Power Generation: Konsep Dasar Mengenai Listrik (2)

Sebelum beranjak kepada alat yang digunakan di industri migas untuk menghasilkan listrik, kita akan mempelajari terlebih dahulu mengenai konsep dasar listrik.

Di alam, kita kenal substansi fisik, yang menempati ruang dan memiliki massa dengan sebutan "matter" atau kita sebut sebagai "zat". Zat adalah substansi fisik dari sebuah benda atau makhluk. 

Zat terbagi menjadi dua, yakni elemen dan senyawa. Bagian terkecil dari sebuah zat disebut atom. Elemen memiliki susunan atom yang sama, sedangkan senyawa memiliki susunan atom yang berbeda. Contoh paling mudah adalah air. Air merupakan senyawa karena memiliki susunan kimia H2O, yakni dua hidrogen atom yang diikat oleh satu oksigen atom.

Mempelajari listrik dimulai dari atom. Atom dimodelkan oleh banyak ilmuwan pada masa lalu. Atom sendiri terbentuk dari partikel yang memiliki muatan, yakni:

1- Electron ==> Bermuatan negatif. Ia bergerak konsentris mengelilingi inti atom yang disebut nukleus.

2- Proton ==> Bermuatan positif. Ia berada di nukleus. Jumlah proton yang ada di nukleus mengidentifikasikan jumlah atom yang dimiliki oleh sebuah zat.

3- Neutron  ==> Bermuatan netral dan ditemukan di dalam nukleus.

Model Atom

Atom dikatakan stabil, jika jumlah proton = elektron. Elektron bergerak mengelilingi nukleus pada jarak yang berbeda terhadap inti atom. Semakin dekat dengan inti atom, maka ikatannya akan semakin kuat karena semakin tertarik oleh inti atom yang juga mengandung muatan positif (proton). Maka dari itu, jarak elektron terhadap inti atom sebenarnya merepresentasikan level energi. Semakin jauh dari pusat atom, maka energinya semakin rendah. Pada akhirnya, ia mudah berpindah antara atom satu ke atom yang lain. Inilah yang disebut "elektron bebas". Perpindahan atom inilah yang kemudian menghasilkan arus listrik pada media logam.

Maka, untuk didapatkan arus listrik, atom harus berada dalam kondisi tidak stabil. Atom dikatakan bermuatan negatif, jika terdapat banyak elektron dibandingkan proton dan sebaliknya. Disini, juga terdapat hukum muatan elektrik, dua partikel yang memiliki muatan yang sama akan saling menolak dan juga sebaliknya. Gaya tarik-menarik atau saling tolak diantara dua partikel ini disebut sebagai perbedaan "potensial".

Ketika terdapat perbedaan muatan antara satu partikel dengan yang lain, maka ada perbedaan potensial antara keduanya. Jumlah perbedaan potensial dari semua muatan yang ada dalam medan listrik dalam keadaan diam disebut sebagai "electromotive force" atau EMF. 

Unit dari perbedaan potensial adalah "volt" yang merupakan kemampuan untuk menciptakan energi dengan cara memaksa sebuah elektron untuk bergerak. Perbedaan potensial disebut sebagai voltase. Dengan adanya perbedaan potensial, maka elektron bergerak. Pergerakan dari elektron ini disebut sebagai "arus". Arus diukur dalam satuan ampere. 

Jadi, listrik sebenarnya adalah elektron yang berpindah dalam sebuah medium sesuai dengan uraian diatas atas dasar perbedaan potensial. 

Pada bagian selanjutnya, akan kita bahas mengenai cara menghasilkan listrik dan medium yang mudah dalam menghantarkan listrik, yang disebut sebagai konduktor listrik. 

Keep Stay Tuned

Power Generation: Pengenalan (1)

Industri pengolahan minyak bumi dan gas, khususnya sisi upstream maupun midstream, membutuhkan jumlah pasokan energi listrik yang tidak sedikit. Hal ini dikarenakan banyak sekali alat-alat yang digunakan membutuhkan jumlah energi listrik yang tidak sedikit. 

Beberapa contoh sistem yang membutuhkan energi yang tidak sedikit, diantaranya adalah sebagaimana berikut:

1. Untuk transmisi, misalkan eksport produk dari satu plant menggunakan pipeline ke tempat yang lain, yang jaraknya bisa puluhan bahkan ratusan kilometer. 

2. Sistem refrigerasi, misalkan pada plant LNG, dimana C3 harus dikompresi dari yang semula gas hingga menjadi cair untuk dijadikan sebagai pendingin gas methane untuk diubah menjadi LNG.

3. Untuk injeksi, misalkan pada gas maupun water injection. Tekanan yang dihasilkan harus lebih besar daripada tekanan sumur. Sehingga energi yang dibutuhkannya juga besar.

4. Unit AGRU. Lean Amine Pump bekerja pada tekanan tinggi pada pabrik yang mengolah gas alam sebagai produk utama.   

Sistem Pendinginan di LNG Plant 

Dari beberapa contoh diatas, kita bisa mengetahui bahwasannya industri minyak dan gas bumi membutuhkan energi yang besar untuk menjalankan operasinya. Kebanyakan kebutuhan energi tersebut disuplai oleh generator yang menghasilkan listrik. Untuk kemudian didistribusikan ke penerima agar sistem produksi bisa berjalan dengan baik, misalkan rotating equipment seperti pompa dan kompresor. 

Oleh karena itu, mempelajari bagaimana sebuah listrik diproduksi di suatu pabrik pengolah minyak dan gas adalah sebuah hal yang juga cukup penting untuk diketahui oleh bagi seorang process engineer.

Pada tulisan selanjutnya, kita akan bahas terlebih dahulu mengenai konsep dasar tentang listrik. Untuk kemudian berlanjut mengenai sistem kelistrikan di industri pengolah minyak dan gas.

Keep Stay Tuned

Fluid Flow (1): Mengenal Karakteristik Fluida yang Dipindah

Sobat sekalian, mimin pernah membahas mengenai yang kaitannya dengan perpindahan fluida, yakni:

- Dasar cara kerja pompa sentrifugal

- Desain perpipaan

Tulisan berseri kali ini, kita coba mempelajari kembali dasar dari perpindahan fluida. Tujuannya adalah agar supaya bisa lebih melekatkan pemahaman kita secara integral terhadap apa yang telah kita pelajari sebelumnya.

Dalam sebuah unit proses, untuk memindahkan suatu fluida dari satu tempat ke tempat yang lain digunakan pipa. Desain daripada perpipaan sangatlah bergantung daripada jenis dan karakteristik fluida yang dipindahkan. Tidak hanya itu saja, bahkan desain pompa, compressor dsb sebagai alat penggerak juga sangat bergantung pada hal ini. Hal ini dikarenakan akan sangat berpengaruh terhadap energi yang dibutuhkan untuk memindahkan fluida tersebut. 

Fluida bisa berpindah dari satu tempat ke tempat yang lain karena perbedaan energi. Contoh yang paling mudah bisa dilihat ketika dalam sebuah plant adalah dari pressure gauge atau dilihat dari tekanannya. Tekanan fluida masuk harus lebih besar daripada tekanan fluida keluar. Dalam prosesnya, tekanan tersebut bisa hilang di perpipaan. Maka, mempelajari dasar perpindahan fluida, tidak hanya belajar mengenai karakteristik fluidanya ketika diberikan energi, tetapi juga spesifik mengenai hilang tekan dalam sistem perpipaan ketika fluida tersebut dipindah.    

Dasar pemahaman terhadap aliran dalam fluida dimulai daripada fase fluida yang ditransfer. Dengan mengetahui jenis fasenya, kita bisa mendefinisikan hukum alam yang berlaku pada fluida tersebut. Fase sebuah fluida erat kaitannya dengan kondisi fluida tersebut, umpamanya tekanan dan suhu.

1.  Likuid/ cair ==> Fluida dalam fase cair tidak mengalami perubahan massa jenis yang signifikan terhadap perubahan tekanan- disebut incompressible. 

2. Gas/ Vapor ==> Mengalami perubahan yang sangat besar terhadap massa jenis terhadap perubahan tekanan- disebut compressible.

3. Multi fase ==> Adanya dua fase yang hadir dalam range tekanan operasi. 

Jenis fase ini akan sangat menentukan daripada hilang tekan (pressure drop) dan juga hilang energi akibat friksi karena kontak dengan permukaan pipa. Fluida ditransfer ke dalam suatu sistem dengan kecepatan tertentu sesuai dengan kuantitas yang diinginkan. Hal ini akan berpengaruh terhadap pola

Percobaan Reynold untuk mengetahui pola aliran

aliran yang terbentuk. Bilangan Reynold digunakan untuk memprediksi pola aliran tersebut. 

Steam and Condensate : Problem in Steam and Traps System, Bagian-5 (Final)

Pertanyaan sebelumnya : 

Manakah diantara dua buah heat exchager dibawah ini yang performanya lebih bagus dalam mentransfer panas?

Jawabannya adalah heat exchanger B. 

Lantas mengapa bukan heat exchager A. Padahal sebagaimana diketahui, condensate yang keluar dari heat exchanger A memiliki suhu yang lebih rendah jika dibandingkan dengan heat exchanger B. Maka, secara logis, ia akan memiliki perbedaan suhu antara masuk-keluar yang lebih besar. Jika perbedaan suhunya besar, harusnya transfer panas yang terjadi juga besar.

Namun, hal yang diutarakan diatas bukanlah yang sebenarnya terjadi meskipun perbedaan suhu juga bisa dijadikan indikasi dari seberapa efisien transfer panas yang terjadi. Penyebab suhu heat exchanger A lebih rendah jika dibandingkan dengan B adalah karena condensate yang berupa air mengalami "subcooling"/ pendinginan. Hal ini terjadi karena akumulasi condensate yang membuat suhu air menjadi dibawah titik didih. Istilah yang sering dipakai untuk menyebut cairan yang dibawah titik didih adalah "subcooled liquid". 

Berdasar dari apa yang dibahas sebelumnya, diketahui bahwa panas latent memiliki kapasitas energi yang lebih besar jika dibandingkan dengan panas sensible. Maka, panas latent adalah panas yang dimanfaatkan untuk transfer panas. Perlu untuk diingat, bahwa panas latent tidak akan mengakibatkan perbedaan suhu. Maka, jika didapatkan bahwa condensate yang dihasilkan dari heat exchanger memiliki suhu yang lebih rendah, hal ini menandakan bahwa telah terjadi akumulasi condensate dalam heat exchanger tersebut. Selain itu, jika sebagian besar area yang digunakan untuk transfer panas telah terendam oleh condensate, hal ini akan mengurangi terjadinya transfer panas disebabkan mengurangi area dimana steam berkondensasi. Transfer panas yang diambil dari panas latent steam menjadi berkurang. Akibatnya, heat exchanger tidak bisa bekerja secara optimal.

Akumulasi condensate ini disebut sebagai water logging atau dikenal dengan peristiwa condensate back-up. Hal ini bisa terjadi ketika steam trap yang ditempatkan pada bagian downstream heat exchanger tersumbat karena adanya kotoran atau bisa jadi karena didesain dengan kurang tepat. Artinya, rate daripada kondensasi lebih besar jika dibandingkan dengan kemampuan untuk mengalirkan condensate yang terbentuk.

Berlainan dengan peristiwa diatas, transfer panas bisa juga berkurang jika steam trap berada dalam kondisi "stuck" atau tidak bisa menutup dengan sempurna. Ini juga bisa terjadi ketika kondisi steam trap kotor. Akibatnya adalah steam hanya akan melewati saja melalui heat exchanger sehingga transfer panas akan menjadi drop.

Maka, dua fungsi lain daripada steam trap adalah:

1. Mempertahankan condensate seal supaya steam tidak hanya lewat saja melalui heat exchanger

2. Meminimalisir akumulasi condensate di dalam tube heat exchanger

Untuk bisa membedakan antara dua peristiwa diatas, secara operasional dilakukan dengan cara menutup valve downstream condensate. Jika transfer panas meningkat, maka tidak ada condensate seal. Sebaliknya, jika menurun, maka terjadi akumulasi condensate.

Transfer panas dari steam ke heat exchanger juga bisa menurun jika terdapat non-condensable gas dalam steam. Non-condensable gas bisa didapatkan karena air yang digunakan untuk umpan boiler masih mengandung kotoran misalkan sisa-sisa karbonat. Karbonat akan melepaskan gas CO2 yang bisa mengganggu transfer panas. Selain itu, jika ia larut ke dalam condensate, maka akan membentuk asam karbonat yang bisa mempercepat peristiwa korosi.

Problem lain yang bisa terjadi pada sistem steam adalah adanya peristiwa steam hammer.  

Ilustrasi "Steam Hammer"

Steam hammer diakibatkan dari adanya spot-spot dalam sistem perpipaan steam yang masih dingin. Hal ini bisa terjadi ketika pertama kalinya steam dimasukkan ke dalam sistem perpipaan, maka steam akan terkondensasi dengan cepat di sepanjang pipa yang masih dingin tersebut. Lebih jauh lagi, hal ini akan mengakibatkan timbulnya "slug condensate". Jika peristiwa kondensasi secara cepat dan lokal ini terjadi secara terus-menerus di sepanjang perpipaan, maka akan membuat area dimana terjadi penurunan tekanan atau bahkan vakum sebagian. Akibatnya, "slug" dari condensate akan mendapatkan energi untuk berakselerasi diakibatkan adanya perbedaan tekanan yang ditimbulkan. Ketika "slug" condensate yang secara cepat bergerak ini mengenai elbow atau junction dalam sebuah sistem perpipaan, maka ia akan menimbulkan suara dan juga vibrasi. Hal ini dikenal dengan istilah "steam hammer".

Untuk mencegah "steam hammer", ketika pertama kali memasukkan steam ke dalam perpipaan, maka biasanya tiap bypass steam trap akan dibuka terlebih dahulu untuk mengalirkan steam demi menghindari timbulnya perbedaan tekanan. Jika sistem perpipaan sudah dalam kondisi hangat, maka bypass steam trap bisa ditutup dan line yang menuju ke steam trap di normalkan.

Steam hammer kadang juga bisa terjadi ketika hujan deras karena ia bisa mengakibatkan peristiwa pendinginan lokal jika insulasi tidak cukup kuat dalam menjaga panas sistem perpipaan dari tumpahan air hujan. Penulis pernah mengalami hal tersebut. 

Steam and Condensate : Problem in Steam and Traps System, Bagian-5a(Quiz)

Posting sebelumnya, telah dibahas mengenai steam trap yang digunakan pada sistem steam. Selain dipasang pada jalur perpipaan steam, steam traps ini juga biasa dipasang pada line steam yang terletak pada downstream dari sebuah heat exchanger. 

Pemasangan Steam Trap pada: a) Steam Line b) Downstream Heat Exchanger

Adapun pemasangan steam trap yang ditempatkan pada line downstream dari heat exchanger memiliki fungsi lain yang patut untuk diketahui. Sebelum dibahas lebih lanjut, mari coba tengok gambar penampang yang dipotong menyamping dari dua buah heat exchanger berikut:

Heat exchanger A dan B merupakan pemanas yang menerima steam sebagai media pemanas dari sumber yang sama. Namun, heat exchanger A memiliki lebih banyak condensate yang menutupi tube heat exchanger hingga 40% sedangkan pada heat exchager B memiliki jumlah condensate sekitar 10% yang menutupi bagian tube. Jika dilihat, condensate pada heat exchanger A memiliki suhu yang lebih rendah (90 F) jika dibandingkan dengan heat exchanger B (120 F). 

Pertannyaannya: 

Manakah diantara dua buah heat exchager tersebut yang performanya lebih bagus?  

Mari tunggu jawabannya esok hari.

Steam and Condensate : Steam Traps, Bagian-4

Steam trap, sesuai dengan namanya adalah sebuah alat yang digunakan untuk menjebak steam agar tidak lolos. Steam trap dalam kondisi terbuka ketika hanya condensate saja yang mengalir keluar dari steam trap tersebut. Ketika sudah tidak ada lagi condensate, maka secara otomatis steam trap akan menutup sekaligus menjebak steam yang akan melewati steam trap tersebut. Ketika steam yang didepannya sudah menjadi condensate, maka pelampung yang ada dalam steam trap tersebut akan terbuka kembali karena terangkat oleh condensate. Proses ini akan berulang dan berjalan secara terus-menerus.

Rangkaian steam trap dalam sistem steam didalam plant dapat dibagi menjadi dua jenis: 

1. Condensate dikembalikan ke dalam sistem condensate collection

2. Condensate dibuang ke lingkungan (open ditch)

Diatas adalah contoh rangkaian dari steam trap. Rangkaian steam trap bisa diletakkan dibawah line steam ataupun pada bagian downstream sebuah pemanas. Pilihan apakah condensate dikembalikan ke dalam sistem condensate atau dibuang ke lingkungan biasanya bergantung pada jumlah condensate yang dihasilkan. Jika condensate yang dihasilkan banyak, maka biasanya ia akan dikembalikan ke dalam sistem condensate. Contohnya adalah steam trap yang dipasang di line header steam akan dikembalikan ke dalam sistem condensate sedangkan pada line branch (percabangan) biasanya akan dibuang ke lingkungan. Penggunaan kembali condensate untuk digunakan sebagai air umpan boiler akan lebih menghemat biaya operasi. Air condensate sudah dalam kondisi panas sehingga menghemat bahan bakar boiler dan juga pengolahan condensate untuk dijadikan air umpan boiler lebih sederhana jika dibandingkan mengambil dari raw water.

Steam trap dapat digolongkan menjadi tiga jenis berdasarkan prinsip kerjanya:

1. Thermostatic

Pelampung hanya bisa terbuka ketika ada perbedaan suhu antara steam dan condensate. Contohnya adalah balanced pressure thermostatic-type trap. 

Jenis steam trap diatas memiliki element ditunjukkan dengan kata "vaporized fill" yang berisi cairan berupa campuran alkohol dengan titik didih yang lebih rendah daripada air. Condensate yang sudah dingin bisa mengangkat valve tersebut. Ketika condensate yang melewati steam trap tersebut secara gradual mulai memanas, maka terjadi transfer panas dari condensate ke dalam element tersebut. Cairan dalam element akan menguap dan berekspansi sehingga menekan valve untuk menutup. 

2. Mechanical 

Jenis steam trap ini memiliki perangkat mekanis internal yang bekerja berdasarkan perbedaan densitas antara steam dengan condensate.

Contoh steam trap berdasarkan prinsip mechanical adalah float-type trap with manual air venting seperti ditunjukkan pada gambar diatas. Steam trap tersebut mengandalkan tuas yang terhubung dengan pelampung berbentuk bola. Ketika condensate berakumulasi, ia akan mengangkat pelampung sehingga otomatis tuas terangkat dan valve outlet menjadi terbuka. 

3. Thermodynamic

Prinsip kerja steam trap ini adalah berdasarkan perbedaan energi kinetik/ kecepatan antara steam dengan condensate yang mengalir melalui trap. 

Salah satu contoh steam trap yang bekerja berdasarkan prinsip thermodynamic adalah steam trap dengan model disc/ piringan. Ketika steam melewati steam trap tersebut, maka steam akan melalui pinggiran disc dan menutup valve outlet melalui control chamber. Hal ini bisa terjadi karena luas permukaan disc pada control chamber lebih besar jika dibandingkan pada inlet disc sehingga tekanan pada sisi control chamber menjadi lebih besar. Setelah beberapa waktu, akan terjadi peristiwa kondensasi steam yang berada pada control chamber tersebut. Hal ini akan memaksa disc untuk terbuka dan condensate bisa melewati steam trap tersebut.

Untuk menentukan jenis steam trap yang akan dipilih, flow chart dibawah ini bisa menjadi salah satu referensi:

Pada posting selanjutnya, akan dibahas mengenai fenomena-fenomena yang bisa terjadi pada sistem steam, misalkan steam hammer, water logging, blown condensate seal, dsb. Stay tuned.   

Steam and Condensate : Steam Properties, Bagian-3

Pada aplikasinya di industri, steam digolongkan menjadi beberapa jenis tergantung pada tekanan steam tersebut. 

Istilah yang sering digunakan untuk mengelompokkan steam yakni: 

1. High Pressure (HP) Steam : Steam luaran boiler

2. Medium Pressure (MP) Steam : Steam hasil depresurisasi dari high pressure steam, dan juga

3. Low Pressure (LP) Steam : Depresurisasi dari medium pressure steam

Pengelompokan steam tersebut berdasar dari kebutuhan proses yang dikehendaki. Ada kalanya dalam sebuah plant hanya menyajikan dua jenis steam. Gambar dibawah menjelaskan mengenai range suhu transfer panas yang mampu disuplai oleh beberapa macam fluida. 

Bisa dilihat bahwa steam memiliki range suhu transfer panas yang cukup luas. Hal ini menandakan fleksibilitas steam sebagai media pemanas. Namun, fleksibilitas steam dalam mensuplai panas harus diimbangi dengan pengkondisian steam dari satu kondisi operasi ke kondisi operasi lainnya. Pada contoh diatas, untuk mendapatkan transfer panas pada suhu 200-400 F, tidak bisa menggunakan superheated steam. Superheated steam yang dihasilkan dari boiler harus diturunkan terlebih dahulu kondisi operasinya hingga menjadi saturated steam dengan menggunakan desuperheater. Hal inilah mengapa pada sebuah plant, didapatkan berbagai macam jenis steam. Setiap proses yang berbeda membutuhkan range suhu yang berbeda pula.

Perbedaan kondisi operasi steam ini juga akan mempengaruhi daripada properti dari steam. Sebagaimana diketahui, air yang menguap menjadi steam akan mengalami ekspansi volume hingga mencapai lebih dari 1000 kali lipat. Meskipun demikian, peningkatan volume aktual dari air menjadi steam ini sangatlah bergantung pada tekanan pada kondisi titik didihnya.

Jika diperhatikan pada kurva tersebut, semakin besar tekanan steam, maka akan semakin kecil volume spesifik steam tersebut. Hal ini mengandung pengertian bahwa untuk aliran berat yang sama, maka steam yang bertekanan rendah akan menempati volume yang lebih besar. Konsekuensi dari hal tersebut, maka steam bertekanan rendah, misalkan LP steam akan memiliki sistem perpipaan dengan diameter yang jauh lebih besar jika dibandingkan dengan MP maupun LP steam. Hal diatas bisa dipahami dari sudut pandang hukum gas ideal, yakni PV/T = konstan. Dari rumus tersebut, bisa diketahui bahwa tekanan memiliki hubungan yang terbalik dengan volume. 

Konsekuensi lain dari perbedaan tekanan steam adalah ditinjau dari derajat kondensasi. Steam dalam perpipaan harus selalu dijaga agar beroperasi sesuai dengan kondisi operasinya. Jika lebih rendah, maka hal ini akan menimbulkan hilang tekanan yang lebih besar dalam sistem perpipaan karena laju alir steam menjadi lebih besar. Hal ini akan mempengaruhi kualitas dari steam yakni timbulnya kondensasi. 

Jika steam dengan tekanan tinggi memiliki volume spesifik yang lebih kecil jika dibandingkan steam dengan tekanan lebih rendah, bagaimana dengan komposisi energi yang dimilikinya?

Untuk menjawab hal tersebut, berikut disajikan komposisi energi dalam bentuk panas steam jenuh masing-masing pada tekanan 0 dan 120 psig:

Dari tabel tersebut, bisa dilihat bahwa antara steam jenuh pada 0 dan 120 psig memiliki jumlah energi panas yang hampir sama. Untuk memanaskan air hingga menjadi steam pada tekanan 120 psig, dibutuhkan lebih banyak panas dalam bentuk sensible heat dengan latent heat yang relatif lebih rendah jika dibandingkan dengan pemanasan pada tekanan 0 psig. Hal ini mengindikasikan bahwa semakin rendah tekanan steam, maka akan semakin rendah suhu steam, namun akan memiliki latent heat yang semakin besar. Arti penting penerjemahan dari hal ini adalah lewat peristiwa kondensasi dan terbentuknya flash steam.

Flash Steam

Ketika kondensat yang memiliki tekanan tinggi dilepaskan pada lingkungan dengan tekanan yang lebih rendah, maka suhu kondensat tersebut akan turun menyesuaikan dengan tekanan lingkungan disekelilingnya. Jika suhu kondensat tersebut mencapai kondisi titik didih pada tekanan lingkungan yang lebih rendah, sebagaimana diketahui melalui tabel diatas, maka kondensat tersebut memiliki surplus sensible heat relatif dengan kondisi sebelumnya. Sensible heat ini akan diutilisasi sebagai latent heat, sehingga kondesat tersebut akan berevaporasi kembali menjadi steam. Steam tersebut dikenal dengan sebutan "flash steam". Flash steam juga bisa terbentuk jika kondensat mengalami pressure drop yang cukup tinggi di perpipaan. Jika hal ini terjadi, maka ia bisa mengganggu aliran kondensat dalam perpipaan.

Latent Heat

Kita mengandalkan latent heat yang dimiliki steam untuk mentransfer panas karena menyimpan jumlah energi yang lebih besar. Telah diketahui bahwa semakin rendah tekanan steam, maka akan semakin besar latent heat yang dimilikinya. Pada kondisi 12 psig, 1 lb steam akan menyerahkan 950.1 Btu panas sebagai latent heat namun hanya bisa meningkatkan suhu hingga maksimum 243.7 F. Demikian juga, untuk steam pada kondisi 120 psig akan menyerahkan 871 Btu steam dan mampu meningkatkan suhu hingga 350 F. Hal ini mengindikasikan bahwa sebenarnya penggunaan steam dengan tekanan lebih rendah akan menghasilkan transfer panas yang lebih efisien jika dibandingkan dengan steam pada tekanan lebih tinggi. Untuk itulah, steam sistem sebaiknya didesain dengan tekanan serendah mungkin, namun dengan tetap mencapai suhu proses yang diinginkan. Jadi, dengan dasar hal tersebut, didapatkan kondisi steam yang berbeda-beda di lapangan. 

Untuk proses yang membutuhkan suhu tinggi, maka akan digunakan HP atau MP steam, sedangkan untuk proses yang tidak membutuhkan suhu tinggi akan digunakan LP steam. 

Steam and Condensate : Penguapan Air, Bagian-2

Cara untuk mendapatkan steam adalah dengan menguapkan air. Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering memanaskan air dalam sebuah teko untuk membuat minuman kopi atau teh. Ketika air sudah dalam kondisi mendidih, maka akan bisa kita tengok timbulnya gelembung-gelembung yang berasal dari permukaan teko. Gelembung tersebut merupakan air yang telah berubah fase menjadi steam. Jika dilihat secara seksama, maka gelembung tersebut tidak memiliki warna alias transparant. Steam dalam keadaan kering tidaklah memiliki warna. Maka jika kita jumpai steam yang berwarna putih, maka steam tersebut adalah steam basah yang masih mengandung air.

Kenapa air bisa mendidih?

Air bisa mendidih jika kondisi tekanan uap jenuh yang ditimbulkan akibat proses evaporasi air adalah sama dengan tekanan atmosfer di sekelilingnya. Hal ini kita kenal dengan proses penguapan yang terjadi pada titik didihnya. Maka, air bisa mendidih sangatlah tergantung pada nilai tekanan atmosfer dan suhu. Pada tekanan atmosfer yang lebih rendah, misalkan di pegunungan, air lebih mudah menguap pada suhu yang relatif rendah, sehingga akan dibutuhkan lebih banyak waktu untuk memasak guna mengatasi rendahnya nilai titik didih air.

Berapa banyak energi yang terkandung dalam sebuah steam?

Sebagaimana kita mengetahui, steam memiliki kegunaan yang sangat beraneka ragam, mulai dari sebagai pemanas hingga digunakan sebagai media untuk pemutar turbin. Hal ini tentu saja tidak lepas dari jumlah energi yang besar yang dikandungnya. Untuk bisa mengerti jumlah energi yang terkandung dalam sebuah steam, berikut disajikan kurva entalpi air dan steam:

Diatas disajikan sebuah kurva entalpi steam dan juga air. Pada bagian horizontal menerangkan mengenai jumlah energi yang dikandungnya dan bagian vertikal menerangkan kondisi suhu. Dalam kurva tersebut, diterangkan dua jenis panas yakni sensible heat dan juga latent heat.

Sensible heat berhubungan dengan suhu. Pemanasan air akan menaikkan suhu dan panas yang diberikan disebut sebagai sensible heat. Penambahan panas selanjutnya, dalam kondisi water and steam (area dua-phase) tidak akan menambah atau mempengaruhi suhu air. Panas yang diberikan disebut sebagai latent heat atau panas yang tersembunyi. Dalam kurva tersebut, bisa diketahui bahwa latent heat yang diberikan berjumlah 5 kali lipat jika dibandingkan sensible heat yang digunakan untuk menguapkan air menjadi dua-phase. Setelah melewati dua-phase, maka akan didapatkan steam kering. Dari poin ini, setiap penambahan panas, akan menaikkan suhu dari steam. Maka dikatakan bahwa panas yang diberikan adalah sensible.

Steam yang terbentuk pada kondisi titik didih, disebut sebagai saturated steam, sedangkan steam yang suhunya sudah melampai titik didih disebut sebagai superheated steam. Dua jenis steam ini memiliki fungsi yang berbeda. 

Hal yang perlu diperhatikan adalah jumlah panas yang terkandung dalam sebuah steam dalam bentuk sensible heat dan latent heat. Jika didinginkan steam dari suhu 300 F menjadi 200 F seberat 1 lb, maka steam akan melepas panas sebanyak 55 btu sebagai sensible heat dan 940 btu sebagai latent heat. Ini menunjukkan bahwa steam memiliki banyak energi yang tersimpan sebagai latent heat. Hal inilah yang membuat steam memiliki banyak aplikasi karena mampu menyimpan energi panas secara signifikan. Dalam jarak pendek, steam lebih diunggulkan daripada penggunaan listrik. Untuk jarak jauh, listrik jauh lebih unggul karena energi yang hilang dalam bentuk radiasi panas dan friksi akan semakin besar. Steam juga digunakan sebagai pemutar turbin untuk menggerakkan generator listrik. Secara tipikal, dibutuhkan 3 btu steam untuk mendapatkan 1 btu listrik. 

Steam and Condensate :Sebuah Perkenalan, Bagian-1

Steam dan Condensate merupakan dua hal yang tidak bisa dipisahkan. Steam adalah uap air, sedangkan condensate adalah hasil dari kondensasi steam. Perlu dibedakan dengan kondensat yang merupakan hasil kondensasi dari gas alam. Dalam bab kali ini, kita akan menyebut kondensat sebagai hasil dari kondensasi steam. 

Dalam dunia Oil and Gas Upstream, steam tidak selalu dibutuhkan. Semuanya kembali kepada tipe minyak dan gas yang dihasilkan dari sumur. Terutama, apakah minyak dan gas yang dihasilkan dari sumur tersebut bertipe asam ataukah tidak? Dengan kata lain, apakah minyak dan gas yang dihasilkan mengandung unsur H2S. Jika jawabannya adalah ya, maka bisa dipastikan steam akan dipakai dalam pengolahan minyak dan gas dalam sebuah plant.

Steam adalah salah satu sumber energi yang bisa digunakan untuk bermacam-macam hal. Misalkan :

- Sebagai media pemanas/ heater

- Sebagai media untuk penggerak turbin sebagai pembangkit tenaga listrik

- Sebagai media untuk proses stripping dalam sebuah kolom 

- Sebagai media untuk mengontrol sebuah reaksi, misalkan pembakaran di Sulfur Recovery Unit (SRU)

Semua itu tak lepas dari sifat steam yang inert, tidak beracun, bahan bakunya melimpah dan murah dan mampu menyimpan energi dalam jumlah besar. Kriteria yang terakhir yang saya sebutkan sangatlah beralasan. Kita tahu cabang ilmu thermodinamika berawal dari aplikasi dari penggunaan steam sebagai media untuk penggerak mesin, yang kita kenal sebagai mesin uap sejak abad ke-17. Thermodinamika sendiri berawal dari kata "thermo" yang artinya berhubungan dengan panas dan juga "dinamics" yang berarti gerakan. Secara keseluruhan dapat diartikan sebagai sebuah peristiwa pergerakan yang terjadi akibat adanya panas. 

Maka mempelajari mengenai steam merupakan sebuah hal yang cukup penting mengingat aplikasi dari penggunaan steam yang sangat bermacam-macam. 

Pada tulisan berikutnya, kita akan membahas mengenai bahan baku terbentuknya steam yakni air. Bagaimana air bisa diubah menjadi steam dan bagaimanakah energi dalam steam disimpan untuk kemudian bisa digunakan dalam berbagai macam aplikasi?  

Kolom Pemisah -part 2

Hal pertama yang perlu kita ketahui, terkait kolom pemisah adalah bagaimana prinsip pemisahan dijalankan. Sebagaimana dijelaskan di posting sebelumnya, ada dua mekanisme bagaimana pemisahan bisa terjadi : dengan mengandalkan perbedaan titik didih dan yang tidak.

Dua mekanisme tersebut, tentu saja melibatkan fenomena proses yang terjadi juga berbeda. Jika berbasis perbedaan titik didih, acuan kita adalah hukum Raoult sedangkan yang tidak berbasis perbedaan titik didih akan menggunakan hukum Henry. 

Pemisahan yang tidak berdasarkan titik didih telah kita bahas pada saat menjelaskan sistem AGRU. 

Kali ini, kita akan membahas mengenai pemisahan berdasar perbedaan titik didih. Asal muasal pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih adalah berdasarkan konsep kesetimbangan uap-cair.

Diagram kesetimbangan uap-cair bisa kita dapatkan dengan menggunakan sistem flash distillation

Flash Distillation untuk Menentukan Vapor-Liquid Equilibrium

Umpan yang berupa campuran komponen, yang berada pada sebuah kontainer 1, kita pompakan dengan  pompa 2, melewati sebuah pre-heater 3 untuk mengalami pemanasan, dan kemudian kita cekik dengan menggunakan katup-4 untuk memberikan pressure drop. 

Tujuan dari perlakukan ini adalah untuk membuat sebagian umpan menguap sehingga tercipta komposisi kesetimbangan antara fase cair dan juga fase uap. Normalnya, kita bisa memilih antara menggunakan variabel pada tekanan tetap atau pada temperatur tetap. Disebut sebagai flash distillation karena peristiwa penguapan sebagian dari uap yang terjadi bisa secara cepat ketika masuk ke bejana 5.

Dari percobaan tersebut, yang kita dapatkan adalah sebuah diagram kesetimbangan cair-gas seperti tersaji dibawah

Vapor Liquid Eqilibrium pada sistem Biner

Diatas adalah diagram kesetimbangan fasa cair-uap untuk sistem yang terdiri dari dua komponen (biner). Perlu untuk diingat, bahwa diagram tersebut dibuat untuk mewakili satu komponen saja yang lebih volatile/ mudah menguap. Sebagai contoh, jika kita memiliki sistem biner air-ethanol. Karena ethanol lebih mudah menguap daripada air, maka diagram diatas menunjukkan diagram ethanol. 

Garis vertikal melambangkan suhu, sedangkan garis horizaontal melambangkan fraksi komponen sehingga nilai paling tinggi untuk garis horizontal adalah satu atau 100%. Area warna kuning menunjukkan dimana fase cair dan gas eksis bersamaan. Poin A disebut temperature bubble (Tbubble), artinya pada tititk tersebut kita akan menjumpai uap pertama kali terbentuk, jika kita tetap memanaskan umpan dengan tekanan konstan sampai suhu B, kita akan melewati poin B, dimana seluruh cairan sudah menguap dan hanya tersisa fase uap saja.

Jika kita dinginkan uap tersebut, hingga mencapai poin B, kita akan mendapatkan tetesan embun pertama kali dan poin tersebut disebut sebagai temperature dew (Tdew). 

Dalam sebuah sistem kesetimbangan cair-uap, kita akan selalu mendapatkan fase cair berada dalam keadaan titik didihnya dan fase gas berada dalam keadaan titik embunnya. 

Maka dari itu, berdasarkan diagram diatas, kita bisa mendapatkan fraksi konsentrasi komponen dalam fase cair yang ditunjukkan dengan simbol x dan dalam fase gas yang ditunjukkan dengan simbol y.

Sebagai tambahan informasi, poin D menunjukkan titik didih untuk komponen yang lebih mudah menguap, sedangkan poin E, menunjukkan titik didih untuk komponen yang tidak mudah menguap dibandingkan komponen sebelumnya. Dalam kasus, ethanol-air, maka poin D menunjukkan titik didih ethanol, sedangkan poin E mewakili titik didih air.

Bagaimana pengetahuan tentang kesetimbangan uap-cair ini membantu kita untuk memahami proses yang terjadi pada kolom pemisah yang bekerja berdasarkan perbedaan titik didih?

Kita akan jawab pertanyaan ini minggu depan

Gas Sweetening : Siklus Proses

Setelah membahas mengenai penggunaan solvent amine MDEA untuk menyerap gas H2S dan CO2 pada proses Acid Gas Removal Unit (AGRU), kali ini kita akan membahas mengenai siklus proses pada gas sweetening. Untuk mengetahui mengenai peran solvent amine MDEA bisa dilihat pada posting sebelumnya disini.

Pada proses gas sweetening dengan menggunakan reaktan Amine, secara umum diagram alirnya seperti ditunjukkan pada gambar dibawah:

AGRU Flow Diagram

Berikut penjelasan beberapa istilah untuk memudahkan kita mempelajari sistem AGRU ini :

- Feed gas         ==> Gas alam yang masih mengandung H2S dan CO2
- Lean Solvent  ==> Larutan Amine yang sedikit mengandung gas asam
- Rich Solvent   ==> Larutan Amine yang kaya akan gas asam
- Treated Gas    ==> Gas alam yang telah diambil H2S dan CO2, setelah melewati proses absorbsi

Kolom pertama pada bagian kiri disebut sebagai kolom absorber. Di kolom ini terjadi peristiwa absorbsi gas CO2 dan H2S dari feed gas dengan lean solvent Amine yang dikontakkan secara berlawanan atau counter-current. Dimana hasilnya adalah, treated gas yang sedikit mengandung gas asam yang keluar dari atas kolom dan rich solvent yang keluar dari bawah kolom.
Rich solvent tersebut kemudian ditransfer ke dalam flash vessel, dimana fungsi dari flash vessel tersebut adalah untuk menguapkan hydrocarbon fraksi ringan yang terikut ketika dalam proses absorbsi. Adanya hydrocarbon bisa menyebabkan peristiwa terbentuknya busa (foaming) pada larutan Amine yang menyebabkan proses absorbsi menjadi kurang sempurna karena efektifitas transfer massanya menjadi terganggu dan produk gas menjadi off-spec.
Setelah flash vessel, rich solvent akan mengalami pre-heating dengan cara dikontakkan dalam heat exchanger, dimana media yang menjadi pemanas adalah lean solvent yang keluar dari kolom regenerator. Oleh karena itulah alat penukar panas tersebut disebut sebagai lean-rich exchanger.
Rich solvent yang telah dipanaskan kemudian masuk ke dalam kolom regenerator. Disebut sebagai regenerator karena fungsinya adalah menghasilkan lean solvent yang bisa digunakan kembali untuk proses absorbsi. Di dalam regenerator, terdapat sebuah reboiler yang fungsinya adalah untuk menguapkan air yang tergantung di dalam larutan Amine. Sebagaimana kita ketahui bahwa larutan Amine merupakan larutan yang terdiri dari 40-45% Amine dan sisanya adalah air. Di dalam proses regenerasi ini akan dilepaskan gas asam yang terkandung dalam rich amine, sehingga didapatkan lean solvent. Lean solvent keluar lewat bagian bawah kolom regenerator kemudian dipompa masuk ke dalam kolom absorbser dan proses absorbsi terjadi kembali. Sebelum masuk ke dalam kolom absorbser, lean Amine akan terlebih dahulu didinginkan dengan menggunakan lean solvent cooler.

Pertanyaan sehubungan dengan siklus proses AGRU diatas adalah sebagaimana berikut: 

Mengapa kolom absorber bekerja pada kondisi suhu rendah dan tekanan tinggi sedangkan sebaliknya, pada regenerator bekerja pada kondisi suhu tinggi, namun dengan tekanan rendah?

A to Z About Oil and Gas Industry

Beberapa hal patut kita ketahui mengenai skema industri oil and gas agar kita menjadi lebih aware terhadap industri ini. Khususnya berkaitan dengan bidang apa yang ingin kita masuki disebabkan bidang ini amat luas sekali.
Yang pertama adalah mengenai mata rantai dari industri oil and gas ini.

Aktor oil and gas dan bidang yang ditangani

Dari gambar diatas, kita mengetahui siapa saja aktor yang berperan di indutri oil and gas. Ada yang bertindak di wilayah upstream/downstream saja. Ada juga yang bertindak di semua tempat. Ada tipe perusahan yang hanya bertindak sebagai penyedia layanan teknik dan assistansi yang disebut sebagai service company.

Dimulai pada jenis kegiatan, industri oil and gas dibagi menjadi dua : upstream dan downstream.
Jenis kegiatan upstream berkutat mainly pada kegiatan eksplorasi dan produksi minyak dan gas sehingga menghasilkan apa yang disebut minyak mentah dan atau gas alam.

Eksplorasi meliputi kegiatan penambangan dimana ada berbagai macam jenis bidang ilmu yang terlibat. Disini ada peran geologis, reservoir engineer, dsb untuk mengetahui bahwa suatu field memiliki kelayakan secara ekonomis untuk dieksploitasi lebih lanjut. Barulah setelah itu, bisa diputuskan untuk pembangunan fasilitas produksi minyak/gas yang berasal dari dalam tanah.

Minyak/gas yang terdiri dari berbagai macam komponen tersebut kemudian dipisahkan menjadi beberapa fraksi menggunakan distilasi bertingkat. Disinilah, awal dari industri downstream dari oil dan gas hingga akhirnya tercapai berbagai macam produk yang siap untuk didistribusikan.

Kegiatan dari downstream ini amat sangat kompleks sekali, karena proses penyulingan tidak hanya menghasilkan oil/gas product sebagai bahan bakar, tetapi juga bahan baku industri petrokimia. 

Tentu saja untuk memahami semua ini dibutuhkan waktu. Paling tidak, dari tulisan ini kita mengetahui arah dari indutri migas sehingga akhirnya kita bisa menentukan pilihan dimana letak kontribusi kita di industri ini.

Source :

© IFPEN - IFP School 2016 / © TOTAL SA 2016
© IFPEN - IFP School 2015 / © TOTAL SA 2015 / © IFP Training 2015

Minimum Re-circulation Line in Centrifugal Pump

Pompa merupakan sebuah alat yang sudah pasti digunakan dalam sebuah plant karena fungsinya yang untuk memindahkan fluida. Ciri kerjanya sudah kita ketahui bersama. Namun, tetap saja, terkadang masih banyak hal yang bisa kita pelajari dari pompa ini. Kali ini kita akan membahas mengenai minimum re-circulation line pada sebuah pompa sentrifugal.

Perlu kita tahu, bahwa tidak selamanya proses yang berjalan pada sebuah plant selalu berjalan continous, meskipun pada dasarnya ia di-desain untuk berjalan demikian. Misalkan, sistem yang didepannya mengalami ketidakstabilan (upset) yang membutuhkan waktu untuk proses pen-tuningan operasi. Hal ini mengakibatkan kerja sistem yang dibelakangnya menjadi terhambat.

Contoh nyata adalah sistem boiler feed water (BFW) treatment unit. 

Schematic Diagram by Sutrisno

BFW treatment unit berfungsi untuk menurunkan konduktifitas air hasil olahan reverse osmosis (RO) unit. Air hasil RO unit yang disebut sebagai permeate water masuk ke permeate tank. Di permeate tank kemudian ia dipindahkan ke dalam demin tank menggunakan permeate pump melalui BFW treatment unit untuk menurunkan kadar konduktifitasnya. BFW treatment unit sejatinya adalah sebuah vessel yang berisi resin, dimana terjadi peristiwa penukaran ion-ion yang berada dalam air. Air produk dari BFW treatment unit menjadi murni, tidak memiliki kandungan mineral sehingga disebut demineralized water atau bahasa populernya "air demin".

Suatu saat BFW treatment unit tidak bekerja dengan bagus. Air hasil olahan BFW masih menghasilkan konduktifitas yang masih tinggi. Hal ini bisa terjadi jika resin yang berada dalam vessel sudah dalam kondisi jenuh kedua-duanya. Artinya ia butuh diregenerasi dengan menggunakan bahan kimia dan dalam kondisi ini, ia tidak bisa menerima air kiriman dari permeate tank.

Apakah pompa permeate harus dimatikan karena ia sudah tidak dibutuhkan lagi dalam menstransfer air?

Disinilah salah satu fungsi dari adanya minimum re-circulation line. Jalur discharge dari pompa dibagi menjadi dua, satu menuju ke arah BFW treatment unit dan satunya lagi balik ke dalam tanki. Yang balik ke dalam tanki inilah yang disebut minimum re-circulation line. Line ini dibuat agar meskipun tidak ada fluida yang ditransfer ke distribusi, pompa masih bisa dijalankan dengan aliran yang cukup untuk menjaganya agar tetap bekerja secara aman. 

Minimum flow by Imran

Pompa memiliki aliran minimum yang perlu ditransfer untuk menjaga agar pompa tersebut bekerja secara aman, tanpa vibrasi berlebihan etc. Disinilah fungsi daripada minimum re-circulation line. Supaya pompa sentrifugal tetap mendapatkan aliran minimal yang diperlukan untuk bekerja dalam kondisi aman. Gambar berikut menunjukkan perkiraan yang terjadi jika pompa tidak bekerja di dalam kondisi optimal.

Head vs Flow dan Kondisi Pompa

Fungsi line re-sirkulasi minimal adalah menjaga agar jumlah aliran yang dibutuhkan pompa selalu berada dalam kondisi yang aman jika sesuatu terjadi pada line distribusi yang menyebabkan fluida tidak bisa dialirkan ke dalam jalur distribusi.

  

Sebagai tambahan, pompa yang bekerja hanya dengan menggunakan aliran minimum re-sirkulasi harus selalu kita monitor. Sebab, ia bekerja dalam kondisi closed. Tidak ada air yang keluar dan air tersebut selalu mendapat energi dari pompa.

Suatu kejadian nyata pernah terjadi, air hanya mengalami proses sirkulasi balik dari pompa injeksi yang tekanan luarannya 130 bar selama dua hari berturut-turut. Tidak ada air yang dialirkan ke distribusi. Akibatnya suhu air meningkat secara drastis dan dikabarkan adanya uap air / steam yang keluar dari vent tanki tersebut. Sungguh sangat berbahaya.

Referensi lain untuk re-circulation line bisa ditemukan disini

https://www.pumpindustry.com.au/what-is-the-purpose-of-minimum-flow/6378/

https://www.linkedin.com/in/imran-muhammad-88a9589?trk=pulse-det-athr_prof-art_hdr

Basic Control Valves and Its Control Action

Basic Control Valves

Kali ini kita akan membahas sedikit mengenai instrumentasi yang berhubungan dengan proses yang terjadi pada sebuah pabrik pengolahan. Belajar mengenai pengontrolan menjadi aspek penting bahkan bagi seorang process engineer karena erat kaitannya dengan keamanan sebuah operasi.

Contoh sederhananya adalah control valve/ katup kontrol. Silahkan lihat video singkat dari youtube berikut untuk mengenal control valve.

Introduction to Control valve

Dalam prakteknya, ada katup kontrol yang bersifat fail closed ==> menutup ketika udara instrument/output sinyalnya gagal dan juga ada yang bersifat fail open ==> membuka ketika udara instrument/output sinyalnya gagal.

Kita analisis aplikasi fail closed dan juga fail open ini untuk mengetahui mengapa katup kontrol di-set sedemikian rupa. 

Fail Closed

Contoh di atas adalah control valve dengan tag number LV 977511A-01, yang ditempatkan di bagian masukan tangki. Di bawah control valve tersebut ada tulisan FC, Fail Closed yang artinya control valve tersebut akan berada dalam posisi tertutup jika tidak ada udara instrument atau tidak ada sinyal luaran yang diberikan oleh kontroller.

Kenapa control valve tersebut di-set dalam posisi fail closed?
Jika kita lihat kembali di tag numbernya, tertulis singkatan LV, yang bisa diartikan level valve. Jadi, control valve tersebut difungsikan untuk mengontrol level tangki. Sinyal buka dan tutup dari valve ini diperoleh dari level transmitter yang ditempatkan dalam tangki. Jika level tangki sudah tinggi, maka control valve ini akan menutup. Begitupun, jika valve ini gagal beroperasi karena satu lain hal, dia akan berada dalam posisi menutup. Maka, dari segi keamanan proses, fungsi dari control valve ini adalah untuk menghindari tangki dari keadaan overflow/ luber.

Set point

Terlihat bahwa set point untuk control valve tersebut adalah 87%. Control valve tersebut akan mengontrol tangki agar selalu berada dalam level 87%. Maka, ketika level sudah mencapai angka 87%, control valve tersebut akan mulai menutup. Lamanya proses penutupan control valve tersebut tentu saja berdasarkan algoritma perhitungan dari kontroller.

Control Action 

Satu hal lagi yang perlu dicermati dari tabel diatas adalah control action yang berada pada bagian pojok kanan dari tabel. 

Control Action pada suatu control valve dibedakan menjadi dua, yakni :
1. Direct Action ==> Jika proses variabelnya tinggi melebihi dari setpoint, maka output yang dalam hal ini diwakili oleh bukaan control valve akan semakin besar juga bukaannya.
2. Reverse action ==> Jika proses variabelnya tinggi melebihi dari setpoint, maka output yang dalam hal ini diwakili oleh bukaan control valve akan semakin lebih rendah bukaannya.

Dalam kasus kita, control valve LV 977511A-01 tersebut bersifat reverse action, yakni jika level aktual dari tangki melebihi setpoint 87%, maka valve tersebut akan menutup.

Control Action Control Valve

Sumber Gambar : Control Narrative Banyu Urip Project. 

Blowing, Flushing and Pigging in Commissioning

Kegiatan "blowing" adalah salah satu tahap yang pasti akan dikerjakan ketika kita melakukan kegiatan commissioning. Pipa yang telah dipasang tentu saja harus bisa dijamin dari segi kebersihannya.

Cara untuk memastikan bahwa suatu sistem perpipaan telah bersih adalah dilakukan kegiatan blowing/flushing. Blowing diperuntukkan untuk fluida gas/uap, misalkan sistem udara yang dipergunakan untuk instrumentasi, nitrogen, dan juga steam. Sedangkan flushing diperuntukkan untuk fluida cair, misalkan air filtrasi.

Air Blowing

Tentu saja ada perbedaan yang mendasar dari kedua kegiatan tersebut. Jika kita melakukan kegiatan blowing, titik pertama kali yang harus kita blowing adalah titik luaran yang memiliki diameter luaran yang terbesar, misalkan blind-end yang terdapat pada ujung header sistem perpipaan. Hal ini untuk mencegah terjadinya proses plugging. Dalam sistem perpipaan, biasanya akan kita temukan material berupa debu, karat dan padatan lainnya yang terdapat di dalam pipa tersebut. Udara tidak bisa melarutkan padatan tersebut. Kegiatan blowing cuma bisa mendorong padatan tersebut hingga keluar melalui ujung luaran yang kita inginkan. Jika kita menggunakan diameter perpipaan lebih kecil terlebih dahulu misalkan 1 inch dibanding dengan headernya sebesar 3 inch, ada kemungkinan bahwa material yang berada di sepanjang pipa 3 inch akan didorong keluar melalui pipa 1 inch. Yang terjadi, bisa saja material tersebut terakumulasi karena melalui celah yang sempit, diperparah dengan adanya elbow di perpipaan tersebut, akhirnya material pengotor tersebut malah menyumbat sistem perpipaan. Biasanya sumbatan tersebut terjadi di elbow. Selain itu, hal yang harus diperhatikan sebelum melakukan aktifitas blowing, direkomendasikan agar kita mencopot segala peralatan yang berhubungan dengan instrumentasi, misalkan orifice, valve kontrol dan juga check valve. Hal ini untuk menghindari material tersebut terjebak di peralatan tersebut.

Beda dengan flushing, material padatan bisa larut dengan fluida cair. Material padatan yang sudah larut dengan air yang terus mengalir tidak akan terakumulasi, akhirnya mudah untuk dikeluarkan dari sistem perpipaan.

Pigging juga terkadang digunakan di kegiatan commissioning. Pigging adalah pembersihan suatu perpipaan, biasanya adalah flowlines. Flowlines adalah jalur perpipaan yang panjang dan berdiameter besar, biasanya digunakan untuk mengirim bahan baku ke tempat pengolahan karena letaknya yang berjauhan atau bisa jadi untuk mengirimkan hasil produksi.

Pigging dalam commissioning dilakukan untuk memastikan bahwa tidak ada material dari luar yang ada di dalam sistem perpipaan. Bisa jadi material dari luar masuk ke dalam sistem perpipaan tersebut ketika instalasi karena ukuran diameter perpipaan yang besar dan panjang, misalkan sarung tangan, batu dan lain sebagainya.

Piggs 

Cara kerja pigging adalah dengan menggunakan busa berbentuk seperti dalam gambar. Busa tersebut didorong dengan fluida bertekanan dari ujung pipa hingga sampai ke ujung pipa yang satunya. Tentu saja ujung pipa luaran harus tertutup dan terdapat bypass line agar fluida bisa keluar ketika proses pigging berlangsung.

Bagaimana untuk memastikan bahwa pig telah sampai di tempat tujuan?
Cara termudah adalah dengan meng-check tekanan dari dua ujung pipa tersebut. Di dua ujung pipa tersebut harus dipasang alat pembaca tekanan. Selain untuk memastikan tekanan operasi yang kita gunakan untuk mendorong pig tersebut, alat tersebut juga bisa digunakan untuk memastikan bahwa pig telah sampai di tempat tujuan.

Cara memastikannya adalah dengan mengamati tekanan di luaran pipa. Jika tekanan di kedua ujung pipa telah sama, maka pig telah sampai di receiver.

Thermal Expansion and Contraction

Pada dasarnya, benda jika mengalami perubahan suhu yang tinggi, dia akan mengalami salah satu dari dua hal berikut: ekspansi atau kontraksi. Dengan kata lain, volumenya bisa bertambah atau bisa berkurang.

Berikut adalah contoh sederhana yang sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari

Fluida dalam Termometer Berekspansi

Fluida dalam termometer, bisa mengalami kenaikan jika ia diberikan panas yang cukup. Sekarang, pertanyaannya: jika suatu benda volumenya bertambah, apakah otomatis ia juga mengalami pertambahan massa? 

Jawabannya adalah tidak

Perhatikan lagi gambar termometer di bawah yang dibuat dalam skala molekuler.

Fluida dalam Termometer dalam skala molekuler

 Fluida dalam bejana sebelah kiri, meskipun volumenya kecil, tetapi ia memiliki kerapatan molekul yang lebih tinggi daripada fluida yang berada di sebelah kanan. Inilah yang disebut dengan densitas atau massa jenis. Seiring perubahan volume yang terjadi pada suatu benda, densitasnya juga berubah, oleh karena itu massanya selalu tetap.

Di dalam industri, kita juga harus mempertimbangkan hal ini, ekspansi dan kontraksi material yang kita gunakan. Jika tidak bisa berakhir seperti gambar berikut :

Pipa yang pecah akibat ekspansi

 Salah satu cara yang digunakan untuk mengatasi masalah ekspansi ini dalam dunia industri adalah dengan menggunakan pipa fleksibel dan expansion loop.

Ilustrasi dari respon benda ketika memuai di dalam expansion loop bisa digambarkan lewat gambar dibawah:

Expansion Loop

Bisa dilihat di dalam gambar di atas, dua batang yang ditempelkan di ujung huruf U tersebut saling mendekat ketika suhu ditingkatkan,

Jika digambarkan ulang bagaimana benda memuai dalam expansion loop, seperti di bawah ini

Ilustrasi Expansion Loop

Aplikasi nyata di dalam bidang industri, bisa dilihat di bawah ini

=== Sekian ===