Analisis efisiensi desalinasi unit 1B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang

ANALISIS EFISIENSI DESALINASI UNIT 1 B PT. PEMBANGKIT JAWA BALI UP. MUARA KARANG

Skripsi

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Oleh

PUTRI WAHYUNI INDRIATY 106097003258

PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

ANALISIS EFISIENSI DESALINASI UNIT 1 B PT. PEMBANGKIT JAWA BALI UP. MUARA KARANG

Skripsi

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

Oleh:

PUTRI WAHYUNI INDRIATY 106097003258

PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

ANALISIS EFISIENSI DESALINASI UNIT 1 B PT. PEMBANGKIT JAWA BALI UP. MUARA KARANG

Skripsi

diajukan untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Sains dari Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta oleh

Putri Wahyuni Indriaty NIM 106097003258

Menyetujui

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Arif Tjahjono, S.T, MSi Rachmatsyah, S. Kom, MT

NIP. 1975110720070 11015 NIP.7092136 K3

Mengetahui

Ketua Program Studi Fisika

Drs. Sutrisno, M.Si NIP. 19590202 198203 1005

PENGESAHAN SKRIPSI

Skripsi berjudul “ANALISIS EFISIENSI DESALINASI UNIT 1 B PT. PEMBANGKIT JAWA BALI UP. MUARA KARANG” yang ditulis oleh Putri Wahyuni Indriaty dengan NIM 106097003258 telah diuji dan dinyatakan lulus dalam sidang Munaqosyah Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada hari Rabu tanggal 5 Januari 2011. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Fisika.

Jakarta, 5 Januari 2011 Menyetujui

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Arif Tjahjono, S.T, Msi Rachmatsyah, S. Kom, MT NIP: 1975110720070 11015 NIP: 7092136 K3

Penguji I Penguji II

Drs. Sutrisno, M. Si Ambran Hartono, M. Si NIP: 19590202 198203 1005 NIP: 19710408200212 1002

Mengetahui,

Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Ketua Program Studi Fisika

NIP: 19680117 200112 1001 NIP: 19590202 198203 1005 Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M. Sis Drs. Sutrisno, M. Si

LEMBAR PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU LEMBAGA MANAPUN.

Jakarta, 10 Januari 2011

Putri Wahyuni Indriaty 106097003258

ABSTRAK

Hingga saat ini Indonesia masih mengalami krisis energi. Salah satu usaha yang telah dilakukan Pemerintah adalah dengan membangun berbagai fasilitas pembangkit listrik yang baru dan mengoptimalkan pembangkit yang ada. Adapun di dalam siklus PLTU membutuhkan air demineralisasi diperoleh dari air tawar, maka peran desalination plant sangat dibutuhkan untuk menyediakan air tawar. Peran desalination plant tersebut yang menjadi latar belakang dari tugas akhir yang berjudul Analisis Efisiensi Desalinasi Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang.

Analisis Efisiensi Desalinasi Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang ini dilakukan dengan mengamati proses evaporasi dan kondensasi yang berada di desalinasi tersebut. Adapun peralatan utama yang terkait dalam proses desalinasi tersebut adalah Evaporator, Main Ejector, Vent Ejector, Ejector Condenser, Centrifugal Pumps, Scale Inhibitor, dan Anti Foam. Prinsip kerja analisis efisiensi desalinasi ini adalah perhitungan berdasarkan biaya operasi desalinasi tersebut.

Setelah melakukan pengamatan, maka didapatkan hasil yang berupa biaya air produk. Dimana biaya air produk tersebut diperoleh dari hasil produksi operasi desalinasi dari seluruh kemampuan total. Sehingga dapat disimpulkan bahwa Analisis Efisiensi Desalinasi ini sudah mendapatkan hasil yang dibutuhkan.

ABSTRACT

Until now, Indonesia is still experiencing an energy crisis. One of the efforts that have been made by the Government is to build new power generation facilities and optimize the existing plant. As in the cycle od demineralization plant needs water is obtained from fresh water, then the role of the desalination plant is needed to provide fresh water. The role of desalination plant, which became the backdrop of final project titled Desalination Plant Efficiency Analysis Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang.

Desalination plant Efficiency Analysis Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang is done by observing the process of evaporation and condensation in desalination plant. The major equipment involved in process of desalination plant is the Evaporation, the Main Ejector, Vent Ejector, Ejector Condenser, Centrifugal Pumps, Scale Inhibitor, and Anti – Foam. The working principle desalination plant efficiency analysis is the calculation based on the operating costs of desalination plant.

After making observations, then the results obtained in the form of cost of product water. Where the cost of the product water obtained from the production operation of the entire ability total desalination. It can be concluded that the Desalination Plant Efficiency Analysis has been to get the needed results.

KATA PENGANTAR

Bismillahhirohmannirrohim,

Puji syukur alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat dan hidayah-Nya telah memberikan kekuatan lahir dan batin sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dan menyusun laporan ini dengan tepat waktu.

Tugas akhir ini dibuat dengan maksud untuk memenuhi salah satu persyaratan untuk menyelesaikan program pendidikan Sarjana Strata (S-1) di Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi. Dengan judul “Analisis Efisiensi Desalinasi Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang”.

Kesempurnaan adalah milik-Nya semata, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan dan banyak kekurangannya. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca sangat penulis harapkan, sehingga dalam penulisan selanjutnya dapat lebih baik.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari keterlibatan dan bantuan dari banyak pihak. Untuk itu penulis mengucapkan rasa terima kasih dan penghargaan sebesar – besarnya kepada yang terhormat :

1. Papa, Mama, Mba Ajeng, Mbah dan Soni tercinta yang telah memberikan perhatian, semangat, motivasi, saran serta doa yang tiada kunjung henti kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Mas Wingga yang tersayang, yang telah memberikan kesempatan kuliah dan dukungan kepada penulis di Jurusan Fisika UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

3. Bapak Drs. Sutrisno, M. Si, selaku Ketua Prodi Fisika UIN Syarif Hidayatullah, yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melaksanakan Tugas Akhir.

4. Bapak Arif Tjahjono, M.Si, selaku Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak membantu, membimbing dengan sabar, dan memberikan masukan motivasi, kritik serta saran kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

5. Bapak Rachmatsyah, S. Kom, MT, selaku Pembimbing lapangan serta Pembimbing Tugas Akhir yang dalam kesibukannya masih sempat meluangkan waktu untuk memberikan arahan dan bimbingan dengan sabar dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

6. Harun Pardiyansyah yang telah banyak membantu, memberikan semangat, motivasi, saran serta doa yang tiada kunjung henti kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Seluruh teman-teman Angkatan tahun 2006 khususnya Prodi Fisika yang tidak akan pernah dilupakan : Ikrimah, Hashilah, Karima, Suhandono, Agus, Bachtiar, Dani Adjie, Cindika, Iiz, Iif, Dewi, Irwansyah, Rinan, Ana, Absori, Adzkia, Agung, Rusman, Devi, dan Ida yang selalu memberikan semangat, perhatian serta doa kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8. Seluruh dosen dan staff Prodi Fisika UIN Syarif Hidayatullah Jakarta yang tidak bisa saya sebutkan satu per satu.

9. Uwa Dewi, Uwa Alfa, Teh Mira, dan Mita yang telah membantu dan memberikan perhatian, semangat, dan doa dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

10. Om Okas, Tante Lia, Jericho, dan Anggi yang selalu membantu dan memberikan motivasi, semangat serta doa kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

11. Seluruh operator desalinasi unit 1 B PT. PJB UP Muara Karang Jakarta, khususnya Mas Luluk, Mas Hadi dan Mas Oky yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

12. Semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung membantu penulis dalam pelaksanaan dan penyusunan Tugas Akhir.

Semoga kepada semua pihak yang telah membantu penulis mendapat balasan yang setimpal dari Allah SWT.

Tiada harapan dari penulis, semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak pada umumnya dan penulis khususnya.

Ciputat, 3 Januari 2010

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN... ii

LEMBAR PERNYATAAN ... iv

ABSTRAK ... v

ABSTRACK ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Permasalahan Penelitian ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 3

1.5 Batasan Masalah ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Desalination Plant ... 6

2.1.2 Multi Stage Flash (MSF) ... 14

2.1.3 Reverse Osmosis ... 18

2.2 Termodinamika di Lingkungan Sistem Desalinasi ... 24

2.3 Asas Black ... 24

2.4 Hukum Kalor ... 25

2.4.1 Hukum Kalor Jenis ... 26

2.4.2 Kapasitas Kalor ... 26

2.4.3 Kalor Uap ... 27

2.5 Perpindahan Panas ... 28

2.5.1 Perpindahan Panas Konduksi ... 28

2.5.2 Perpindahan Panas Konveksi ... 29

2.5.3 Perpindahan Panas Radiasi ... 31

2.6 Proses Penguapan (Evaporation) ... 32

2.7 Proses Pengembunan (Condensation) ... 33

2.8 Sistem Destilasi ... 34

2.9 Siklus Carnot ... 36

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian ... 40

3.2 Tahapan Penelitian ... 40

3.3 Data – data Penelitian ... 43

3.3.1 Evaporasi ... 44

3.3.3 Vent Ejector ... 44

3.3.4 Ejector Condenser ... 44

3.3.5 Centrifugal Pumps ... 44

3.3.6 Scale Inhibitor ... 45

3.3.7 Anti Foam ... 45

3.4 Deskripsi Proses Desalination Plant ... 46

3.4.1 Prinsip Operasi Desalination Plant ... 47

3.4.2 Operasi saat Turndown Desalination Plant ... 50

BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Analisis Biaya Produk ... 51

4.2 Proses Evaporasi Multi Effect Distillation With Thermal Vapor Compression (MED – TVC) ... 57

4.3 Analisis Product Multi Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC) ... 60

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 63

5.2 Saran... 63

DAFTAR PUSTAKA ... 64

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema Desalinasi ... 7

Gambar 2.2 Multi Effect Distillasi (MED) ... 13

Gambar 2.3 Multi Stage Flash (MSF)... 17

Gambar 2.4 Reverse Osmosis (RO) ... 22

Gambar 2.5 Reverse Osmosis Membrane Coil ... 23

Gambar 2.6 Batasan Sistem ... 36

Gambar 2.7 Diagram Siklus Carnot P - V... 37

Gambar 2.8 Diagram Siklus Carnot P - h ... 39

Gambar 3.1 Diagram Flow Chart Penelitian ... 42

Gambar 3.2 Flow Diagram 4 Effect Reheat Seawater ... 47

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Manual Book ... 66 Lampiran 2 Foto Penelitian ... 97

1 BAB I PENDAHULUAN

Di Indonesia kebutuhan energi listrik meningkat setiap tahunnya, hal ini seiring dengan laju pertumbuhan ekonomi dan perkembangan yang ada. Namun tingginya kebutuhan energi listrik tersebut belum mampu dipenuhi mengingat keterbatasan daya listrik yang ada, walaupun Pemerintah melalui PT. PLN (persero) tetap berusaha secara maksimal untuk memenuhi tingginya kebutuhan energi listrik tersebut.

Hingga saat ini Indonesia masih mengalami krisis energi. Hal ini ditandai dengan pemadaman secara bergilir yang masih terus terjadi. Masalah krisis listrik merupakan masalah yang sangat serius, sehingga harus segera dicarikan solusinya. Salah satu usaha yang telah dilakukan Pemerintah adalah dengan membangun berbagai fasilitas pembangkit listrik yang baru dan mengoptimalkan pembangkit yang telah ada. Untuk memenuhi kebutuhan listrik nasional saat ini diperlukan pasokan listrik sekitar 3.000 MW pertahun, hal ini sangat memerlukan investasi dan dana yang tidak sedikit.

Guna menunjang kinerja Perusahaan Listrik Negara (PLN) dalam menyediakan energi listrik maka PLN membentuk dua anak perusahaan dibidang pembangkit listrik yaitu Indonesia Power dan PT. Pembangkit Jawa Bali (PJB). PT. Pembangkit Jawa Bali (PJB) membentuk enam anak perusahaan dibidang pembangkit yaitu Unit Pembangkit (UP) Gresik, UP Muara Tawar, UP Paiton, UP Cirata, UP Brantas, dan UP Muara Karang.

2

PT. Pembangkit Jawa Bali yang ada di Muara Karang memiliki dua unit Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) terdiri dari unit IV dan unit V. Dan dua unit Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU) yaitu blok 1 terdiri dari 3 PLTG dan 1 PLTU, blok 2 terdiri dari 2 PLTG dan 3 PLTU. Dalam penelitian ini hanya difokuskan di PT. Pembangkit Jawa Bali (PJB) Muara Karang khususnya Desalinasi pada unit 1 B. Desalinasi unit 1 B terdapat pada Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU) yang terdapat di blok 2. Pada PLTU memiliki peralatan utama dan peralatan tambahan. Peralatan utama meliputi bolier, turbin, generator, trafo, dan lain sebagainya. Sedangkan untuk peralatan penunjang/ tambahan berupa desalinasi, demineralisasi, dan lain – lain.

Di dalam siklus PLTU membutuhkan air demineralisasi, hal ini dilakukan agar alat – alat pada siklus PLTU tidak terjadi korosi (berkarat). Sebelum memperoleh air demineralisasi terlebih dahulu yang dibutuhkan adalah air tawar. Dikarenakan sulitnya mendapatkan air tawar dan untuk menyediakan air tawar dalam jumlah besar, maka di dalam unit Pembangkit Listrik Tenaga Uap peran desalinasi sangat diperlukan untuk menyediakan air tawar sebagai bahan baku produksi listrik.

Desalinasi atau Desal adalah Plant yang digunakan untuk mengolah air laut untuk dijadikan air tawar / air baku produksi. Air tawar tersebut diperoleh dengan cara evaporasi. Untuk memperoleh air tawar yang maksimal, maka diperlukan sistem kontrol yang terkondisikan agar proses evaporasi berlangsung sempurna. Adapun parameter kesempurnaan dari proses desalinasi tersebut dapat diamati dengan menganalisis efisiensi desalinasi unit 1 B. Peningkatan efisiensi

3

dan kesempurnaan evaporasi dalam desalinasi secara tidak langsung dapat meningkatkan jumlah air baku yang dibutuhkan PLTU. Oleh karena itu, sangat penting untuk dilakukan penelitian tentang menganalisis efisiensi desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang, sehingga evaporasi dan kondensasi dapat terus terjadi sempurna dan air tawar yang dihasilkan akan maksimal.

1.2 Permasalahan Penelitian

Sesuai dengan latar belakang masalah yang telah dikemukakan, maka dapat dirumuskan permasalahan yang akan dibahas, yaitu bagaimana efisiensi sistem desalinasi pada unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang. Apakah air baku yang dihasilkan oleh desalinasi lebih murah daripada air yang di beli dari Perusahaan Air Minum (PAM).

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis efisiensi desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali (PJB) UP. Muara Karang Jakarta.

1.4 Manfaat Penelitian

Dengan menganalisis efisiensi desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang. Diharapkan dapat mengetahui efisiensi dari hasil produksi desalinasi atau membeli dari Perusahaan Air Minum (PAM).

4 1.5 Batasan Masalah

Untuk lebih memfokuskan penelitian yang akan dilakukan, maka penelitian ini hanya dibatasi mengenai :

1. Plant yang dijadikan objek studi adalah desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang Jakarta.

2. Rasio yang dikontrol adalah menganalisa efisiensi desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP. Muara Karang.

3. Asumsi tekanan, suhu dan harga adalah konstan. 4. Biaya Investasi dan Biaya Pemeliharaan diabaikan.

5. Perhitungan efisiensi berdasarkan biaya operasi desalinasi.

1.6 Sistematika Penulisan

Pada penulisan laporan Tugas Akhir ini, dapat dibuat urutan bab serta isinya secara garis besar. Diuraikan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi tentang pendahuluan dengan substansi : latar belakang, permasalahan, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Teori dasar berisi landasan - landasan teori dengan substansi : pengertian desalinasi, jenis – jenis desalinasi, proses evaporasi, dan proses kondensasi.

5 BAB III METODE PENELITIAN

Pada bab ini akan dijelaskan secara keseluruhan sistem kerja metode penelitian dengan substansi pengolahan data.

BAB IV PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang permasalahan dan pembahasan dengan substansi hasil pengolahan data.

BAB V PENUTUP

Penutup berisi kesimpulan yang diperoleh dari penguji sistem dan pengambilan data selama penelitian berlangsung, selain itu juga penutup memuat saran untuk mengembang lebih lanjut dari penelitian ini menjadi lebih baik.

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Desalination Plant

Desalination Plant atau desalinasi merupakan sebuah instrumen yang

berfungsi untuk menghasilkan air tawar yang berasal dari air laut melalui proses

evaporasi dan kondensasi. Desalination Plant terdiri atas dua bagian utama yaitu

flashing stage dan brine heater. Flashing stage merupakan sebuah chamber

tempat terjadinya proses evaporasi dan kondensasi. Proses evaporasi dan

kondensasi ini sangat bergantung pada temperatur air laut yang berasal dari brine

heater (top brine temperature). Untuk mendapatkan kualitas air yang diinginkan

maka top brine temperature perlu untuk dijaga agar tetap stabil. Di dalam unit

pembangkit peran Desal sangat diperlukan karena menyediakan air sebagai bahan

Gambar 2.1 Skema Desalinasi

Desalinasi pada unit 1 B di PLTU PT. PJB Muara karang menggunakan

jenis desalinasi Multi Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED -

TVC). Multi Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC)

memiliki beberapa peralatan utama, yaitu :

 Evaporator

Evaporasi dapat diartikan sebagai proses penguapan daripada liquid (cairan)

dengan penambahan panas. Panas dapat disuplai dengan berbagai cara,

diantaranya secara alami dan penambahan steam. Evaporasi didasarkan pada

proses pendidihan secara intensif, yaitu pemberian panas ke dalam cairan,

dan mengkondensasikan uapnya.

 Main Ejector

Pemvakuman yang terjadi pada saat vakum mencapai – 0,89 BarG di effect,

bertujuan memvakum semua effect untuk mempercepat proses terjadinya air

tawar.

 Vent Ejector

Setelah proses filling, kemudian yang terbuka pertama kali dalam pembukaan

vakum adalah vent ejector. Pemvakuman yang terjadi di heater akan terbuka pada

saat mencapai – 0,58 BarG.

 Ejector Condenser

Pemvakuman di condenser yang berada di effect ke empat akan membuka

pada saat mencapai – 0,55 BarG, agar memaksimalkan air laut yang terkondensasi

 Centrifugal Pumps

Suatu pompa rotodynamic yang menggunakan berputar impeller untuk

meningkatkan dan laju alir tekanan dari suatu fluida. Pompa sentrifugal adalah

jenis yang paling umum digunakan pompa untuk memindahkan cairan melalui

sistem perpipaan.

 Scale Inhibitor / Anti Scaling

Suatu larutan kimia yang akan diinjeksikan ke air laut agar tidak terjadi

korosi (kerak).

 Anti Foam

Suatu bahan kimia yang akan diinjeksikan ke air laut agar menghilangkan

busa – busa yang terdapat di dalam kandungan air laut.

2.1.1 Multi Effect Distilasi (MED)

Multi Effect Distilasi (MED) adalah penyulingan proses yang sering

digunakan untuk air laut desalinasi. Ini terdiri dari beberapa tahapan atau ”effect”.

Sebagian air menguap, dan uap ini mengalir ke dalam tabung tahap berikutnya,

pemanasan dan penguapan air lebih banyak. Setiap tahap dasarnya menggunakan

kembali energi dari tahap sebelumnya. Tabung dapat tenggelam dalam air umpan

(feed water) disemprotkan di atas bank tabung horizontal, dan kemudian menetes

dari tabung ke tabung sampai dikumpulkan di bawah panggung (stage).

Multi Effect Distilasi dapat dilihat sebagai urutan ruang tertutup

dipisahkan oleh dinding tabung, dengan sumber panas di satu ujung dan heat sink

di ujung yang lain. Setiap ruang terdiri dari dua subspaces berkomunikasi, bagian

luar tabung n stage dan bagian dalam tabung dalam tahap n + 1. Setiap ruang

memiliki suhu yang lebih rendah dan tekanan daripada ruang sebelumnya., dan

dinding tabung memiliki suhu penengah antara suhu dari cairan disetiap sisi.

Tekanan dalam ruang tidak dapat berada dalam ekuilibrium dengan temperatur

dinding kedua subspaces. Ini memiliki tekanan menengah. Kemudian tekanan

terlalu rendah atau suhu terlalu tinggi dalam subspace pertama., dan air menguap.

Dalam subspace kedua, tekanan yang terlalu tinggi atau suhu terlalu rendah, dan

uap kondenser. Hal ini membawa energi penguapan dari subspace pertama lebih

hangat ke dingin subspace kedua. Pada subspace kedua energi mengalir dengan

Makin tipis logam dalam tabung dan lapisan tipis cairan di kedua sisi

dinding tabung, lebih efisien adalah transportasi energi dari ruang ke ruang.

Memperkenalkan tahap lebih antara sumber panas dan tenggelam mengurangi

perbedaan suhu antara ruang dan sangat mengurangi transportasi permukaan

panas per unit tabung. Energi yang diberikan digunakan kembali untuk

menguapkan air lebih banyak, tetapi proses tersebut membutuhkan waktu lebih

lama. Jumlah air suling per tahap berbanding lurus dengan jumlah transportasi

energi. Jika transportasi diperlambat, dapat meningkatkan luas permukaan per

tahap, yaitu jumlah dan panjang tabung, dengan mengorbankan biaya instalasi

meningkat.

Air garam dikumpulkan dibagian bawah setiap tahap bisa

disemprotkan pada tabung di tahap berikutnya, karena air ini memiliki suhu yang

sesuai dan tekanan didekat atau sedikit diatas suhu operasi dan tekanan pada tahap

berikutnya. Beberapa air ini akan menguap menjadi uap seperti yang dilepaskan

ke tahap berikutnya pada tekanan rendah daripada tahap asalnya.

Tahapan pertama dan terakhir perlu eksternal pemanasan dan

pendinginan masing – masing. Jumlah panas yang dikeluarkan dari tahap terakhir

desalinasi air laut, bahkan tahap pertama dan paling hangat biasanya dioperasikan

pada suhu dibawah 70oC, untuk menghindari pembentukan skala.

Tahapan tekanan terendah diperlukan luas permukaan yang relatif lebih

untuk mencapai transportasi energi yang sama di dinding tabung. Biaya

pemasangan luas permukaan ini membatasi kegunaan menggunakan tekanan yang

sangat rendah dan suhu pada tahap selanjutnya. Gas terlarut dalam air umpan

(feed water) dapat berkontribusi untuk mengurangi perbedaan tekanan jika

diizinkan untuk terakumulasi dalam tahap.

Ekstenal air umpan (feed water) harus diberikan untuk tahap pertama.

Tabung dari tahap pertama dipanaskan menggunakan sumber eksternal dari uap

atau sumber lain meskipun panas.

Kondensat (air tawar) dari semua tabung dari semua tahap harus

dipompa keluar dari tekanan masing – masing tahap terhadap tekanan ambien. Air

garam dikumpulkan dibagian bawah tahap terakhir harus dipompa keluar karena

Gambar 2.2 Multi Effect Distillasi

Berikut ini skema dari MED desalinasi efek ganda. Tahap pertama adalah

dibagian atas. Daerah pink adalah uap, daerah biru ringan adalah air umpan (feed

water) cair. Pirus kuat adalah kondensat. Hal ini tidak menunjukkan bagaimana

air umpan (feed water) masuk tahap – tahap lain daripada yang pertama.

F – Air umpan masuk (feed water in)

S – Pemanasan uap masuk (heating steam in)

C – Pemanasan uap keluar (heating steam out)

W – Air kondensat keluar (fresh water condensat out)

O – Pendingin masuk (coolant in)

P – Pendingin keluar (coolant out)

VC - Pendingin terakhir stage (VC is the last-stage cooler)

2.1.2 Multi Stage Flash (MSF)

Multi Stage Flash (MSF) memiliki serangkaian ruang yang disebut tahap

(stage), masing – masing berisi penukar panas dan kondensat kolektor. Urutan ini

memiliki akhir dingin dan panas, sementara akhir tahap – tahap peralihan

memiliki suhu menengah. Tahapan memiliki tekanan sesuai dengan titik didih air

pada suhu panggung (stage). Setelah berakhirnya panas ada wadah yang disebut

air garam pemanas.

Ketika plant yang beroperasi di tunak (in steady state), air umpan (feed

water) pada suhu dingin arus masuk, atau dipompa melalui penukar panas pada

stage dan warm up. Ketika mencapai pemanas air garam sudah memiliki hampir

suhu maksimum. Dalam pemanas, sejumlah panas tambahan ditambahkan.

Setelah pemanas, air mengalir melalui katup kembali ke tahap yang pernah

menurunkan tekanan dan temperatur. Seperti mengalir kembali melalui tahap air

sekarang disebut air garam, untuk membedakannya dari air inlet. Dalam setiap

stage, dan sebagian kecil dari air asin mendidih air untuk uap sehingga

mengurangi suhu sampai kesetimbangan tercapai. Uap panas yang dihasilkan

adalah sedikit daripada air umpan (feed water) dalam penukar panas. Uap dingin

dan kondenser terhadap tabung penukar panas, sehingga pemanasan air (feed

water) seperti yang dijelaskan sebelumnya.

Penguapan total disemua tahapan sampai dengan approx. 12% air mengalir

melalui sistem, tergantung pada kisaran temperatur yang digunakan. Dangan

meningkatnya suhu ada kesulitan tumbuh pembentukan skala dan korosi 120oC

tampaknya maksimal, meskipun skala menghindari mungkin memerlukan suhu

dibawah 70oC.

Air umpan (feed water) membawa menghilangkan panas laten dari uap

terkondensasi, menjaga suhu rendah stage. Tekanan dalam ruang tetap konstan

sebagai jumlah yang sama dari uap terbentuk. Ketika air garam hangat baru

memasuki stage dan uap akan dihapus karena mengembun pada tabung penukar

panas. Kesetimbangan ini stabil, karena jika pada beberapa bentuk uap titik lebih

meningkatkan tekanan dan yang mengurangi penguapan dan kondensasi

Pada tahap final air garam dan kondensat mempunyai suhu dekat suhu

masuk. Kemudian air garam dan kondensat yang dipompa keluar dari tekanan

rendah di stage untuk tekanan ambien (ambient pressure). Air garam dan

kondensat masih membawa sejumlah kecil panas yang hilang dari sistem ketika

mereka dibuang. Panas yang ditambahkan dalam pemanas membuat terjadinya

kerugian ini.

Panas ditambahkan dalam pemanas air garam biasanya datang dalam

bentuk uap panas dari proses industri co terletak dengan desalinasi. Uap

diperbolehkan untuk menyingkat terhadap tabung yang membawa air garam

(mirip dengan stage).

Energi yang membuat penguapan memungkinkan semua hadir dalam air

garam saat meninggalkan pemanas. Alasan untuk membiarkan penguapan terjadi

dalam beberapa tahapan bukan satu tahap pada tekanan dan suhu terendah, adalah

bahwa dalam satu stage, feed water hanya akan hangat untuk suhu penengah

antara suhu masuk dan pemanas. Sementara banyak uap tidak akan mengembun

dan stage tidak akan mempertahankan tekanan dan suhu terendah. Karena air

suling). Relatif energi panas sedikit dikeluarkan. Sebagian besar panas yang

diambil oleh air garam dingin yang mengalir ke pemanas dan energi didaur ulang.

Selain itu, Penyulingan MSF, khususnya yang besar, seringkali

dipasangkan dengan Pembangkit Listrik di cogeneration konfigurasi. Limbah

panas dari pembangkit listrik digunakan untuk memanaskan air laut, memberikan

pendinginan untuk pembangkit listrik pada saat yang sama. Hal ini mengurangi

energi yang dibutuhkan oleh satu setengah sampai dua pertiga, yang secara drastis

mengubah ekonomi MSF. Reverse osmosis, penyulingan yang merupakan pesaing

utama MSF, membutuhkan pretreatment lebih dari air laut dan pemeliharaan yang

lebih, serta energi dalam bentuk kerja (listrik, tenaga mesin) sebagai lawan – kelas

limbah panas rendah lebih murah.

Skema dari Multi Stage Flash Desalinator :

A – Uap Masuk (Steam in)

B – Air Laut Masuk (Seawater in)

C – Air Keluar (Portable water out)

D – Limbah Keluar (Waste out)

E – Uap Keluar (Steam out)

F – Pertukaran Panas (Heat exchange)

G – Koleksi Kondensasi (Condensation collection)

H – Brine heater

2.1.3 Reverse Osmosis

Reverse Osmosis ( Osmosis Terbalik ) adalah sebuah istilah teknologi

yang berasal dari osmosis. Osmosis adalah filtrasi metode yang menghilangkan

banyak jenis besar molekul dan ion dari solusi dengan memberi tekanan solusi

ketika di salah satu sisi selektif membrane. Hasilnya adalah bahwa zat terlarut

dipertahankan pada sisi bertekanan membrane dan murni pelarut diperbolehkan

untuk lolos ke sisi lain. Untuk menjadi "selektif," membran ini tidak harus

memungkinkan komponen yang lebih kecil dari solusi (seperti pelarut) untuk lulus

bebas.

Reverse osmosis yang paling umum dikenal untuk penggunaannya di

minum pemurnian air dari air laut , mengeluarkan garam dan zat lain dari molekul

air. Ini adalah kebalikan dan normal proses osmosis, dimana secara alamiah

bergerak pelarut dari daerah konsentrasi terlarut rendah, melalui membrane ke

area konsentrasi zat terlarut tinggi. Pergerakan pelarut murni untuk menyamakan

konsentrasi solute pada setiap sisi membrane yang menghasilkan tekanan dan ini

adalah “tekanan osmotik”. Menerapkan tekanan eksternal untuk membalik aliran

alami dari pelarut murni disebut reverse osmosis.

Proses ini mirip dengan filtrasi membrane. Namun, ada perbedaan utama

antara reverse osmosis dan filtrasi. Mekanisme penghapusan dominan dalam

filtrasi membrane adalah berusaha, atau pengecualian ukuran. Sehingga proses

yang secara teoritis dapat mencapai pengecualian sempurna partikel terlepas dari

parameter operasional seperti tekanan umpan (influent pressure) dan konsentrasi.

Reverse osmosis, bagaimanapun melibatkan suatu mekanisme difusi sehingga

efisiensi pemisah tergantung pada konsentrasi zat terlarut, tekanan dan kadar air

Secara formal, reverse osmosis adalah proses memaksa pelarut dari daerah

konsentrasi zat terlarut tinggi melalui membrane semipermeabel ke daerah

konsentrasi terlarut rendah dengan menerapkan tekanan yang melebihi tekanan

osmotik.

Membrane yang digunakan untuk reverse osmosis memliki lapisan

penghalang padat dalam matriks polimer mana yang paling terjadi pemisahan.

Dalam kebanyakan kasus, membran ini dirancang untuk memungkin air hanya

untuk lulus melalui lapisan padat, sementara mencegah bagian zat terlarut (seperti

ion garam). Proses ini mensyaratkan suatu tekanan tinggi diberikan pada sisi

membrane konsentrasi tinggi, biasanya 2 – 17 bar (30 – 250 psi) untuk air tawar

dan payau air tawar, dan 40 – 70 bar (600 – 1000 psi) untuk air laut, yang

memiliki sekitar 24 bar (350 psi) tekanan osmotik alam yang harus diatasi. Proses

ini dikenal untuk digunakan dalam desalinasi (menghilangkan garam dari air laut

untuk mendapatkan air tawar). Tetapi sejak awal 1970-an itu juga telah digunakan

untuk memurnikan air segar untuk kesehatan, industri dan domestik aplikasi

medis.

Osmosis bergerak menggambarkan bagaimana pelarut antara dua larutan

perbedaan konsetrasi diantara solusi. Ketika dua solusi dengan konsentrasi yang

berbeda dari zat terlarut dicampur, jumlah zat terlarut dalam dua solusi akan sama

– sama disalurkan dalam jumlah pelarut dari dua solusi. Daripada pencampuran

dua solusi bersama – sama, mereka dapat dimasukkan ke dalam dua kompartemen

dimana mereka terpisah satu sama lain dengan sebuah membrane semipermeabel.

Membrane semipermeabel tidak memungkinkan zat terlarut untuk berpindah dari

satu kompartemen ke yang lain, namun memungkinkan pelarut untuk bergerak.

Karena kesetimbangan tidak bisa dicapai oleh pergerakan zat terlarut dari

kompartemen dengan konsentrasi zat terlarut tinggi untuk yang satu dengan

konsentrasi zat terlarut rendah, itu bukan dicapai oleh pergerakan pelarut dari

daerah konsentrasi zat terlarut rendah ke daerah – daerah konsentrasi zat terlarut

tinggi. Ketika pelarut bergerak jauh dari daerah konsentrasi rendah, hal ini

menyebabkan daerah – daerah untuk menjadi lebih terkonsentrasi. Disisi lain,

ketika pelarut bergerak ke daerah – daerah konsentrasi tinggi, konsentrasi zat

terlarut akan berkurang. Proses ini disebut osmosis. Kecenderungan untuk pelarut

dapat mengalir melalui membrane dapat dinyatakan sebagai “tekanan osmotik”,

karena analog mengalir disebabkan oleh perbedaan tekanan. Osmosis adalah

Dalam reverse osmosis, dalam sebuah set up yang sama seperti yang di

osmosis, tekanan diterapkan ke dalam ruangan dengan konsentrasi tinggi. Dalam

hal ini, ada dua gaya yang mempengaruhi gerakan air : tekanan disebabkan oleh

perbedaan konsentrasi zat terlarut antara dua kompartemen (tekanan osmotik) dan

tekanan eksternal diterapkan.

Gambar 2.4 Reverse Osmosis

Berikut ini skema sistem reverse osmosis desalinasi yang menggunakan penukar

tekanan :

1. Masukan air laut (sea water inflow)

3. Arus konsentrat (concentrate flow) 60%

4. Air laut mengalir (sea water flow) 60%

5. Konsentrat (drain)

A. Tekanan pompa aliran tinggi (high pressure pump flow) 40%

B. Pompa sirkulasi (circulation pump)

C. Osmosis unit dengan membran (osmosis unit with membrane)

D. Penukar tekanan (Pressure exchanger)

2.2 Termodinamika di Lingkungan Sistem Desalinasi

Termodinamika adalah ilmu yang membahas hubungan (pertukaran)

antara panas dengan kerja. Dalam termodinamika banyak membahas tentang

sistem dan lingkungan. Kumpulan benda-benda yang sedang ditinjau disebut

sistem, sedangkan semua yang berada di sekeliling (di luar) sistem disebut

lingkungan.

2.3 Asas Black

Asas Black terjadi apabila ada dua benda yang suhunya berbeda

kemudian disatukan atau dicampur berada dalam sistem yang tertutup, maka

energi akan berpindah seluruhnya dari benda yang memiliki suhu tinggi menuju

benda yang bersuhu rendah. Maka ketika mencapai suhu yang sama, energi yang

diterima oleh benda yang memiliki suhu yang lebih rendah sama dengan energi

yang dilepaskan oleh benda yang memiliki suhu yang lebih tinggi. Karena energi

yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu sama dengan kalor, maka bisa

dikatakan bahwa dalam sistem tertutup, kalor yang dilepaskan sama dengan kalor

berada dalam sistem tertutup, maka tidak semua energi dari benda bersuhu tinggi

berpindah menuju benda yang bersuhu rendah.

Secara matematis dapat dirumuskan :

Qlepas = Qterima

(M1 x C1) (T1-Ta) = (M2 x C2) (Ta-T2)

Keterangan :

M1 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi.

C1 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi.

Ta = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi.

T1 = Temperatur akhir pencampuran kedua benda.

M2 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah.

C2 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah.

T2 = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah.

2.4 Hukum Kalor

Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang

menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda

dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalor

dilepaskan oleh suatu benda.

2.4.1 Hukum Kalor Jenis

Kalor jenis adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan

temperatur dari 1 gr massa bahan sebesar 1 oC.

Q = m x c x Δt

Q = m x c x (t2 – t1)

Dengan ketentuan :

 Q = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori)

 M = Massa zat (Gram, Kilogram)

 C = Kalor jenis (Joule/kilogramoc, Kalori/gramoc)

 Δt = Perubahan suhu (o_c)

2.4.2 Kapasitas Kalor

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh benda

untuk menaikkan suhunya 1oc.

H = m x c x ∆t ∆t H = m x c

Dengan syarat :

 Q = Kalor yang diterima suatu zat (Joule, Kilojoule, Kalori, Kilokalori)

 M = Massa zat (Gram, Kilogram)

 C = Kalor jenis (Joule/kilogramoc, Kalori/gramoc)

 Δt = Perubahan suhu (oc)

 H = kapasitas kalor (Joule/oc)

2.4.3 Kalor Uap

Kalor uap adalah proses penguapan yang terjasi karena perubahan wujud

dari bentuk cait menjadi gas. Untuk mengubah wujud suatu zat tentunya juga

memerlukan kalor yang berbeda – beda antara zat yang satu dengan yang lainnya

tergantung pada jenis zat tersebut. Untuk menguapkan 1 kg zat cair menjadi uap

atau gas pada titik didihnya disebut dengan kalor uap (U). Dari perngertian diatas

dapat dirumuskan sebagai berikut :

Q = m x U

Dengan ketentuan :

 M = Massa zat (Gram, Kilogram)

 U = Kalor uap zat (Joule/kilogram, Kilojoule/kilogram, Joule/gram)

2.5 Perpindahan panas

Perpindahan panas atau heat transfer adalah ilmu yang mempelajari

perpindahan energi sebagai akibat dari adanya perbedaan temperatur diantara dua

medium misalnya: sesama medium padat atau medium padat dengan fluida.

Energi yang berpindah tersebut dinamakan kalor atau panas (heat). Panas akan

berpindah dari medium yang bertemperatur lebih tinggi ke medium dengan

temperatur yang lebih rendah. Perpindahan ini berlangsung terus sampai terjadi

kesetimbangan temperatur diantara kedua medium tersebut atau tidak terjadi

perbedaan temperatur diantara kedua medium.

Perpindahan panas dapat terjadi melalui beberapa mekanisme yaitu

perpindahan panas secara konduksi, konveksi, dan radiasi.

2.5.1 Perpindahan Panas Konduksi

Proses perpindahan panas secara konduksi adalah suatu proses

perpindahan energi panas dimana energi panas tersebut mengalir dari daerah yang

bersuhu lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah dalam suatu medium

q = −k A dT dx Dimana : q

k = laju perpindahan panas konduksi (Watt) k = konduktivitas termal bahan (W/m. K)

A = luas penampang tegak lurus terhadap arah aliran panas (m2)

dx dT

= gradien suhu (perubahan temperatur terhadap arah x) (K/m).

Tanda negatif (-) diselipkan dalam hukum Fourier yang menyatakan

bahwa panas berpindah dari media bertemperatur tinggi ke media yang

bertemperatur lebih rendah.

2.5.2 Perpindahan Panas Konveksi

Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi dari

permukaan media padat atau fluida yang diam menuju fluida yang mengalir

(begerak) atau sebaliknya, dimana diantara keduanya terdapat perbedaan

temperatur.

Besarnya konveksi tergantung pada :

a. Luas permukaan benda yang bersinggungan dengan fluida (A). b. Perbedaan suhu antara permukaan benda dengan fluida (T).

c. koefisien konveksi (h), yang tergantung pada :

# Kecepatan fluida

# Perbedaan temperatur antara permukaan dan fluida

# Kapasitas panas fluida

# Rapat massa fluida

# Bentuk permukaan kontak

Persamaan perpindahan panas konveksi dikenal sebagai hukum

Newton untuk pendinginan (Newton’s Law of Cooling) yang dirumuskan

sebagai berikut:

JikaT

s>T∞: q

Konv = h. A (Ts – T∞) Dimana: q

Konv = Laju perpindahan panas konveksi (Watt) h = Koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2 .K)

A = Luas permukaan perpindahan panas (m2) T

s = Temperatur permukaan (K) T_∞= Temperatur fluida (K)

2.5.3 Perpindahan Panas Radiasi

Proses perpindahan panas secara radiasi (pancaran) adalah suatu

proses perpindahan energi panas yang terjadi dari benda yang bertemperatur

tinggi menuju benda dengan temperatur yang lebih rendah tanpa melalui

suatu medium perantara, misalkan benda-benda tersebut terpisah dalam

ruang atau bahkan bila terdapat suatu ruang hampa udara diantaranya.

Untuk dapat melakukan penghitungan laju perpindahan energi panas

secara radiasi dipergunakan persamaan laju perpindahan panas radiasi

sebagai berikut :

q

_{ε · σ · A ·}

Dimana : q

rad = laju perpindahan panas secara radiasi (Watt) ε = emisivitas permukaan benda

σ = konstanta Stefan-Boltzmann (5,67 . 10-8 W/m2. K 4)

A = luas bidang permukaan perpindahan panas radiasi (m2) T

s = temperatur permukaan benda (K) T

2.6 Proses Penguapan (Evaporation)

Secara umum penguapan berarti berubahnya fase zat dari zat cair menjadi

uap. Penguapan juga berarti perpindahan massa zat cair ke atas dengan adanya

gradien temperatur antara permukaan zat cair dengan udara diatasnya. Hal ini

merupakan peristiwa konveksi alami. Konveksi alami terjadi akibat adanya efek

gaya apung yang bekerja pada fluida. Efek gaya apung merupakan mekanisme

yang terjadi karena adanya gradient massa jenis. Massa jenis akan menurun jika

temperatur fluida meningkat, begitu juga sebaliknya temperatur meningkat maka

masssa jenis fluida akan menurun. Fluida yang ringan (memiliki massa jenis yang

rendah) akan menempati posisi yang lebih diatas. Sehingga jika terus menerus

diberi panas maka tempera

tur fluida akan terus meningkat dan massa jenisnya akan terus menurun dan

terjadilah penguapan.

q

_∆∙

Dimana: qevap = Laju energi pada saat penguapan

m

v = Massa yang berubah menjadi uap (kg) hfg = Kalor laten penguapan (J/kg)

2.7 Proses Pengembunan (Condensation)

Peristiwa pengembunan terjadi seperti pada penguapan yaitu berubahnya

fase suatu zat, hanya dalam hal ini perubahan itu terjadi dari fase uap menjadi fase

cair, kebalikan dari peristiwa penguapan. Perpindahan kalor pengembuan

dipengaruhi oleh besarnya laju konsentrasi massa uap air yang berubah menjadi

air (massa yang terkondensasi). Pengembunan juga terjadi akibat dari uap jenuh

yang bersentuhan dengan permukaan yang dingin (suhu permukaan suatu plat

lebih rendah dari suhu jenuh uap) akan terjadi kondensasi pada permukaan plat,

hal ini berarti uap jenuh tersebut melepaskan kalor latennya, dan karena pengaruh

gravitasi kondensat akan mengalir kebawah.

Berikut ini adalah persamaan umum untuk menentukan laju energi pada saat

pengembunan :

Dimana: qc = Laju energi pada saat pengembunan

m

c = Massa yang terkondensasi (kg) hfg = Kalor laten peembunan (J/kg)

Harga sifat-sifat air seperti kalor laten penguapan dan kalor laten

pengembunan, dicari pada temperatur film (T

f). Rumus temperatur film untuk proses pengembunan adalah sebagai berikut:

2.8 Sistem Destilasi

Destilasi adalah suatu cara pemisahan larutan dengan menggunakan panas

sebagai pemisah. Jikalarutan yang terdiri daru dua buah komponenen yang cukup

mudah menguap, maka fase uap yang terbentuk akan mengandung komponen

yang lebih menguap dalam jumlah yang relatif lebih banyak dibandingkan dengan

fase cair. Adapun faktor - faktor yang mempengaruhi destilasi adalah sebagai

berikut :

a. Laju detilasi

Laju destilasi merupakan massa yang dihasilkan dari proses

destilasi per satuan waktu. Massa yang dihasilkan dari proses ini adalah

massa dari air yang terkondensasi.

Dimana :

.

m = Laju Destilasi (kg / s) m

c = Massa air yang terkondensasi (kg) Δt = Selang Waktu (s)

b. Efisiensi produk

Efisiensi produk adalah rasio antara massa produk yang dihasilkan

/ digunakan dengan masa produk yang diberikan ke sistem.

%

Dimana : ηp = Efisiensi produk (%)

m = Massa air kondensat (kg)

m

in = Massa air yang masuk ke sistem (kg) c. Efisiensi Sistem Destilasi

Efisiensi alat destilasi air merupakan perbandingan dari energi

berguna dengan energi panas yang diberikan oleh briket ke sistem selama

proses pembakaran (q

in). Energi berguna merupakan energi panas yang digunakan dalam proses penguapan (q

evap) dan energi panas yang digunakan saat pengembunan (q

c). Sehingga dalam perhitungan efisiensi alat destilasi air akan terdapat dua efisiensi yaitu efisiensi untuk sistem air

(η

air) dan efisiensi untuk sistem uap (ηuap). Berikut ini merupakan gambar batasan sistem untuk alat destilasi air.

Gambar 2.6 Batasan sistem

Dimana : η

tot = Efisiensi alat destilasi air q

c = Laju energi kondensasi (W ) q

in = Laju energi masuk (W) 2.9 Siklus Carnot

Mesin carnot merupakan mesin kalor yang dapat mengubah energi (kalor)

menjadi bentuk lainnya (usaha mekanik). Disamping mesin carnot, terdapat pula

diesel dan bensin, mesin jet dan reaktor atom. Pada prinsipnya cara kerja mesin

kalor ada tiga proses penting yaitu :

1. Proses penyerapan kalor dari sumber panas yang sering disebut sebagai

reservoir (tandon) panas.

2. Usaha yang dikeluarkan oleh mesin.

3. Proses pembuangan kalor pada temoat yang bersuhu rendah, tempat ini sering

disebut reservoir (tandon) dingin.

Mesin carnot bekerja berdasarkan suatu siklus yang disebut siklus carnot.

Siklus ini terjadi pada sebuah silinder berisi gas yang dinding – dindingnya

terisolasi secara thermal (panas tidak dapt menembus dinding silinder). Bahan

atau zat yang dilibatkan dalam mesin kalor berdasarkan siklus carnot adalah suatu

gas ideal. Proses termodinamika yang terlibat dalam siklus carnot terdiri dari dua

proses isothermal dan dua proses adiabatik. Proses ini dapat dilihat pada grafik.

 Proses Isothermal (AB)

Pada proses ini, gas dikontakkan dengan reservoir panas bersuhu T1 melalui dasar

silinder. Kemudian beban sedikit demi sedikit dikurangi sehingga piston

(penghisap) terangkat dan gas akan memuai (berekspansi) secara isothermal pada

suhu T1. Selama proses ini gas menyerap kalor sejumlah Q1 dan melakukan usaha

(WAB) dengan menaikkan piston keatas.

 Proses Adiabatik (BC)

Pada proses ini, dasar silinder yang semula dikontakkan pada reservoir panas,

sekarang diberi dinding yang terisolasi terhadap lingkunagan. Sedikit demi sedikit

beban dikurangi dan membiarkan gas memuai (mengembang = berekspansi)

secara adiabatik. Selama proses ini suhu gas turun T1 dan gas melakukan usaha

sebanyak WBC yang ditunjukkan dengan naiknya piston.

 Proses Isothermal (CD)

Pada proses ini, gas dikontakkan dengan reservoir dingin bersuhu T2 melalui dasar

silinder. Kemudian beban ditambahkan seikit demi sedikit sehingga piston turun

dan membiarkan gas termampatkan (terkompres) secara isothermal pada suhu T2.

Selama proses ini gas akan membuang kalor sebanyak Q2 dan menerima usaha

 Proses Adiabatik (DA)

Pada proses ini, dasar silinder kembali di isolasikan terhadap lingkungan. Sedikit

demi sedikit, beban ditambahkan dan biarkan gas termampatkan secara adiabatic.

Selama proses ini suhu gas naik dari T2 menjadi T1 dan gas menerima usaha dari

luar sebanyak WDA yang ditunjukkan dengan turunnya piston.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di PT. Pembangkit Jawa Bali Desalinasi Unit

1 B Muara Karang, Jakarta Utara. Adapun tempat penelitian dilaksanakan di

Ruang Control Room Desalinasi Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara

Karang dan untuk pengolahan data dilaksanakan di Laboratorium Terpadu

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. Sedangkan waktu penelitian

dilakukan selama 2 bulan. Penelitian dimulai dari tanggal 2 Oktober sampai

dengan tanggal 20 Desember 2010.

3.4 Tahapan Penelitian

Adapun langkah – langkah dalam penelitian berawal dari studi literature

yang meliputi pembelajaran proses Desalinasi unit 1 B yang ada pada PT.

Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang serta survey lapangan untuk proses

melakukan pengamatan serta pengambilan data. Kemudian tahap selanjutnya

mengetahui komponen – komponen utama, cara kerjanya serta fungsinya yang

dilakukanlah analisis efisiensi desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP.

Muara Karang Jakarta. Setelah diperoleh hasil dari analisis efisiensi desalinasi,

maka ditarik suatu kesimpulan. Dalam melakukan suatu penelitian, diperlukan

sebuah pembuatan flow chart sebagai awal dari penelitian. Dengan flow chart

mempermudah pemahaman bagaimana cara kerja dari suatu penelitian. Pada

Gambar 3.1 Diagram Flow Chart Penelitian Studi Literature

Studi Lapangan

Peralatan Utama Desalination Plant

Analisa Hasil Efisiensi Desalination Plant

Pembahasan

kesimpulan Proses

Evaporasi

Proses Kondensasi

3.3 Data – data penelitian

Secara umum tahap menganalisa yang akan dilakukan pertama – tama

adalah dengan studi literature yang meliputi pembelajaran desalinasi unit 1 B PT.

Pembangkit Jawa Bali (PJB) Muara Karang. Kemudian dilakukanlah suatu

pengamatan dan pengambilan data yang mengharuskan untuk terjun ke lapangan.

Data tersebut berupa daily repot (laporan harian), observasi, serta wawancara

kepada operator desalinasi tersebut. Observasi yang dilakukan adalah dengan

mengamati cara kerja serta fungsi dari peralatan utama yang terdapat di desalinasi

tersebut. Setelah mengetahui cara kerja serta fungsi dari masing – masing

peralatan utama tersebut, maka dapat dilihat seberapa besar peran dari peralatan

utama untuk desalinasi.

Untuk mengetahui efisiensi dari desalinasi, tidak hanya dilihat dari

peralatan utama saja, tetapi dari proses berlangsungnya desalinasi itu. Proses

desalinasi yang berlangsung terdiri dari proses evaporasi dan proses kondensasi.

Kedua proses tersebut dapat mempengaruhi proses desalinasi. Setelah mengamati

kedua proses tersebut, selanjutnya yang dilakukan adalah dengan mengetahui

berapa banyak produk yang dihasilkan. Hal ini dilakukan untuk mengetahui

Adapun fungsi – fungsi dari peralatan utama desalinasi sebagai berikut :

3.3.1 Evaporasi

Evaporasi berfungsi untuk melakukan proses penguapan dengan menurunkan titik

didih air pada kondisi vakum.

3.3.2 Main Ejector

Main ejector berfungsi untuk menjaga kestabilan vakum pada saat desalinasi

beroperasi berada di effect ke empat.

3.3.3 Vent Ejector

Vent ejector berfungsi untuk melakukan pengvakuman sebelum desalinasi

beroperasi atau sebelum start.

3.3.4 Ejector Condenser

Ejector condenser berfungsi untuk melakukan pengvakuman bersama – sama vent

ejector sebelum desalinasi beroperasi.

3.3.5 Centrifugal Pumps

Centrifugal pumps yang menjadi peralatan utama desalination plant terdiri dari

a. Brine Blowdown Pump

Berfungsi untuk memompa air laut yang tidak dapat terkondensasikan kemudian

akan dibuang ke laut lepas.

b. Product Water Pump

Berfungsi untuk memompa air produk ke make up water tank.

c. Desalination Seawater Feed Pump

Berfungsi untuk meangambil air laut untuk di proses ke dalam desalination plant.

3.3.6 Scale Inhibitor unit / Anti Scaling

Berfungsi untuk mencegah terbentuknya pembentukan kerak pada permukaan

pipa evaporator di dalam effect.

3.3.7 Anti Foam unit

Berfungsi untuk menghilangkan busa atau memperkecil busa yang terdapat di air

3.4 Deskripsi Proses Desalination Plant

Desalinasi tipe reheat seawater terdiri dari multi-effect evaporator,

condenser, main ejector, vent ejector, desalination seawater feed pump, brine

blowdown pump, product pump, dan scale inhibitor/ anti foam injection system.

Main ejector merupakan ejektor sederhana, di mana uap LP dialirkan ke

dalam jet nozzle. Campuran steam/vapor dikirimkan oleh ejector pada tekanan

menengah (intermediate pressure), vapor tekanan rendah terkompresi secara

efektif dengan demikian temperaturnya pun akan naik. Proses tersebut disebut

proses Thermal Vapor Compression.

Kombinasi multi-effect dan proses kompresi-uap (thermal compression

process) dibuat untuk mendapatkan efisiensi desalinasi yang tinggi dengan efek

samping yang seminimal mungkin. Sistem 4-Effect dan main ejector tunggal

Gambar 3.2 Flow Diagram 4 Effect Reheat Seawater Desalination Plant

3.4.1 Prinsip Operasi Desalination Plant

Pada multi-effect evaporator, air laut dispraikan dari atas tube bundle

setiap effect-nya dan turun sehingga membentuk lapisan tipis (thin film) diluar

pipa sepanjang susunan pipa-pipa HE (Heat Exchanger Tube). Untuk flow steam

(aliran uap) diperoleh dari auxiliary boiler atau HRSG. Kemudian uap mengalir di

dalam pipa di mana uap tersebut akan mengalami kondensasi menjadi air distilat.

Seiring dengan terkondensasinya uap di dalam pipa (tube), uap tersebut akan

memanaskan lapisan tipis air laut dan menyebabkan lapisan tersebut akan

menguap, sehingga dapat menjadi suplai uap baru yang akan masuk ke dalam

effect selanjutnya. Setiap effect yang berada pada multi effect evaporator bekerja

penguapan terjadi karena proses tersebut berulang dari effect yang terpanas ke

effect terdingin.

Ketika dua proses digabungkan di dalam Reheat Desalination Plant,

main ejector membawa vapor di dalam effect terakhir, menekannya sehingga

temperaturnya naik dan memasukkannya ke dalam effect pertama. Banyaknya

effect dipilih bergantung pada kapasitas dan efisiensi termalnya.

Pada sistem ini, heat input diperoleh dari proses yang terjadi melalui uap

yang disuplai ke dalam nozzlenya main ejector, dan kebanyakan heat input akan

dibuang melalui air pendingin, kemudian akan dikembalikan ke laut. Pada plant

4-effect ini, hanya vapor dari effect terakhir saja yang akan dikompres ulang dan

sisanya mengalir ke heat rejection condenser.

Aliran distillate dan brine mengalir secara alamiah dari effect satu ke

effect yang lainnya tanpa perlu dipompa. Kemudian panas sensibel (sensible

heat)-nya dikembalikan ke dalam proses melalui pencampuran langsung dengan

cairan panas (hot liquid) yang masuk ke dalam effect berikutnya. Akhirnya,

distillate dan brine akan ditarik dari evaporator/ R2 condenser dengan pompa.

Sedangkan vent ejector akan membuat vacuum up, mempertahankannya, dan

Dengan membatasi temperatur maksimum brine pada nilai rendahnya,

maka pembentukan kerak pada pipa Heat Exchanger secara efektif dapat terjaga.

Sedangkan proses pembentukan thin-film boiling, juga berkontribusi pada

fenomena operasi scale-free. Sebagai pencegahan terakhir, suplai air laut

di-dosing dengan sejumlah larutan kimia “scale-inhibitor”.

Kelebihan dari Reheat Desalination Plant adalah apabila terjadi

kebocoran pipa atau sebagian pipa, tidak akan menyebabkan pencemaran air

distilat. Apabila terjadi kebocoran pipa atau sebagian pipa, maka akan terlindungi

oleh air distilat secara otomatis sehingga mengalir seperti lapisan film di

permukaan dalam pipa dikarenakan adanya gradien tekanan dari dalam sampai

keluar pipa. Tidak ada perubahan loss output atau performance kecuali lubang

semakin membesar atau terjadinya kerusakan yang cukup serius pada pipa.

Air laut di-dosing dengan larutan scale inhibitor berfungsi untuk menjaga

terbentuknya kerak pada permukaan evaporator tube (yang berada di dalam

effect). Kemudian larutan kimia disiapkan di dalam tangki larutan yang akan

berfungsi sebagai pengaduk (mixer) dan akan diinjeksikan ke dalam air laut

Sebagai tambahan, sodium bi-sulfite diinjeksikan juga ke dalam air laut

sebagai proses de-chlorination. Ketika air laut bergaram tinggi diumpankan ke

dalam evaporator, maka akan terbentuk gas bromide yang akan menyebabkan

beberapa masalah. Salah satunya adalah masalah korosi pada cooper alloy dan

stainless steel. Masalah lain yang timbul adalah penurunan kualitas air distilat

(conductivity tinggi dan rendah PH).

3.4.2 Operasi saat “Turndown” Desalination Plant

Operasi turndown dilakukan dengan cara yang sangat sederhana yaitu

mengurangi tekanan uap motif (motive steam pressure) ke ejektor utama (main

ejector). Dari tekanan 6 bara pada beban 100 % menjadi 3.1 bar pada beban 50 %.

Parameter operasi lainnya seperti laju aliran feed water, chemical dosing rate,

level brine, level distilat, dan sebagainya, sehingga dipertahankan sama seperti

51 BAB IV PEMBAHASAN

Pada bab ini akan diberikan penjabaran mengenai hasil serta analisis dari Efisiensi Desalinasi Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang. Adapun data – data yang digunakan dalam Analisis Efisiensi Desalinasi Unit 1 B ini diperoleh dari data record harian periode bulan Desember 2010 yang ada di desalinasi unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang. Data record harian tersebut diambil bulan Desember 2010, dikarenakan desalinasi unit 1 B baru saja beroperasi bulan November 2010. Tetapi bulan November belum ada data record hariannya.

4.1 Analisis Biaya Produk

Ada beberapa poin yang dibutuhkan untuk menganalisis Efisiensi Desalinasi Unit 1 B PT. Pembangkit Jawa Bali UP Muara Karang. Pertama – tama yang perlu diketahui adalah yang sudah dijelaskan di bab sebelumnya. Kemudian untuk melakukan proses Desalinasi tersebut, diperlukan beberapa poin yang dibutuhkan, yaitu dengan mengetahui laju dari flow steam (aliran uap) dan pemakaian listrik.

52

Flow steam dari auxiliary boiler tersebut membutuhkan air demineralisasi dan bahan bakar. Air demineralisasi biasanya sudah tersedia di make up water tank yang sebelumnya di suplay oleh desalinasi Multi Stage Flash One Through (MSF – OT)desalination plant pada PLTU unit 4 dan 5. Air demineralisasi sangat berperan penting dalam siklus PLTU. Dikarenakan di dalam larutan air demineralisasi tidak terdapat kandungan – kandungan yang dapat menyebabkan terjadinya korosif pada perangkat – perangkat utama PLTU. Air demineralisasi dapat dikatakan seperti itu karena mempunyai alasan tertentu. Alasan tersebut adalah apabila sebuah air mencapai conductivity yang sudah ditetapkan. Conductivity yang baik adalah dibawah angka 1 (satu). Apabila conductivity mencapai batasan yang sudah ditetapkan yaitu kurang dari angka 1 (satu) µS maka air demineralisasi dapat digunakan.

Selain mempergunakan air demineralisasi untuk membangkitkan steam sebagai supply steam desalination plant digunakan juga bahan bakar. Dalam hal ini bahan bakar yang dipergunakan adalah High Speed Diesel (HSD).

Steam yang dipakai dalam auxiliary boiler (dibutuhkan saat desalination plant start) membutuhkan pemakaian listrik. Pemakaian listrik tersebut diambil dari pemakaian sendiri, disebabkan pemakaian listrik relatif sangat kecil. Pemakaian listrik pada auxiliary boiler diperkirakan mencapai beban maksimal 12 Ampere. Arus listrik tersebut dipergunakan untuk menjalankan Feed Water Pump dan Forced Draft Fan. Forced Draft Fan berfungsi untuk mensuplai kebutuhan udara bakar guna proses pembakaran bahan bakar dan mendorong flue gas keluar

53

dari ruang bakar (burner). Jadi Forced Draft Fan merupakan suatu alat untuk mensuplai kebutuhan udara dari suatu proses pembakaran dalam ruang boiler.

Tidak hanya steam yang dibutuhkan untuk start desalinasi tetapi pemakaian listrik juga berperan penting dalam hal ini. Untuk pemakaian listrik, desalinasi mempunyai trafo tersendiri. Kemudian trafo tersebut tidak dipergunakan untuk 1 (satu) desalinasi saja. Tetapi dipergunakan untuk 2 (dua) desalinasi yaitu desalinasi unit 1 A dan unit 1 B. Kedua desalinasi ini merupakan tipe reheat seawater atau jenis Multi Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC). Kemudian yang akan dibahas adalah desalinasi unit 1 B saja. Pada desalinasi unit 1 B, rasio pada kuat arus mencapai 25 A. Sedangkan untuk tegangan listriknya mencapai 396 V, maka daya yang dipergunakan adalah 13,2 KW.

Biasanya desalinasi unit 1 B beroperasi hanya untuk mengisi air sebanyak 1 m di make up water tank , tetapi pada waktu tertentu dapat beroperasi lebih lama dari biasanya. Hal tersebut disebabkan karena pengoperasiannya sesuai kebutuhan yang dibutuhkan. Untuk pengisisan 1 (satu) m pada make up water tank membutuhkan 60 ton air. Sehingga untuk membutuhkan 60 ton air dapat dilakukan sebanyak 3 jam atau kapasitas produksinya 20 t/h (dalam kemampuan pengoperasian 70%).

Setelah diperoleh rasio dari aliran uap (flow steam) dan pemakaian listrik, maka dapat dihitung jumlah input yang digunakan sebagai berikut :

54 Pemakaian listrik :

Energi listrik desalination plant = daya x waktu

= P x t

= 13,2 KW x 1 jam

= 13,2 KWh

Energi listrik dari auxiliary boiler = kuat arus x tegangan listrik

= 12 A x 380 V

= 4560 Watt

= 4,56 KW x 1 jam

= 4,56 KWh

Energi total = 13,2 KWh + 4,56 Kwh

= 17,76 KWh

Biaya listrik = energi listrik x tarif per KWh

= 17,76 KWh x Rp 1.100,-

= Rp 19.536 / h

Ket : tarif daya listrik yang dipakai adalah tarif untuk keperluan bisnis dengan batas daya 6.600 VA s/d 200 KVA yang sudah ditetapkan pada tanggal 30 Juni 2010 oleh Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral.

55 Steam :

Flow steam = 2 t / h = 2000 kg / h

Tekanan (P) = 8,5 bar = 124,95 psia

Temperature (T) = 270 deg C = 518 oF

56

Dari parameter – parameter di atas dengan menggunakan steam table online maka diperoleh entalpi steam adalah 1286,1 BTU / lb.

Entalpi = 1286,1 BTU / lb

Energi = Entalpi x flow steam

= 1286,1 BTU / lb x 2000 kg / h

= 2858 BTU / kg x 2000 kg / h

= 5.716.000 BTU / h

Setelah memperoleh energi steam, maka dapat diperoleh biaya steam dengan mendekatkan energi steam dengan biaya bahan bakar.

Biaya steam = 5.716.000 BTU / h : 130.500 BTU / gallon

= 43,8 gallon / h x 3,7 lt

= 162,06 lt / h x Rp 4.500

= Rp 729.270

Biaya Listrik = Energi Listrik x Tarif per KWh

= 1,4 KWh x Rp 1.100

= Rp 1.540 / h

Ket : 1 US Gallon = 3,7 lt

57 Petro – diesel = 130.500 BTU / gallon

Hasil dari perhitungan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa jumlah energi yang dipakai untuk melakukan operasi desalination plant selama 1 (satu) jam adalah sebagai berikut :

Jumlah Input = Biaya Pemakaian Listrik + Biaya Steam

= Rp 19.536 + Rp 729.270

= Rp 748.806 per 20 ton

= Rp 37.440,3 / ton

4.2 Proses Evaporasi Multi – Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC)

Setelah melakukan pengamatan dan pengambilan data, maka langkah selanjutnya adalah mengindentifikasi proses evaporasi yang berada di proses desalination plant Multi – Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC). Adapun proses desalination plant Multi – Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC) akan dijelaskan seperti dibawah ini : Air laut rata – rata sebanyak 179 t/h (68 % load) akan dipompa ke dalam desalination plant MED – TVC yang akan dilakukan oleh desalination seawater feed pump yang berada di daerah water intake. Sebagian air laut digunakan untuk proses desalination plant dan sebagian lagi akan di buang ke laut kembali.

58

Desalination plant ini memiliki kapasitas mencapai 480 ton/hari. MED – TVC merupakan jenis reheat, yang mengkombinasikan prinsip multi-effect, pipa horizontal, spray film evaporation, dan thermal vapor compression (oleh steam jet ejector).

Kemudian air laut mengalir di dalam pipa heat rejection condenser (R1 dan R2) yang bertindak sebagai pendingin, yang akan mengambil panas dari evaporator. Setelah meninggalkan heat rejection condenser, kemudian air laut dicabang dan diumpankan ke dalam effect, di mana air laut tersebut akan dispraikan pada permukaan luar pipa evaporator dan sisanya dibuang ke laut.

Uap pemanas yang melewati main ejector, akan bertindak sebagai kompresor. Kemudian akan diumpankan ke dalam effect pertama, lalu diambil panas latennya dan akan dikondensasikan. Sebagai hasilnya, sebagian air laut akan teruapkan di sana. Sisa dari air laut disebut sebagai brine, yang akan jatuh di lantai effect pertama dan mengalir ke dalam effect berikutnya dengan melewati pipa loop seal.

Vapor yang dihasilkan pada effect pertama akan diambil oleh effect kedua agar tekanan dan temperatur dijaga sedikit lebih rendah dari effect pertama. Adapun temperatur yang harus dijaga tiap – tiap effect adalah sebagai berikut : pada effect pertama temperatur yang dijaga berkisar 63oC, pada effect kedua adalah 59oC, kemudian pada effect ketiga adalah 54oC, sedangkan pada effect keempat berkisar 51oC. temperatur – temperatur tersebut dipertahankan agar didalam effect tetap tejadi proses evaporasi dengan sistem vakum. Kemudian kondensasi vapor pada pipa evaporator akan menguapkan air laut yang berada di

59

luar pipa. Kondensat vapor merupakan bagian dari air produk (air distilat). Selanjutnya steam yang terkondensasikan di effect pertama dan vapor yang terkondensasikan di effect lain-nya akan terambil oleh effect berikutnya. Dengan kata lain, proses evaporasi dan proses kondensasi terjadi berulang dari effect ke effect.

Sebagian vapor yang dihasilkan dari effect ke-4 akan terambil R1 condenser dan terkondensasikan di sisi luar pipa. Kemudian memberikan panas latennya ke air laut yang mengalir di dalam pipa, dan akan terkumpul pada bagian bawah condenser bersama dengan vapor yang datang dari effect lainnya. Akhirnya, air distilat akan terhisap oleh product water pump. Vapor yang tersisa akan terhisap oleh main ejector, kemudian akan terkompresi dan tercampur dengan motive steam (uap suplai ejektor). Campuran steam dan vapor akan mengalir menuju ke effect pertama, kemudian terkondensasi dan mentransfer panasnya sebagaimana telah dijelaskan di atas.

Setelah proses evaporasi di setiap effect, air laut yang tersisa atau brine yang terkumpul di dalam R2 condenser akan teruapkan dengan cepat dan sebagian akan dihisap oleh pompa brineblowdown. Vacuum evaporator pertama kali dibuat, oleh vent ejector dua tingkat. Kemudian vacuum tersebut dijaga agar temperatur yang sudah ditetapkan tetap terkontrol. Vacuum tersebut juga memiliki fungsi yang lain, yaitu apabila ada kemungkinan kebocoran udara dan gas-gas yang tidak dapat terkondensasi (non-condensable gas) maka akan dibuangnya secara kontinu.

Air laut di-dosing dengan scale inhibitor dan anti foam. Scale inhibitor berfungsi untuk mencegah terbentuknya pembentukan kerak pada permukaan pipa

60

evaporator di dalam effect. Dikarenakan apabila terbentuknya kerak, maka heat transfernya akan tidak efisien dan akan memperlambat jalannya air serta proses evaporasi. Sedangkan anti foam berfungsi untuk menghilangkan busa – busa serta bakteri – bakteri yang berada pada air laut.

Larutan scale inhibitor (anti scaling) dan larutan anti foam yang telah disiapkan di dalam tanki larutan. Kemudian larutan – larutan tersebut akan diinjeksikan ke dalam air laut, yang akan digerakkan oleh agitator (pengaduk) dengan dua pompa berkapasitas 100%.

4.3 Analisis Product Multi Effect Distillation with Thermal Vapor Compression

Pada sesi ini, akan dijelaskan jumlah produk yang dihasilkan oleh Multi Effect Distillation with Thermal Vapor Compression (MED – TVC). Data yang digunakan adalah data harian (daily report). Data harian (daily report) dapat dilihat pada lampiran. Tetapi tidak semua data harian digunakan karena MED – TVC ini hanya dipergunakan selama kurang lebih 3 jam per hari untuk mencapai air produk sesuai dengan kebutuhan yang sudah dijelaskan di atas. Desalination plant sangat dibutuhkan untuk menjalankan Unit Pembangkit yang berada di PT. Pembangkit Jawa Bali (PJB) UP Muara Karang Jakarta. Selain faktor kekurangan supply air bersih dan kendala ketersediaan air demin dalam jumlah besar. Produksi air bersih dari proses desalination plant bisa bersaing dengan ketersediaan dalam jumlah besar.

61

Walaupun air desalination plant lebih mahal dalam ongkos produksinya dibandingkan dengan air bersih industri dengan tarif yang mencapai Rp 15.000 per meter kubik. Tetapi dari segi keandalan agar unit pembangkit selalu siap beroperasi, hal itu tidaklah sebanding. Sedangkan nilai produksi air bersih dengan teknologi desalination plant yang dikembangkan saat ini, mampu menekan harga hingga Rp 9.000 per meter kubik. Setelah diperoleh rasio dari air produksi, maka dapat dihitung jumlah output yang digunakan sebagai berikut :

Setelah memperoleh nilai air produk, maka dapat dihitung efisiensi produk yang terdapat di desalination plant. Adapun perhitungan yang akan dilakukan sebagai berikut :

Efisiensi Produksi desalination plant unit 1 B :

ŋ

p

=

x 100 %

=

,

, /

x 100 %

= 10,64 %

Ket : efisiensi produk mencapai 10,64 % pada kemampuan desalination plant mencapai 68,75 % yang tertera pada daily repot (dapat dilihat di lampiran).

Dalam hal ini, desalination plant masih baik untuk digunakan karena kemampuan desalination plant tersebut dapat dipergunakan dengan kemampuan mencapai 100% operasi.

62

Walaupun secara daily report rata – rata hanya mencapai 68 % operasi dengan rata – rata produk mencapai 19,09375 t, maka dapat diperkirakan desalination plant dengan kemampuan mencapai 100% operasi sebagai berikut :

100

68 x 19,09375 = 28,1 t

Dengan kemampuan 100 % operasi maka diperoleh 28,1 t. hal ini lebih besar dari spesifikasi yang tertulis.

Jumlah Pemakaian Air Demin Unit 4 dan 5 pada bulan Desember 2010. Pemakaian Air Demin

liter / hari

1/12/2010 163000 2/12/2010 164000 3/12/2010 183000 4/12/2010 155000 5/12/2010 174000 6/12/2010 185000 7/12/2010 168000 8/12/2010 174000 9/12/2010 184000 10/12/2010 176000 11/12/2010 170000 12/12/2010 164000 13/12/2010 191000 14/12/2010 218000 15/12/2010 220000 16/12/2010 203000 17/12/2010 217000 18/12/2010 227000 19/12/2010 181000 Jumlah 3517000 Total 185105.2632 Tanggal

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Biaya air produk desalination plant lebih mahal daripada air bersih kelas industri.Tetapi

tetap dijalankan agar unit PLTU tetap berjalan agar listrik dapat tetap terjaga dari krisis.

2. Pemakaian air demin setiap bulan diperkirakan mencapai ± 3.517.000 dm3 / hari

dengan rata – rata mencapai ± 185.000 dm3 / hari.

3. Efisiensi produk mencapai 10,64 % pada rata – rata, operasi desalination plant mencapai

68,75 % dari kemampuan total.

4. Hasil produk diperkirakan mencapai 28,1 t saat beropeasi dengan 100 % kemampuan

desalination plant, dimana hal ini lebih besar dari spesifikasi yang tertulis.

5.2 Saran

1. Perawatan dan pemeliharaan untuk desalination plant agar dilakukan secara intensif.

2. Dalam penelitian selanjutnya agar dapat mempertimbangkan biaya investasi dan biaya

pemeliharaan.

3. Sebelum menentukan desalination plant yang akan dipakai, sebaiknya melakukan suatu

DAFTAR PUSTAKA

1. “Pengertian Evaporasi”, regicati, http://www.smartmath-regicati.blogspot.com

download : 23 /12 /2010, pukul : 15.08 WIB

2. “Proses Produksi Listrik”, methadhee,

http://www.prosesproduksilistrik-methadhee.blogspot.com,

download : 22 /12/ 2010, pukul : 22.05 WIB

3. “Pengertian Centrifugal Pump”, http://www.en.wikipedia.org,

download : 23 /12/ 2010, pukul : 21.59 WIB

4. “Siklus Carnot”, http://www.scribd.com/siklus-carnot,

download : 23 /12/ 2010, pukul : 03.48 WIB

5. “Tarif Dasar Listrik”, PLN, http://www.plnjaya.co.id,

download : 19/ 12/ 2010, pukul : 23.10 WIB

6. “Pengertian Distillasi”, Wawan – Junaidi,

http://www.wawan-junaidi.blogspot.com/2009/07/pengertian-distillasi.html,

download : 23/ 12/ 2010, pukul : 17.23 WIB

7. “Penguapan”, http://www.id.wikipedia.org/wiki/penguapan,

8. “Kalor”, http://www.faculty.petra.ac.id, download : 23 /12 /2010,

pukul : 14.20 WIB

9. “Steam Table”, http://www.brothersoft.com, download : 29 /12/ 2010,

pukul : 17.30 WIB

10. “Tabel Tenperatur Uap Air SI”, http://www.scribd.com,

download : 28/ 12/ 2010, pukul : 20.05 WIB

11. “Massa Jenis dan Berat Jenis”, http://www.gurumuda.com,

download : 26 /12/2010, pukul : 22.37 WIB

12. “Joule”, http://www.id.wikipedia.org, download : 26 /12/ 2010, pukul : 21.32

13. “Memanfaatkan Air Laut”, http://www.bungakurnia.com/2010/10,

download : 27 /12/ 2010, pukul : 23.10 WIB

14. Sudirman. Fisika Untuk SMK Dan Mak Kelas X, Erlangga : Jakarta, 2009.

15. William, dkk. Termodinamika Teknik. Edisi kedua. Erlangga : Jakarta, 1983.

16. Djojodiharjo Harijono. Termodinamika Teknik : Aplikasi dan Termodinamika

Statistik. Gramedia : Jakarta : 1987.

17. Warhamna. Pengenalan, Pengoperasian, dan Troubleshooting.

PT. PJB : Manual Book Desalination Plant. Jakarta : 2010.

LAMPIRAN

Lampiran 1

Manual Book

Kata kunci

Istilah-istilah atau kata-kata khusus yang digunakan dalam mendefinisikan desalination unit

Anti-scale : Larutan kimia yang di-dosing ke dalam ke air laut untuk meminimalkan efek pembentukan kerak pada permukaan pipa evaporator. “Anti-scalant” merupakan larutan kimia yang umum dipakai untuk tujuan tersebut.

Blowdown : Buangan brine. Brine akan meninggalkan unit setelah sebagaian teruapkan

Brine : Semua bagian unit yang dilalui air laut

Demister : Peralatan untuk mecegah butiran brine yang terbawa oleh uap hasil evaporasi. Umumnya terbuat dari anyaman kawat (knitted wire mesh) dari material tahan



Motor Listrik

Pengaruh

Kemungkinan Penyebab

Tidak berputar

Periksa koneksi kabel pada terminal box

Periksa apakah tegangan terlalu rendah atau tinggi

Lakukan inspeksi dan

overhaul

Akselerasi lambat

Periksa apakah starter motor bekerja dengan baik

Periksa koneksi kabel pada terminal box

Periksa apakah tegangan terlalu rendah atau tinggi

Vibrasi tidak normal

Lakukan inspeksi dan ganti baru jika terjadi kerusakan atau aus

dan berisik

Periksa aligntment kopling antar mesin

Kenaikan temperature bearing

Periksa apakah grease mengisi dengan baik

terlalu tinggi

Periksa apakah bearing aus atau rusak, ganti dengan yang baru

Periksa dan

adjust alignment

kopling

Kenaikan temperature stator

Periksa apakah pompa

overload

atau tidak

winding dan frame terlalu tinggi

Periksa apakah tegangan terlalu rendah atau tinggi

Periksa kesetimbangan fasa tegangan

Bersihkan frame agar cukup pendinginan

Fluktuasi arus listrik

Periksa sumber tegangan

No TAG No. Q'TI SERVICE RANGE SET POINT SET AT SET FOR KET 1 00GDG01DQ001 A/ B-H01 2 Product Water Conductivity 0 ~ 100



S/ cm 20



S/ cm PLC High ALARM Dump

00GDG01DF001 A/ B-H01 170 T/ H Low ALARM

00GDG01DF001 A/ B-H02 100 T/ H Low Low ALARM Trip 00GDG01DF002 A/ B-H01 17 T/ H Low ALARM

00GDG01DF002 A/ B-H02 15 T/ H Low Low ALARM Trip 00GDG01DF003 A/ B-H01 17 T/ H Low ALARM

00GDG01DF003 A/ B-H02 15 T/ H Low Low ALARM Trip 00GDG01DF004 A/ B-H01 17 T/ H Low ALARM

00GDG01DF004 A/ B-H02 15 T/ H Low Low ALARM Trip 00GDG01DF005 A/ B-H01 17 T/ H Low ALARM

00GDG01DF005 A/ B-H02 15 T/ H Low Low ALARM Trip 00GDG01DL001A/ B-H01 90 % (450 mm) High High ALARM Trip 00GDG01DL001A/ B-H02 80 % (400 mm) High ALARM

00GDG01DL001A/ B-H03 10 % (50 mm) Low ALARM

00GDG01DL001A/ B-H04 5 % (25 mm) Low Low ALARM Trip 00GDG01DL002A/ B-H01 80 % (400 mm) High ALARM

00GDG01DL002A/ B-H02 10 % (50 mm) Low ALARM

00GDG01DL002A/ B-H03 (0 ~ 500 mm) 5 % (25 mm) Low Low ALARM Trip 9 00GDG01DP001A/ B-H01 2 Seawater strainer Diff. Press. 0 ~ 1 barG 0.6 barG PLC High ALARM

00GDG01DP002A/ B-H01 -0.8 barG High High ALARM Trip 00GDG01DP002A/ B-H02 -0.85 barG High ALARM

00GDG01DT002A/ B-H01 75 degC High High ALARM Trip 00GDG01DT002A/ B-H02 70 degC High ALARM

12 00GDG01DP051A/ B-H01 2 Instrument air pressure 0 ~ 10 barG 4.5 barG Press. Switch Low ALARM Trip 13 00GDG01DP510A/ B-H01 2 Steam Supply pressure 0 ~ 15 barG 3 barG Press. Switch Low ALARM

14 00GDG01DL051A/ B-H01 2 Scale inhibitor tank level - * 300 mm Level Switch Low ALARM Agitator Stop 15 00GDG01DL052A/ B-H01 2 Sodium Bi-sulfite tank level - * 300 mm Level Switch Low ALARM Agitator Stop 16 00GDG01DF001A/ B-H03 2 Seawater supply flow 0 ~ 400 T/ H 170 T/ H PLC Auto Start Effect feed flow control start

00GDG01DL001A/ B-H05 50 % (250 mm) Auto Start Pump start 00GDG01DL001A/ B-H06 30 % (150 mm) Auto Start Initial drain start 00GDG01DL001A/ B-H07 ( 0 ~ 500 mm) 15 % (75 mm) Auto Stop Pump stop 17

0 ~ 100 degC PLC 11

10

Brine level

2 _{0 - 100%} PLC 2 R2 condenser pressure -1 ~ 1 barG PLC 2 1st effect steam temperature

7

2 Product water level _{0 - 100%}

8 PLC

6 2 4th effect feed flow 0 ~ 25 T/ H PLC

2 Brine Level 0 - 100%

(0 ~ 500mm) PLC 3 2 1st effect feed flow 0 ~ 25 T/ H PLC 4 2 2nd effect feed flow 0 ~ 25 T/ H PLC

Seawater supply flow 2

2 0 ~ 400 T/ H PLC

5 2 3rd effect feed flow 0 ~ 25 T/ H PLC

LAMPIRAN

Lampiran 2

Foto Penelitian

Desalination Plant Unit 1 B Tampak Depan