini dikarenakan penyambungan ini memiliki keunggulan sebagai berikut:
• Tidak merusak pully dan roller
• Tidak merusak system screaper
Penyambungan tak berujung ini mempunyai dua jenis penyambungan, yaitu :
a. Penyambungan Panas (Hot Splicing)
Penyambungan panas adalah proses penyambungan belt conveyor dengan proses vulkanisasi pada prosesnya menggunakan alat pemanas yang disebut heating solution.
b. Penyambungan dingin (cold Splicing)
Penyambungan dengan system dingin adalah proses penyambungan belt conveyor yang proses vulkanisasinya dengan cara kimiawi. Yaitu dengan menggunakan lem REMA TIP-TOP SC-2000 yang menyatu dengan karet.(PT. Supra Bakti Mandiri)

Pada belt conveyor dengan 1 ply, biasanya penyambungan dilakukan dengan Finger Joint dan cara Tip-Top. Sedangkan untuk penyambungan steel cord belt hanya dapat digunakan dengan system panas (Hot Splicing). Terdapat 3 metode umumnya dipakai dalam penyambungan steel cord belt yaitu :
a. Metode 1 step
b. Metode 2 step
c. Metode 3 step


1 step
2 step
3 step


Penentuan pemakaian metode step penyambungan dan panjangnya step adalah berdasarkan Tensile Strength. Untuk belt conveyor tipe steel cord, panjang sambungan dan jumlah stepnya dapat dilihat dari tabel berikut :
Tabel 5. Panjang sambungan dan dan jumlah step steel cord belt (sumber : manual
supra tech)
TYPE STEEL CORD ST-100 ST-1250 ST-1600 ST-2000 ST-2500 ST-3150 ST-4000
PANJANG 700 800 900 120 1500 1800 2700
SAMBUNGAN
PANJANG STEP 700 800 900 600 750 900 900
JUMLAH STEP 1 STEP 2 STEP 3 STEP
3.Vulkanisasi
Penyambungan sistem dingin dan sistem panas adalah penyambungan yang mengalami proses vulkanisasi. Vulkanisasi adalah proses konversi bentuk karet dari bentuk plastis menjadi elastis karena reaksi kimia.
Vulkanisasi akan terjadi apabila ada :
• Kimia, yaitu Sulfur dan Accelelator
• Temperatur
• Tekanan
Vulkanisasi terdiri atas dua jenis, yaitu:
a. Vulkanisasi panas
1. Kimia : Terdapat didalam karet dan lem
2. Temperature : 140 s/d 170
3. Tekanan : 5 kg/cm2 s/d 12 kg/cm2
b. Vulkanisasi dingin
1. Kimia, sulfur, accelelator terpisah. Sulfir terdapat di dalam lem dan bonding layer.
2. Temperature : Temperatur ruang
3. Tekanan : Tenaga manusia
Penyambungan sistem dingin adalah penyambungan paling ekonomis, efisien dan praktis serta memiliki kekuatan/ketahanan yang sama dengan sistem panas.
Apabila penyambungan dilakukan dengan sempurna, maka belt tersebut tidak akan pernah putus pada sambungan. Sambungan akan terputus dan terlepas apabila :(Khurmi,1982)
1. Apabila ada lapisan penguat yang terpotong pada saat penyambungan karena pemakaian pisau yang tidak tepat atau tersodok alat pemisah ply.
2. Sambungan lem tertutup pada saat lem masih basah atau pada saat sebagian lem sudah kering.
3. Kurang rapatnya cover strip, sehingga ada material yang masuk kedalam sambungan.
4. Waktu vulkanisasi terlalu lama.
5. Kurang control pada saat melakukan roll, ada udara yang terjebak.
6. Penempatan cover strip yang menonjol.

Kondensor adalah Peralatan kilang yang digunakan untuk menurunkan suhu dari uap atau vapor sampai ke suhu cair dengan menyerahkan panasnya kepada fluida yang lain, biasanya air yaitu air tawar ataupun air laut.

Berdasarkan konfigurasi arah aliran, maka alat penukar panas kondensor dapat dikategorikan pada tiga jenis konfiguras aliran yaitu :
a. Aliran sejajar (pararel flow)
Ke dua jenis fluida masuk dari satu sisi secara bersamaan, mengalir pada arah yang sama dan keluar dari satu sisi lainnya yang sama.


Gambar 1 Aliran sejajar

b. Aliran berlawan arah (counter flow)
Dua jenis fluida masuk dari arah yang berlawanan dan keluar dari sisi yang berlawanan pula.

Gambar 2 Aliran berlawanan arah

c. Aliran kombinasi (gabungan)
Satu fluida masuk dari satu sisi kemudian berbalik arah kearah sisi masuk, sedangkan fluida lainnya masuk dan keluar dari sisi yang berlainan.

Gambar 3 Aliran kombinasi

Ada beberapa tipe dari shell dan tube bundle exchanger. Tube dipanaskan ke dalam tube sheet dengan pengerolan, khususnya untuk tube baja karbon diantaranya adalah satu tube-sheet tetap dengan satu floating head (Harjono,2006). Terdiri dari shell yang berbentuk silinder dengan flensa pada ujungnya, channel cover, floting head cover dan shell cover. Diameter dari salah satu tube sheet-nya lebih kecil hingga dapat masuk ke dalam shell. Diameter tube sheet lainnya lebih besar dan tidak dapat masuk ke shell. Bundle¬-nya dimasukkan ke shell sedangkan tube sheet yang lebih besar tertahan pada flensa dari shell. Channel dibautkan ke flensa dari shell sehingga memegang atau menjepit dengan kuat tube sheet pada tempatnya. Floating head cover lalu dibautkan ke tube sheet yang lebih kecil.
Cahannel dan floating ada yang terbagi oleh pelat pemisah yang dinamakan pelat pemisah jalan lurus (pass partition plate) sehingga liquida yang mengalir masuk melalui sebagian dari tube lalu kembali melalui bagian lain tube ke channel. Jumlah jalan (pass) dari arus tergantung pada disainnya. Ada disain dengan satu, dua atau empat jalan. Arus yang melalui shell diarahkan oleh baffle plate, karena bagian floating tube sheet bebas bergerak berekspansi dan berkontraksi dengan berubahnya suhu.

Gambar 4 merupakan bentuk-bentuk dari Penukar panas pipa tabung (shell and tube heat exchanger) dan keterangan-keterangannya (TEMA, 1968).


Gambar 5 Heat Exchanger tipe AES (TEMA,1968)

Komponen-komponen heatxchanger :
1. Stationary Head – Channel 21. Floating Head Cover – External.
2. Stationary Head Bonnet 22. Floating Tube Sheet Skirt.
3. Stationary Head – Channel or Bonnet 23. Packing Box.
4. Channel Cover 24. Packing.
5. Stationary Head Nozzles 25. Packing Gland.
6. Stationary Tube Sheet 26. Latern Ring.
7. Tubes 27. Tie Rods and Spancers.
8. Shell 28. Transverse Baffles or Support Plates.
9. Shell Cover 29. Impingement Plate.
10. Shell Flange – Stationary Head End 30. Longitudinal Baffle.
11. Shell Flange – Rear Head End. 31. Pass Partition.
12. Shell Nozzle 32. Venty Connection.
13. Shell Cover Flange 33. Drain Connection.
14. Expansion Joint 34. Instrument Connection.
15. Floating Tube sheet 35. Support Saddle
16. Floating Head Cover 36. Lifting Lug.
17. Floating Head Flange 37. Support Bracket
18. Floating Head Backing Device 38. Weir.
19. Split Shear Ring 39. Liquid Level Connectio