FRESH WATER GENERATOR

A.   PENGERTIAN FRESH WATER GENERATOR

Fresh water Generator yaitu pesawat Fresh Water Generator adalah pesawat pembuat air tawar dengan jalan menguapkan air laut didalam penguap (Evaporator) dan uap air laut tersebut didinginkan dengan cara kondensasi di dalam pesawat Destilasi/kondensor (pengembun), sehingga menghasilkan air kondensasi yang disebut kondensat.

Fresh water generator, merupakan salah satu pesawat bantu yang penting di atas kapal,Hal ini di karenakan dengan menggunanaka FWG (Fresh water generator) dapat menghasilkan air tawar yang dapat digunakan untuk minum, memasak, mencuci dan bahkan menjalankan mesin penting lainnya yang menggunakan air tawar sebagai media pendingin.

Pada FWG Air tawar umumnya dihasilkan menggunakan metode evaporasi.Jadi air tawar tersebut dihasilkan oleh penguapan air laut dengan menggunakan panas dari salah satu sumber panas.

Umumnya sumber panas yang tersedia diambil dari water jacket mesin utama, yang digunakan untuk mendinginkan komponen mesin utama seperti kepala silinder,liner dll Suhu yan dihasilkan dari water jacket sekitar 70 derajat Celcius. Tetapi pada suhu ini penguapan air tidak maksimal, seperti yang kita ketahui bahwa penguapan air terjadi pada 100 derajat celcius di bawah tekanan atmosfer.

Jadi dalam rangka untuk menghasilkan air bersih di 70 derajat kita perlu mengurangi tekanan atmosfer, yang dilakukan dengan menciptakan vakum di dalam ruang di mana penguapan berlangsung. Juga, sebagai akibat dari vakum pendinginan dari air laut menguap pada suhu yang lebih rendah, Air akan didinginkan dan dikumpulkan kemudian dipindahkan ke tangki.

Pada saat ini kebanyakan Kapal menggunakan metode,reverse osmosis yaitu salah satu metode yang digunakan di deck untuk menghasilkan air tawar. Umumnya ini digunakan pada kapal penumpang dimana ada kebutuhan besar untuk memproduksi air segar.

B.   PRINSIP KERJA FRESH WATER GENERATOR

Prinsip kerja pada fresh water generator dalam menghasilkan air tawar meliputi beberapa proses, yaitu :

1.     Pemindahan Panas

Panas akan mengalir dari bagian cairan yang bersuhu tinggi ke cairan yang bersuhu rendah, besarnya pemindahan panas tergantung dari :

ü  Perbedaan suhu antara bahan yang memberi dan bahan yang menerima panas.

ü  Luas permukaan dimana panas mengalir.

ü  Koefisien penghantar panas dari bahan-bahan yang dilalui panas.

ü  Perpindahan panas dipengaruhi oleh massa benda “ besar kalor yang diserap satu benda untuk menaikkan suhu yang sama sebanding dengan massa benda itu. “

ü  Perpindahan panas yang dipengaruhi jenis zat

Besar kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda/zat bergantung pada jenis zat tersebut. Setiap benda memiliki nilai tetapan “kalor jenis (c)” yang menentukan banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda setiap derajatnya. Dari ketiga penjelasan di atas kita dapat menentukan perumusan jumlah kalor :

Q = m xc x ∆T  Persatuan Joule  ( J )…………( 1 )

Dimana:

Q         = Jumlah kalor, (J)

M        = Massa benda atau zat, (kg)

c          = kalor jenis (J/kg.K)

ΔT       = Perubahan Suhu (K)

Kalor adalah suatu bentuk energi, satuan joule (J). Kalor persatuan waktu disebut daya, satuan joule per detik. Kalor dapat dipindahkan dengan cara:

Ø  Perpindahan kalor dengan cara pengantaran.

Kalor bergerak dari daerah dengan suhu yang lebih tinggi ke daerah yang lebih rendah. Jumlah kalor yang bergerak per satuan waktu melalui suatu bidang sebanding  dengan luas bidang itu dan sebanding dengan penurunan suhu diukur tegak lurus pada bidang tersebut. Jumlah kalor yang diserap atau diserahkan oleh suatu benda sebanding dengan massa benda itu.

Ø  Penyerahan Kalor Dengan Cara Konveksi.

Antara pemberi dan penerima kalor pada umumnya terdapat dinding pemisah. Ini berarti bahwa kalor asap gas harus diserahkan dahulu pada dinding pipa, sesudah itu oleh dinding pipa ditransfer (pengantaran) dan kemudian oleh dinding pipa diserahkan pada media pemanasnya.

ü  Penguapan dan Pengembunan

Bila panas diberikan pada cairan dan terus ditambahkan maka suhu cairan akan naik hingga suatu titik yang disebut titik didih dan bila sudah mencapai titik tersebut masih diberikan panas maka cairan akan mendidih dan menguap.

Apabila kemudian uap tersebut dikumpulkan dan diberi pendingin akan terjadi penyerahan panas dari uap ke bahan pendingin dalam suatu proses pengembunan, uap akan kembali menjadi wujud cair.

Ø  Pengaruh tekanan terhadap suhu titik didih

Pada tekanan 1 atmosfir air akan mendidih pada suhu 100⁰C, bila tekanan naik maka suhu titik didihnya juga akan naik, demikian sebaliknya. Air pendingin motor induk yang masih tinggi suhunya dimanfaatkan sebagai pemanas evaporator, karena pada ruangan ini tekanan dikurangi maka dengan suhu 60⁰C air akan mendidih maka terjadilah penguapan yang mengakibatkan kenaikan kadar garam pada sisi air laut yang tidak sempat menguap dalam evaporator yang disebut gas Brein dan untuk menjaga terjaminnya batas-batas keadaan kadar garam evaporator dilengkapi dengan ejektor brein untuk membuang kenaikan Brein tersebut, sedangkan kondensat yang terjadi dalam kondensor oleh pompa kondensat dialirkan ke tangki air tawar.

C.   PROSES KERJA FRESH WATER GENERATOR

Proses kerja fresh water generator adalah pada mulanya air laut dihisap oleh pompa ejektor. Kemudian, air laut tersebut dimasukkan ke dalam water jacket ( disini berperan sebagai alat penukar gas / heat exchanger) untuk mendinginkan komponen mesin utama seperti kepala silinder,liner dll. Pada tahap ini air laut  dipanasi oleh kerja komponen mesin utama hingga mencapai suhu 70°c . Selanjutnya, air tersebut di vakumkan pada tekanan udara kurang dari 1 atm.

Pada kondisi hampa udara (vakum) yang tinggi dan suhu rendah itulah, sebagian dari air laut menguap. Dimana uap bertekanan lebih rendah dari tempat lain mendapat pendinginan dari air laut yang dimasukkan dari cerobong terpisah, pada saat itulah,uap berkondensasi menjadi air tawar.

Sedangkan air laut yang sudah hangat akan mengalir keluar dari saluran pendingin. Dan selajutnya akan masuk ke dalam heat exchanger lagi sebagai air umpan, uap tekanan rendah yang timbul di dalam heat excganger. Begitu pula dengan air sisa buangan yang kental

D.   JENIS-JENIS FRESH WATER GENERATOR

Dalam pesawat ini ada beberapa jenis yang digunakan diatas kapal sebagai pembuat air tawar. Berdasarkan buku permesinan bantu yang disusun oleh BP3IP tentang Fresh water Generator adalah terdiri dari dua jenis, yaitu :

ü  Fresh Water Generator tekanan tinggi

Pada FWG jenis ini air laut diuapkan pada tekanan diatas 1 bar, sehingga sesuai dengan sifat-sifat air, penguapan terjadi pada suhu diatas 100^OC. Sebagai konsekuensi dari kondisi tersebut maka media penguap dibutuhkan untuk munghasilkan uap (steam). Karenanya,FWG jenis ini membutuhkan keberadaan ketel uap. Dimana uap yang dipakai adalah langsung dari ketel-ketel yang diturunkan menurut kebutuhan sekitar 150 psi.

Konstruksi evaporator dari jenis ini umumnya menggunakan evaporator jenis  “boiling evaporator”  sementara kondensor yang digunakan dari jenis shell and tube. Kelebihan jenis ini adalah bila terjadi kebocoran, mudah dideteksi, sedangkan kekurangannya :

o   Karena memerlukan suhu tinggi, cenderung cepat menghasilkan kerak garam dan mengurangi kinerjanya

o   Bahaya tekanan lebih, sehingga diperlukan katub keamanan

o   Perawatan lebih banyak

o   Memerlukan ketel uap

Banyak kesulitan-kesulitan yang ditemui dalam instalasi FWG tekanan tinggi ini dengan adanya pembentukan kerak-kerak di pipa-pipa. Kerak yang melekat pada pipa-pipa merupakan penghambat hantaran panas sehingga membutuhkan kenaikan tekanan uap serta suhu uap untuk mempertahankan jumlah kapasitas penguapan. Apabila pembentukan kerak ini berkelanjutan maka perlu adanya pembersihan terhadap coil-coil. Dan hal ini tentunya memerlukan perhatian yang serius.

ü  Fresh Water Generator tekanan rendah.

Pada FWG jenis ini air laut diuapkan pada tekanan dibawah 1 bar, dengan demikian suhu yang diperlukan untuk itu tidak perlu tinggi, misalnya dengan vakum 99% hanya dibutuhkan untuk suhu penguapan sekitar 70^OC, sehingga tidak memerlukan media penguap yang bersuhu tinggi.

Kebutuhan media penguap yang bersuhu sekitar 50^OC dapat dipenuhi dengan memanfaatkan air tawar pendingin yang keluar dari mesin induk yang bersuhu sekitar 60-65^OC.

          Keuntungan dari jenis ini adalah antara lain :

Ø  Karena suhu rendah maka pengerakan garam relatif lebih rendah, maka penghasilan lebih tinggi

Ø  Tidak berbahaya, karena tekanan kurang dari 1 bar

Ø  Dengan memanfaatkan panas dari kerugian panas yang hilang ke air pendingin, maka penggunaan jenis ini menambah randemen instalasi kapal.

Ø  Tidak menuntut adanya ketel dalam hal penyediaan uap apalagi yang bertekanan tinggi.

Ø   Suhu rendah dari type ini menjamin kurangnya garam air laut membentuk kerak-kerak yang menempel ke plat-plat.

Ø  Sambungan pada pipa-pipa agak ringan, lebih murah, lebih mudah pembuatanya serta perawatanya.

Sedangkan kekurangan dari Fresh Water Generator tekanan rendah adalah sebagai berikut :

Ø  Memerlukan pompa vakum

Ø  Kalau terjadi kebocoran sulit dicari

Ø  Oleh karena suhu didihnya yang rendah, berarti bakteri dalam cairan belum mati.

Sesuai dengan sifat-sifat uap, pengaruh perubahan tekanan terhadap suhu titik didih dipergunakan tipe tekanan rendah dengan menurunkan tekanan dalam evaporator mengunakan pompa vakum sehingga mengakibatkan turunya suhu titik didih, uap atau bahan yang dipergunakan sebagai bahan pemanas hanya memerlukan tekanan rendah. Pemanas yang dipakai bisa jadi bukan uap melainkan air pendingin atau kondensat yang masih mempunyai energi panas untuk keperluan tersebut.

E.   BAGIAN-BAGIAN UTAMA FRESH WATER GENERATOR

Di dalam suatu pesawat Fresh Water Generator terdapat beberapa macam bagian utama yaitu :

ü  Evaporator

Alat ini terletak didalam pesawat Fresh Water Generator bagian bawah dan mempunyai bentuk pipa kecil dimana media pemanas yaitu steam dan air tawar pendingin mesin induk berada di dalam pipa dan air laut sebagai media yang akan dipanaskan berada di luar pipa.

ü  Deflector

Alat ini terletak di atas Evaporator yang berfungsi untuk menahan percikan-percikan air laut yang mendidih sehingga percikan tersebut tidak ikut bersama uap.

ü  Kondensor

Terletak di atas Deflector, bentuknya seperti Cooler yaitu pipa-pipa kecil (spiral) yang didalamnya mengalir air laut yang berfungsi mengubah uap menjadi titik air sehingga menghasilkan air distilasi.

ü  Air Ejektor

Mempunyai bentuk seperti kerucut yang berguna menghisap udara yang berada dalam ruang pemanasan dan di dalam ruang pengembunan untuk di vakumkan sehingga terjadi hampa udara.

ü  Ejektor Pump

Berada di luar pesawat Fresh Water Generator, alat ini berguna untuk memompakan air laut sebagai keperluan dari ejektor udara digunakan untuk proses kevakuman dan menghisap air laut untuk diubah/diproduksi menjadi air tawar.

ü  Distillate Pump

Berguna untuk menghisap air Distillate atau air sulingan yang sudah jadi air kondensor kemudian dipompakan ke tangki-tangki air tawar.

F.   PENGOPERASIAN FRESH WATER GENERATOR

Secara umum pengoperasian Fresh Water Generator terbagi menjadi tiga langkah kerja yaitu, proses menjalankan, proses pengawasan selama pesawat beroperassi, dan mematikan. Untuk lebih detailnya sebagai berikut :

v Proses menjalankan (ON)

Pesawat ini dijalankan pada saat kapal full away, sebab pada saat olah gerak temperatur air pendingin mesin induk dan steam selalu berubah-ubah. Langkah-langkahnya sebagai berikut:

1.     Buka kran tekan dari ejector pump

2.     Buka kran isap dari ejector pump

3.     Buka kran supply air laut

4.     Jalankan ejector pump

5.     Bila Fresh Water Generator telah mencapai vacuum

6.     Buka kran masuk feed water (air laut)

7.     Buka kran keluar untuk pemanas (air tawar)

8.     Buka kran masuk untuk pemanas (air tawar)

9.     Buka kran air laut keluar kondensor Buka kran air laut masuk kondensor biarkan beberapa saat untuk memproduksi, setelah itu

10.  Jalankan pompa distillate plant

11.  Buka kran cerat (jangan dibuka penuh)

12.  Hidupkan salinity meter / alarm

13.  Putar perlahan-lahan indicator, air garam menuju batas maximun 2 ppm

14.  Bila terjadi alarm turunkan indicator sampai lampu alarm mati dan lakukan untuk mencapai harga air garam 2 ppm

15.  Bila sudah mencapai 2 ppm, tutup kran distillate pump

16.  Catat angka yang tertera diflow meter air dan catat pula waktunya pada saat itu

17.  Selesai

v Pengawasan Selama Fresh Water Generator Beroperasi

Yang perlu diperhatikan dalam memeriksa keadaan pesawat fresh water generator pada saat beroperasi adalah:

1.    Manometer tekanan pada pompa ejector

2.    Temperatur inlet dan outlet water heatmg/pemanas

3.    Temperatur inlet dan outlet air laut pada kondensor

4.    Manometer tekanan pada pompa distilasi

5.    Kadar garam pada salino meter

6.    Kapasitas air tawar yang diproduksi yaitu pada flow meter dan tangki air minum

7.    Kebocoran-kebocoran pada pompa

8.    Penambahan zat kimia maxi vap (300 ml) pada aliran air laut yang menuju keevaporator agar proses penguapan mencapai maksimal

9.    Selesai

v Proses Menghentikan (OFF)

Pesawat Fresh Water Generator  ini dihentikan pada saat setengah jam sebelum kapal akan olah gerak (stand by), tahapannya sebagai berikut :

1.     Tutup kran sebelum flow meter catat angka yang tertera pada saat itu

2.     Matikan pompa distillate plant

3.     Tutup kran pemanas masuk dan keluar evaporator

4.     Tutup kran pendingin masuk dan keluar kondensor

5.     Tutup kran supply air laut

6.     Matikan pompa ejector

7.     Tutup kran isap dan tekan air laut

8.     Selesai

G.   GANGGUAN TERHADAP KINERJA FRESH WATER GENERATOR

Ganguan-gangguan dari pesawat Fresh Water Generator antara lain sebagai berikut:

Ø  Terjadinya penyempitan aliran dalam ejector

Ejector merupakan pesawat yang dipergunakan untuk memindahkan udara atau gas-gas yang tidak dapat dikondensasikan dari tempat vacuum. Dimana air yang tertekan dialirkan melalui sebuah nozzle yang ada dalam ejector dan mengakibatkan air yang keluar dari nozzle mempunyai kecepatan besar sehingga udara serta gas-gas yang tidak dapat dikondensasikan dari tempat vacuum dalam semburan air yang berkecepatan tinggi, air yang digunakan disini adalah air laut dimana air laut itu masih mengandung kotoran-kotoran yang terhisap oleh pompa sehingga bila dibiarkan secara terus-menerus akan mempersempit aliran pada ejector, ini jelas berpengaruh terhadap kevacuman didalam ruang.

Ejector akan bekerja pada saat tekanan airnya tinggi, maka dengan rendahnya tekanan air yang masuk pada ejector sangat mempengaruhi produksi air tawar. Untuk mengatasi hal ini, sebaiknya ejector dilepas dan direndam dalam larutan kimia untuk beberapa saat lamanya, dan bilas dengan air tawar lalu bersihkan sisa-sisa kotoran pada ejector tersebut.

Ø  Pengaruh Pompa Ejector

Produksi air tawar yang menurun dapat juga diakibatkan oleh pompa ejector, ini disebabkan oleh tekanan pompa ejector yang turun, maka kecepatan air yang dialirkan berkurang, dalam usahanya menghisap udara ke evaporator dan kondensor akan berkurang sehingga pelaksanaan pemakuman tidak dapat dicapai dengan baik. Beberapa hal yang sering terjadi yaitu kebocoran remis packing sehingga memerlukan penggantian dengan yang baru serta pembersihan saringan air laut.

Ø  Kebocoran / kotornya kondensor

Kondensor adalah alat untuk mengubah bentuk uap menjadi bentuk cair (air) dengan proses kondensasi dalam kondensor dengan menggunakan air laut sebagai media pendingin.

Pada kondensor ini sering terjadi atau timbul kotoran yang diakibatkan oleh air laut itu sendiri yang dapat menimbulkan kerak-kerak pada saluran kondensor sehingga dapat menghambat proses kondensasi, bila dibiarkan terus-menerus dapat menimbulkan kebocoran.

Untuk mengatasi hal tersebut sebaiknya dilaksanakan pembersihan setiap 6 bulan sekali kalau perlu dilaksanakan penggantia zink.

Ø  Turunnya Suhu Air Pendingin Motor Induk

Hal yang paling penting dalam proses penguapan air yaitu tekanan dan temperatur. Untuk proses penguapan air akan lebih cepat apabila tekanan diturunkan dan temperatur panas dinaikkan.

Untuk mengatasi turunnya suhu air pendingin motor induk yang masuk ke evaporator dapat dilaksanakan dengan mengatur pembukaan kran masuk maupun keluar pada evaporator sampai penghasilan air tawar yang terlihat pada gelas duga sudah normal. Tapi secara hati-hati sebab dapat berpengaruh terhadap air pendingin yang masuk kedalam motor induk.pada saat olah gerak distillate harus dimatikan karena air pendingin motor induk suhunya berubah-ubah sehingga uap yang terbentukpun tidak sempurna.

Ø Menurunnya produksi Fresh Water Generator

Penyebab menurunnya produksi air tawar diketahui oleh tergangunya system antara lain;

a.      Terdapat kerak-kerak dibagian luar pipa evaporator

Terdapat kerak-kerak dibagian luar pipa evaporator sehingga penyerahan panas tidak sempurna Pada pipa-pipa pemanas sering sekali terjadi pembentukan kerak-kerak yang terjadi diiuar pipa yaitu pada sisi air laut, air laut akan mendidih dan menguap diiuar sisi air pemanas dan mengakibatkan air laut banyak yang menempel pada pipa-pipa tersebut lama-kelamaan akan timbul kerak-kerak dibagian luar pipa dan akan menyebabkan berkurangnya kemampuan evaporator untuk menghasilkan uap.

b.     Terjadinya Over Load

Terjadinya over load pada motor sehngga motor berhenti bekerja akibat beban berlebihan sehingga kegiatan supply air laut terhenti.

c.      Terdapat Udara dalam Sistem

Udara masuk pada bagian hisap pompa sehingga dapat menghambat sirkulasi air akibat adanya udara sebagai penghalang.

H.  PEMELIHARAAN DAN PERBAIKAN

Pemeliharaan Fresh Water Generator dilakukan pada tiap komponen berdasarkan selang waktu tertentu atau berdasarkan gangguan terhadap kinerja atau proses produksi air tawar.

ü  Evaporator
Setiap 6 bulan sekali bagian dari pipa-pipa pemanas harus diperiksa dan dibersihkan dari kerak-kerak atau karat yang menempel melalui metode kimia.

ü  Kondensor
Setiap 6 bulan sekali penutup kondensor dibuka dan pipa-pipa pendinginnya diperiksa dari kemungkinan pembentukan kerak-kerak serta dibersihkan.

ü  Ejector
Setiap 6 bulan sekali nozzle dan diffuse (penyembur) dilepas dan diperiksa dari kemungkinan kerusakan, bila tersumbat dari kotoran supaya dibersihkan dan bila terjadi kerusakan segera diadakan perbaikan.

ü  Strainer
Setiap 5 bulan sekali saringan dan pipa air pendingin dilepas dan dibersihka dengan air bertekanan

ü  Distillate Pump

a. Gland packing, setiap 3 bulan sekali diperiksa kondisi packing dari kebocoran bila pompa dijalankan kalau perlu diadakan perbaikan.

b. Setahun sekali diadakan pemeriksaan komponen-komponen pompa dari kerusakan dan korosi yaitu pada bagian imfeller, casing ring, shaft.

ü  Separator Shell

Setiap tahun harus diadakan pemeriksaan terhadap kotoran yang menempel pada bagian separator shell.

ü  Menurunnya produksi Fresh Water Generator

a. Terdapat kerak-kerak dibagian luar pipa evaporator

Untuk menghilangkan dan menghancurkan kerak-kerak pada pipa-pipa dapat dilakukan dua metode yaitu:

1). Metode biasa (physical methode) meliputi:

a). Penyemprotan air atau angin dengan bertekanan pada pipa.

b). Menggunakan sikat atau menyekrap kerak.

2). Metode Kimia (chemical methode)

Pada methode pembersihan ini mempergunakan bahan chemical Achid powder dari Naleet yang dicampur dengan air tawar dengan perbandingan 1:10 atau 10% chemical dari jumlah larutannya. Larutan kimia ini dituang dalam evaporator melalui lubang sigh glass sampai pipa-pipanya terendam. Waktu yang ditentukan untuk pembersihan tergantung pada ketebalan kerak.

b. Terjadinya Over Load pada Motor

Hal ini disebabkan oleh:

1). Bearing kelebihan panas, karena hubungan pada center motor dengan pompa tidak terpusat sehingga harus dilepas dan diganti.

2). Gland packing terlalu kencang dan poros sulit berputar, maka gland packing hams dilonggarkan dan diganti.

c. Terdapat udara dalam system

Hal ini disebabkan oleh:

1). Kebocoran pada pipa hisap dan harus diganti atau diperbaiki dengan cara cara dilas.

2). Gland packing pompa terlalu longgar sehingga harus diatur atau dikencangkan.