Skala setipis 0,04 mm sudah memangkas perpindahan panas ~12%; pada 0,5 mm, efisiensi termal bisa jatuh ~85%. Mengontrol skala di closed-loop cooling butuh air makeup berkualitas tinggi plus program inhibitor modern yang patuh regulasi.
Closed-loop cooling di pabrik semen—dari oil cooler kompresor hingga bearing oil cooler generator—bekerja di 60–90 °C. Pada rentang ini, CO₂ terdegassing, kesetimbangan karbonat/bikarbonat bergeser, dan CaCO₃ cepat mengendap di permukaan metal panas. Tipikal deposit: kalsium karbonat (rhombic/aragonite CaCO₃), kalsium sulfat (gypsum/anhydrite), magnesium silikat, dan kalsium fosfat; semuanya punya retrograde solubility—semakin panas, semakin mudah mengendap (Veolia Water Technologies).
Dampaknya brutal untuk efisiensi. Studi menunjukkan 0,04 mm (1,5 mil) CaCO₃ memangkas ~12% kemampuan transfer panas, sementara 3,2 mm (1/8″) membuat kapasitas hilang ~22% (SlideShare), dan Kocharyan dkk. mendapati hanya 0,5 mm mixed boiler scale sudah bisa menjatuhkan efisiensi termal sekitar ~85% (ResearchGate). Konsekuensi lain: aliran tersedak, tekanan meningkat, dan sel korosi di bawah deposit (ResearchGate).
Baca juga: Low-NOx burner vs SNCR: Duel Kendali Emisi di Kiln Semen
Tren operasi dan indeks kejenuhan
Tekanan air dan limbah mendorong plant “jalan di high cycles… dengan blowdown minimal atau nol,” sehingga kesadahan, alkalinitas, dan silika terakumulasi (ChemTreat). Di sini LSI (Langelier Saturation Index = pH – pHs) jadi kompas: LSI positif menandakan kecenderungan deposit CaCO₃; negatif artinya cenderung larut. LSI menyatukan pH, Ca²⁺, alkalinitas, TDS, dan suhu dalam satu angka (Veolia Water Technologies).
Tim maintenance biasanya menghitung LSI rutin. Begitu positif—bahkan di kisaran +0,5–1—aksi korektif dipicu: tambah blowdown, injeksi asam, atau naikkan inhibitor (Veolia Water Technologies; EAI Water). Kontrol kimia yang presisi membantu—pompa injeksi berakurasi tinggi seperti dosing pump meminimalkan overshoot.
Kualitas air makeup sebagai garis depan
Strategi pencegahan paling fundamental: mulai dengan air makeup berkualitas tinggi. Closed loop lazimnya hanya butuh makeup kecil (mengganti kebocoran atau drain musiman), sehingga ekonomis menggunakan air de-ionized atau softened. Handbook Veolia menekankan karena make‑up “sangat kecil,” plant biasanya memasok air berkualitas tinggi (sering kondensat atau demineralized) dan “scale deposits are not a problem” dalam operasi normal (Veolia Water Technologies).
Jika kondensat tidak tersedia, Veolia menyebut “zeolite softening should be applied to the makeup water” untuk mencegah akumulasi skala jangka panjang (Veolia Water Technologies). Di praktik Indonesia, pedoman menyarankan total kesadahan <500 mg/L sebagai CaCO₃ (Digisavior), silika <150 mg/L karena skala silikat “sangat keras dan sulit dibersihkan” (Digisavior), pH 6,5–9,0 (Digisavior), serta alkalinitas 100–300 mg/L CaCO₃ (Digisavior).
Karena itu, banyak plant semen mensuplai loop tertutup dari unit penukar ion seperti softener untuk menekan Ca²⁺/Mg²⁺ mendekati nol. Alternatifnya, reverse osmosis ber-TDS sedang seperti brackish water RO menurunkan mineral makeup secara konsisten; pretreatment yang umum adalah ultrafiltration (UF) agar RO stabil. Untuk spesifikasi lebih ketat, polishing melalui mixed‑bed atau sistem demineralizer efektif, bagian dari portofolio ion-exchange. Dengan makeup yang sangat lembut, siklus konsentrasi aman terdorong lebih tinggi dan beban kerja inhibitor berkurang.
Bahkan bila sesekali dosis inhibitor meleset, risiko skala tetap lebih rendah dengan makeup lembut. Veolia juga menegaskan closed system “kurang rentan” fouling biologis dan, dengan perawatan benar, “virtually eliminate… accumulation of corrosion products” karena ingress oksigen minimal (Veolia Water Technologies).
Program berbasis fosfat tradisional
Secara historis, banyak loop tertutup memakai fosfat/fosfonat plus zinc untuk kombinasi kontrol skala-korosi. Polifosfat/ortofosfat (mis. sodium tripolyphosphate atau hexametaphosphate) memegang Ca²⁺ (sequestration) dan ortofosfat membentuk film protektif; zinc menambah perlindungan korosi. Program sederhana ini bisa menahan skala ringan pada pH terkontrol (sering >7,5) (Power Engineering; SlideShare).
Kelemahannya jelas: reversion. Polifosfat terhidrolisis jadi ortofosfat yang reaktif dengan Ca²⁺ membentuk kalsium fosfat (Ca₃(PO₄)₂) pada permukaan panas (SlideShare). Buecker mencatat program sodium phosphate awal memang menahan alkalinitas, namun “masalah deposit calcium phosphate menjadi hampir sama gawatnya” dengan korosi (Power Engineering). Praktisnya, operasi harus di LSI sangat rendah atau asam; slip kecil memicu fouling tiba-tiba. Penambahan Zn memicu deposit zinc phosphate (Zn₃(PO₄)₂) bila tak terjaga, dan lumpur fosfat/oksida menuntut filtrasi/blowdown (Power Engineering).
Aspek kepatuhan makin menekan fosfat. Fosfor memicu alga; buangan blowdown sering dibatasi. Di Indonesia, standar regional membatasi fosfat ≤10 mg/L PO₄‑P dan zinc terlarut ≤1 mg/L (Global Regulation). Kasus lapangan dari Buecker: program polyphosphate/Zn memicu ledakan alga di kolam blowdown; beralih ke polimer non‑P, kolam kembali jernih (Power Engineering). Untuk program pengganti yang lebih patuh, opsi scale inhibitor non‑P relevan bagi loop tertutup.
Alasan Semen Tidak Boleh Lembap: Pengenalan Strategi Silo Kedap Udara dan Tekan Kering
Program polimer non‑P dan molibdat
Polimer (threshold inhibitors). Kelas modern memakai polimer organik/fosfonat dosis rendah (<20–50 mg/L) dengan toleransi supersaturasi. Akrilat/maleat kopolimer mengikat Ca/Mg dan mengadsorpsi pada inti kristal; secara kinetik “memodifikasi struktur kristal” agar presipitat kecil, non‑adheren, dan terdispersi (Power Engineering; Veolia Water Technologies). Hasilnya, LSI positif ringan (hingga ~+2 atau lebih) tetap aman; kristal tetap tersuspensi atau menjadi sludge lunak, bukan skala keras (SlideShare; Veolia Water Technologies).
Dengan ko/terpolimer (sering ada gugus sulfonat/fosfonat), operasi dilaporkan aman hingga LSI ~3,0–3,5, sehingga blowdown turun (SlideShare). Di studi condenser PLTU, Gu dkk. menunjukkan 90 mg/L inhibitor polimer proprietari (AS‑582) memberi ~91,4% inhibisi CaCO₃ (MDPI). Formula blend PMSA:PASP:PESA 4:1:1 mencapai 91,8% inhibisi sambil memangkas kandungan P ~1/3 (MDPI).
Keuntungan kepatuhan: polimer non‑P tidak membawa fosfor, tidak memupuk alga, dan umumnya lolos batas buangan lebih mudah—berbeda dengan fosfat yang sering tersangkut regulasi (Power Engineering). Untuk paket tertutup siap-pakai, portofolio close-loop chemicals biasa memadukan polimer dispersant dengan inhibitor korosi film‑forming.
Molibdat. Di loop tertutup, natrium molibdat berperan terutama sebagai inhibitor korosi anodik—membangun film iron‑molybdate stabil di baja (MDPI (Metals)). Rekomendasi handbook: sekitar 200–300 mg/L molibdat (sebagai MoO₄²⁻) untuk proteksi multi‑metal, dengan catatan hindari air sangat keras (Ca²⁺ >500 mg/L) yang bisa memicu presipitasi (Veolia Water Technologies). Karena molibdat tidak menahan Ca/Mg, tetap dibutuhkan inhibitor skala (polimer/fosfonat). Beberapa produk campuran (molibdat + fosfonat) memang dipasarkan untuk fungsi ganda (OmanChem). Di ranah aplikasi, ini bagian dari spektrum corrosion inhibitor industri.
Efektivitas, regulasi, dan ekonomi
Efektivitas kontrol skala. Data modern menunjukkan blend polimer berperforma tinggi bisa >90% inhibisi pada dosis praktis—contohnya Gu dkk. dengan 91,4–91,8% (MDPI; MDPI). Polyphosphate yang dijalankan cermat juga menarget ≥80–90% namun jendela operasinya sempit; polimer memberi margin aman lebih besar di LSI ~+2–3, bahkan dilaporkan hingga ~3,0–3,5 (SlideShare), dan menjaga kristal tetap tersuspensi (Power Engineering; Veolia Water Technologies).
Regulasi/lingkungan. Batas buangan fosfat/zinc makin ketat. Baku mutu lokal mencantumkan blowdown fosfat ≤10 mg/L PO₄‑P dan zinc terlarut ≤1 mg/L (Global Regulation). Program fosfat—misalnya injeksi 20–50 mg/L PO₄³⁻—membebani dilusi/olah air limbah. Polimer non‑P biasanya hanya perlu kepatuhan pH/TSS, sehingga siklus bisa dinaikkan tanpa hambatan regulasi (Power Engineering).
Ekonomi. Per‑kg, polimer/fosfonat lebih mahal daripada garam fosfat sederhana, namun dosisnya ordo besaran lebih rendah. Pengurangan blowdown dari siklus tinggi menghemat makeup dan biaya pengolahan limbah. Terlebih, kehilangan energi akibat skala itu mahal—ingat 0,04 mm skala = ~12% penalti; 3,2 mm = ~22% (ResearchGate). Banyak operator mendapati program polimer/non‑chromate memangkas total cost of ownership lewat perpanjangan run length dan minim downtime (Power Engineering).
Pencegahan sejak desain air makeup
Literatur Veolia berulang menekankan: makeup kondensat atau softened “virtually eliminates” risiko skala di closed loop (Veolia Water Technologies). Kebalikannya—masuknya kesadahan kecil sekalipun—akan terakumulasi. Untuk itu, investasi di softener atau RO seperti unit RO air payau mengurangi—bahkan mengeliminasi—keperluan inhibitor agresif.
Operasionalnya menuntut disiplin: resin ion‑exchange harus diregenerasi tepat waktu; demineralizer diawasi kebocorannya; bypass/dilusi raw water dikunci/alarm. Uji lab rutin makeup direkomendasikan (target Ca/Mg ~0 mg/L, silika <10 mg/L, konduktivitas sangat rendah). Otomasi injeksi sebaiknya hanya menambah inhibitor ketika makeup “on spec”; bila tidak, sistem alarm. Dalam kata lain, “fix the water first” itu berbasis data. Akurasi injeksi didukung perangkat seperti dosing pump.
Daur Ulang Air Limbah Tekstil Menuju Zero Liquid Discharge (ZLD)
Penanganan masalah skala di lapangan
- Monitoring parameter kunci. Lakukan tracking pH, konduktivitas (TDS), alkalinitas, Ca hardness, dan residual inhibitor. Hitung LSI rutin; kenaikan Ca/alkalinitas atau LSI positif memicu investigasi. Turunnya approach temperature exchanger atau naiknya selisih suhu inlet/outlet menandakan fouling (Veolia Water Technologies).
- Inspeksi dan sampling deposit. Buka bundle/exchanger, inspeksi visual: karbonat cenderung putih, keras, kristalin; fosfat cenderung putih‑kecokelatan; silikat bisa gelatinous/putih kenyal. Uji lapangan: tetes HCl encer—fizz kuat = CaCO₃. Larutkan sampel dalam HCl 10%: bila sulit larut, curigai silika. Konfirmasi komposisi lewat analisis lab (mis. XRD, titrasi Ca/Al) (Veolia Water Technologies).
- Penyesuaian kondisi operasi. Jika skala terkonfirmasi, turunkan cycles‑of‑concentration (naikkan bleed‑off) hingga LSI aman negatif, lalu optimasi ulang. Bila kesadahan jadi biang, perdalam softening atau beralih ke produk RO. Jika alkalinitas/pH melayang tinggi, aktifkan injeksi asam. Perbaiki bypass raw water yang menyelinap (EAI Water).
- Tinjau treatment kimia. Cek pompa/konrol inhibitor (tak ada airlock, residual benar). Verifikasi residual via test kit/HPLC sesuai target (sering ~5–20 mg/L poliakrilat atau fosfonat). Jika program fosfat dan level fosfat tinggi, pertimbangkan migrasi ke polimer/fosfonat; sebaliknya, jika polimer kurang efektif (jarang), dosis fosfat kecil untuk sekuester Ca bisa diuji sebagai opsi terakhir (Power Engineering; SlideShare).
- Pembersihan mekanis/kimia. Flushing asam (1–5% HCl) dengan corrosion inhibitor lazim untuk skala karbonat; silika butuh pembersih alkalis/solven khusus silikat. Netralisasi dan pembuangan sesuai regulasi. Jika memungkinkan, lakukan pigging offline atau brushing mekanis (ResearchGate).
- Pencegahan kekambuhan. Setelah bersih, jalankan sementara pada siklus lebih konservatif sampai stabil; naikkan dosis inhibitor ke residual yang dibutuhkan dan verifikasi lewat uji lab (mis. perbandingan Ca out vs in). Dokumentasikan kejadian (waktu, sebab, koreksi) untuk perbaikan—mis. “pH sempat drift ke 9,5—pasang kontrol pH”. Jadwalkan inspeksi berkala.
Intinya tetap sama: ukur hidrolika dan kimia → diagnosis skala vs korosi → perbaiki akar masalah → bersihkan dan verifikasi. Sejumput kesadahan di makeup yang terakumulasi tahunan bisa menjadi kilogram CaCO₃ di exchanger; sebaliknya, investasi pada air makeup unggul plus program inhibitor tepat—misalnya dari lini kimia closed loop yang terintegrasi—menekan losses secara signifikan.
Sumber dalam artikel: handbook dan studi industri yang memuat kimia skala, dampak termal, serta praktik kepatuhan dan operasi (MDPI; Digisavior; Global Regulation; ResearchGate; Veolia Water Technologies; Power Engineering; Veolia Water Technologies; ChemTreat; EAI Water; SlideShare; MDPI (Metals); OmanChem).
