Prosiding Hasil Penelitian dan Kegiatan Tahun 2018
ISSN 0852-2979
PERAWATAN MESIN PENDINGIN (CHILLER)
UNTUK SISTEM TATA UDARA
INSTALASI PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF
Sugianto, Harwata, Novia Aris Purnamasari
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif – BATAN
Email: gianto68@batan.go.id
ABSTRAK
PERAWATAN MESIN PENDINGIN (CHILLER) UNTUK SISTEM TATA UDARA INSTALASI
PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF. Telah dilakukan perawatan pada mesin pendingin (chiller)
E62303 dan E62304. Perawatan chiller E62303 dan E62304 dilakukan untuk menjamin terpenuhinya
kebutuhan air pendingin sistem tata udara instalasi pengolahan limbah radioaktif. Perawatan chiller meliputi
pembersihan sirip-sirip kondensor, penggantian filter dryer, penambahan freon dan pengukuran arus listrik.
Setelah dilakukan perawatan dilakukan pengamatan parameter data operasi chiller yang meliputi temperatur
output, persen arus, tekanan hisap (suction), tekanan oli, tekanan output (discharge). Pengamatan parameter
data operasi menunjukkan bahwa chiller beroperasi dalam batasan operasi dan mengahasilkan output
temperatur pendingin 39 - 51 oF atau sama dengan 3,89 - 10,56 oC. Besaran temperatur tersebut mencukupi
kebutuhan pendinginan sistem tata udara instalasi pengolahan limbah radioaktif. Mesin pendingin berfungsi
baik untuk sistem tata udara instalasi pengolahan limbah radioaktif dengan melakukan perawatan berkala.
Kata kunci: Chiller, Sistem Tata Udara
ABSTRACT
MAINTENANCE OF COOLING SYSTEM (CHILLER) FOR VENTILATION AND AIR
CONDITIONING SYSTEM IN RADIOACTIVE WASTE TREATMENT INSTALLATION Maintenance
has been conducted on the E62303 and E62304 chillers. E62303 and E62304 chiller maintenance was
carried out to ensure the fulfillment of the cooling water requirements of air conditioning system for the
radioactive waste treatment plant'.s The chiller maintenance, which include of condenser fins cleaning, filter
dryers replacing, freons adding and electric current measuring. After maintenance, the chiller operating data
parameters were observed which included the output temperature, the percentage of current, the suction
pressure, the oil pressure,and the discharge pressure. The observation result of operating data parameters
showed that the chiller operates within the operating limits and can generates a water cooled temperature of
39 - 51 oF (3.89 - 10.56 oC). This temperature value is sufficient for cooling the cooling load of the
radioactive waste treatment plant's.
Keywords: Chiller, Air Conditioning
PENDAHULUAN
Sistem mesin pendingin (chiller) berfungsi untuk mendinginkan suhu air baku hingga 40C
sampai dengan 100C. Air baku yang telah dingin tersebut dipompa dan diumpankan ke cooling
coil Air Handling Unit (AHU), condensor Evaporator dan kolom netralisasi. Air baku menyerap
panas dari beban pendinginan sistem tata udara sehingga mengalami kenaikan temperatur (∆T)
sebesar 50C sampai dengan 100C. Temperature air baku yang keluar dari beban pendingin berkisar
antara 12 0C sampai dengan 17 0C. Selanjutnya air baku masuk kembali ke sistem Chiller untuk
didinginkan kembali. Satuan pendingin pada chiller adalah Ton Refrigeration (TR), 1 (satu) TR
setara dengan 12.000 Btu/jam.
Mesin pendingin (chiller) yang ada pada sistem sarana penunjang fasilitas proses
berjumlah empat unit mesin pendingin merk YORK. Mesin pendingin diberi label E62301, E62304
tipe YCHA 175 dan E62302, E62303 tipe YAEP 99VD9C. Pada desain operasi (operasi normal),
dioperasikan dua unit mesin pendingin dan mesin pendingin yang lain pada posisi cadangan (stand
by). Setiap unit chiller E62301, E62304 tipe YCHA 175 terdiri dari dua sistem rangkaian
refrigerator yang masing-masing berkapasitas 70 TR untuk sistem 1 dan 100 TR untuk sistem 2,
dan chiller E62302, E62303 tipe YAEP 99VD9C dengan kapasitas 210 TR. Setiap mesin
menggunakan sistem kontrol berbasis mikro komputer untuk mengendalikan operasinya[1].
275
Sugianto, Harwata, Novia Aris Purnamasari
PTLR-BATAN 2019
Tabel 1. Spesifikasi Teknis chiller4 E62304 York YCHA 175[2],[3]
SPESIFIKASI TEKNIS
Merk/Type
York YCHA 175
Kapasitas
167,5 TR
Daya compressor
200,7 KW
Rangkaian refrigerant
2
Kapasitas oli
3 gal/sys
Volume air di evaporator
39 gal
Refrigerant
R 22
Kapasitas refrigerant
Sys 1 : 116 gal
Sys 2 : 133 gal
Motor fan kondensor
8 x 2,2 KW
Kecepatan aliran air pada cooler
Min. 150 gpm
Max. 640 gpm
Chiller E62304 dengan spesifikasi seperti ditunjukkan pada Tabel 1. mempunyai
kapasitas pendinginan 167,5 TR, dengan daya listrik 200,7 KW.
Tabel 2. Spesifikasi Teknis chiller3 E62303 York YAEP 99XD9B50PA[4]
Merk / Type
Kapasitas
Electrical Power
Kapasitas Pendinginan
Rangkaian refrigerant
Cooler/Evaporator
Kapasitas oli
Volume air di evaporator
Refrigerant
Kapasitas refrigerant
Motor fan kondensor
Kecepatan aliran air pada cooler
: York YAEP 99XD9B50PA
: 210 TR
: 250 KW
: 749 KW
: 2 circuit
: 1 cooler
: 11 ltr /sys
: 150 ltr
: R 22
: Sys 1 : 64 kg
: Sys 2 : 64 kg
: 8 x 3,8 KW
: Min. 250 gpm
: Max. 805 gpm
Chiller E62303 dengan spesifikasi seperti ditunjukkan pada Tabel 2. mempunyai
kapasitas 210 TR, dengan daya listrik 250 KW.
TEORI
Prinsip kerja siklus refrigerasi pada chiller ditunjukkan seperti gambar diagram p-h
sebagai berikut[1] :
Gambar 1. Proses refrigerasi dilukiskan dalam diagram p-h
276
Prosiding Hasil Penelitian dan Kegiatan Tahun 2018
a–b
b–c
c–d
d–a
ISSN 0852-2979
: Refrigeran cair (R22) menyerap kalor dari air sirkulasi yang berasal dari
beban pendingin 4 (empat) buah AHU dan Heat Exchanger (HE) pada sistem
evaporasi, sehingga fase refrigeran cair berubah menjadi gas.
: Refrigeran gas masuk ke kompresor kemudian di kompresi sehingga tekanan
dan suhu refrigeran naik.
: Refrigeran yang mempunyai tekanan dan suhu yang tinggi, kemudian
didinginkan pada unit kondensor dengan menggunakan exhaust fan
(condenser fan). Pada kondensor tekanan refrigeran masih tinggi dan fase
refrigeran gas berubah menjadi cair.
: Perubahan tekanan refrigeran dari tinggi ke rendah, sehingga saat masuk ke
unit evaporator fase refrigeran telah menjadi cair dengan kondisi tekanan dan
suhu menjadi rendah.
Kondensor harus mampu membuang panas gabungan yang masuk evaporator dan
kondensor. Dengan kata lain: (a - b ) + (b - c ) harus sama dengan (c - d ). Melalui alat
ekspansi tidak terdapat panas yang hilang maupun yang diperoleh. Siklus proses pendinginan air
oleh chiller water unit berlangsung terus menerus dengan sikuls tertutup (close loop circulation).
METODOLOGI
Perawatan dilakukan pada sistem chiller yang meliputi evaporator, kondensor, kompresor,
pemipaan dan kelistrikan. Perawatan dimaksudkan untuk mempertahankan sistem dalam kondisi
baik dan selalu siap dioperasikan
Sistem Perawatan
Secara umum kegiatan perawatan dibedakan dalam dua kegiatan pokok yaitu;
a. Corrective maintenance
b. Preventive maintenance
Corrective Maintenance
Corrective Maintenance adalah kegiatan pemeliharaan dan perawatan yang dilakukan
setelah terjadinya suatu kerusakan atau kelainan pada fasilitas/peralatan agar peralatan dapat
difungsikan kembali. Kegiatan corrective maintenance yang dilakukan sering disebut sebagai
perbaikan atau reparasi. Perbaikan dilakukan karena adanya kerusakan akibat kurang optimalnya
preventive maintenance ataupun karena usia alat atau penyebab lainya.
Kegiatan corrective maintenance bersifat menunggu sampai terjadi kerusakan, kemudian
dilakukan perbaikan atau pembetulan. Akibatnya terdapat faktor ketidakpastian dalam kelancaran
proses pengolahan yang disebabkan karena kerusakan fasilitas/peralatan pada saat pengolahan
berjalan. Oleh karena itu kebijaksanaan untuk melakukan corrective maintenance tanpa melakukan
preventive maintenance akan menimbulkan akibat yang dapat menghambat atau menghentikan
kegiatan pengolahan
Secara sepintas corrective maintenance lebih murah biayanya dari pada preventive
maintenance, hal ini benar selama kerusakan belum terjadi sewaktu proses produksi/pengolahan
berlangsung. Tetapi sekali kerusakan terjadi selama proses produksi/pengolahan berlangsung,
maka kerugian yang harus ditanggung akan sangat besar.
Preventive Maintenance
Preventive Maintenance adalah kegitan pemeliharaan dan perawatan yang dilakukan
untuk mencegah timbulnya kerusakan-kerusakan yang tidak terduga dan menemukan kondisi atau
keadaan yang dapat menyebabkan fasilitas produksi/pengolahan mengalami kerusakan pada waktu
digunakan dalam proses produksi/pengolahan. Dengan demikian semua fasilitas
produksi/pengolahan yang mendapatkan preventive maintenance terjamin kelancaran kerjanya dan
selalu diusahakan dalam kondisi yang siap dioperasikan setiap saat.
Preventive maintenance sangat penting karena sangat efektif dalam menghadapi fasilitasfasilitas produksi/pengolahan yang termasuk dalam unit kritis. Fasilitas produksi/pengolahan akan
termasuk dalam golongan unit yang kritis apabila:
277
Sugianto, Harwata, Novia Aris Purnamasari
a.
b.
c.
PTLR-BATAN 2019
Kerusakan fasilitas/peralatan tersebut akan membahayakan kesehatan dan keselamatan
kerja.
Kerusakan fasilitas tersebut akan mempengaruhi kualitas produksi/pengolahan.
Kerusakan fasilitas tersebut akan menyebabkan kemacetan proses produksi/pengolahan.
Program Preventive Maintenance berdasarkan 2 hal:
1.
2.
Inspeksi secara periodik suatu fasilitas produksi/pengolahan dan peralatan-peralatan yang
berada di dalamnya guna mencegah dan atau mengatasi kerusakan yang tiba-tiba.
Menjaga agar kerusakan itu tidak terjadi atau mengatur perbaikan apabila kerusakan itu
telah terjadi.
Perawatan mesin pendingin (chiller) yang dilakukan adalah preventive maintenance secara
berkala triwulan yang bertujuan untuk menjaga unjuk kerja peralatan dalam memenuhi kebutuhan
air pendingin yang digunakan untuk mendinginkan beban-beban pendinginan sistem tata udara
pada Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif.
Pada prakteknya, perawatan yang dilakukan pada kegiatan tahap ini meliputi perawatan
chiller dan perawatan motor pompa chiller.
1. Perawatan mesin pendingin (chiller).
Perawatan chiller meliputi pembersihan sirip sirip kondensor, penggantian filter dryer,
penambahan freon, pengamatan parameter data operasi chiller antara lain indikator
tekanan suction, discharge dan oli, pengukuran arus kompressor dan fan kondensor,
pengukuran getaran baseplate landasan mesin chiller, dan pengukuran kebisingan.
Perawatan chiller antara lain seperti ditunjukkan pada Gambar 2, 3 dan 4.
2. Perawatan motor pompa chiller :
Perawatan motor pompa chiller dengan melakukan pengencangan seal pompa,
pengukuran getaran baseplate landasan motor pompa chiller, kecepatan putaran as
motor, temperatur rumah bearing, kebisingan, dan arus listrik
Gambar 2. Penambahan Freon chiller E62304.
278
Prosiding Hasil Penelitian dan Kegiatan Tahun 2018
ISSN 0852-2979
Gambar 3. Pengukuran arus listrik
Gambar 4. Penggantian Filter dryer
Kegiatan perawatan ditunjukkan pada Gambar 2. Penambahan freon, dilakukan karena
berkurangnya freon pada sistem chiller. Berkurangnya freon ini diketahui dengan adanya
penurunan tekanan hisap (suction), Gambar 3. Kegiatan pengukuran arus listrik operasional chiller
dan Gambar 4. Penggantian filter dryer
ALAT :
Alat yang digunakan pada kegiatan ini adalah :
1. Elektric Toolset
2. Tang Ampere meter
3. Infra Red Thermometer
4. Vibrameter
5. Tachometer
6. Environment meter
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perawatan mesin pendingin (chiller) dilakukan dengan cara mengamati parameter data
operasi chiller baik secara visual maupun dengan alat ukur. Perawatan dilakukan untuk menjaga
supaya chiller selalu siap beroperasi mensuplai pendingin sistem tata udara di instalasi pengolahan
limbah radioaktif. Pengamatan secara fisik mekanik dilakukan secara visual dan juga dilakukan
pengukuran tingkat getaran mesin chiller pada saat chiller beroperasi menggunakan alat ukur
vibrameter, tingkat kebisingan menggunakan alat ukur environmentmeter, putaran motor pompa
chiller menggunakan tachometer. Pengamatan secara elektrik dilakukan dengan mengukur besaran
279
Sugianto, Harwata, Novia Aris Purnamasari
PTLR-BATAN 2019
arus listrik menggunakan tang ampere meter. Data hasil pengukuran secara fisik, mekanik ataupun
secara elektrik pada mesin pendingin (chiller) ditunjukkan pada tabel 3, sedangkan data
pengukuran motor pompa chiller ditampilkan pada tabel 4.
Tabel 3. Data pemantauan perawatan mesin pendingin
Data pengukuran air chiller (chilled water) pada saat dilakukan pengambilan data
perawatan sistem terukur temperatur masuk ke mesin chiller sebesar 53,6 oF = 12oC pada chiller
E62303, dan 52,7 oF = 11,5 oC pada chiller E62304. Senjutnya air chiller tersebut didinginkan oleh
mesin pendingin (chiller) menjadi temperatur outputnya 44,5 oF = 6,94 oC untuk chiller E62303
dan 43,6 oF = 6,44 oC untuk chiller E62304. Temperatur output chiller 6,94 oC dan 6,44oC
menjukkan chiller cukup optimal beroperasi baik untuk memenuhi kebutuhan sistem tata udara.
Rendahnya temperatur yang masuk ke chiller 12 oC dan 11,5 oC menunjukkan rendahnya
penyerapan pendinginan sitem tata udara pada instalasi pengolahan limbah radioaktif. Penyerapan
dingin oleh Air Handling Unit (AHU) hanya sebesar 12 oC atau 11,5 oC dikurangi 6,94 oC atau
6,94 oC yaitu sekitar 4 - 5 oC. Rendahnya penyerapan pendinginan oleh sistem tata udara ini bisa
disebabkan oleh coolling coil AHU kotor atau debit hembusan udara pada AHU kurang besar.
Oleh karenanya direkomendasikan untuk melakukan perawatan AHU.
280
Prosiding Hasil Penelitian dan Kegiatan Tahun 2018
ISSN 0852-2979
Pengukuran vibrasi chiller rerata 4,2 mm/s, nilai ini berdasarkan standart ISO 2372Vibration Severity termasuk vibrasi yang tolerable. Data pengukuran fisik mekanik tentang
kebisingan menggunakan environment meter terukur dengan rerata 88,75 dB, nilai kebisingan ini
berdasar Keputusan Menteri Tenaga Kerja Nomor : KEP. 51/MEN/1999 termasuk dalam nilai
ambang batas seseorang boleh bekerja secara terus menerus selama maksimal 2 jam.
Data pengukuran elektrik, yaitu pengukuran arus listrik, chiller beroperasi pada persen
arus antara 47 s/d 73 % sebesar 135,2 - 166,3 Ampere, dibawah batasan arus lisrik maksimal 250
Ampere.
Data-data pengukuran tersebut dalam tabel 1 adalah data pengukuran perawatan chiller
E62303 dan E62304.
Tabel 4. Data pemantauan perawatan motor pompa chiller
No
Parameter
POMPA
P62301
POMPA
P62302
POMPA
P62303
POMPA
P62304
24,62
23,68
22,72
21,16
24,34
24,06
22,63
21,12
23,65
23,71
21,78
20,24
72,2
72,3
73,7
70,1
47,5
47,9
47,2
47,8
1450
1474
1476
1470
1476
STANDART
R
1.
ARUS (A)
S
< 34
T
Front
2.
SUHU ( 0C)
< 80
Back
3.
PUTARAN (RPM)
4.
VIBRASI (mm/s)
<3
1,0
0,7
1,2
1,4
5.
KEBISINGAN (dB)
< 90
78,8
80,2
79,6
79,8
Data pengukuran perawatan motor pompa chiller secara fisik mekanik vibrasinya
berada antara 0,7 s/d 1,4 mm/s, berdasar pada standart ISO 2372-Vibration Severity termasuk
vibrasi yang tolerable. Tingkat kebisingan antara 78,8 s/d 80,2 dB nilai kebisingan ini berdasar
Keputusan Menteri Tenaga Kerja Nomor : KEP. 51/MEN/1999 masuk dalam nilai ambang batas
seseorang boleh bekerja secara terus menerus hingga 8 jam ditempat tersebut. Hasil dari
pengukuran arus listrik pengoperasian motor pompa terukur antara 20,24 s/d 24,62 Ampere,
dengan rerata 22,81 Ampere. Arus listrik tersebut dibawah batasan operasi seperti yang tertulis
pada nameplate motor pompa. Dibaca dari besarnya arus listrik yang terukur dengan rerata 22,81
Ampere, motor pompa chiller beroperasi dengan serapan arus listrik sebesar 67 % dari maksimum
kemampuan motor pompa. Nilai ini sudah cukup untuk mendorong debit air yang diperlukan
untuk pengoperasian chiller.
KESIMPULAN
Data perawatan menunjukkan mesin pendingin (chiller) E62303 dan E62304 dan
pendukungnya yaitu pompa chiller beroperasi dalam batasan operasi normal, dengan temperatur
output air pendingin sebesar 39 - 51 oF = 3,89 - 10,56 oC untuk dikirim kepada Air Handling Unit
(AHU) ruang proses pengolahan limbah radioaktif dan ruang office untuk mengkondisikan
temperatur udara ruangan instalasi pengolahan limbah radioaktif. Perawatan secara berkala ini
perlu dilakukan secara rutin agar chiller berfungsi dengan baik, siap dioperasikan untuk mensuplai
air dingin pada sistem tata udara pada Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif.
281
Sugianto, Harwata, Novia Aris Purnamasari
PTLR-BATAN 2019
DAFTAR PUSTAKA
1.
2.
3.
4.
5.
282
YORK INTERNATIONAL CORPORATION, “Air Cooled Package Liquid Chillers”, USA,
1987.
PT. JAYA TEKNIK, “York Air Conditioning Service & Maintenance”, Diktat Seminar,
Jakarta, 1992.
BATAN/UPT-PPIN, DOKUMEN 75, E75-623, “Data Sheet for Chilled Water Control
System”, Jakarta, 1985
YORK Guangzhou Air Conditioning & Refrigeration, Guangdong, Guangzhou, China, 2010
SUGIANTO dkk, Uji Fungsi Mesin Pendingin (Chiller) Baru York YAEP 99XD9B50PA,
Prosiding hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR tahun 2015, Serpong, 2016