Process Commissioning and Start-up Engineer

Tentang apa tugas dari commissioning engineer telah kita bahas disini. Bagaimana runtutan pelaksanaan tugas dari sebuah perusahan kontraktor telah juga dibahas disini. Lebih dalam dan spesifik lagi tugas daripada process commissioning and start-up engineer akan kita bahas kali ini.

Sebagaimana kita tahu, yang membedakan fase commissioning dengan construction adalah ada tidaknya energi yang terdapat pada sebuah sistem. Pada fase commissioning, sistem telah siap untuk diberi energi (energized) atau diisi dengan zat tertentu, baik itu berupa steam, listrik, gas, hingga bahan kimia. Biasanya sebelum hal tersebut dilakukan akan ada formulir yang harus ditandatangani yakni, livening up notice (LUN), yang memnadakan bahwa suatu sistem siap untuk diisi dan dalam kondisi live/hidup. Maka, akan ada potensi bahaya, yakni energi yang tidak terlihat, misalkan tekanan atau listrik, yang bisa membuat orang lain terluka jika tidak waspada.

Process Commissioning adalah salah satu jenis pekerjaan yang ditawarkan pada lulusan teknik kimia/proses. Banyak job description bagi seorang process commissioning mulai dari di belakang meja hingga harus turun ke site sesuai dengan permintaan client.

Beberapa diantara tugas process commissioning adalah :

• Membuat deliverables document yang ditentukan oleh client, seperti misalkan dokumen prosedur langkah-langkah untuk melakukan kegiatan commissioning, yang nantinya harus di-submit agar mendapatkan approval
• Melakukan technical meeting dengan vendor hingga kegiatan commissioning, jika kita memiliki package equipment yang dibeli dari vendor tersebut
• Troubleshooting dengan multi-discipline jika kita mengalami masalah ketika melakukan kegiatan commissioning
• Melakukan perencanaan terkait kegiatan commissioning, misalkan material apa saja yang dibutuhkan termasuk jumlahnya, berapa lama waktu dilakukan, man power etc.

Jika tugas commissioning adalah untuk menguji equipment per equipment, maka tugas daripada start-up engineer, adalah menguji keseluruhan equipment yang telah di-commissioning sehingga bisa mendapatkan produk jadi yang diinginkan, dalam artian per-unit process.

Misalkan, start-up boiler feed water unit, reverse osmosis unit, acid gas removal unit. 

Kita ambil misalkan reverse osmosis unit. Di dalam reverse osmosis unit, kita melakukan kegiatan commissioning untuk menguji performance berbagai macam pompa yang ada di unit tersebut, misalkan pompa regenerasi, pompa injeksi kimia, kemudian termasuk dalam kegiatan commissioning adalah pengisian bahan kimia di unit tersebut, misalkan hipoklorit yang digunakan untuk membasmi bakteria hingga melakukan pemasangan membrane.  Kegiatan start-up yang kita lakukan adalah memastikan bahwa sistem tersebut mampu mengolah air hingga mendapatkan produk hasil air yang sesuai dengan spesifikasi tertentu dari reverse osmosis tersebut, misalkan pH dan conductivity yang kecil mulai dari awal mula hingga stable operation. 

Tentu saja pada awal-awal start-up kita akan mendapatkan hasil yang off-spek, hingga akhirnya kita harus melakukan sedikit adjustment, mulai dari kondisi operasi, misalkan flow-rate, kondisi feed awal, dsb. agar tercapai hal yang kita inginkan dan unit berada pada stable operation. 

Disinilah fokus utama kerja start-up, bagaimana sebuah upaya dilakukan, mulai dari perlakuan awal hingga adjustment, hingga sistem berada dalam kondisi operasi stabil dan menghasilkan produk yang sesuai kriteria. 

Maka dari itu, disaat kita melakukan start-up, akan selalu ada prosedur yang harus kita lakukan untuk mencapai operasi stabil. Misalkan terlampir pada contoh berikut ini.  

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 ===

Pompa dan Cara Startingnya

Secara umum, pompa dibagi menjadi dua jenis :

1. Positive displacement pump, pompa jenis ini bekerja dengan cara menjebak fluida yang masuk, kemudian mendorong fluida terjebak dalam ruang dengan volume tetap tersebut menuju ke bagian discharge. Oleh karena kekhasan inilah, pompa ini memiliki flow rate yang tetap. Positive displacement pump, dibagi lagi menjadi dua bagian: Pompa reciprocating (gerakan bolak-balik) dan juga rotary (gerakan berputar)
2. Centrifugal Pump, pompa jenis ini memanfaatkan gaya sentrifugal untuk memberikan gaya dorong terhadap fluida,

Berbeda dalam hal mekanisme kerja tentu saja akan memberikan perbedaan dalam hal kapan dan untuk aplikasi apa pompa ini digunakan. Positive displacement ("PD") pump dalam dunia industri biasanya dipakai untuk menangani fluida yang bukan air. Misalkan, bahan kimia dan juga minyak.

Macam-macam pompa PD

Injeksi kimia biasanya memakai pompa PD dikarenakan pompa jenis ini bisa disetting untuk memiliki kapasitas yang kecil. Bahan kimia, misalkan NaOH biasanya digunakan dalam industri dalam dosis yang kecil, misalkan untuk mengganti ion resin yang sudah jenuh. Selain itu, keuntungan dari mneggunakan pompa PD untuk injeksi bahan kimia adalah flowrate nya yang tetap dan bisa diubah sesuai dengan settingan stroke yang kita inginkan. Begitupun aplikasinya untuk memompa minyak. Pompa PD biasa digunakan untuk memompa minyak yang memiliki viscositas yang tinggi. Bayangkan betapa beratnya kerja impeller pada pompa sentrifugal bila ia digunakan untuk memompa fluida yang bersifat kental.

Lain daripada pompa PD, pompa sentrifugal biasanya digunakan untuk menangani fluida air. 

Bagian-Bagian Pompa Sentrifugal

Prinsip daripada pompa sentrifugal ini adalah fluida masuk melalui mata impeller. Di sini, air akan mendapatkan tambahan energi kinetik ketika ia diputar oleh impeller karena gaya sentrifugal. Setelah keluar dari impeller, air akan memasuki ruang yang memiliki kecenderungan untuk melebar yang disebut volute. Di volute, energi kinetik akan diubah menjadi head yang dinyatakan dalam satuan meter.

Dalam pompa sentrifugal, lebih sering kita menggunakan kata head daripada pressure karena pressure discharge pompa akan selalu berubah-ubah tergantung dari specific gravity (s.g) dari fluida. Misalkan, air yang memiliki s.g =1 akan memiliki pressure discharge lebih tinggi daripada methanol yang memiliki s.g =0.6

Preparation before Starting the Pump

Pola perlakuan yang berbeda juga harus dilakukan antara pompa PD dan juga pompa sentrifugal ketika ia akan dijalankan.

Persiapan yang harus dilakukan sebelum menjalankan pompa PD adalah memastikan bahwa bagian inlet pompa dan juga discharge harus dalam keadaan terbuka. Biasanya, pompa PD juga dilengkapi pressure safety valve (PSV) pada bagian discharge. Hal ini sebaga pengaman jika kita lupa membuka valve discharge. Ingat, meskipun valve discharge ditutup, pompa PD akan terus memompa.Akibatnya, terjadi build-up pressure yang bisa sangat berbahaya dan merusak peralatan.

Untuk pompa sentrifugal, persiapan yang harus dilakukan sebelum men-start pompa adalah:

1. Pastikan bagian dalam pompa telah terisi penuh dengan fluida, jangan sampai ada udara yang terjebak. Hal ini dengan cara membuka valve drain yang terhubung langsung dengan bagian dalam pompa. Istilah teknisnya disebut dengan "priming"
2. Usahakan jangan buka valve discharge pompa langsung 100% terbuka. Hal ini untuk menghindari kavitasi. Sesaat setelah pompa di-start akan ada proses akselerasi dari fluida yang menyebabkan turunnya pressure di bagian inlet pompa. Hal ini menyebabkan vakum, jika NPSH pompa kurang, maka dapat mengakibatkan kavitasi. Demi menghindari hal tersebut, maka kapasitas pompa harus diturunkan untuk mengurangi jumlah pressure drop dengan cara tidak membuka 100% open valve discharge ketika pertama kali pompa dijalankan.