Nelson Complexity Index

Nelson Complexity Index (NCI) merupakan ukuran relatif jumlah dan biaya relatif unit upgrading terhadap kapasitas unit distilasi. Indeks ini dikembangkan oleh Wilbur L. Nelson pada tahun 1960an guna mengukur biaya relatif komponen untuk mengembangkan suatu kilang. NCI membandingkan biaya pada berbagai unit upgrading, misalnya catalytic cracker ataupun reformer yang merupakan unit andalan kilang modern terhadap biaya yang diperlukan oleh Crude Distillation Unit (CDU).

Setelah minyak umpan diproses di CDU, sebagian komponen minyak akan diproses pada berbagai unit upgrading maupun unit-unit proses lainnya. Kapasitas kilang ditentukan berdasarkan kapasitas CDU-nya. NCI tersebut digunakan untuk menghitung biaya relatif berbagai unit upgrading berdasarkan kapasitas kilang.

Kapasitas kilang dinyatakan dalam dua jenis satuan, yakni Barrels per Calendar Day (BCD) dan Barrels per Stream Day (BSD). BCD menggunakan dasar jumlah hari kalender selama setahun kilang beroperasi. BSD menggunakan dasar 330 hari. Sehingga, pada umumnya nilai BSD 6% lebih besar dibandingkan BCD. Kapasitas kilang, pada berbagai situasi lebih lazim dinyatakan dalam BSD, meskipun jika disebutkan kapasitas kilang pada satuan BPD (Barrels per Day) kita tidak akan tahu apakah perhitungannya menggunakan calendar day atau stream day.

Pengaruh NCI Terhadap Biaya

Sebagai contoh di Amerika, rata-rata NCI kilang di sana adalah berkisar 10. Kilang dengan NCI sebesar 10 merupakan kilang dengan fasilitas unit konversi menengah. Kilang dengan NCI 12% membutuhkan biaya pembangunan 20% dibandingkan unit dengan kapasitas yang sama. Namun pada kenyataannya, NCI tidak memperhitungkan penggunaan kapasitas operasi dan juga usia kilang yang sebenarnya sangat mempengaruhi biaya dan operasional kilang itu sendiri. Setidaknya dengan adanya NCI, estimasi biaya dan value suatu kilang dapat dilakukan dengan mudah.

Duplikasi dan Skala Ekonomi

Nelson sangat berhati-hati dalam menentukan biaya kilang berkapasitas 50 MBSD dengan NCI sebesar 12%, tidak akan sama dengan kilang berkapasitas 100 MBSD dengan NCI sebesar 6%. Masih banyak faktor yang diperhitungkan. Informasi yang ada tidak menunjukkan jumlah unit yang dibutuhkan untuk proses tertentu. Unit proses yang kecil memiliki biaya konstruksi perunit yang relatif lebih tinggi. Nelson memperkirakan duplikasi dua buah unit dengan masing-masing kapasitas 40 MBSD dengan satu unit berkapasitas 80 MBSD akan meningkatkan biaya konstruksi sebesar 25%. Empat buah unit dibandingkan satu unit meningkatkan biaya konstrukis hingga 60% nya.

Berikut ini adalah perbandingan kompleksitas kilang di beberapa region. 

Nelson Complexity Index Kilang di Beberapa Regional

Berikut ini adalah perbandingan kompleksitas kilang di dunia.

Nelson Complexity Index Kilang di Dunia

Off Sites

Perhitungan kompleksitas di sini tidak memperhitungkan fasilitas off sites, seperti tangki timbun, tanah, perpipaan, terminal, dan utilities. Informasi-informasi tersebut jarang dipublikasikan. Meskipun sebenarnya Nelson telah mengevaluasi hubungan antara berbagai kilang yang berbeda dan fasilitas off sites yang terkait dan dikembangkan suatu hubungan agar secara empiris  dapat diperkirakan kompleksitas total suatu kilang termasuk di dalamnya kompleksitas proses dan juga off sites. Untuk itu, Nelson menambahkan faktor pengali terhadap sejumlah nilai kompleksitas sebagai berikut.

• Untuk kompleksitas 3, gunakan faktor pengali 3,25 untuk total kompleksitas sebesar 9,8.
• Untuk kompleksitas 4, gunakan faktor pengali 2,70 untuk total kompleksitas sebesar 10,8.
• Untuk kompleksitas 6, gunakan faktor pengali 2,26 untuk total kompleksitas sebesar 13,6.
• Untuk kompleksitas 10, gunakan faktor pengali 1,96 untuk total kompleksitas sebesar 19,6.   
• Untuk kompleksitas 16, gunakan faktor pengali 1,77 untuk total kompleksitas sebesar 28,3.

Meskipun demikian kompleksitas total seperti ini jarang digunakan, kebanyakan kilang masih fokus terhadap kompleksitas proses yang disebut sebagai indeks kompleksitas Nelson tersebut (NCI). Perhitungan tersebut berimplikasi pada suatu kilang grassroots dengan indeks 10, biaya untuk off sites akan bersaing dengan unit proses (unit distilasi dan upgrading).

Produk Kilang

Salah satu kelebihan dari kilang dengan tingkat konversi yang tinggi (ditunjukkan dengan NCI yang tinggi) adalah menghasilkan produk dengan nilai yang lebih tinggi. Residue dan produk lain yang secara ekonomis dan pemanfaatannya rendah, dikonversi menjadi produk-produk dengan fraksi hidrokarbon yang lebih rendah dengan nilai produk yang lebih tinggi.

Sementara kilang dengan indeks kompleksitas 3-5 mengalami defisit produk secara volumetrik, misalnya dari intake sebesar 100 MBCD, diperoleh hasil produk sejumlah 95 MBCD. Nilai tambah dan pertambahan kuantitas volumetrik produk merupakan basis penetapan dan pemilihan proses konversi dengan unit upgrading.

Berikut ini adalah tipikal produk berdasarkan klasifikasi NCI.

• Konversi Rendah (NCI = 2-3)-20% gasolin, 35% middle distillates, 30% fuel oil, 10% produk lainnya (termasuk refinery gas, LPG, solvent, coke, lubes, wax, dan bitumen), dan 5% loss
• Konversi Menengah (NCI = 5-6)-30% gasolin, 30% middle distillates, 30% fuel oil, 15% produk lain, dan 5% gain
• Konversi tinggi (NCI = 9-10+)-50% gasolin, 30% middle distillates, 15% fuel oil, 15% produk lain, 10% gain

Pengembangan di Masa Mendatang

Melihat perkembangan di dunia refining selama ini, diketahui bahwa total kapasitas kilang di seluruh dunia mencapai kurang lebih 74 juta BCD dengan Indeks Kompleksitas Keseluruhan berkisar 5,9. Tren peningkatan kemampuan konversi pada berbagai kilang akan meningkatkan indeks kompleksitas tersebut sehingga pemenuhan kebutuhan pasar dunia akan produk dengan fraksi hidrokarbon ringan dapat terpenuhi. Penggunaan kapasitas kilang (kurang dari 70% pada awal 1980-an) sudah mencapai 87% pada awal 1990-an. Hal ini ke depannya akan terus meningkat seiring meningkatnya efisiensi produksi kilang. Namun tetap saja permasalahan yang dihadapi kilang grassroots adalah rendahnya margin produksi. Inilah tantangan ke depannya bagi dunia refining.

source: Reliance Industries Limited – Nelson Complexity Index

contoh perhitungan Nelson Complexity Index

 Source: En*Vantage & OGJ presented in the 16th Annual PFAA Conference November 12, 2009

References:

David C. Johnston,Daniel Johnston, Intorduction To Oil Company Financial Analysis

Reliance Industries Limited – Nelson Complexity Index

http://www.ogj.com/articles/print/volume-94/issue-12/in-this-issue/general-interest/refining-report-complexity-index-indicates-refinery-capability-value.html

Catatan Kuliah Refinery IV

Read more »

Produk Migas - Overview

Produk migas merupakan semua produk turunan dari minyak bumi yang telah mengalami serangkaian proses pengolahan. Secara garis besar, proses pengolahan minyak bumi dibagi dalam tiga kelompok proses, yakni separasi, konversi, dan treating. Proses separasi merupakan proses pemisahan secara fisika fraksi-fraksi penyusun minyak bumi menjadi produk sesuai karakteristik minyak bumi yang diolah. Proses konversi merupakan proses lanjutan dari proses separasi yang mengolah minyak umpan yang kurang bernilai menjadi produk-produk yang lebih bernilai ekonomis. Pada reaksi konversi terjadi pengubahan struktur hidrokarbon penyusun minyak bumi. Proses treating merupakan proses perbaikan mutu produk migas. Dengan proses ini, produk yang dihasilkan dari proses separasi maupun proses konversi yang masih belum memenuhi spesifikasi misalnya karena kandungan impurities yang melebihi batasan dapat diperbaiki kualitasnya sehingga memenuhi spesifikasi produk yang dipersyaratkan.

Unit separasi yang selalu ada di suatu kilang adalah unit distilasi. Pada unit ini, proses pemisahan fraksi minyak bumi terjadi. Minyak bumi yang awalnya dipanaskan hingga temperatur tertentu akan dialirkan dalam suatu kolom distilasi yang dilengkapi dengan tray dan sistem draw off. Prinsip pemisahan yang terjadi pada tray di dalam kolom distilasi adalah berdasarkan kesetimbangan uap dan kesetimbangan massa. Akan terjadi transfer masa dan transfer panas dari fase liquid dan uap umpan yang masuk kolom distilasi. Tiap-tiap komponen hidrokarbon memiliki tekanan uap dan komposisi yang berbeda-beda. Hal inilah yang akan menimbulkan terjadinya pemisahan fraksi. Kelompok hidrokarbon (fraksi) yang memiliki titik didih lebih rendah dari temperatur suatu tray, maka fraksi tersebut akan berada pada fase uap dan bergerak ke tray di atasnya. Fraksi yang titik embunnya sama dengan temperatur suatu tray akan berupa fase liquid pada tray tersebut dan akan keluar menjadi produk melalui draw off.

Untuk mempertajam pemisahan fraksi minyak bumi di dalam kolom fraksinasi, dibutuhkan pengaturan kondisi operasi yang tepat. Variabel proses yang paling menentukan antara lain temperatur tiap tray, flow cold reflux, hot reflux, maupun internal reflux, tekanan kolom, temperatur kondenser dan reboiler. Pengaturan temperatur tray ditentukan berdasarkan profil kurva distilasi EFV minyak umpan. Pengaturan temperatur tray sangat mempengaruhi cutting range produk yang dihasilkan. Berikut ini tipikal cutting range fraksi produk migas.

Untuk perancangan dan pengaturan kondisi operasi di dalam kolom distilasi akan dibahas pada kesempatan yang lain.

Di dalam suatu unit pengolahan minyak bumi, dikenal istilah raw materials, intermediate products, dan finished products. Raw materials merupakan bahan baku dalam hal ini minyak bumi/crude oil atau disebut juga sebagai feedstock. Intermediate products merupakan produk antara atau produk dari suatu proses yang akan diproses dengan suatu proses lanjutan sebelum menjadi produk jadi siap jual. Finished products merupakan produk akhir pengolahan minyak bumi yang siap untuk dijual. Masing-masing jenis produk dan bahan baku tersebut memiliki spesifikasi masing-masing yang mana satu sama lainnya saling berkaitan. Perubahan kualitas feedstock dapat mempengaruhi intermediate products dan finished products setidaknya dibutuhkan perubahan perlakuan/kondisi operasi supaya kualitas produk tetap memenuhi spesifikasi. Oleh karenanya, dibutuhkan inspeksi secara berkesinambungan terhadap kualitas masing-masing feedstock dan produk.

Pengujian sifat minyak bumi dan produknya bergantung kebutuhan feedstock dan produk itu sendiri. Untuk feedstock unit distilasi berikut ini adalah beberapa pengujian yang harus dilakukan.

• Carbon residue, asphaltene content
• Density (Specific Gravity)
• Distillation
• Light Hydrocarbons
• Metallic Constituents
• Salt Content
• Sulfur Content
• Viscosity & Pour Point
• Water & Sediment
• Wax Content
• Pengujian lainnya (RVP, Acid number, aniline point, dll.)

References:

James G. Speight, 2002, Handbook of Petroleum Product Analysis, John Willey & Sons, Inc. Publication

Catatan Kuliah Refinery I

Read more »

Analisis Minyak Bumi dan Produknya

Crude oil atau dalam Bahasa Indonesia disebut minyak mentah atau minyak bumi merupakan cairan kental, berwarna coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi. Minyak bumi tersusun atas senyawa hidrokarbon (hidrogen dan karbon) serta senyawa impurities lainnya (senyawa oksida, sulfida, logam, dsb.). Jenis senyawa hidrokarbon yang secara alami terdapat dalam minyak mentah adalah senyawa Parafin, Naften, dan Aromat. Senyawa Olefin hanya terbentuk karena adanya pemrosesan minyak bumi tersebut.

Komposisi dan karakteristik minyak bumi sangat beragam. Hal ini bergantung pada lokasi sumur di mana minyak mentah tersebut diambil. Pada sumur minyak yang sama pun komposisi dan karakteristiknya dapat berbeda jika diambil pada kedalaman yang berbeda. Kondisi yang demikian menyebabkan upaya karakterisasi minyak bumi menjadi sangat penting, mengingat setiap minyak bumi yang berbeda akan menghasilkan produk migas dengan kualitas dan kuantitas yang berbeda pula.

Produk migas merupakan semua produk yang merupakan hasil pengolahan minyak mentah. Proses-proses utama untuk mengolah produk migas ada tiga, yakni: proses separasi, proses konversi, dan finishing (treating). Proses separasi merupakan pemisahan fraksi penyusun minyak bumi menjadi berbagai macam produk bergantung pada jenis minyak bumi yang diolah. Proses konversi merupakan proses menghasilkan produk yang memiliki nilai guna lebih tinggi dengan proses pengubahan struktur senyawa hidrokarbon minyak yang diolah. Proses finishing (treating) merupakan proses pengolahan produk migas untuk menghasilkan produk migas dengan kualitas lebih baik atau dengan kata lain proses perbaikan mutu sifat-sifat produk migas.

Melihat beragamnya jenis produk migas hasil pengolahan minyak bumi, maka dibutuhkan karakterisasi produk yang tepat dan akurat. Hal ini sangat penting dikarenakan spesifikasi produk sangat berkaitan dengan pengkondisian proses pengolahan dan tentunya sangat penting bagi konsumen. Produk-produk yang tidak memenuhi syarat spesifikasi (off-specification) tentunya tidak akan diterima konsumen dan hal ini menimbulkan kerugian bagi unit pengolahan minyak  bumi (refinery unit). Jika off-spec yang terjadi sudah tidak bisa ditanggulangi dengan proses blending, maka produk-produk tersebut akan dimasukkan pada tangki slop dan akan diproses ulang untuk menghasilkan produk yang memenuhi syarat spesifikasi. Tentunya dengan demikan membutuhkan biaya produksi yang lebih besar. 

Analisis dan Spesifikasi

Analisis minyak bumi dan produknya merupakan serangkaian metode pengujian sifat dan karakteristik minyak bumi dan produknya. Hasil analisis tersebut berupa serangkaian data yang menunjukkan sifat dan karakter minyak bumi yang dapat memberikan gambaran karakteristik tersebut. Batasan-batasan nilai dari sifat dan karakteristik minyak bumi serta produknya terdapat dalam spesifikasi. Untuk spesifikasi produk migas di Indonesia diatur dan ditetapkan oleh Dirjen Migas. Di dalam spesifikasi tersebut tercantum berbagai sifat, metode uji, dan batasan nilai yang harus dipenuhi oleh suatu produk supaya dapat dipasarkan.

Dalam melakukan analisis minyak bumi dan produk-produknya, terdapat 4 faktor yang harus terpenuhi agar hasil pengujian/analisis validitasnya terjamin.

1. Pengukuran

Proses pengukuran sifat dan karakteristik minyak bumi dan produknya dilakukan dengan sasaran menghasilkan hasil pengukuran dengan kualitas hasil yang tinggi. Pengukuran sifat dan karakter minyak bumi tersebut mengikuti prosedur standar yang telah ditetapkan. Pengkondisian baik itu sampel dan aparatus pengujian serta penggunaan metode pengujian yang tepat merupakan kunci pengukuran yang baik.

2. Akurasi

Akurasi dalam pengukuran menunjukkan seberapa dekat hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya sifat yang diukur. Akurasi juga dapat dinyatakan sebagai bias atau deviasi antara nilai hasil pengukuran dengan nilai yang sebenarnya. Untuk menganalisis akurasi hasil pengukuran dapat dilakukan dengan memplotkan dalam grafik maupun dengan analisis deviasi menggunakan metode statistik.

3. Presisi

Presisi hasil pengukuran ditunjukkan oleh variasi hasil pengukuran dengan sampel dan metode yang sama. Presisi suatu pengukuran dinyatakan dengan pengulangan (repeatability) dan reproduktivitas (reproducibility). Pengulangan atau interval pengulangan (r) merupakan deviasi maksimum yang diizinkan dari dua hasil pengujian sampel yang sama di laboratorium yang sama. 

Reproduktivitas atau interval reproduktivitas (R) merupakan deviasi maksimum yang diizinkan dari dua hasil pengujian sampel yang sama di laboratorium yang berbeda.

Interval pengulangan maupun reproduktivitas secara statistik dinyatakan dengan tingkat probabilitas sebesar 95%. Artinya, dalam 100 kali pengujian, deviasi yang diizinkan tidak lebih dari 5 kali.

4. Validasi Metode

Validasi metode merupakan proses pembuktian bahwa metode analisis yang digunakan dapat memenuhi tujuan pengujian. Salah satu organisasi yang yang melakukan validasi metode adalah ASTM (American Society for Testing and Materials). Dalam proses validasi harus mencakup studi kekhususan (specificity), linearitas, akurasi, presisi, rentang (range), batas pengukuran, dan batasan kuantitas. Validasi metode ini sangat penting guna meminimalisasi masalah yang muncul selama pengukuran.

References:

James G. Speight, 2002, Handbook of Petroleum Product Analysis, John Willey & Sons, Inc. Publication

Catatan Kuliah Refinery I

Read more »

Menelisik Sisi Lain dari Hutan Lindung Sungai Wain

Setahun sudah aku tinggal di Balikpapan. Namun baru kali ini kesampaian jalan-jalan ke Hutan Lindung Sungai Manggar (HLSW) dan merasakan langsung suasana alami HLSW yang masih terjaga.

“ Sambil menyelam minum air”. Mungkin itulah peribahasa yang cocok untuk perjalanan hari ini. Niat awal mengunjungi HLSW adalah untuk mencari tahu kehidupan masyarakat Suku Paser, penduduk asli Kota Balikpapan yang dijadikan objek penelitian adik-adik kali ini.

HLSW yang aku ketahui pertama kali ketika mengikuti program On The Job Training (OJT) di RU V Balikpapan tahun 2010 lalu sebagai sumber air tawar utama untuk kebutuhan proses di kilang maupun air minum di kompleks Pertamina. Pada saat itu, salah seorang yang bertugas di Water Treatment Plant (WTP) Pancur merekomendasikan kami untuk mengunjungi Rumah Pompa Sungai Wain, namun karena keterbatasan waktu dan tidak ada kendaraan untuk ke sana, kami tidak jadi berkunjung ke lokasi itu. Kemudian beberapa bulan yang lalu, HLSW kembali menarik perhatianku karena waktu itu adik-adik (Ivan & Nisa) mengambil judul Kebijakan Pembangunan Jembatan Pulau Balang sebagai judul karya tulis mereka yang akhirnya berhasil meraih juara I dalam Lomba Karya Tulis Ilmiah yang dilaksanakan Badan Lingkungan Hidup Kota Balikpapan. Hampir 75% isi karya tulis itu membicarakan HLSW dan Kebun Raya Balikpapan. Nah, ini tadi akhirnya kesampaian juga melihat langsung HLSW yang “terkenal” itu.

Agak heran juga pertama kali masuk ke kawasan HLSW ini. Di tempat yang cukup jauh dari jalan utama Balikpapan-Samarinda ini ternyata cukup banyak juga penduduknya.  Menurut informasi dari Pak Agus, petugas di Pusat Informasi HLSW yang menemani kami sekaligus menjadi narasumber adik-adik dalam mengumpulkan data mengenai Suku Paser, rupanya mayoritas penduduk di sana adalah Suku Paser. Bahkan di dalam Hutan di sana terdapat makam yang dikeramatkan warga setempat, yang dipercaya merupakan makam pejuang islam yang dulu ikut berjuang di tanah Suku Paser tersebut. Meskipun baru saja terjadi tragedi yang sangat disesalkan oleh masyarakat setempat yaitu pencurian harta karun yang dipercaya ikut dikubur di makam tersebut.

Rumah Suku Paser Balik

Singkat cerita nama kota Balikpapan ini berasal dari dua kata yakni Balik dan Papan. Nama ini diambil dari legenda Kayun Kuleng dan Papan Ayun. Suku asli yang mendiami tanah Balikpapan ini adalah suku Paser Balik. Suku Paser sendiri terbagi dalam beberapa sub suku yang tersebar dari kawasan Balikpapan hingga ke Penajam dan Paser. Suku Paser Balik yang masih menetap di Balikpapan tinggal di daerah Manggar. Hari Sabtu kemarin, kami sempat berkunjung ke sana dan bertemu dengan beberapa “sesepuh” suku yang akhirnya memberikan berbagai macam informasi mulai dari sejarah keberadaan Suku Paser, adat istiadatnya, bahasa, dan lain sebagainya. Dari kunjungan kami kemarin, aku bisa menilai bahwa memang benar sesuai filosofi hidup mereka yaitu berdiri “sama tinggi, duduk sama rendah”, kehidupan mereka sangat bersahaja. Bahkan suku asli Paser cenderung pemalu. Mereka lebih memilih untuk hidup menjauh dari keramaian, masuk ke hutan, hidup berladang dan sebagainya.

Suku Paser memiliki adat menghormati tamu dengan sebaik-baiknya. Kalau sudah ada janji untuk bertemu, maka mereka akan meluangkan waktu mereka untuk menunggu dan menyambut tamu mereka sampai tamu yang dimaksud datang, bahkan meskipun hingga larut malam. Ada tradisi unik yang dilakukan mereka untuk menyambut tamu, salah satunya adalah ketika mereka menyambut tamu yang “sederajat” maka mereka akan menawarkan rokok kepada sang tamu. Yang unik adalah rokok tersebut terbuat dari daun nipah muda yang dikeringkan kemudian diisi dengan rajangan tembakau kering racikan mereka sendiri. Dahulu, mereka akan menyambut tamu dengan tari-tarian adat mereka jika tamu yang datang adalah tamu yang mereka hormati.

Dan satu lagi, dalam adat mereka, tamu tidak akan dibiarkan “kelaparan”. Maksudnya, jika memang sudah waktunya makan, tamu akan disilakan ikut makan dengan tuan rumah dan itu merupakan suatu keharusan bagi sang tamu untuk “menyantap” hidangan yang mereka sediakan.  Tradisi menyantap itu pun ada yang unik. Yakni dapat dilakukan dengan isyarat menyentuh makanan tersebut. Jadi jangan takut kalau memang sudah kenyang atau buru-buru mau pergi ketika diajak makan, bisa dengan isyarat menyentuh setiap jenis makanan yang disediakan itu dianggap sudah “menyantap” bagi warga Suku Paser. Bagi yang menolak, konsekuensinya bisa terjadi “kepuhunan” atau dalam bahasa mereka disebut “tapen” atau mungkin dalam istilah jawa adalah “sawanen”. Bedanya, untuk di Suku Paser ini semua orang bisa mengalami “tapen” tidak pandang usia.

Kami sempat disuguhi musik dan tarian ronggeng khas Suku Paser sebelum pulang. Sekalian untuk dokumentasi seru juga. Uniknya, Pak Cali, yang sudah berumur 70-an tahun masih dengan terampil memainkan gambus, semacam gitar mereka dengan irama khas melayu dan paser. Memang dalam berbagai hal, suku Paser ini banyak dipengaruhi oleh tradisi islam dan melayu dari para pedagang yang waktu itu berdagang di Teluk Balikpapan ini.

Kembali ke HLSW, di sana kami melanjutkan interview dengan Pak Agus mengenai adat istiadat Suku Paser. Kami ditunjukkan beberapa hasil kerajinan asli Suku Paser dan beberapa perlengkapan untuk kegiatan ritual adat. Di lingkungan yang telah ditetapkan sebagai kawasan hutan lindung tersebut, kearifan budaya Suku Paser masih terjaga. Dengan kebersahajaan mereka, mereka turut menjaga kelestarian lingkungan HLSW yang selain menjadi paru-paru bagi kawasan di Balikpapan dan sekitarnya dengan berbagai satwa yang selalu dipantau oleh para petugas di HLSW seperti Pak Agus, HLSW ini juga memegang peranan penting dalam keberlangsungan produksi Kilang Pertamina Balikpapan. Karena dengan terjaganya kelestarian hutan di HLSW tersebut, cadangan air tanah untuk kebutuhan proses senantiasa terpenuhi.

Pak Agus yang memang telah lama aktif dalam mengupayakan pelestarian budaya Suku Paser juga ikut menjadi pelopor dalam pelestarian kawasan hutan lindung dengan berbagai aneka satwanya. Sebagaimana yang telah dibuat di km. 23, yakni Kawasan Wisata Pendidikan Lingkungan Hidup yang di dalamnya terdapat beberapa ekor beruang madu, di HLSW tersebut juga masih menyimpan potensi satwa yang beberapa di antaranya jumlahnya semakin langka di HLSW. Salah satu satwa yang menjadi fokus perhatian Pak Agus dan kawan-kawan di HLSW tersebut adalah merak kerdil. Mereka mengidentifikasi keberadaan salah satu unggas tersebut dengan suaranya. Pak Agus dan kawan-kawan tahu betul berbagai jenis suara burung yang ada di HLSW tersebut. Kami sempat ditunjukkan salah satu software yang menyimpan berbagai informasi mengenai burung lengkap dengan gambar dan suaranya sehingga hal itu dapat membantu mereka dalam memantau satwa khususnya burung yang ada di HLSW.

Mengenai hasil penelitian tentang Suku Paser, mungkin lain waktu akan lanjut dibahas kembali menunggu hasil karya tulis selesai serta beberapa video dokumentasi kami compile terlebih dahulu. Itulah sedikit cerita yang akhirnya membuat aku ingin kembali ke HLSW lagi untuk bisa menikmati suasana yang asri dan tenang, dengan aroma hutan yang khas, kicauan burung yang menenangkan, dan masih banyak cerita yang ingin aku dengar dari teman-teman yang aktif di berbagai pos pemantauan HLSW tersebut.

Alat Musik Suku Paser - Gendang

Alat Musik Suku Paser - Gung

[Sumber: Dokumentasi Pribadi]

Read more »

Reciprocating Compressors: Operation & Troubleshooting (Part 3)

Prinsip Kerja Kompresor Reciprocating

Reciprocating compressors merupakan tipe kompresor positive displacement yang paling banyak digunakan di berbagai industri. Reciprocating compressors bekerja dengan prinsip yang sama dengan sebuah pompa sepeda yaitu dengan memanfaatkan kompresi piston terhadap sejumlah gas yang terjebak dalam suatu silinder menghasilkan gas bertekanan. Pada dasarnya terdapat dua tipe Reciprocating compressors berdasarkan cara kerjanya.

• Single acting, kompresi terjadi pada salah satu ujung silinder
• Double acting, kompresi terjadi pada kedua ujung silinder.

Kompresor reciprocating dengan double acting lebih banyak digunakan.

Suatu Reciprocating compressors bekerja dengan mengubah gerak rotasi shaft menjadi gerak reciprocating/linear dengan suatu crankshaft, crosshead, dan connecting rod di antara keduanya. Salah satu ujung connecting rod dipasang pada crankshaft dan ujung satunya pada crosshead. Hal ini memungkinkan terjadinya gerakan linear crosshead ketika crankshaft berputar.

Gambar di atas menunjukkan suatu kompresor reciprocating  dengan susunan “V”. Intake/suction dan  discharge valve pada bagian atas dan bawah silinder tersebut pada dasarnya merupakan suatu check valve. Sehingga hanya memungkinkan gas mengalir dengan satu arah. Gerakan piston ke bagian atas silinder menghasilkan tekanan vacuum pada bagian bawah silinder. Beda tekanan antara tekanan di dalam silinder dengan pada sistem suction menyebabkan suction valve membuka dan gas mengalir dari sistem intake/suction ke dalam silinder. Pada langkah selanjutnya, gas yang masuk ke silinder akan ditekan oleh piston sehingga tekanan gas meningkat. Ketika tekanan gas di dalam silinder melebihi tekanan sistem discharge, maka discharge valve akan membuka dan gas yang telah terkompresi mengalir dari silinder ke sistem discharge. Jika kompresi terjadi hanya pada salah satu ujung silinder, maka kompresor seperti itu disebut single acting reciprocating compressor. Sedangkan jika kompresi terjadi pada kedua ujung silinder, maka disebut double acting reciprocating compressor.

Kapasitas Kompresor

Karena fluida yang dikompresi merupakan fluida yang bersifat “elastis” atau dapat mengembang dan menyusut, maka kapasitas kompresor sangat bergantung pada tekanan sistem. Sebagai ilustrasi, dua buah kompresor yang identik, dengan tekanan suction yang sama, kapasitasnya akan lebih besar pada kompresor yang tekanan discharge-nya 50 psi dibandingkan kompresor yang tekanan discharge-nya 100 psi. Hal ini menimbulkan kesulitan untuk melakukan rating kompresor untuk suatu kapasitas tertentu. Satu-satunya cara praktis yang dapat diterapkan adalah melakukan rating kompresor berdasarkan Piston Displacement.

Piston Displacement

Piston displacement adalah volume gas sebenarnya yang dipindahkan oleh piston kompresor pada rated machine speed, yakni selama piston bergerak sepanjang stroke piston dari bottom dead center hingga top dead center.

Stroke piston keseluruhan serta volume yang dipindahkan sebenarnya ditunjukkan oleh pergerakan piston dari titik B-H. Volume tersebut dinyatakan dalam cubic feet per menit (cufm). Untuk kompresor multistage, PD keseluruhan ditentukan oleh PD stage yang pertama.

Berikut ini adalah formula menghitung PD:

Perhitungan PD untuk single acting

Perhitungan PD untuk double acting

Persamaan tersebut sangat praktis karena untuk beberapa kompresore reciprocating memiliki stroke, speed, dan ukuran rod yang standar. Oleh karena itu, persamaan ini dapat disusun ulang dengan suatu konstanta dari nilai tersebut untuk setiap unit yang spesifik dan hanya perlu menambahkan AHE saja untuk memperoleh PD baik untuk single acting maupun double acting.

Kurva kompresi yang lebih mewakili proses kompresi yang sebenarnya yaitu kurva AOBFH. Pada area AOB, terjadi losses fluida melalui lubang intake dan suction valve. Pada EFH, losses terjadi pada lubang dan discharge valve. Semakin besar area tersebut, maka losses 

fluida yang terjadi akan semakin besar dan tenaga (horsepower) yang dibutuhkan juga semakin besar.

Dari kurva tersebut, garis BF menunjukkan ada sejumlah kecil gas yang hilang (losses) secara kontinyu dikarenakan  adanya gas yang lolos (slip) melalui piston ring maupun valve. Gas yang lolos tersebut juga menerima kerja namun tidak teralirkan ke sistem discharge. Selain itu ditengarai juga terjadi slip pada discharge valve yang memungkinkan gas dari sistem discharge kembali ke dalam silinder. Gas yang lolos tersebut akan dikompresi kembali dan dialirkan ke sistem discharge. Oleh karena itu, titik E pada kurva tidak akan pernah ada pada kompresi yang mana slip yang terjadi sudah melebihi batas normalnya. Hal itu terjadi karena beberapa alasan berikut terkait dengan fluid losses pada proses kompresi:

• Dibutuhkan intake gas yang lebih besar untuk mengkompensasi piston ring dan valve slip
• Daya yang dibutuhkan kompresor lebih besar karena kerja tetap dilakukan pada gas yang terjebak tersebut yang secara akumulasi merupakan bagian dari loss capacity
• Diperlukan kerja kompresi dan pemindahan kembali gas dari sisi discharge yang kembali ke silinder karena adanya discharge valve slip
• Efek dari proses pendinginan dari cylinder jacket karena proses pendinginan menyebabkan penyusutan volume gas sehingga titik F akan bergeser ke kiri, meskipun besarnya losses tidak sesignifikan ketiga faktor sebelumnya.

Meskipun demikian, faktor ke-4, efek pendinginan pada silinder  tersebut dapat menghemat penggunaan power karena daya yang dibutuhkan akan berkurang.

References:
1. Heinz P. Bloch and John J. Hoefner, 1996, Reciprocating Compressor Operation & Maintenance, Gulf Professional Publishing
2. Catatan Kuliah Refinery II

See also:

Reciprocating Compressors: Operation & Troubleshooting (Part 1)

Reciprocating Compressors: Operation & Troubleshooting (Part 2)

Read more »

Reciprocating Compressors: Operation & Troubleshooting (Part 2)

Kompresor Reciprocating merupakan salah satu jenis kompresor displacement. Selain kompresor displacement, ada pula kompresor yang tergolong dalam kompresor dynamic. Berikut ini adalah determinasi jenis kompresor yang banyak digunakan di industri berdasarkan prinsip kerjanya.

Kompresor Dynamic

Kompresor dinamik merupakan kompresor yang memanfaatkan energi mekanik putaran rotating element untuk mengubah kecepatan head menjadi tekanan. Proses pengubahan tersebut sebagian terjadi pada rotating element dan sebagian lagi terjadi pada bagian stationary diffusers maupun blades.

Kompresor Sentrifugal

Kompresor sentrifugal adalah suatu mesin dinamik dengan satu atau beberapa rotating impellers. Impellers tersebut berputar meningkatkan kecepatan gas secara radial kemudian diubah menjadi tekanan dengan adanya struktur casing dan diffuser.

Kompresor Axial

Kompresor Axial merupakan kompresor dinamik yang mana percepatan gas dicapai dengan adanya putaran rotor bersudu. Gerakan utama gas secara aksial.

Mix Flow Compressors

Mix Flow Compressors merupakan mesin dinamik yang memiliki bentuk impeler kombinasi antara impeler kompresor tipe sentrifugal dan axial.

Positive Displacement

Merupakan kompresor dengan prinsip kerja menjebak sejumlah gas pada suatu ruangan kemudian meningkatkan tekanannya dan mengeluarkannya ke sistem discharge.

Rotary Positive Displacement

Merupakan tipe kompresor yang mana kompresi dan pemindahan gas terjadi akibat adanya aksi suatu elemen yang berputar (rotating elements).

Sliding Vane Compressors

Merupakan suatu mesin rotary positive displacement yang mana terdapat sudup-sudu (vanes) pada suatu rotor bergerak secara radial yang terpasang secara eksentrik pada casing silinder. Gas yang terjebak di antara sudu dan casing terkompres dan dipindahkan ke sistem discharge.

Liquid Piston Compressors

Merupakan suatu mesin rotary positive displacement yang menggunakan air maupun liquid lainnya sebagai piston untuk mengompresi dan memindahkan sejumlah gas.

Two-Impeller Straight Lobe

Merupakan kompresor rotary positive displacement yang mana dua buah impeler dengan struktur berlobus menjebak sejumlah gas dan membawanya dari ujung suction ke discharge. Tidak ada proses kompresi internal.

 

Helical or Spiral Lobe

Merupakan kompresor rotary positive displacement yang mana dua buah intermeshing rotors dengan struktur heliks mengompresi dan memindahkan sejumlah gas.

Untuk pertimbangan dalam pemilihan tipe kompresor akan dibahas pada bagian selanjutnya.

Konsep Tekanan

Tekanan merupakan salah satu parameter utama yang banyak dibahas dalam materi kompresor. Tekanan merupakan suatu variabel proses yang dinyatakan sebagai gaya per satuan luas area yang dikenainya. Karena berat merupakan gaya yang timbul akibat adanya gravitasi terhadap sejumlah massa suatu benda maka berat untuk menyeimbangkan gaya tekan tersebut (aksi-reaksi) digunakan sebagai suatu ukuran, misalnya pound per sq inch (psi), pound per sq feet (lb/sq ft), gram per sq cm (g/sq cm) dan lain sebagainya.

Tekanan diukur dengan suatu alat ukur tekanan (pressure gauge) yang mana hasilnya menunjukkan beda tekanan antara sistem yang diukur dengan tekanan atmosferis setempat. Oleh karenanya pressure gauge tidak menunjukkan tekanan total gas yang sebenarnya. Tekanan ini disebut tekanan gauge atau dinyatakan dalam satuan pound per sq inch gauge (psig).

Untuk memperoleh nilai besaran tekanan yang sebenarnya, maka perlu menambahkan hasil indikasi pressure gauge dengan tekanan atmosferis/barometrik setempat. Tekanan yang sebenarnya (psig ditambah tekanan atmosferis/barometrik) disebut tekanan absolute dinyatakan dalam satuan pound per sq inch abs (psia). Tekanan absolute di permukaan laut adalah sebesar tekanan gauge ditambah 14,7 psi. Pada ketinggian di atas permukaan laut, tekanan atmosferis/barometriknya semakin kecil, misalnya pada ketinggian 5000 ft di atas permukaan laut, tekanan barometriknya kurang lebih 12,2 psi.

Berikut ini adalah grafik ilustrasi tekanan gauge dan absolute baik dalam bentuk tekanan positif maupun tekanan hampa (vacuum).

 

Tekanan vacuum merupakan kondisi yang mana tekanan suatu gas besarnya lebih kecil dari pada tekanan atmosferis. Sebagaimana tekanan positif, tekanan vacuum juga diukur dengan suatu differential gauge, yang mana hasilnya menunjukkan beda tekanan antara tekanan sistem yang diukur dengan tekanan atmosferis dinyatakan dalam satuan mmHg vac, inHg vac, inH₂O vac.

Untuk mendapatkan hasil pengukuran tekanan yang akurat, perlu diubah ke tekanan absolute-nya. Caranya dengan mengurangkan tekanan atmosferis dengan hasil pembacaan gauge. Tekanan absolute vacuum ini dinyatakan dalam mmHg abs, inHg abs, inH₂O abs dengan tidak mengabaikan tulisan absolute karena tanpa tulisan absolute maka tekanan tersebut dianggap sebagai gauge dan tentu saja nilainya berbeda.

Pada kompresor, tekanan yang banyak dibicarakan antara lain adalah tekanan suction dan discharge. Tekanan suction/inlet merupakan tekanan total yang diukur pada flange inlet silinder kompresor dinyatakan dalam tekanan absolute (psia). Sedangkan tekanan discharge merupakan tekanan total yang diukur pada discharge flange kompresor.

References:
1. Heinz P. Bloch and John J. Hoefner, 1996, Reciprocating Compressor Operation & Maintenance, Gulf Professional Publishing
2. Catatan Kuliah Refinery II


See also:

Reciprocating Compressors: Operation & Troubleshooting (Part 1)
Reciprocating Compressors: Operation & Troubleshooting (Part 3)

Read more »

Reciprocating Compressor: Operation and Troubleshooting (Part 1)

Kompresor merupakan suatu alat yang digunakan untuk memindahkan gas dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara mengkompresi gas tersebut. Berdasarkan pengertian tersebut, kompresor memiliki fungsi yang serupa dengan pompa. Namun, sifat gas yang dapat dikompresi membedakan prinsip dan cara kerja keduanya. Kompresor bekerja berdasarkan hukum termodinamika gas.

Hukum Dasar Gas
Gas merupakan fluida yang tidak memiliki bentuk secara independen (mengikuti bentuk wadahnya) dan dapat mengembang (ekspansi) secara tak terbatas hinga benar-benar mengisi seluruh ruangan penampungnya. Gas dapat tersusun atas satu jenis unsur penyusun (gas murni) maupun campuran dari beberapa unsur penyusun (gas campuran). Udara adalah contoh gas campuran yang terdiri atas Nitrogen (78 % volume), Oksigen (21%), Argon (±1 %), dan unsur lainnya bergantung pada kondisi lingkungan.

Uap (vapor) merupakan cairan ataupun padatan yang tergasifikasi. Perbedaan mendasar antara uap dengan gas adalah bahwa uap merupakan hasil perubahan fase dari zat cair maupun zat padat sementara gas memang berwujud gas pada kondisi ambient. Uap merupakan zat yang temperaturnya di atas titik didihnya. Sementara gas merupakan zat yang temperaturnya di atas temperatur kritisnya namun masih berada di bawah tekanan kritisnya. Temperatur kritis adalah temperatur maksimum di mana gas masih dapat dicairkan dengan cara ditekan. Tekanan kritis merupakan tekanan yang diperlukan gas untuk mencairkan pada temperatur kritisnya.

Hukum Termodinamika I
Hukum ini menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan selama berlangsungnya suatu proses, misalnya kompresi. Dengan kata lain, jika sejumlah energi hilang selama suatu proses berlangsung, maka akan terbentuk energi dalam bentuk lain dengan jumlah yang setara.


Hukum Termodinamika II
Hukum termodinamika II membahas lebih lanjut mengenai energi. Hukum kedua termodinamika ini dapat dinyatakan sebagai berikut.

• Panas tidak dapat mengalir dari sisi dingin ke sisi panas dengan sendirinya 
• Panas dapat dialirkan dari sisi yang temperaturnya lebih rendah ke sisi yang temperaturnya lebih tinggi hanya jika ada usaha dari luar yang diberikan ke sistem 
• Setiap energi yang tersedia dalam sistem terisolasi pun akan mengalami penurunan dalam semua proses yang sebenarnya 
• Panas maupun energi lainnya hanya akan mengalir dari sisi atas (temperatur) tinggi ke rendah. 

Hukum Gas IdealGas ideal atau gas sempurna merupakan gas yang memenuhi asumsi-asumsi sebagai berikut.

• Suatu gas terdiri atas molekul-molekul yang disebut molekul. Setiap molekul identik (sama) sehingga tidak dapat dibedakan dengan molekul lainnya. 
• Molekul-molekul gas ideal bergerak secara acak ke segala arah. 
• Molekul-molekul gas ideal tersebar merata di seluruh bagian. 
• Jarak antara molekul gas jauh lebih besar daripada ukuran molekulnya. 
• Tidak ada gaya interaksi antarmolekul; kecuali jika antarmolekul saling bertumbukan atau terjadi tumbukan antara molekul dengan dinding. 
• Semua tumbukan yang terjadi baik antarmolekul maupun antara molekul dengan dinding merupakan tumbukan lenting sempurna dan terjadi pada waktu yang sangat singkat (molekul dapat dipandang seperti bola keras yang licin). 
• Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku pada molekul gas ideal. 

Gas ideal muncul berdasarkan hasil eksperimen yang melibatkan berbagai kondisi gas yang menunjukkan hubungan sifat makroskopis tertentu misalnya tekanan, temperatur, dan volume. Meskipun gas ideal hanya ada dalam teori, namun dengan faktor koreksi tertentu yang telah terbukti secara eksperimental, hukum termodinamika gas tersebut dapat diterapkan pada berbagai gas nyata. Berikut ini adalah beberapa hukum gas yang dikembangkan berdasarkan gas ideal.

1. Hukum Boyle
Hukum ini menyatakan bahwa pada temperatur yang konstan, volume gas ideal akan berkurang seiring peningkatan tekanan.

2. Hukum Charles
Hukum ini menyatakan bahwa pada tekanan yang konstan, volume akan meningkat seiring peningkatan temperatur dengan asumsi tidak ada friksi dan gaya tambahan yang diberikan.



3. Hukum Amonton
Hukum ini menyatakan pada kondisi volume konstan, peningkatan tekanan akan terjadi seiring meningkatnya temperatur.



Prinsip Kerja Kompresor
Prinsip kerja kompresor sangat berkaitan dengan perilaku gas. Gas tersusun atas molekul-molekul yang selalu bergerak dengan kecepatan tertentu, menumbuk dinding penampungnya, menghasilkan tekanan.
Kecepatan pergerakan molekul tersebut sangat dipengaruhi oleh temperatur. Ketika ditambahkan sejumlah panas pada suatu bejana tertutup berisi gas, maka molekul gas tersebut akan bergerak lebih cepat dan meningkatkan terjadinya tumbukan dengan dinding bejana dengan gaya tumbukan yang lebih besar. Hal ini menghasilkan tekanan yang lebih besar sebagaimana yang dinyatakan dalam Hukum Amonton.
Jika bejana penampung gas dihubungkan dengan suatu piston sedemikian rupa sehingga gas di dalam bejana dapat ditekan dengan piston tersebut sehingga volume ruang penampung gas akan berkurang. Pergerakan molekul pun semakin terbatas. Hal ini menyebabkan frekuensi tumbukan antara molekul gas dengan dinding bejana terjadi lebih banyak sehingga menghasilkan tekanan yang lebih besar sebagaimana yang dinyatakan dalam Hukum Boyle.

Proses kompresi gas selain menghasilkan tekanan yang lebih besar, akan terjadi peningkatan temperatur juga sebagai konsekuensi proses penekanan gas. Hal ini dapat menjadi masalah dalam perancangan kompresor. Semua elemen dasar kompresor memiliki batasan kondisi spesifik. Dengan adanya batasan tersebut, dibutuhkan kerja kompresi lebih dari satu kali untuk mencapai tekanan yang diinginkan. Kinerja kompresi yang sedemikian disebut multistaging. Pada operasi multistaging, suatu elemen dasar kompresor akan didesain sedemikian rupa dan beroperasi secara seri dengan elemen kompresor lainnya. Berikut ini adalah batasan-batasan yang perlu diperhatikan pada saat perancangan kompresor terkait operasional kompresi multistaging.

• Tekanan discharge (semua tipe kompresor)
• Kenaikan tekanan/differential pressure (kompresor dinamik dan displacement)
• Compression Ratio (kompresor dinamik)
• Efek clearance, berkaitan dengan Compression Ratio (kompresor reciprocating)
• Penghematan energi yang diharapkan

Metode Kompresi
Kompresor bekerja dengan mengubah energi mekanik menjadi energi gas sebagaimana hukum termodinamika I. Meskipun pada kenyataannya ada sejumlah energi mekanik yang berubah menjadi energi dalam bentuk lainnya yang tidak diinginkan dalam proses kompresi, misalnya panas.
Energi mekanik dapat diubah menjadi energi gas dengan cara:

• Positive Displacement, dengan mengubah volume gas menjadi lebih kecil. Laju alir gas akan berbanding lurus dengan kecepatan kompresor. Namun pressure ratio ditentukan oleh tekanan sistem discharge kompresor.
• Dynamic Action, dengan mengubah kecepatan gas. Dalam hal ini, kecepatan akan diubah menjadi tekanan. Laju alir dan tekanan gas bervariasi sebagai fungsi kecepatan, namun hanya dalam range yang terbatas dan dengan sistem kontrol yang dirancang dengan baik.

Energi total dari aliran gas tersebut konstan. Ketika memasuki area yang lebih besar, kecepatan alirannya akan berkurang. Sebagian energi kecepatan tersebut diubah menjadi energi tekanan. Oleh karenanya static pressure gas lebih besar pada area yang lebih besar.



References:
1. Heinz P. Bloch and John J. Hoefner, 1996, Reciprocating Compressor Operation & Maintenance, Gulf Professional Publishing
2. http://masteropik.blogspot.com/2010/05/pengertian-gas-ideal.html
3. Catatan Kuliah Refinery II


See also:
Reciprocating Compressors: Operation & Troubleshooting (Part 2)
Reciprocating Compressors: Operation & Troubleshooting (Part 3)

Read more »