Saturday, March 9, 2019

Engineering Design: Mendesain Tangki Penyimpan Atmosferik (3)

Kali ini, akan dicontohkan bagaimana mendesain sebuah tangki penyimpan. Untuk bisa memahami dengan lebih jelas, bisa dibaca kembali tulisan terdahulu, mengenai desain basis dan juga flowchart dalam mendesain sebuah tangki penyimpan.

Soal:

Akan dibangun sebuah tangki penyimpan kondensat dengan working capacity dari HLL sampai LLL. Tangki memiliki laju pengisian sebesar 906 BPD dan laju keluar sebesar 14492 BPD. Diharapkan, tangki kondensat tersebut bisa menampung produksi kondensat selama 7 hari. Tinggi minimum tangki dari dasar hingga mencapai LLLL adalah sebesar 6 ft untuk memberikan tekanan hidrostatis yang cukup agar pompa tidak mengalami kavitasi. Untuk menjaga agar pompa tidak mati, maka jarak ketinggian antara LLL ke LLLL diset sebesar 10 menit sebagai waktu respon operator. Seterusnya, untuk keamanan dalam pengisian, waktu respon dari HLL ke HHLL juga diset sebesar 10 menit. Selain itu, kecepatan fluida pada nozzle masuk tidak boleh melebihi 7 ft/s dan pada nozzle keluar tidak boleh melebihi 5 ft/s.

Tentukan diameter dan tinggi tangki, beserta sketsa gambar level tangki.

Jawaban:


Dari data diatas, kita telah mengetahui bahwa working capacity tangki adalah sebesar 6340 bbls, selanjutnya adalah mencari diameter tangki yang bisa diperoleh dari API 650 seperti dibawah:

API 650

Dari tabel tersebut, untuk mendapatkan working capacity sebanyak 6340 bbls. Maka, kita ambil nilai volume nominal awal berdasarkan data tersebut yang paling mendekati, yakni 6710 dengan diameter sebesar 40 ft.

Setelah diameter ditemukan, maka bisa dihitung setting level untuk menentukan ketinggian tiap-tiap tingkat yang menyusun sebuah tangki mulai dari LLLL hingga HHLL. Berikut adalah sketsa level tangki untuk diameter 35 ft dan 40 ft.

Diameter 35 ft
Diameter 40 ft
Bisa dilihat pada tabel diatas, masing-masing untuk diameter 35 ft, menghasilkan volume 7626 bbl. Kita bisa menggunakan tinggi 48 ft yang menghasilkan Vn = 8230 bbl sesuai dengan standard fabrikasi. Sedangkan untuk diameter 40 ft, menghasilkan volume 7945 bbl. Untuk diameter ini, kita bisa menggunakan tinggi 36 ft, untuk menghasilkan Vn = 8060 bbl. Maka, dalam hal ini yang dipilih adalah diameter 40 ft dengan tinggi 36 ft, yang menghasilkan dimensi tangki dengan volume yang lebih rendah sesuai dengan standard. 

Pada dimensi diameter 40 ft tersebut, jika kita kurangi HLL dengan LLL akan menghasilkan volume 6379 bbl atau bisa digunakan untuk menampung kondensat selama 7 hari berturut-turut dengan maksimum produksi 6340 bbl.

Selanjutnya, untuk mengecek response time apakah sudah memenuhi kriteria 10 menit. Masing-masing dari HLL ke HHLL untuk kegiatan pengisian, maupun dari LLL ke LLLL dari operasi pumping out, dimensi yang sudah ditemukan kita cek dan hasilnya adalah seperti dibawah.


Terlihat bahwa respon timenya sudah lebih dari 10 menit, maka masih memenuhi kriteria. Sedangkan untuk nozzle masuk maupun keluar, dengan nozzle masuk tidak boleh melebihi 7 ft/s dan nozzle keluar tidak boleh melebihi 5 ft/s, maka melalui penghitungan, hasilnya adalah seperti dibawah:


Masing-masing nozzle yang dibutuhkan untuk inlet adalah sebesar 2 in dan untuk outlet adalah sebesar 8 in. 

Demikian cara untuk mendesain sebuah tangki penyimpan. Tentu saja masih banyak yang belum dikupas, misalkan mengenai aksesoris. Namun dasar hal diatas sudah bisa memberi gambaran bagi kita semua mengenai cara mendesain sebuah tangki penyimpan di dalam sebuah plant.
   
Pada bagian selanjutnya, akan dibahas mengenai desain pompa dan perpipaan sebagai alat transfer. 

Keep Stay Tuned

Tuesday, March 5, 2019

Engineering Design: Mendesain Tangki Penyimpan Atmosferik (2)

Dari yang diutarakan pada tulisan sebelumnya, kita sudah mengetahui beberapa basis dan juga standar yang digunakan untuk mendesain sebuah tangki penyimpan. Pada bagian ini, akan dibahas mengenai penentuan dimensi sebuah tangki penyimpan.

Berikut adalah sketsa penentuan level sebuah tangki penyimpan dengan menggunakan fixed roof.
Sketsa Level Tangki
Berdasarkan gambar tersebut diatas, perhitungan kapasitas tangkinya adalah sebagaimana berikut:

Dimana,
VN = nominal capacity of the tank
D = Diameter of the tank
H1 = tank dead height
H2 = vapor space height or maximum safe working level
V1 = net working capacity of the tank
V2 = liquid volume pumped out the tank in three minutes
ht = height between HHLL and HLL

Salah satu hal yang perlu diperhatikan dalam mendesain sebuah tangki penyimpan adalah menentukan hubungan antara tinggi dengan diameter. Berikut adalah segi keunggulan masing-masing antara tangki yang tinggi dengan tangki yang lebar.

Perbedaan tangki yang lebar dengan yang tinggi
Dari hal yang sudah disebutkan, maka bisa dibuat sebuah flowchart yang bisa digunakan untuk mendesain sebuah tangki penyimpan, yang terlampir seperti dibawah:
Flowchart untuk mendesain tangki
Pada bagian selanjutnya, akan dibahas mengenai cara menggunakan flowchart diatas untuk mendesain sebuah tangki penyimpan kondensat.

Keep Stay Tuned

Saturday, March 2, 2019

Engineering Design: Mendesain Tangki Penyimpan Atmosferik (1)

Storage Tank Image
Pada ksempatan kali ini, kita akan membahas mengenai cara untuk mendesain sebuah tangki penyimpan. Tangki penyimpan atau disebut storage tank, merupakan sebuah wadah yang digunakan sebagai tempat penampung sementara (buffer) sebuah fluida. 

Pada kesempatan terdahulu, kita telah membahas mengenai dasar tangki penyimpan, yang bisa dilihat kembali melalui tautan berikut. Kali ini, kita akan mengupas lebih dalam, yakni membuat desain sebuah tangki penyimpan atmosferik.

Dalam mendesain sebuah alat, tentu saja kita harus berpedoman dengan standar yang sudah ditetapkan. Standar ini untuk menjamin bahwa desain kita telah sesuai dalam segi keamanan maupun kenyamanan. Adapun, standar yang digunakan untuk mendesain tangki penyimpan adalah sebagai berikut: 

Kode dan Standar untuk Tangki Penyimpan
Tiap perusahaan pasti akan memiliki standar sendiri-sendiri, namun tetap mengacu kepada standar dan kode internasional seperti diatas.  Dan, tiap proses desain pasti memiliki basis acuan untuk menunjang proses yang dibutuhkan. Untuk tangki penyimpan yang menjadi desain basis adalah beberapa hal berikut:

1. Retention and hold-up time.
- Retention time berhubungan dengan seberapa besar waktu tahan tangki untuk mencukupi kebutuhan tanpa mendapatkan input dari tempat lain.
- Hold-up time menyatakan waktu yang dibutuhkan untuk menaikkan level tangki dari level rendah ke level normal. Hal ini berhubungan dengan pemompaan fluida masuk.

2. Level Setting Criteria
Setting Level di Tangki Penyimpan
3. Pressure and Temperature Design (Min & Max)
Untuk kode dan standar dipakai API 650 untuk tangki penyimpan atmosferik dengan tekanan desain tidak lebih dari 2.5 psig sedangkan API 620 digunakan untuk tangki sedikit bertekanan dengan tekanan desain 2.5 sampai 15 psig.

Macam Kode dan Standar untuk Suhu dan Tekanan pada Tangki Penyimpan
4. Nozzle Sizing Criteria
Tidak ada kriteria yang spesifik mengenai kriteria ukuran nozzle. Namun, ada limitasi bahwa kecepatan fluida melalui nozzle (inlet dan outlet) tidak boleh melebihi 7 ft/s. Untuk nozzle yang lainnya terkait kebutuhan mechanical, seorang process engineer harus melakukan konsultasi denagn disiplin yang terkait.

Demikian mengenai desain basis yang dipergunakan dalam mendesain sebuah tangki penyimpan. Pada bagian selanjutnya, akan dibahas contoh pengaplikasian desain basis ini dalam membuat desain tangki penyimpan.

Keep Stay Tuned 

Tuesday, February 19, 2019

Engineering Design: Membuat Simple Flow Diagram

Setiap mahasiswa teknik kimia pasti pernah membuat tugas skripsi Pra Rancangan Pabrik. Salah satu yang menjadi bagian yang harus dikerjakan dalam skripsi ini adalah membuat diagram alir (flow diagram). Tentu saja, diagram alir yang dibuat tidaklah sedetail yang dibuat dalam sebuah proyek. Namun, cukup untuk menjelaskan bagaimana proses yang terjadi dilengkapi dengan perhitungan neraca massa dan energi.

Dalam industri sendiri, flow diagram ini terkadang dibedakan antara Process Flow Diagram (PFD) dan juga Utility Flow Diagram (UFD). Tugas Pra Rancangan Pabrik jarang yang membahas mengenai Utility. Lebih banyak mereka membuat rancangan pabrik dari segi proses. Dari bahan baku A dibuat menjadi produk B. Utility sendiri sebenarnya juga kalau di dalam sebuah proyek biasanya kontraktor hanya menghitung kebutuhan utility untuk menunjang proses. Selanjutnya, untuk segi pemrosesan, mereka mengandalkan dari vendor package, misalkan paket untuk mengolah air raw water menjadi demin water. Yang didesain oleh kontraktor biasanya hanya perpipaan, pompa dan juga tangki sebagai penyimpan.

Sebagai process engineer pun, kita seringkali dituntut untuk bisa membuat diagram alir untuk berbagai keperluan. Misalkan, dalam rangka untuk menjelaskan kepada orang lain bagaimana sebuah sistem bekerja, untuk keperluan commissioning dan lain sebagainya.

Berikut adalah sebuah ADD-INS yang bisa dipasang di Microsoft EXCEL yang berisi berbagai macam alat-alat yang diperlukan untuk membuat sebuah diagram alir. Silahkan donwload ADD-INS tersebut melalui tautan terlampir.

Cara kerjanya adalah langsung klik file Eng_Sketch.xla tersebut, maka akan muncul kotak dialog makro di Excel sebagaimana gambar berikut. 


Klik enable macro untuk melanjutkan. Maka, kita sudah bisa membuat diagram alir dengan menggunakan Excel.

Buka dokumen baru, klik tab "Add-Ins". Klik emoticon senyum, maka akan muncul pilihan alat seperti ditunjukkan pada gambar dibawah.



Misalkan dipilih "Heater",  kemudian klik "Next", maka akan muncul pilihan "Heater" yang tersedia. Tinggal pilih dan tekan "OK" maka akan didapatkan gambar alat tersebut sudah tersedia di halaman Excel.



Dengan cara ini, tentu saja akan sangat menghemat waktu, jika kita ingin membuat diagram alir di platform excel beserta dengan perhitungan yang kita lakukan.

Pada bagian selanjutnya, setelah kita berhasil menggambar diagram alir, maka kita akan melakukan perhitungan desain alat yang diperlukan. Hal ini akan dibahas pada tulisan selanjutnya.   

Tuesday, February 5, 2019

Analogi Piping ke Electrical

Untuk process engineer maupun disiplin yang lainnya, salah satu contoh berikut bisa digunakan untuk memahami dengan cara yang lebih mudah dari dua cabang ilmu yang berbeda antara electrical system dengan piping system melalui persamaan analogi antara alat-alat yang digunakan pada kedua cabang ilmu tersebut.

Analogi electrical dengan piping
Adapun analogi ini bersumber dari tautan berikut. Apabila ada yang ingin ditambahkan, para pembaca dipersilahkan dengan cara menuliskan di kolom komentar.

PIPING SYSTEM          : Pipeline
ELECTRICAL SYSTEM: Kabel Transmisi dan Distribusi

PIPING SYSTEM           : Piping
ELECTRICAL SYSTEM : Wiring

PIPING SYSTEM           : Flange
ELECTRICAL SYSTEM : Cable Jointing

PIPING SYSTEM           : Pipe Diameter
ELECTRICAL SYSTEM : Cable Diameter

PIPING SYSTEM           : Painting
ELECTRICAL SYSTEM : Cable Insulation

PIPING SYSTEM           : By Pass Line
ELECTRICAL SYSTEM : By Pass Connection

PIPING SYSTEM           : Flow
ELECTRICAL SYSTEM : Current

PIPING SYSTEM           : Pressure
ELECTRICAL SYSTEM : Voltage

PIPING SYSTEM           : Friction
ELECTRICAL SYSTEM : Losses

PIPING SYSTEM           : Pressure Drop
ELECTRICAL SYSTEM : Voltage Drop

PIPING SYSTEM           : Orifice
ELECTRICAL SYSTEM : Resistance

PIPING SYSTEM           : Over Flow
ELECTRICAL SYSTEM : Over Current

PIPING SYSTEM           : Over Pressure
ELECTRICAL SYSTEM : Over Voltage

PIPING SYSTEM           : Compressor
ELECTRICAL SYSTEM : Transformer

PIPING SYSTEM           : Valve
ELECTRICAL SYSTEM : Switch

PIPING SYSTEM           : Open/Close Valve
ELECTRICAL SYSTEM : On/Off Switch

PIPING SYSTEM           : Block Valve
ELECTRICAL SYSTEM : Disconnect Switch

PIPING SYSTEM           : Shutdown Valve (SDV)
ELECTRICAL SYSTEM : Circuit Breaker (CB)

PIPING SYSTEM           : SDV Shutdown (Fail Close)
ELECTRICAL SYSTEM : Circuit Breaker Trip

PIPING SYSTEM           : Pipe Manifold
ELECTRICAL SYSTEM : Switchgear

PIPING SYSTEM           : Pressure Transmitter
ELECTRICAL SYSTEM : Voltage Transformer (VT)

PIPING SYSTEM           : Flow Transmitter
ELECTRICAL SYSTEM : Current Transformer (CT)

PIPING SYSTEM           : Pressure Gauge
ELECTRICAL SYSTEM : Voltmeter

PIPING SYSTEM           : Flow Meter
ELECTRICAL SYSTEM : Ampere-meter

PIPING SYSTEM           : Motor Operated Valve
ELECTRICAL SYSTEM : Motorized circuit breaker

PIPING SYSTEM           : Pressure Safety Valve (PSV)
ELECTRICAL SYSTEM : Lighting Arrester (LA)